CN113529589A - 应用于水中桥墩加固的拼板装置及其加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于水中桥墩加固的拼板装置，包括：弧形拼板，其包括以竖直方式设置的两个直形角钢，分别与两个直形角钢的上端和下端固定连接的两个弧形角钢，在弧形拼板框架内设置有钢筋网，并在钢筋网上浇筑超高性能混凝土层；将多个弧形拼板围绕桥墩拼接固定形成套筒以作为水中桥墩加固的承力结构，套筒固定好以后，向套筒内浇筑水中不分散混凝土。本发明还公开了一种水中桥墩的加固方法。该装置无需围堰排水，无需制作浇筑钢模板，能够保护新浇混凝土不受水流冲刷、浸润、分散，且加固后该装置与浇筑混凝土层能够承担桥墩的竖向荷载和侧向荷载，增强桥墩承压、抗剪、抗弯承载力，提高桥墩抗震能力，该方法便捷快速，加固效果可靠耐久。

Description

应用于水中桥墩加固的拼板装置及其加固方法

技术领域

本发明属于桥梁结构加固技术领域。更具体地说，本发明涉及一种应用于水中桥墩加固的拼板装置及其加固方法。

背景技术

我国有大量桥梁跨越河流与海洋，有大量桥墩处在复杂的水环境中。海水和河流及其挟带泥沙的冲刷磨蚀、水环境有害物质的化学腐蚀、船只及漂浮物的撞击、冻融和干湿循环的环境影响，以及桥梁设计、施工、运营、养护的不当，这些原因造成桥梁墩柱出现不同程度的钢筋锈蚀、冲蚀掏空、破损颈缩等病害，对桥梁的安全性和耐久性造成极大危害，若不采取有效措施，将对桥梁结构的长期服役带来巨大隐患。

对于桥墩的加固多采用扩大截面法，一般是在桥墩外支立钢模板然后向模板内浇筑混凝土。该方法需要根据桥墩几何形状制作钢模板，钢模板的花费巨大，并且仅适用于特定形状的桥墩，普适性差。水中桥墩的加固一直是一个工程难题，需考虑水环境的影响，常用的技术思路是围堰排水，即通过围堰将水体和工作空间隔开，制造无水环境进而采取陆地上加固方法进行施工。该方法需要制作安装围堰，造价高昂，并且安装围堰工作量大、工期长，在加固结束后还需拆除，围堰隔水措施相较实质加固施工成本投入过大，在小规模资金量的桥梁加固以及工程抢修中难以实施。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种应用于水中桥墩加固的拼板装置，该装置无需围堰排水，无需制作浇筑钢模板，能够保护新浇混凝土不受水流冲刷、浸润、分散，且加固后该装置与浇筑混凝土层能够承担桥墩的竖向荷载和侧向荷载，大大增强桥墩承压、抗剪、抗弯承载力，提高桥墩抗震能力。

本发明还有一个目的是通过水中桥墩的加固方法，该加固方法便捷快速，加固效果可靠耐久。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种应用于水中桥墩加固的拼板装置，包括：

弧形拼板，其包括以竖直方式设置在左右两边的两个直形角钢，分别与两个直形角钢的上端头和下端头固定连接的两个弧形角钢，在两个直形角钢和两个弧形角钢形成的弧形拼板框架内设置有钢筋网，并在所述钢筋网上浇筑超高性能混凝土层；

其中，将多个所述弧形拼板围绕桥墩拼接固定形成套筒以作为水中桥墩加固的承力结构，当把所述套筒固定好以后，向所述套筒内浇筑水中不分散混凝土。

优选的是，所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，还包括：橡胶密封圈，其环套在所述弧形拼板四周，使相邻的两个弧形拼板之间均设置有所述橡胶密封圈，防止浇筑水中不分散混凝土时跑浆，也能够在桥墩加固完毕后防止外界侵蚀介质通过弧形拼板与弧形拼板之间的缝隙进入内部，增加结构耐久性能。

优选的是，所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，在所述直形角钢的侧壁上设置有螺栓孔，以便于将多个所述弧形拼板固定连接形成套筒，在所述弧形角钢的侧壁上也设置有螺栓孔，以便于上下拼接固定形成多层套筒。

优选的是，所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，所述弧形角钢的弧长为60cm或者为30cm，所述直形角钢的高度为60cm。

优选的是，所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，在所述钢筋网上浇筑的超高性能混凝土层厚度为5cm。

优选的是，所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，所述橡胶密封圈由耐腐蚀性橡胶材料制成，厚度为3mm，宽度为5cm。

本发明还提供了一种水中桥墩的加固方法，包括下列步骤：

步骤一、在桥墩水面线上面的位置搭建操作平台，用于下水前支撑弧形拼板；

步骤二、在操作平台的支撑下围绕桥墩将弧形拼板拼接固定形成多层套筒；

步骤三、在桥墩上部设置起吊装置，将多层套筒吊起，去除下方支撑，将多层套筒缓慢沉入水中至水底，调整位置使桥墩位于多层套筒的正中位置，并将多层套筒固定；

步骤四、通过导管向多层套筒的底层浇筑水中快硬不分散混凝土进行封底；

步骤五、待封底层凝固并产生强度后，通过导管向多层套筒内逐层向上浇筑水中不分散混凝土，浇筑至多层套筒顶部结束，且浇筑过程中保证桥墩位于套筒正中位置。

优选的是，所述的水中桥墩的加固方法，所述步骤二具体包括：

步骤a、在每个弧形拼板四周均套上橡胶密封圈；

步骤b、在操作平台的支撑下围绕桥墩先安装第一层弧形拼板，多个弧形拼板连接形成套筒后，调整弧形拼板四周的橡胶密封圈后用高强螺栓通过直形角钢侧壁上的螺栓孔将左右相邻的弧形拼板进行固定；

步骤c、在第一层弧形拼板的上面安装第二层弧形拼板，所述第二层弧形拼板的位置与所述第一层弧形拼板相对应设置，并通过弧形角钢侧壁上的螺栓孔将上下相邻的弧形拼板进行固定；

步骤d、按照步骤b和步骤c的步骤依次向上安装弧形拼板，形成多层套筒。

优选的是，所述的水中桥墩的加固方法，步骤五之后还包括：待水中不分散混凝土凝固形成强度后，水中桥墩加固完成，拆除操作平台和起吊装置。

优选的是，所述的水中桥墩的加固方法，步骤一之前还包括：对桥墩进行表面清理，去除表面附着物和病害混凝土层。

本发明至少包括以下有益效果：

一、由于弧形拼板包括以竖直方式设置在左右两边的两个直形角钢，分别与两个直形角钢的上端头和下端头固定连接的两个弧形角钢，在弧形拼板框架内设置有钢筋网，如此设置，能够使角钢拼接后形成的骨架承担桥墩的竖向荷载和侧向荷载，大大增强桥墩承压、抗剪、抗弯承载力，并提高桥墩延性，增强桥墩抗震能力。

二、在钢筋网上浇筑的超高性能混凝土层，具有高强、高韧性、高耐久性的特点，能提供较大的抗压承载力和抗弯承载力；不易开裂，材质致密，具有非常高的抗侵蚀能力。

三、设置的不锈钢角钢、超高性能混凝土层、耐腐蚀密封橡胶圈，材料自身具有极好的耐久性能，并且阻碍腐蚀介质侵入，形成对内部浇筑混凝土和原桥墩的良好防护，因此整体具有非常好的耐久性。

四、采用该装置和方法，能够加固水中桥墩，且不需要围堰排水，节省大量设置围堰的施工成本。

五、弧形拼板围绕桥墩形成的套筒自身即可作为浇筑混凝土的模板，不再需要设置浇筑混凝土的钢模板，节省模板费用。

六、该桥墩加固方法施工便捷快速，加固效果可靠耐久。因此，该装置和方法既适用于圆柱形桥墩水下部位、水位变动区部位以及浪溅区部位的加固，也适用于陆地上桥墩的加固。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1(a)和图1(b)分别为本发明的一个实施例中弧长为60cm和弧长为30cm的弧形拼板的结构示意图；

图2为本发明实施例中的弧形拼板框架的细部构造图；

图3(a)为本发明实施例中的弧形拼板内部钢筋网的结构示意图；

图3(b)为本发明实施例中的超高性能混凝土层构造图；

图4(a)为本发明实施例中的橡胶密封圈的结构示意图；

图4(b)为本发明实施例中的弧形拼板与橡胶密封圈的结构示意图；

图5为本发明实施例中的桥墩加固示意图；

图6为本发明实施例中的桥墩加固的横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1(a)、图1(b)、图2、图3(a)、图3(b)、图5和图6所示，本发明实施例提供了一种应用于水中桥墩加固的拼板装置，包括：弧形拼板8，其包括以竖直方式设置在左右两边的两个直形角钢1，分别与两个直形角钢1 的上端头和下端头固定连接的两个弧形角钢2，在两个直形角钢1和两个弧形角钢2形成的弧形拼板框架内设置有钢筋网6，在图2中还画出了角钢焊接线5，并在所述钢筋网6上浇筑超高性能混凝土层4；其中，将多个所述弧形拼板围绕桥墩9拼接固定形成套筒10以作为水中桥墩加固的承力结构，当把所述套筒10固定好以后，向所述套筒10内浇筑水中不分散混凝土12。

在上述实施例中，角钢拼接后形成的骨架能够承担桥墩的竖向荷载和侧向荷载，大大增强桥墩承压、抗剪、抗弯承载力，并提高桥墩延性，增强桥墩抗震能力。在钢筋网上浇筑的超高性能混凝土层，具有高强、高韧性、高耐久性的特点，能提供较大的抗压承载力和抗弯承载力；不易开裂，材质致密，具有非常高的抗侵蚀能力。弧形拼板拼接形成的套筒能够加固水中桥墩，且不需要围堰排水，节省了大量设置围堰的施工成本。且弧形拼板围绕桥墩形成的套筒自身即可作为浇筑混凝土的模板，不再需要设置浇筑混凝土的钢模板，节省模板费用。

在其中一具体实施方式中，如图4(a)和图4(b)所示，所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，还包括：橡胶密封圈7，其环套在所述弧形拼板8 四周，使相邻的两个弧形拼板8之间均设置有所述橡胶密封圈，防止浇筑水中不分散混凝土时跑浆，也能够在桥墩加固完毕后防止外界侵蚀介质通过弧形拼板与弧形拼板之间的缝隙进入内部，增加结构耐久性能。其中，所述橡胶密封圈7由耐腐蚀性橡胶材料制成，厚度为3mm，宽度为5cm。

设置的橡胶密封圈耐腐蚀性，不但可以防止浇筑水中不分散混凝土时跑浆，还可以在桥墩加固完毕后放置外界侵蚀介质通过弧形拼板与弧形拼板之间的缝隙进入内部，能够增加结构耐久性能。

在其中一具体实施方式中，如图2所示，所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，在所述直形角钢1的侧壁上设置有螺栓孔3，以便于将多个所述弧形拼板固定连接形成套筒，在所述弧形角钢2的侧壁上也设置有螺栓孔3，以便于上下拼接固定形成多层套筒10。在直形角钢和弧形角钢设置的螺栓孔，能够快速对多个弧形拼板进行拼接固定，提高施工效率。

在其中一具体实施方式中，所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，所述弧形角钢2的弧长为60cm或者为30cm，所述直形角钢1的高度为60cm。

为了适应常规圆柱桥墩直径并考虑工人可搬运重量，将弧形拼板设计成两种，即60cm弧长拼板和30cm弧长拼板。由于需要对不同直径桥墩进行加固，因此需要的弧形拼板的数量也不同。表一中给出了不同直径桥墩对应的弧形拼板直径与数量。

表一不同直径桥墩对应的弧形拼板直径与数量

需要说明的是，关于弧形角钢的弧长，本发明实施例只是给出了最优值，但并不限于本实施例所给的最优值，可以根据实际情况进行具体设置。

在其中一具体实施方式中，所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，在所述钢筋网6上浇筑的超高性能混凝土层4厚度为5cm。本发明实施方式中给出的超高性能混凝土层厚度只是最优值，但是并不限于这个厚度，可以根据实际情况进行调整。

本发明的另一实施例还提供了一种水中桥墩的加固方法，包括下列步骤：

步骤100、对桥墩9进行表面清理，去除表面附着物和病害混凝土层。

步骤200、在桥墩水面线13上面的位置搭建操作平台，用于下水前支撑弧形拼板8。

步骤300、在操作平台的支撑下围绕桥墩将弧形拼板8拼接固定形成多层套筒10，所述步骤300具体包括：

步骤301、在每个弧形拼板8四周均套上橡胶密封圈7；

步骤302、在操作平台的支撑下围绕桥墩9先安装第一层弧形拼板，多个弧形拼板8连接形成套筒10后，调整弧形拼板四周的橡胶密封圈7后用高强螺栓11通过直形角钢1侧壁上的螺栓孔3将左右相邻的弧形拼板进行固定；

步骤303、在第一层弧形拼板的上面安装第二层弧形拼板，所述第二层弧形拼板的位置与所述第一层弧形拼板相对应设置，并通过弧形角钢2侧壁上的螺栓孔3将上下相邻的弧形拼板进行固定；

步骤304、按照步骤302和步骤303的步骤依次向上安装弧形拼板，形成多层套筒。

步骤400、在桥墩9上部设置起吊装置，将多层套筒吊起，去除下方支撑，将多层套筒缓慢沉入水中至水底，调整位置使桥墩位于多层套筒的正中位置，并将多层套筒固定。

步骤500、通过导管向多层套筒的底层浇筑水中快硬不分散混凝土进行封底。

步骤600、待封底层凝固并产生强度后，通过导管向多层套筒内逐层向上浇筑水中不分散混凝土12，浇筑至多层套筒顶部结束，且浇筑过程中保证桥墩位于套筒正中位置。

步骤700、待水中不分散混凝土12凝固形成强度后，水中桥墩加固完成，拆除操作平台和起吊装置。

如上所述，该装置无需围堰排水，无需制作浇筑钢模板，且能够承担桥墩的竖向荷载和侧向荷载，大大增强桥墩承压、抗剪、抗弯承载力，并提高桥墩抗震能力。该加固方法便捷快速，加固效果可靠耐久。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.应用于水中桥墩加固的拼板装置，其特征在于，包括：

弧形拼板，其包括以竖直方式设置在左右两边的两个直形角钢，分别与两个直形角钢的上端头和下端头固定连接的两个弧形角钢，在两个直形角钢和两个弧形角钢形成的弧形拼板框架内设置有钢筋网，并在所述钢筋网上浇筑超高性能混凝土层；

其中，将多个所述弧形拼板围绕桥墩拼接固定形成套筒以作为水中桥墩加固的承力结构，当把所述套筒固定好以后，向所述套筒内浇筑水中不分散混凝土。

2.如权利要求1所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，其特征在于，还包括：橡胶密封圈，其环套在所述弧形拼板四周，使相邻的两个弧形拼板之间均设置有所述橡胶密封圈，防止浇筑水中不分散混凝土时跑浆，也能够在桥墩加固完毕后防止外界侵蚀介质通过弧形拼板与弧形拼板之间的缝隙进入内部，增加结构耐久性能。

3.如权利要求1所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，其特征在于，在所述直形角钢的侧壁上设置有螺栓孔，以便于将多个所述弧形拼板固定连接形成套筒，在所述弧形角钢的侧壁上也设置有螺栓孔，以便于上下拼接固定形成多层套筒。

4.如权利要求1所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，其特征在于，所述弧形角钢的弧长为60cm或者为30cm，所述直形角钢的高度为60cm。

5.如权利要求1所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，其特征在于，在所述钢筋网上浇筑的超高性能混凝土层厚度为5cm。

6.如权利要求2所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，其特征在于，所述橡胶密封圈由耐腐蚀性橡胶材料制成，厚度为3mm，宽度为5cm。

7.水中桥墩的加固方法，应用于权利要求1～6所述的应用于水中桥墩加固的拼板装置，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一、在桥墩水面线上面的位置搭建操作平台，用于下水前支撑弧形拼板；

步骤二、在操作平台的支撑下围绕桥墩将弧形拼板拼接固定形成多层套筒；

步骤三、在桥墩上部设置起吊装置，将多层套筒吊起，去除下方支撑，将多层套筒缓慢沉入水中至水底，调整位置使桥墩位于多层套筒的正中位置，并将多层套筒固定；

步骤四、通过导管向多层套筒的底层浇筑水中快硬不分散混凝土进行封底；

步骤五、待封底层凝固并产生强度后，通过导管向多层套筒内逐层向上浇筑水中不分散混凝土，浇筑至多层套筒顶部结束，且浇筑过程中保证桥墩位于套筒正中位置。

8.如权利要求7所述的水中桥墩的加固方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：

步骤a、在每个弧形拼板四周均套上橡胶密封圈；

步骤b、在操作平台的支撑下围绕桥墩先安装第一层弧形拼板，多个弧形拼板连接形成套筒后，调整弧形拼板四周的橡胶密封圈后用高强螺栓通过直形角钢侧壁上的螺栓孔将左右相邻的弧形拼板进行固定；

步骤c、在第一层弧形拼板的上面安装第二层弧形拼板，所述第二层弧形拼板的位置与所述第一层弧形拼板相对应设置，并通过弧形角钢侧壁上的螺栓孔将上下相邻的弧形拼板进行固定；

步骤d、按照步骤b和步骤c的步骤依次向上安装弧形拼板，形成多层套筒。

9.如权利要求8所述的水中桥墩的加固方法，其特征在于，所述步骤五之后还包括：待水中不分散混凝土凝固形成强度后，水中桥墩加固完成，拆除操作平台和起吊装置。

10.如权利要求8所述的水中桥墩的加固方法，其特征在于，所述步骤一之前还包括：对桥墩进行表面清理，去除表面附着物和病害混凝土层。

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