CN113356097A - 一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置，属于桥梁工程技术领域。该装置包括加固构件、可伸缩撑杆、固定销钉和体外预应力筋。可伸缩撑杆由两根外置螺纹的钢杆和两个内置螺纹的钢套筒组成，可通过旋转套筒来调节伸缩撑杆的长度，实现对不同形状尺寸桥梁腹板的贴合；体外预应力筋为具有强抗拉承载能力的索具材料，由高强钢筋、钢绞线以及纤维增强复合材料筋制成，其与钢制固定销钉共同约束加固构件，保证独柱墩顶部的承载力和稳定性。本装置与独柱墩整体连接，连接后的整体结构增强了原结构的抗侧倾能力，减缓偏载作用下梁体的偏向扭转，起到保障梁体安全的作用。本发明灵活便捷，加固效果优异，并且不会影响独柱墩的完整性和自身承载能力。

Description

一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置
技术领域
本发明是一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置，属于桥梁工程技术领域。
背景技术
在现代桥梁建设中，独柱墩桥梁不仅可以提高低空间布局和视野，而且能够对桥梁外观起到美化的作用，曾被广泛运用于高速公路互通匝道桥以及城市立交桥等项目中。然而近年来，随着交通流量不断增大，超载以及重型车辆日益增加，加之超速行驶等情况时有发生，致使独柱桥墩桥梁运营中发生梁体扭转及变形、支座受力不均及脱空等情况，危及桥梁安全。最严重的情况下，可能会发生桥梁倾覆等安全事故。2019年10月10日，江苏省无锡市312国道发生桥梁倾覆事故，造成3人死亡，2人受伤。然而这场事故就是独柱墩桥梁上单侧车辆超载造成桥梁整体倾覆导致的，因此，桥梁独柱墩的加固显得尤为重要。
现今，国内外桥梁独柱墩的加固设计主要分为三种类型。第一种类型是在独柱墩位置增设桥墩或者独柱墩墩顶增设盖梁，实现独柱墩从单支座到多支座的有效转变，改善梁体扭矩分布，提高梁体横向稳定性，大大提高梁体的抗倾覆能力。该方法虽然有效地解决了桥梁独柱墩单点铰支座不能提供梁体抗倾覆力矩的问题，但是这大大降低了桥梁下方低空间布局和视野，难以在高架桥梁中运用。第二种类型针对梁体支座脱空情况，将原有支座更换为球型抗拉支座，能有效解决支座脱空问题，从而避免梁体支承体系发生变化。该加固方法效果较好，但成本较高，且这种新型球型抗拉支座不能适用于任意场合。第三种类型是在独柱墩墩顶增设纵横限位及抗拔装置，通过增设的纵横限位及抗拔装置与桥墩进行整体连接，减缓梁体外侧移动或者向外扭转，起到保障梁体安全的作用。若梁体发生倾覆时，该装置也能够起到一定的抗拉拔作用，避免梁体发生倾覆。该方法目前在国内较为常见，其成本较低，架设便捷，并且适用于任意场合，不会影响桥梁下方交通视野。本发明针对第三种方法提出一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置，该装置利用可伸缩撑杆与销钉调节并固定加固构件的角度，以适应大小各异的独柱墩并且能够承担部分竖向剪力的作用。同时，该装置加入由高强钢筋、高强钢绞线以及纤维增强复合材料筋(FRP，建议优先采用玄武岩纤维增强复合材料BFRP)制成的体外预应力筋，本装置与独柱墩进行整体连接，连接后的整体结构可以有效增强原结构的抗侧倾能力，减缓偏载作用下梁体的外侧移动和偏向扭转，起到保障梁体安全的作用。本发明灵活便捷，加固效果优异实用性强，对原结构损伤小，并且不会影响独柱墩的完整性和自身承载能力。
技术问题
本发明的目的是提供一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置，通过将装置与独柱墩进行整体连接，减缓梁体外侧移动或者向外扭转，起到保障梁体安全的作用，解决了独柱桥墩桥梁运营中发生梁体扭转及变形、支座受力不均及脱空等问题。通过利用销轴与可伸缩撑杆使得本装置可以任意调节安装角度，解决了不同大小独柱墩安装角度不同的问题。
(2)技术方案
由于目前桥梁独柱墩在单侧超重荷载下易发生梁体扭转及变形、支座受力不均及脱空等问题，因此本发明充分考虑桥梁独柱墩加固的各项要求，提供一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置。本发明的技术方案如下：该角度可调式桥梁独柱墩加固装置包括加固构件、可伸缩撑杆、固定销钉和体外预应力筋。可伸缩撑杆由两根预制有外置螺纹的钢杆和两个扣合的、带内置螺纹的钢套筒组成，组装完成后可通过旋转套筒来调节伸缩撑杆的长度，从而实现对加固板开合角度的主动控制，实现对不同形状尺寸桥梁腹板的有效贴合；固定销钉为具有强约束能力的钢制销钉，起到承受加固件整体竖向剪力的作用；体外预应力筋为具有强抗拉承载能力的索具材料，可由高强钢筋、高强钢绞线以及纤维增强复合材料筋(FRP，建议优先采用玄武岩纤维增强复合材料BFRP)制成，其与固定销钉共同约束加固构件，使其与桥墩共同受力，保证独柱墩顶部加固端的承载力和稳定性。同时体外预应力筋可以防止固定销钉对独柱墩的承载能力的负面影响，并且增加了独柱墩的整体性能。
(3)有益效果
本发明所提供的一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置。目前交通流量不断增大，超载以及重型车辆日益增加，加之超速行驶等情况时有发生，致使独柱桥墩桥梁运营中发生梁体扭转及变形、支座受力不均及脱空等情况，危及桥梁安全最严重的情况下，可能会发生桥梁倾覆等安全事故。本发明与独柱墩进行整体连接，连接后的整体结构可以有效增强原结构的抗侧倾能力，减缓偏载作用下梁体的外侧移动和偏向扭转，起到保障梁体安全的作用。并且本发明利用可伸缩撑杆和销轴共同作用，对应不同角度的独柱墩可以调节安装角度。同时本发明加设性能优异的体外预应力筋，不仅可以与销钉一起约束加固装置，使装置与独柱墩共同受力，而且可以消除销钉对独柱墩的负面作用。本发明灵活便捷，加固效果优异，实用性强，对原结构损伤小，并且不会影响独柱墩的完整性和自身承载能力。
附图说明
图1为一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置示意图；
图2为一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置的加固构件示意图；
图3为一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置的梁侧加固板俯视示意图；
图4为一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置的墩侧加固板俯视示意图；
图5为一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置的可伸缩撑杆示意图；
图6为一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置的撑杆示意图；
图7为一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置的螺旋钢套截面示意图；
在图1～图7中，1为独柱墩；2为加固构件；3为体外预应力筋；4为固定销钉；5为梁侧加固板；6为墩侧加固板；7为预留孔洞；8为可伸缩撑杆；9为销轴；10为锚固孔；11为梁侧钢板；12为墩侧钢板；13为螺旋钢套；14为撑杆；15为外螺纹；16为内螺纹。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步的说明：
(1)如图1所示，本发明提供的一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置自下而上依次为独柱墩1、加固构件2、可伸缩撑杆8、体外预应力筋3、固定销钉4。加固构件2、可伸缩撑杆8和固定销钉4为钢制，体外预应力筋3为具有强抗拉承载能力的索具材料，可由高强钢筋、高强钢绞线以及纤维增强复合材料筋(FRP，建议优先采用玄武岩纤维增强复合材料BFRP)制成。
(2)如图2所示，该图为加固构件2的示意图，加固构件2由梁侧加固板5、墩侧加固板6和可伸缩撑杆8组成，梁侧加固板5与墩侧加固板6通过销轴9联接。
(3)如图3所示，该图为梁侧加固板5俯视示意图，在梁侧钢板11中心与上部联接处有销轴9，用以联接加固构件2的其他部件。
(4)如图4所示，该图为墩侧加固板6俯视示意图，其由墩侧钢板12和一块垂直于墩侧钢板12的钢板焊接而成，在墩侧钢板12上部联接处与垂直钢板的中心处有销轴9，用以联接加固构件2的其他部件，而在墩侧钢板12上有大量预留孔洞7和锚固孔10，可以让固定销钉4与体外预应力筋3穿过并约束加固构件2。
(5)如图5所示，该图为可伸缩撑杆8示意图，可伸缩撑杆8由两个可扣接的螺旋钢套13和两个撑杆14组成。
(6)如图6所示，该图为撑杆14示意图，撑杆14与螺旋钢套13的联接端有外螺纹15。
(7)如图7所示，该图为螺旋钢套13截面示意图，螺旋钢套截13内部有用于联接撑杆14的外螺纹16。
本发明提供的一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置的操作步骤如下：
(1)进行桥梁独柱墩加固装置安装前，首先确保独柱墩1顶端与梁端安装部位表面平整干净，无凸出杂物，其次检查加固构件2功能是否良好，最后对体外预应力筋3和固定销钉4进行校准，确认无损坏后可进行下一步骤；
(1)进行桥梁独柱墩加固装置安装时，将加固构件2的锚固孔10对准体外预应力筋慢慢贴在独柱墩墩顶，使墩侧加固板6紧紧贴合在独柱墩上，然后调节可伸缩撑杆8和销轴9，使得梁侧加固板5与钢箱梁紧密贴合，之后旋紧螺旋钢套13；
(2)将销钉4嵌入剩余的预留孔洞7中，然后将销钉4敲入独柱墩1内，使得加固构件与独柱墩联接为一个整体，保证桥墩顶部加固端的承载力和稳定性；
(3)独柱墩1一端加固装置安装完成后对另一端进行相同安装操作，在两端都安装完成后进行安全性检测，确保独柱墩1的安全性后进行养护即完成角度可调式桥梁独柱墩加固装置的安装。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变和变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置，所述的一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置包括独柱墩(1)、加固构件(2)、体外预应力筋(3)、固定销钉(4)。加固构件(2)和固定销钉(4)为钢制，体外预应力筋(3)为具有强抗拉承载能力的索具材料，可由高强钢筋、高强钢绞线以及纤维增强复合材料筋(FRP，建议优先采用玄武岩纤维增强复合材料BFRP)制成。
2.根据权利要求1所述的一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置，其特征在于：所述加固构件(2)由梁侧加固板(5)、墩侧加固板(6)和可伸缩撑杆(8)组成，梁侧加固板(5)与墩侧加固板(6)通过销轴(9)联接。
3.根据权利要求1所述的一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置，其特征在于：梁侧加固板(5)在梁侧钢板(11)中心与上部联接处有销轴(9)，用以联接加固构件(2)的其他部件。墩侧加固板(6)由墩侧钢板(12)和一块垂直于墩侧钢板(12)的钢板焊接而成，在墩侧钢板(12)上部联接处与垂直钢板的中心处有销轴(9)，用以联接加固构件(2)的其他部件，而在墩侧钢板(12)上有大量预留孔洞(7)和锚固孔(10)，可以让固定销钉(4)与体外预应力筋(3)穿过并约束加固构件(2)。
4.根据权利要求1所述的一种角度可调式桥梁独柱墩加固装置，其特征在于：可伸缩撑杆(8)由两个可扣接的螺旋钢套(13)和两个撑杆(14)组成，撑杆(14)与螺旋钢套(14)的联接端有外螺纹(15)，螺旋钢套截(13)内部有用于联接撑杆(14)的外螺纹(16)，可通过调节可伸缩撑杆(8)与销轴(9)来控制加固构件(2)的角度以适应不同大小的独柱墩(1)。
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