CN108951435A - 提高既有装配式桥墩耗能能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高既有装配式桥墩耗能能力的方法，其特征在于：采用N个耗能单元组成一套完整的耗能装置安装在既有的装配式桥墩上，其中N≥2；单个耗能单元由一瓣钢套筒组件、一瓣环形钢板组件、一个粘滞流体阻尼器和配套连接件组成，各个组件之间通过螺栓连接；每组耗能单元之间采用螺栓连接，形成完整的耗能加固体系，并且利用粘钢胶将环形钢板、钢套筒与桥墩结构固定。针对既有装配式桥墩的抗震加固，本发明的方法是一种简单可行效果明显的加固方法，尤其是能够显著提升既有的装配式桥墩在地震作用下的耗能能力。

Description

提高既有装配式桥墩耗能能力的方法

技术领域

本发明属于桥墩抗震加固技术领域，涉及到一种利用外置阻尼装置提高装配式桥墩的耗能能力的方法，具体地说，是一种利用粘滞流体阻尼器、钢制套筒和环状钢板组合的装置提高装配式桥墩在地震作用下耗能能力的方法。

背景技术

装配式桥墩将桥墩划分为若干组件进行工厂预制，待组件达到强度要求后运输到施工现场进行拼装。现场施工过程中不需要架设模板，也不需要大量浇筑混凝土，因此，装配式桥墩的建造的速度更快，对环境的影响更小，同时对施工人员的需求量也更低。

装配式桥墩凭借其诸多优势，已经在众多的桥梁建设中得到了应用，其中即包括城市高架桥，也包括一些大型的跨海桥梁，如港珠澳大桥等。

尽管装配式桥墩优势众多，并且正在逐步广泛应用，但是现阶段对于装配式桥墩在高烈度地震下的响应并不是十分明确，而且其耗能能力普遍偏低。尤其是对于较早时期建造的装配式桥墩，它们的抗震设防要求较低，建造拼装的技术要求也比较低，因此相关安全问题会更加突出。为了保证现役的装配式桥墩的安全，特别是一些在装配式技术应用初期建造的装配式桥墩的安全，对其重新进行抗震加固是一种经济性和可行性都比较高的方法。目前对于装配式桥墩的加固方法比较少，而且现有的方法都需在桥墩的承台或者墩身上进行打孔，然后再安装耗能限位装置，部分情况下还要对加固后的结构进行局部补强，此类方法既不便于施工，又会对原结构造成损伤。因此，亟需发明一种能够行之有效又便于施工的方法来提高既有装配式桥墩的安全储备。

发明内容

本发明的目的在于为既有装配式桥墩的抗震加固提供一种简单可行效果明显的加固方法，尤其是能够显著提升既有的装配式桥墩在地震作用下的耗能能力。本加固方法不需要在原结构中埋置预留件，也不需要进行打孔等破坏原有结构的作业或者对原结构进行重新设计和局部补强等工作。

实现本发明的技术解决方案为：一种提高既有装配式桥墩耗能能力的方法，采用N个耗能单元组成一套完整的耗能装置安装在既有的装配式桥墩上，其中N≥2。单个耗能单元由一瓣钢套筒组件、一瓣环形钢板底座组件、一个粘滞流体阻尼器和配套连接件组成，各个组件之间通过螺栓连接。每组耗能单元之间采用螺栓连接，形成完整的耗能加固体系，并且利用粘钢胶将环形钢板底座和钢套筒与桥墩结构固定。

包括以下具体步骤：

第一步：在环形钢板组件顶面安装阻尼器底部支座；

第二步：将环形钢板各个组件拼装在承台顶面，形成一个完整的圆环，将装配式桥墩墩身套在环形钢板中间位置，并确保组件之间连接牢固，组成的环形钢板与承台连接牢固；

第三步：将带有阻尼器顶部支座的钢套筒组件安装在墩身与承台接缝的上部，安装完毕后应保证套筒将墩身套紧，不会与墩身发生相对滑移；

所述的，钢套筒安装过程中，应保证所有阻尼器顶部支座和环形钢板上的阻尼器底部支座对齐；

第四步：采用铰接方式将阻尼器的底部接头和顶部接头分别与环形钢板和钢套筒上的阻尼器支座连接，并保证连接牢固。

本发明与现有技术相比，其显著有点为：（1）采用本方法加固装配式桥墩，钢套筒、环形钢板和粘滞流体阻尼器通过连接件连接后，形成一套独立的耗能装置，可直接单独安装于被加固的装配式桥墩上；（2）本发明不需要在原有结构上进行打孔等破坏性作业，不需要进行局部补强，因此，施工速度更快也不对原有结构产生破坏；（3）本发明为独立的耗能机构，产生的阻尼力仅与液压缸运动速度有关，够消耗大量的地震能量又不会给原有桥墩附加任何刚度（4）本发明能够保证桥墩在温度变形和徐变等慢速变形情况下不会产生附加应力；（5）粘滞流体阻尼器性能可靠，保养维修方便，阻尼系数条幅较大，应用范围比较广泛；（6）与现有常规加固方法相比较，采用本加固方法的工期加快30%左右，造价降低30%左右；（7）本发明还可以为装配式桥墩提供一定的限位保护作用。

附图说明

图1是本发明的提高既有装配式桥墩耗能能力的方法的结构示意图。

图2是完整的耗能装置示意图。

图3是单个耗能单元示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提高既有装配式桥墩耗能能力的方法，如图1所示，主要由装配式桥墩、粘滞流体阻尼器、带有阻尼器顶部支座的钢套筒和带有阻尼器底部支座的环形钢板组成。如图3所示，其中每一瓣环形钢板底座组件、一瓣钢套筒组件、一个粘滞流体阻尼器和相关连接件组成一个耗能单元。

本实施例中采用三个耗能单元组成一个完整的加固装置安装在既有装配式桥墩上。将所有环形钢板底座组件在承台顶面拼装就位；对墩身安装钢套筒的位置进行表面凿毛处理后，将带有阻尼器顶部支座的钢套筒A、B、C瓣安装在以上部位，并用螺栓将锁紧板锁紧；之后，将粘滞流体阻尼器的顶部接头和底部接头分别与钢套筒上的和环形钢板上的支座连接，并确保连接牢靠。

（1）制作环形钢板组件和钢套筒组件：

在每瓣环形钢板组件4中部制作安装阻尼器底部支座11所需的螺栓孔，并在螺孔内制作好螺纹；

所述的每瓣环形钢板组件4，其环形的角度为120°；

所述的环形钢板组件4制作三个；

在三瓣钢套筒组件6的中部焊接阻尼器顶部支座7，采用双边角焊缝焊接；

所述的钢套筒组件6为三个120°的弧形钢板。

（2）安装组件：

将装配式桥墩的承台1顶面凿毛；

将装配式桥墩墩身2安装钢套筒6的位置凿毛；

用水清洗处理过的墩身2表面和承台1表面，并配合毛刷洗刷，确保松动的细小混凝土块和粉尘被冲洗干净；

晾干清洗过的混凝土表面；

在阻尼器底部支座11的底面均匀涂抹一层粘钢胶；

将阻尼器底部支座11的螺栓孔与一瓣环形钢板组件4上的螺栓孔对齐；

按压阻尼器底部支座11，使其与环形钢板组件4紧密贴合；

所述按压过程，应有少量粘钢胶从阻尼器底部支座11四周被挤压出来；

用螺栓12将阻尼器底部支座11和环形钢板组件4连接，拧紧螺栓12；

按照上述步骤制作三个相同的组件；

将制作好的带有阻尼器底部支座11的环形钢板组件4底部均匀涂抹粘钢胶；

所述的环形钢板4底面应保持清洁，若其表面生锈，应首先进行除锈处理；

将底部涂有粘钢胶的环形钢板底座组件4拼装到承台1顶面，形成一个完整的圆环，使得墩身2位于圆环内；

所述的环形钢板4内径应比装配式桥墩墩身2直径大10%以上；

所述的环形钢板底座4安装完毕后，应保证环形钢板4内部边线与装配式桥墩墩身2分离，且距离均匀；

用螺栓14将环形钢板底座4的锁紧板15拧紧；

将第（1）步中制作好的三个带有阻尼器顶部支座7的钢套筒组件6内侧均匀涂抹一层粘钢胶；

所述的钢套筒6内侧应保持清洁，若其表面生锈，应首先进行除锈处理；

将涂有粘钢胶的钢套筒组件6套在装配式桥墩的底部接缝以上的位置，用螺栓10将钢套筒的锁紧板9拧紧；

所述钢套筒6安装就位过程中，将套筒6上的所有阻尼器顶部支座7均和位于环形钢板底座4上的阻尼器底部支座11对齐后，再将锁紧板15上的螺栓14全部拧紧；

用铰接螺栓13将粘滞流体阻尼器5的底部接头与环形钢板4上的阻尼器底部支座11连接；

用铰接螺栓8将粘滞流体阻尼器5的顶部接头与钢套筒6上对应的阻尼器顶部支座7连接；

待三个粘滞流体阻尼器5和底部支座11、顶部支座7连接完成后，将铰接螺栓13和铰接螺栓8分别拧紧。

本发明利用粘滞流体阻尼器为装配式桥墩提供阻尼力，提高装配式桥墩的耗能能力，并且使用钢套筒和环形钢板把粘滞流体阻尼器安装在装配式桥墩和承台上，不需要预埋预留件，也不需要进行打孔等损坏桥墩结构的作业，安装方便。同时，一般粘滞流体阻尼器的位移行程较大，可以满足装配式桥墩在地震作用下桥墩发生较大摆动的情况。本发明本方法采用三个粘滞流体阻尼器，相互夹角为120°，在任何方向地震下，始终可以保证有一个阻尼器受压，为环形钢板底座提供下压力。

Claims (9)

1.一种提高既有装配式桥墩耗能能力的方法，其特征在于：采用N个耗能单元组成一套完整的耗能装置安装在既有的装配式桥墩上，其中N≥2；单个耗能单元由一瓣钢套筒组件（6）、一瓣环形钢板组件（4）、一个粘滞流体阻尼器和配套连接件组成；各个组件之间通过螺栓连接；每组耗能单元之间采用螺栓连接，形成完整的耗能加固体系，并且将环形钢板、钢套筒与桥墩结构固定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法包括以下具体步骤：

第一步：在环形钢板组件（4）顶面安装阻尼器底部支座（11）；

第二步：将环形钢板各个组件拼装在承台（1）顶面，形成一个完整的圆环，将装配式桥墩墩身（2）套在环形钢板中间位置；

第三步：将带有阻尼器顶部支座（7）的钢套筒组件（6）安装在墩身（2）与承台（1）接缝的上部，该套筒将墩身（2）套紧；

第四步：采用铰接方式将阻尼器的底部接头和顶部接头分别与环形钢板和钢套筒上的阻尼器支座连接。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：对所述墩身（2）安装钢套筒的位置和承台（1）顶面进行表面凿毛处理。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述阻尼器底部支座（11）与环形钢板组件（4）之间采用螺栓连接；所述钢套筒组件（4）之间采用螺栓连接紧固；所述阻尼器与支座之间的铰接方式为螺栓连接。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述每个环形钢板组件（4）为120°的环扇形钢板。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述环形钢板和承台（1）之间利用粘钢胶粘接牢固。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述阻尼器顶部支座（7）与钢套筒组件（6）之间采用双边角焊缝焊接。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述钢套筒内侧均匀涂抹粘钢胶，与墩身（2）粘接牢固。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述环形钢板内径比装配式桥墩墩身（2）直径大10%以上。