一种桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法

本发明属于桥梁抗震领域，具体为一种桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法。

背景技术：

1、高速铁路桥梁在整个高速铁路中起着至关重要的作用，因此防止高速铁路桥梁破坏是一项具有重要意义的事情。

2、在历来的地震中，桥墩的震害主要集中为底部塑性铰区域保护层混凝土脱落、核心混凝土压碎和纵筋屈服破坏。其中桥墩起到支承主梁和轨道结构、将上部结构地震荷载传递到地基的作用。因此，桥墩是桥梁结构不可或缺的一个关键构件。然而，现有的传统桥墩大多都有如下缺陷：

3、1、为确保桥墩的延性能力而控制纵向配筋率，导致在大震时桥墩所配置的纵筋不足，引发纵筋的屈服和破坏。

4、2、地震导致的桥墩残余位移难以控制。

5、3、桥墩的震后修复工序繁杂，难以保证在损坏后快速完成修复以抵抗下一次地震。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种可以克服上述缺陷的桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法。

2、本发明提供的这种桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，采用以下技术方案：沿桥墩的外壁轴向均布补强装置，各补强装置包括补强钢板构件、安装块、上卡扣组件、下卡扣组件、铁链和支撑组件；安装块的一侧预埋于桥墩的上部，补强钢板构件既可相对安装块上下滑动，又可通过安装块的初始状态上限位；上卡扣组件的一侧预埋于桥墩内，可通过水平伸缩来实现补强钢板构件顶部相对安装块上滑后的上限位；下卡扣组件布置于补强钢板构件的下方，底部预埋于地面，顶部可实现补强钢板构件相对安装块上滑时的下限位；铁链下端与补强钢板构件上端固定，铁链上端固定于桥墩的预埋件上；支撑组件的底部预埋于地面，顶部支撑铁链；正常情况下，铁链不起作用，下卡扣组件不起作用，补强钢板构件的顶部通过安装块和上卡扣组件定位；地震破坏桥墩内部纵筋后桥墩产生弯曲破坏且弯曲达到设计值时，铁链将补强钢板构件往上拉，上卡扣组件使补强钢板构件上限位，下卡扣组件使补强钢板构件下限位，对桥墩抗弯补强进行自修复。

3、上述技术方案实施时，所述补强钢板构件包括竖向板体及其顶部外侧连接的挂接头、底部外侧连接的扣接头。

4、上述技术方案实施时，所述竖向板体的顶部内侧设置沿板体宽度方向的矩形凹槽；所述挂接头为反c型结构，顶部折边作为挂接边，底部折边与所述竖向板体的外侧连接固定；所述扣接头是底部为上凹弧形边的矩形块。

5、上述技术方案实施时，所述安装块为矩形块，其上设置竖向的贯穿孔，对应贯穿孔的内侧两端对称固定竖向挡块。

6、上述技术方案实施时，竖向板体与安装块装配时，顶部插入安装块的贯穿孔中，挂接头的顶部折边作为竖向板体顶部下限位的挂接边。

7、上述技术方案实施时，所述上卡扣组件包括卡块和弹簧，卡块为矩形块，水平布置于所述安装块的竖向挡块之间，可沿竖向挡块滑动，卡块的厚度与所述竖向板体上的矩形凹槽匹配，弹簧水平连接于卡块的内侧，弹簧处于自由状态时，卡块的外侧越过贯穿孔的内侧缘。

8、上述技术方案实施时，所述下卡扣组件包括支撑构件、卡扣构件和弹簧，卡扣构件设置于支撑构件内侧的矩形腔室中，内侧侧缘与支撑构件顶部的内侧侧缘平齐，外侧与支撑构件转动铰接，压簧上端与矩形腔室顶面固定、下端与卡扣构件顶面固定。

9、上述技术方案实施时，所述卡扣构件为倒置的偏心t型体，其翼板的内侧长度小于外侧长度，翼板外侧长度的外部通过销轴与所述支撑构件铰接。

10、上述技术方案实施时，所述支撑构件的顶部与竖向板体之间的间距大于竖向板体的厚度，卡扣构件的翼板处于水平状态时，扣接头的外侧缘与卡扣构件翼板的内侧有重叠段。

11、上述技术方案实施时，所述支撑组件包括落地支撑杆和铁链套管，落地支撑杆的上端支撑于铁链套管的下侧。

12、本发明沿桥墩外壁轴向均布补强装置，与桥墩内的纵筋同向布置。正常情况下及小地震作用下，通过桥墩内部纵筋保证桥墩的正常使用功能，避免因直接在桥墩内部增加钢筋产生的超筋现象。在较高级别的地震作用下，当桥墩内部纵筋破坏后，桥墩将发生弯曲变形，当弯曲达到设计值时，与桥墩固定的铁链将补强钢板构件上拉，使补强钢板构件的顶部通过与桥墩固定的上卡扣组件定位，底部通过固定于地面的下卡扣组件定位，通过补强钢板构件对桥墩进行抗弯补强修复。

技术特征：

1.一种桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，其特征在于：

2.如权利要求1所述的桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，其特征在于：所述补强钢板构件包括竖向板体及其顶部外侧连接的挂接头、底部外侧连接的扣接头。

3.如权利要求2所述的桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，其特征在于：所述竖向板体的顶部内侧设置沿板体宽度方向的矩形凹槽；所述挂接头为反c型结构，顶部折边作为挂接边，底部折边与所述竖向板体的外侧连接固定；所述扣接头是底部为上凹弧形边的矩形块。

4.如权利要求3所述的桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，其特征在于：所述安装块为矩形块，其上设置竖向的贯穿孔，对应贯穿孔的内侧两端对称固定竖向挡块。

5.如权利要求4所述的桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，其特征在于：竖向板体与安装块装配时，顶部插入安装块的贯穿孔中，挂接头的顶部折边作为竖向板体顶部下限位的挂接边。

6.如权利要求4所述的桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，其特征在于：所述上卡扣组件包括卡块和弹簧，卡块为矩形块，水平布置于所述安装块的竖向挡块之间，可沿竖向挡块滑动，卡块的厚度与所述竖向板体上的矩形凹槽匹配，弹簧水平连接于卡块的内侧，弹簧处于自由状态时，卡块的外侧越过贯穿孔的内侧缘。

7.如权利要求1所述的桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，其特征在于：所述下卡扣组件包括支撑构件、卡扣构件和弹簧，卡扣构件设置于支撑构件内侧的矩形腔室中，内侧侧缘与支撑构件顶部的内侧侧缘平齐，外侧与支撑构件转动铰接，压簧上端与矩形腔室顶面固定、下端与卡扣构件顶面固定。

8.如权利要求7所述的桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，其特征在于：所述卡扣构件为倒置的偏心t型体，其翼板的内侧长度小于外侧长度，翼板外侧长度的外部通过销轴与所述支撑构件铰接。

9.如权利要求8所述的桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，其特征在于：所述支撑构件的顶部与竖向板体之间的间距大于竖向板体的厚度，卡扣构件的翼板处于水平状态时，扣接头的外侧缘与卡扣构件翼板的内侧有重叠段。

10.如权利要求1所述的桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，其特征在于：所述支撑组件包括落地支撑杆和铁链套管，落地支撑杆的上端支撑于铁链套管的下侧。

技术总结
本发明公开了一种桥墩内部纵筋因地震破坏后的上拉约束补强修复方法，沿桥墩的外壁轴向均布补强装置，各补强装置包括补强钢板构件、安装块、上卡扣组件、下卡扣组件、铁链和支撑组件；安装块内侧预埋于桥墩上部，补强钢板构件可相对安装块上下滑动；上卡扣组件内侧预埋于桥墩内对应安装块上侧；下卡扣组件布置于补强钢板构件下方，底部预埋于地面；铁链下端与补强钢板构件上端固定，上端固定于桥墩上；支撑组件底部预埋于地面，顶部支撑铁链；正常情况下，补强装置不起作用；地震破坏桥墩内部纵筋后桥墩产生弯曲破坏达到设计值时，铁链将补强钢板构件上拉，上卡扣组件使补强钢板构件上限位，下卡扣组件使补强钢板构件下限位，对桥墩抗弯补强修复。

技术研发人员：江力强,刘小志,刘俊滔,蒋丽忠,胡壹,国巍,文天星,魏标
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8