CN113089506B - 一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构及施工方法，用于解决沟道中损伤桥墩加固过程中如何提高其抵抗洪水中石块冲击和磨蚀能力，同时能够实现加固后桥墩洪水期快速检测技术难题。所述防冲刷结构包括套设在桩身下部的防冲刷件，所述防冲刷件由内到外依次为：碳纤维布检测层、水泥砂浆保护层和轮胎条编织层；碳纤维布检测层套在桩身下部，碳纤维布检测层外设有水泥砂浆保护层，水泥砂浆保护层外设有轮胎条编织层。本发明利用废旧轮胎条编织层提高桥墩的抗冲刷性能，碳纤维布增强桥墩抗弯刚度同时利用碳纤维布的导电性对加固后桥墩的损伤检测，整个结构方便实用，造价低，耐用性较高。

Description

一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构及施工方法
技术领域
本发明用于桥墩损伤修复工程技术领域，涉及河道或溪沟中桥墩防冲刷、加固结构，特别是指一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构及施工方法。
背景技术
现有的桥墩抗冲结构，主要是增加桥墩的横截面积法或在桥墩周围增加专门的防冲结构来抵抗河流砂石的冲刷，主要措施包括：包钢法，混凝土加固法、宾格结构防护、防撞墩等，这几种方法都能够在一定程度上提高桥墩的安全性，但是存在的主要问题如下：1、整个修复施工工序繁琐，不易操作、施工周期长；2、增加截面会导致桥墩的尺寸加大，减小河道过流断面的面积，使桥墩处流速增大，带来更大冲刷；3、造价高，造成较大成本投入和资源浪费；4、河流与溪沟中损伤桥墩加固后一般在比较危险的洪水期常处于水下环境，无法检测桥墩是否完好；5、加固采用刚性扩大混凝土材料，在洪水中块石冲击作用下，容易碎裂，耐久性无法保证；6、加固后的桥墩形状特异，体积大与桥梁上部结构不协调，不够美观；7、使用包钢法或者宾格结构防护钢材裸露，在河水干湿循环荷载作用下容易锈蚀会造成环境污染。
发明内容
针对上述背景技术中存在的不足，本发明提出了一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构及施工方法，解决了沟道中损伤桥墩加固过程中如何提高其抵抗洪水中石块冲击和磨蚀能力，同时能够实现加固后桥墩洪水期快速检测技术难题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构，包括套设在桩身下部的防冲刷件，所述防冲刷件由内到外依次为：碳纤维布检测层、水泥砂浆保护层和轮胎条编织层；碳纤维布检测层套在桩身下部，碳纤维布检测层外设有水泥砂浆保护层，水泥砂浆保护层外设有轮胎条编织层。
优选地，所述碳纤维布检测层包括第一层碳纤维布和第二层碳纤维布，第一层碳纤维布粘接检测导线后利用环氧树脂底胶沿桩身环绕粘贴，第二层碳纤维布粘接检测导线后利用环氧树脂底胶沿第一层碳纤维布环绕粘贴。
优选地，所述第一层碳纤维布为横向碳纤维布，第二层碳纤维布为纵向碳纤维布。
优选地，所述第一层碳纤维布为纵向碳纤维布，第二层碳纤维布为横向碳纤维布。
优选地，所述轮胎条编织层包括螺旋形废旧轮胎条和固定件，固定件在纵向上固定螺旋形废旧轮胎条形成轮胎条编织层。
优选地，所述螺旋形废旧轮胎条的厚度为2.5cm；水泥砂浆保护层的厚度为5cm；所述固定件为不锈钢钢钉，不锈钢钢钉长度为8cm。
优选地，一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构的施工方法，其步骤如下：
步骤一：对桩身损伤部位进行清洗，去除泥浆、铁锈，并利用水泥砂浆对清洗后的桩身进行修补找平，恢复桩身完整形状；
步骤二：沿桩身损伤部位的周围涂抹环氧树脂底胶，将第一层碳纤维布环绕粘贴在桩身损伤部位的周围，用刮板去除第一层碳纤维布的气泡，并在第一层碳纤维布的上部粘接2根检测导线；
步骤三：在第一层碳纤维布外涂抹环氧树脂底胶，将第二层碳纤维布环绕粘贴在第一层碳纤维布上，并在第二层碳纤维布的下部粘接3根检测导线；
步骤四：在碳纤维布检测层外浇筑50mm厚的水泥砂浆保护层；
步骤五：在水泥砂浆保护层硬化达到设计强度后，在水泥砂浆保护层外层涂抹HY-T160防水胶水，同时使用2.5cm宽、2.5cm厚的废旧轮胎条沿水泥砂浆保护层螺旋缠绕，缠绕角度为5°，每层废旧轮胎条沿桩身轴向打入一排8cm长的不锈钢钢钉，利用钢钉固定并锤击压实轮胎条编织层，不锈钢钢钉间距15cm，靠近水泥砂浆保护层的两层的废旧轮胎条的钢钉打入方向为从下向上，其余层的废旧轮胎条的钢钉打入方向为从上向下，不同层废旧轮胎条之间的钢钉交错排列形成轮胎条编织层。
与现有技术相比，本发明产生的有益效果为：
1）防冲刷结构沿桥墩外表面布设，加固后的外形与原设计桥墩一致，整体协调美观；加固体厚度不超过10cm，对桥墩之间过流断面影响小，对原桥墩防洪设计改变小；
2）沿防冲刷结构轴向布设钢钉，不仅避免了对桩体的扰动，而且提高了桩体的抗冲击刚度；防冲刷结构中的钢针包裹在轮胎条中，不会产生锈蚀污染环境；
3）根据试验研究竖向荷载作用下碳纤维布复合桩的挠度比同截面钢筋混凝土桩小34.8%，抗弯性能提高7%，水平荷载作用下碳纤维布复合桩的桩顶水平位移比钢筋混凝桩减小9%，抗弯能力提高8.2%，本发明的防冲刷结构中碳纤维布能够显著提高桩的刚度和承载力；并且利用防冲刷结构中碳纤维布的导电性能够实现加固后桩损伤检测；
4）轮胎编织层相比混凝土具有较强的耐磨能力，提高桥墩的抗水中砂石的磨蚀性能；防冲刷结构中的轮胎编织层能够能够降低水流中大块石11.6%的冲击力，提高桥墩的抗冲击性能；
5）防冲刷结构中使用HY-T160防水胶，在粘接轮胎条的同时，对加固结构起到密封作用，能够提高桩体混凝土的抗腐蚀性能；
6）防冲刷结构相比其他结构，施工简单，造价低，轮胎条采用废旧轮胎，起到废旧资源再利用的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的防冲刷结构主视图。
图2为本发明的防冲刷结构俯视图。
图3为本发明的防冲刷结构施工样图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，如图1所示，一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构，包括套设在桩身1下部的防冲刷件，所述防冲刷件由内到外依次为：碳纤维布检测层2、水泥砂浆保护层3和轮胎条编织层4；碳纤维布检测层2套在桩身1下部，碳纤维布检测层2外设有水泥砂浆保护层3，水泥砂浆保护层3的厚度为5cm，水泥砂浆保护层3外设有轮胎条编织层4。
如图2所示，碳纤维布检测层2包括第一层碳纤维布和第二层碳纤维布，第一层碳纤维布粘接检测导线后利用环氧树脂底胶沿桩身1环绕粘贴，第二层碳纤维布粘接检测导线后利用环氧树脂底胶沿第一层碳纤维布环绕粘贴。碳纤维布高强特征增强桩身的刚度，并将每层碳纤维布粘接几根检测导线，利用碳纤维布的导电性检测加固后桩体是否损坏，利用环氧树脂底胶粘贴碳纤维布。所述第一层碳纤维布为横向碳纤维布，第二层碳纤维布为纵向碳纤维布；或者第一层碳纤维布为纵向碳纤维布，第二层碳纤维布为横向碳纤维布。
如图3所示，轮胎条编织层4包括螺旋形废旧轮胎条和固定件5，固定件5在纵向上固定螺旋形废旧轮胎条形成轮胎条编织层4，螺旋形废旧轮胎条的厚度为2.5cm；固定件5为不锈钢钢钉，不锈钢钢钉长度为8cm。轮胎条主要用来提高桩身的耐磨蚀、抗冲击性能，钢钉在纵向上固定轮胎条形成编织层，同时提高轮胎条编织层抗冲击的刚度。在轮胎条编织层施工时先在水泥砂浆层外表面上涂抹HY-T160防水胶水用于粘贴废旧轮胎条和加固桩身防腐蚀。若要对修复后的整体进行检测，可对碳纤维布的导电性进行测试，完好无损的碳纤维布导电性很强，当其开裂后导电性会变差。
实施例2，一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构的施工方法，具体步骤如下：
步骤一：对桩身损伤部位进行清洗，去除泥浆、铁锈，并利用水泥砂浆对清洗后的桩身进行修补找平，恢复桩身完整形状；
步骤二：沿桩身损伤部位的周围涂抹环氧树脂底胶，将第一层碳纤维布环绕粘贴在桩身损伤部位，用刮板去除第一层碳纤维布的气泡，并在第一层碳纤维布的上部粘接2根检测导线，用来检测加固后桩身的完好性；
步骤三：在第一层碳纤维布外涂抹环氧树脂底胶，将第二层碳纤维布环绕粘贴在第一层碳纤维布上，并在第二层碳纤维布的下部粘接3根检测导线，用来检测加固后桩身的完好性；
步骤四：在碳纤维布检测层外浇筑50mm厚的水泥砂浆保护层；
步骤五：在水泥砂浆保护层硬化达到设计强度后，在水泥砂浆保护层外层涂抹HY-T160防水胶水，同时使用2.5cm宽、2.5cm厚的废旧轮胎条沿水泥砂浆保护层螺旋缠绕，缠绕角度为5°，每层废旧轮胎条沿桩身轴向打入一排长度为8cm的不锈钢钢钉，利用钢钉固定并锤击压实轮胎条编织层，不锈钢钢钉间距15cm，靠近水泥砂浆保护层的两层的废旧轮胎条的钢钉打入方向为从下向上，其余层的废旧轮胎条的钢钉打入方向为从上向下，不同层废旧轮胎条之间的钢钉交错排列形成轮胎条编织层。
具体实例
岷江上游磨子沟某大桥两根圆形桥墩在山洪冲刷作用下发生了损伤，桥墩部分混凝土保护层脱落，钢筋外漏发生锈蚀，桥墩的修复设计采用一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构，具体施工过程是：首先，对桥墩脱落混凝土保护层缺口进行清洗除泥，锈蚀的钢筋除锈，利用水泥砂浆进行修补找平，恢复桥墩形状；其次，以桥墩损伤部位为中心，半径为0.5m的范围内涂抹一周环氧树脂底胶，然后粘贴纵向碳纤维布，用刮板去除纵向碳纤维布里面的气泡，并在纵向碳纤维布的上半部粘接2根导线，在纵向碳纤维外层继续涂抹环氧树脂底胶，然后粘贴一周横向碳纤维布，并在混凝土损伤区域的横向碳纤维布的下半部粘接3根导线，用来检测加固后桥墩的完好性；然后在碳纤维布外围浇筑一周50mm厚的与原桥墩混凝土设计强度相近的水泥砂浆保护层；最后，在水泥砂浆硬化达到设计强度后，在水泥砂浆保护层外层涂抹HY-T160防水胶水，同时使用2.5cm宽、2.5cm厚的废旧轮胎条沿水泥砂浆保护层螺旋缠绕，缠绕角度为5°，每两层轮胎条沿桥墩轴向打入一排8cm长的不锈钢钢钉，利用钢钉固定并锤击压实轮胎条编织层，不锈钢钢钉间距15cm，最里面一层轮胎条的钢钉的方向从下向上打以防钉子破坏桥墩承台，其余层轮胎条的钢钉的方向从上向下打将整个结构固定，不同层之间的钢钉交错排列形成轮胎条编织层。
本发明利用废旧轮胎条编织层提高桥墩的抗冲刷性能，碳纤维布增强桥墩抗弯刚度同时利用碳纤维布的导电性对加固后桥墩的损伤检测，整个结构方便实用，造价低，耐用性较高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构，其特征在于，包括套设在桩身（1）下部的防冲刷件，所述防冲刷件由内到外依次为：碳纤维布检测层（2）、水泥砂浆保护层（3）和轮胎条编织层（4）；碳纤维布检测层（2）套在桩身（1）下部，碳纤维布检测层（2）外设有水泥砂浆保护层（3），水泥砂浆保护层（3）外设有轮胎条编织层（4）；所述轮胎条编织层（4）包括螺旋形废旧轮胎条和固定件（5），固定件（5）在纵向上固定螺旋形废旧轮胎条形成轮胎条编织层（4）。
2.根据权利要求1所述的基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构，其特征在于，所述碳纤维布检测层（2）包括第一层碳纤维布和第二层碳纤维布，第一层碳纤维布粘接检测导线后利用环氧树脂底胶沿桩身（1）环绕粘贴，第二层碳纤维布粘接检测导线后利用环氧树脂底胶沿第一层碳纤维布环绕粘贴。
3.根据权利要求2所述的基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构，其特征在于，所述第一层碳纤维布为横向碳纤维布，第二层碳纤维布为纵向碳纤维布。
4.根据权利要求2所述的基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构，其特征在于，所述第一层碳纤维布为纵向碳纤维布，第二层碳纤维布为横向碳纤维布。
5.根据权利要求1所述的基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构，其特征在于，所述螺旋形废旧轮胎条的厚度为2.5cm；水泥砂浆保护层（3）的厚度为5cm；所述固定件（5）为不锈钢钢钉，不锈钢钢钉长度为8cm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于轮胎条桥墩修复防冲刷结构的施工方法，其特征在于，其步骤如下：
步骤一：对桩身损伤部位进行清洗，去除泥浆、铁锈，并利用水泥砂浆对清洗后的桩身进行修补找平，恢复桩身完整形状；
步骤二：沿桩身损伤部位的周围涂抹环氧树脂底胶，将第一层碳纤维布环绕粘贴在桩身损伤部位的周围，用刮板去除第一层碳纤维布的气泡，并在第一层碳纤维布的上部粘接2根检测导线；
步骤三：在第一层碳纤维布外涂抹环氧树脂底胶，将第二层碳纤维布环绕粘贴在第一层碳纤维布上，并在第二层碳纤维布的下部粘接3根检测导线；
步骤四：在碳纤维布检测层外浇筑50mm厚的水泥砂浆保护层；
步骤五：在水泥砂浆保护层硬化达到设计强度后，在水泥砂浆保护层外层涂抹HY-T160防水胶水，同时使用2.5cm宽、2.5cm厚的废旧轮胎条沿水泥砂浆保护层螺旋缠绕，缠绕角度为5°，每层废旧轮胎条沿桩身轴向打入一排8cm长的不锈钢钢钉，利用钢钉固定并锤击压实轮胎条编织层，不锈钢钢钉间距15cm，靠近水泥砂浆保护层的两层的废旧轮胎条的钢钉打入方向为从下向上，其余层的废旧轮胎条的钢钉打入方向为从上向下，不同层废旧轮胎条之间的钢钉交错排列形成轮胎条编织层。
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