CN113005922A - 一种外包钢套快速加固震损桥墩的成套方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外包钢套快速加固震损桥墩的成套方法，包括：将钢筋混凝土桥墩墩底破损混凝土进行清除；在墩底承台相应位置打地锚孔，清除孔内混凝土粉末，用于后期化学锚栓进行安装固定钢套；墩柱安装外包钢套；将两个半圆型钢套采用螺栓进行固定，形成一个整体结构；在外包钢套底部地锚孔位置安装化学锚栓，拧紧螺母，对底部进行固定；对外包钢套和墩柱之间预留的缝隙和墩柱破损区域进行早强自密实砂浆进行灌浆；待灌浆料初凝之后，对钢套上的螺栓进行二次施拧，对钢套施加预应力；养护。本发明针对震损桥墩采用外包钢套进行快速加固，能够在很短的时间内提高震损桥墩的抗震性能，且抗震性能恢复效果显著。
Description
技术领域
本发明属于桥梁抗震加固技术领域，详细说是一种外包钢套加固震损桥墩，提高桥梁墩柱的抗震性能，从而达到震损桥墩加固后再次具有抗震性能的效果。
背景技术
桥梁作为生命线工程，在交通运输中起到至关重要的作用。在区域遭受地震后，桥梁需要得到及时的加固修复恢复使用功能，保障救援物资的及时送达。震损桥梁的修复加固也摆在的突出的位置得到关注。
桥墩作为桥梁在地震作用下的抗侧向力构件，在桥梁遭遇地震时起到抵御地震，达到耗能的作用。在较大烈度地震发生时，桥墩墩底塑性铰区域一般会产生较大的损坏，传统的桥墩加固大多是针对桥墩配筋不足和桥墩产生裂缝的加固，而对遭遇地震后损坏的桥墩加固方案相对较少且不够具体，施工方法也比较笼统。
发明内容
本发明的目的为使地震作用下损伤钢筋混凝土桥墩能够快速恢复正常使用功能，提供一种外包钢套快速加固震损钢筋混凝土桥墩的成套方法，该方法通过外包钢套包裹震损钢筋混凝土桥墩塑性铰受损区域，在保证桥墩竖向承载力的同时，能够提高钢筋混凝土桥墩的抗震性能。
本发明采用的技术方案是：一种外包钢套快速加固震损桥墩的成套方法，包括以下步骤：
a.桥墩墩底处理；将钢筋混凝土桥墩墩底破损混凝土进行清除；
b.在墩底承台相应位置打地锚孔，用于后期化学锚栓进行安装固定外包钢套；
c.在墩柱安装外包钢套；同时在外包钢套和墩柱之间应留有一定的空隙，方便后期的灌浆料的灌浆；
d.外包钢套为两个半圆型钢套组成，将两个半圆型钢套采用螺栓进行固定，形成一个整体结构；
e.在外包钢套底部地锚孔位置安装化学锚栓，拧紧螺母，对外包钢套底部进行固定；
f.对外包钢套和墩柱之间预留的空隙和墩柱破损区域使用早强自密实砂浆进行灌浆；
g.待灌浆料初凝之后，对钢套上的螺栓进行二次施拧，对钢套施加预应力；
h.进行养护。
作为优选，所述步骤a中，根据实际塑性铰区域面积，混凝土破损范围和相应的抗震设计规范确定需要的外包钢套加固高度。如果敲击墩底混凝土保护层已经产生明显的空洞声，需要将这些混凝土全部进行敲除，并将混凝土碎屑进行吹除，保证后期灌浆料和墩柱混凝土之间有足够的黏结力。
作为优选，所述步骤b中，对墩柱截面设计后的外包钢套的底板的地锚孔在承台上的相应位置钻孔，在钻孔过后需要对地锚孔中混凝土碎屑进行吹除，以保证后期化学锚栓的抗拔力达到设计要求。
作为优选，所述步骤c中，在墩柱表面清理完成和地锚钻孔完成之后，将外包钢套安装到墩柱之上，需要注意外包钢套底板预留的孔能和地锚孔位置对应上，在两个半圆形钢套安装完成之后，使用螺栓安装在外包钢套半圆边缘预留的螺栓孔上，并拧紧，保证后期和墩柱之间的灌浆料有足够的约束力。
作为优选，所述步骤e中，在外包钢套安装完成之后，对外包钢套底板采用化学锚栓进行锚固，将化学药管放入预先留好的地锚孔中，并用电动工具将化学锚栓钻入孔中，注意转速不应大于750转/分，此时化学锚栓和地锚孔之间的缝隙被化学药管中的药剂充满。等待药剂完全硬化之后，化学锚栓用螺帽拧紧使外包钢套达到锚固的效果。
本发明的有益效果：
1、本发明对震损钢筋混凝土桥墩采用外包钢套进行加固，钢套对桥墩起到环向约束作用，将普通混凝土转变为约束混凝土，提高桥墩的抗剪性能。
2、对外包钢套底部采用化学锚栓进行锚固，能大幅度提高外包钢套和底部承台的锚固力，改善了桥墩底部的薄弱部分，在桥梁再次遭受地震作用时，能有效的改善外包钢套和桥墩之间的相互作用力。
3、本发明通过设计实现多级抗震设防机制，在强烈地震作用下钢套底部加劲肋作为耗能装置首先屈服，之后化学螺栓被拔出，最后钢套发生屈曲。本加固体系受力明确，二次加固只需要根据发生不同强度地震的破坏程度，进行更换加劲肋和地锚，直至最严重的更换整个外包钢套，实现更快捷的多级加固方案。
4、本发明采用外包钢套加固施工工艺简单，外包钢套起到模板的作用，可以直接在钢套和墩柱之间直接使用早强自密实灌浆料进行灌浆，简化了施工步骤，同时达到快速加固的目的。灌浆料的存在也能填补墩底破碎混凝土，可以极大的提高桥墩修复速度。
5、对外包钢套上螺栓的二次施拧，使钢套产生预应力，可以进一步提高钢套对核心混凝土的约束作用，提高墩柱的抗剪承载力和延性。
6、本发明中外包钢套能够在几乎不增大桥墩构件截面面积的情况下进行加固，对交通影响小。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是图1的俯视图。
图4是本发明外包钢套的三维视图
图5是桥墩加固前、后的骨架线图。
图6是加固前桥墩的滞回曲线图。
图7是加固后桥墩的滞回曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明技术方案作进一步说明：
如图1-4所示，一种外包钢套快速加固震损桥墩的成套技术，包括：
①桥墩墩底表面处理
将震损桥墩墩底破损混凝土进行清除。根据实际塑性铰区域面积，混凝土破损范围和相应的抗震设计规范确定需要的外包钢套加固高度。如果敲击墩底混凝土保护层已经产生明显的空洞声，需要将这些混凝土全部进行敲除，并将混凝土碎屑进行吹除，保证后期灌浆料和墩柱混凝土之间有足够的黏结力。
②承台表面地锚打孔
对墩柱截面设计后的外包钢套的底板的地锚孔在承台上的相应位置钻孔，在钻孔过后需要对地锚孔中混凝土碎屑进行吹除，以保证后期化学锚栓的抗拔力达到设计要求。
③外包钢套安装
在墩柱表面清理完成和地锚钻孔完成之后，将外包钢套1安装到墩柱之上，需要注意外包钢套底板5预留的孔能和地锚孔位置对应上，同时外包钢套1和墩柱之间应留有一定的空隙，方便后期的灌浆料的灌浆。在两个半圆形外包钢套1安装完成之后，使用螺栓2安装在外包钢套1半圆边缘预留的螺栓孔上，并拧紧，保证后期和墩柱之间的灌浆料有足够的约束力。
④化学锚栓安装
在外包钢套1安装完成之后，对外包钢套底板5采用化学锚栓3进行锚固，将化学药管放入预先留好的地锚孔中，并用电动工具将化学锚栓3钻入孔中，注意转速不应大于750转/分，此时化学锚栓3和地锚孔之间的缝隙被化学药管中的药剂充满。等待药剂完全硬化之后，化学锚栓3用螺帽4拧紧使外包钢套1达到锚固的效果。
⑤灌浆料灌浆
对外包钢套1和墩柱之间的缝隙从顶部缝隙进行灌浆，灌浆料6采用早强自密实灌浆料，灌浆至外包钢套顶部时完成灌浆。
⑥钢套螺栓二次施拧
在灌浆料初凝后，对外包钢套1上螺栓2进行二次施拧，对钢套施加预应力。
⑦养护
完成钢套预应力施加后，对加固部分进行养护工作。
有限元示例
加固前，桥墩采用水平力对墩柱顶部进行加载，当荷载值为86.7kN时，墩柱达到极限荷载，当墩顶水平位移达到80mm时，水平力降到80.9kN，为最大承载力的93％。加固后最大承载力为121.5kN，加固后柱水平荷载位移水平加载到140mm时，水平力为105.96kN，为加固后最大承载力的87.21％。从图5中的力位移骨架曲线中可以看出，加固后桥墩的延性有了明显的提高。
图6和图7分别为加固前何加固后桥墩的力位移滞回曲线。通过加固前(图6)和加固后(图7)桥墩的滞回曲线对比，可以看出加固后桥墩的极限承载力更大，滞回曲线更为饱满，起到更好的耗能作用，桥墩的抗震性能在加固后也能得到很大程度上的改善。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种外包钢套快速加固震损桥墩的成套方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.桥墩墩底处理；将钢筋混凝土桥墩墩底破损混凝土进行清除；
b.在墩底承台相应位置打地锚孔，用于后期化学锚栓进行安装固定外包钢套；
c.在墩柱安装外包钢套；同时在外包钢套和墩柱之间应留有一定的空隙，方便后期的灌浆料的灌浆；
d.外包钢套为两个半圆型钢套组成，将两个半圆型钢套采用螺栓进行固定，形成一个整体结构；
e.在外包钢套底部地锚孔位置安装化学锚栓，拧紧螺母，对外包钢套底部进行固定；
f.对外包钢套和墩柱之间预留的空隙和墩柱破损区域使用早强自密实砂浆进行灌浆；
g.待灌浆料初凝之后，对钢套上的螺栓进行二次施拧，对钢套施加预应力；
h.进行养护。
2.根据权利要求1所述的一种外包钢套快速加固震损桥墩的成套方法，其特征在于：所述步骤a中，如果敲击墩底混凝土保护层已经产生明显的空洞声，需要将这些混凝土全部进行敲除，并将混凝土碎屑进行吹除，保证后期灌浆料和墩柱混凝土之间有足够的黏结力。
3.根据权利要求1所述的一种外包钢套快速加固震损桥墩的成套方法，其特征在于：所述步骤b中，在钻孔过后需要对地锚孔中混凝土碎屑进行吹除，以保证后期化学锚栓的抗拔力达到设计要求。
4.根据权利要求1所述的一种外包钢套快速加固震损桥墩的成套方法，其特征在于：所述步骤c中，将外包钢套安装到墩柱之上，需要注意外包钢套底板预留的孔能和地锚孔位置对应上，使用螺栓安装在外包钢套半圆边缘预留的螺栓孔上，并拧紧，保证后期和墩柱之间的灌浆料有足够的约束力。
5.根据权利要求1所述的一种外包钢套快速加固震损桥墩的成套方法，其特征在于：所述步骤e中，对外包钢套底板采用化学锚栓进行锚固，将化学药管放入预先留好的地锚孔中，并用电动工具将化学锚栓钻入孔中，转速不应大于750转/分，此时化学锚栓和地锚孔之间的缝隙被化学药管中的药剂充满；等待药剂完全硬化之后，化学锚栓用螺帽拧紧使外包钢套达到锚固的效果。
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