CN114855651B - 一种混凝土墩柱补强结构及补强方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混凝土墩柱补强结构及补强方法，涉及墩柱施工的技术领域，包括内锥柱和外柱层，外柱层设置在内锥柱外部，且两者同一端和基座相连；内锥柱包括第一混凝土层及钢筋笼，外柱层包括第二混凝土层及多组安装架，第一混凝土层的混凝土强度等级大于第二混凝土层混凝土的强度等级；第一混凝土层和钢筋笼为锥状，钢筋笼上设置有多组钢筋组，多组钢筋组绕钢筋笼轴线等间隔设置，且每组钢筋组包括沿钢筋笼轴线方向等间隔设置的多条连接钢筋，连接钢筋垂直于所述内锥柱表面；安装架和内锥柱母线平行，且包括多条可拆卸连接的型钢条，型钢条上开设有供连接钢筋穿过的安装孔。本申请具有进一步提高墩柱的强度和刚度的效果。

Description

一种混凝土墩柱补强结构及补强方法

技术领域

本申请涉及墩柱施工的技术领域，尤其是涉及一种混凝土墩柱补强结构及补强方法。

背景技术

在一些桥梁建筑过程中，需要沿桥面的延伸方向间隔的建设一些墩柱，起到支撑桥面的作用。

参照图6，为相关技术中的一种墩柱结构，包括基座2和柱体5，柱体5为圆柱状，基座2和柱体5均采用混凝土浇筑的方式，柱体5内设置有柱状的钢筋笼32，钢筋笼32一端和基座2相连，另一端从柱体5顶部穿出用于和桥面相连；

施工时，在连接钢筋笼32和基座2钢筋后，使用模板浇筑出基座2，在基座2完成后，通过柱状的模板围绕钢筋笼32，最后再浇筑混凝土形成柱体5。

在实现本申请过程中，发明人发现该技术中至少存在如下问题：当出现地震时，具有更大破坏力的横波对柱体5产生水平剪切力，且越靠近地面的墩柱部分受力更大，上述墩柱较靠近地面的位置容易出现断裂，导致墩柱断裂、桥梁崩塌。

发明内容

为了进一步提高墩柱的强度和刚度，本申请提供一种混凝土墩柱补强结构及补强方法。

第一方面，本申请提供一种混凝土墩柱补强结构，采用如下的技术方案：

一种混凝土墩柱补强结构，包括内锥柱和外柱层，所述外柱层设置在内锥柱外部，且两者同一端和基座相连；

所述内锥柱包括第一混凝土层及钢筋笼，所述外柱层包括第二混凝土层及多组安装架，第一混凝土层的混凝土强度等级大于第二混凝土层混凝土的强度等级；

所述第一混凝土层和钢筋笼为朝向远离基座方向渐缩的锥状，所述钢筋笼上设置有从第一混凝土层穿出的多组钢筋组，多组所述钢筋组绕所述钢筋笼轴线等间隔设置，且每组钢筋组包括沿钢筋笼轴线方向等间隔设置的多条连接钢筋，所述连接钢筋垂直于所述内锥柱表面；

所述安装架和所述内锥柱母线平行，且包括多条可拆卸连接的型钢条，所述型钢条上开设有供连接钢筋穿过的安装孔。

通过采用上述技术方案，内锥柱为锥状，当基座安装在地面上之后，内锥柱靠近地面的一端径向尺寸较大，可以起到更好的抗震效果，并且内锥柱为锥形可以起到节省高强度混凝土的作用；通过设置钢筋笼起到支撑的作用，钢筋笼两端分别用于和基座以及桥面连接从而形成墩柱；

外柱层包裹在内锥柱外侧，起到保护内锥柱、使得墩柱成柱状，提高支撑效果和加固效果的作用；外柱层和通过安装架进行加固，安装架和连接钢筋相连并且保持倾斜状，当墩柱局部受到轴向的剪切力时，通过安装架可以将剪切力向墩柱整体进行分散，使得墩柱不易因为局部受力而断裂，并且剪切力通过倾斜的安装架后可以部分转化为竖直方向的分力，进一步减小墩柱断裂的情况发生。

可选的，所述型钢条一端开设有开槽，所述开槽将所述型钢条分隔为相对的两个抵接翼，所述型钢条另一端设置有用于插接至开槽的插接条，两个所述抵接翼连线垂直于所述内锥柱。

通过采用上述技术方案，安装架由多条型钢条连接形成，便于安装和运输，且相邻的型钢条之间插接连接，在其中一条型钢条剪切力受力时，可以传递至相邻的型钢条上。

可选的，所述安装孔为圆孔并开设在所述抵接翼上，所述插接条一端开设有用于转动扣合至所述连接钢筋上的扣合口。

通过采用上述技术方案，连接钢筋通过穿过安装孔和扣合口，从而和安装架相连，在安装时，可以将连接钢筋穿过安装孔后，再转动型钢条使得插接条可以转动插接至开槽内并和连接钢筋连接，若连接钢筋出现位置的偏差时，使用分段连接的方式连接安装架也便于调整连接钢筋位置、缩短施工周期。

可选的，所述扣合口内壁上设置有用于和所述连接钢筋吸合的磁片。

通过采用上述技术方案，连接钢筋和磁片相连起到定位和稳固型钢条位置的作用，减少出现因连接钢筋位置产生偏差导致型钢条和连接钢筋连接不稳固的现象。

可选的，所述型钢条上滑动连接有抵紧条，所述型钢条上设置有用于推动所述抵紧条抵紧连接钢筋的推动件。

通过采用上述技术方案，抵紧条通过推动件驱动移动，从而抵紧连接钢筋，使得型钢条不易沿着连接钢筋移动，在调整安装架在连接钢筋上位置后得以锁定安装架的位置。

可选的，所述型钢条外壁上开设有供所述抵紧条滑动的滑槽，所述型钢条上设置有限制抵紧条脱离滑槽的限位沿。

通过采用上述技术方案，抵接条可以沿着滑槽进行移动，并且通过限位沿的限制使得抵接条不易沿远离滑槽的方向离开型钢条。

可选的，所述抵紧条一端开设有弧形口，另一端设置有导向面，所述推动件包括螺纹连接在型钢条上且端部和导向面相抵的锁定螺栓。

通过采用上述技术方案，在锁定螺栓和导向面相抵后，继续转动锁定螺栓，使得锁定螺栓利用导向面可以推动抵紧条抵紧连接钢筋，通过设置弧形口可以增大抵接条和连接钢筋的接触面积，起到更好的抵紧效果。

可选的，所述钢筋笼包括多条同轴的安装环，所述连接钢筋一端和所述安装环相连。

通过采用上述技术方案，连接钢筋和安装环进行连接，在生产钢筋笼时可以同时进行连接钢筋的设置，便于进行生产。

可选的，所述基座上设置有多条平行于所述内锥柱轴线的连接杆，所述连接杆端部固定连接有用于插接至所述安装孔内的支撑杆。

通过采用上述技术方案，支撑杆通过插接至安装孔内的方式和最靠近基座的型钢条相连，当安装架移动至和连接条相抵时不再能进行移动，从而起到限位的作用，并且在安装架受到剪切力时，通过安装架可以将部分力转移至基座上，减少墩柱局部受力而断裂的情况发生。

另一方面，本申请提供一种混凝土墩柱补强方法，采用上述任意一项的所述混凝土墩柱补强结构，包括以下步骤：

S1：搭设第一组模板，并浇筑形成基座，且使得钢筋笼和基座相连；

S2：搭设第二组模板，并浇筑形成内锥柱；

S3：拆除第二组模板后，安装多组安装架；

S4：搭设第三组模板，并浇筑外柱层；

S5：拆除第一组模板和第三组模板。

通过采用上述技术方案，施工时，将钢筋笼和基座的钢筋相连起到定位钢筋笼的作用，在搭建第一组模板并浇筑基座完成后，支撑杆裸露在基座外部且环绕在支撑杆周侧；

在钢筋笼外部搭设第二组模板并且浇筑强度较高的混凝土，第二组模板上开设有定位连接钢筋并且供连接钢筋穿出的通孔，在内锥柱完成后将第二组模板拆除；

在内锥柱周侧连接多组的安装架并且安装架最底部和支撑杆连接，搭设第三组模板后，通过浇筑混凝土形成外柱层；

最后将第一组模板和第三组模板拆除即可。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.通过设置锥状的内锥柱，且内锥柱使用强度更高的混凝土，使得墩柱靠近基座的部分抗剪、抗震效果更好；并且通过设置多组和连接钢筋相连的安装架，且安装架由多条型钢条可拆卸连接而成，在墩柱局部受到横向剪切力时，可以将剪切力分散开，墩柱不易出现局部断裂的现象。

2.安装架在安装时，可以将连接钢筋穿过安装孔后，再转动型钢条使得插接条可以转动插接至开槽内并和连接钢筋连接，若连接钢筋出现位置的偏差时，使用分段连接的方式连接安装架也便于调整连接钢筋位置、缩短施工周期；

3.连接钢筋和磁片相连起到定位和稳固型钢条位置的作用；

4.支撑杆和最低位置的安装孔连接，在安装架受到剪切力时，通过安装架可以将部分力转移至基座上，减少墩柱局部受力而断裂的情况发生。

附图说明

图1是本申请本实施例的整体结构示意图；

图2是本申请本实施例的爆炸结构示意图；

图3是本申请本实施例隐藏第二混凝土层的局部示意图；

图4是本申请本实施例显示型钢条安装结构的局部剖面示意图；

图5是本申请本实施例显示型钢条安装结构的爆炸示意图；

图6是相关技术中一种墩柱的剖面结构示意图。

附图标记说明：1、安装架；11、型钢条；111、插接条；112、开槽；113、抵接翼；114、扣合口；115、磁片；116、滑槽；117、限位沿；12、安装孔；13、锁定螺栓；14、抵紧条；141、弧形口；142、导向面；2、基座；21、连接杆；22、支撑杆；3、内锥柱；31、第一混凝土层；32、钢筋笼；321、安装环；322；竖钢筋；323、连接钢筋；33、钢筋组；4、外柱层；41、第二混凝土层；5、柱体。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开的一种混凝土墩柱补强结构，参照图1和图2，墩柱包括基座2、内锥柱3和外柱层4，三者分别依次进行浇筑，且外柱层4位于内锥柱3外侧，内锥柱3和外柱层4同一端和基座2相连。其中基座2通过钢筋混凝土浇筑形成，内锥柱3包括钢筋笼32和浇筑形成的第一混凝土层31，外锥柱包括多条安装架1和浇筑形成的第二混凝土层41。

参照图2和图3，第一混凝土层31和钢筋笼32均为朝向远离基座2方向渐缩的圆台状，第一混凝土层31采用强度较高的混凝土浇筑，第二混凝土层41使用强度稍低的混凝土浇筑，例如本实施例中第一混凝土层31使用C60混凝土，第二混凝土层41使用C30混凝土层。内锥柱3越靠近基座2直径越大，使得在地震发生时，靠近地面部分的内锥柱3具有更好的抗剪、抗震性能。且将内锥柱3设置成锥台形，起到减少强度较高混凝土的使用，降低建筑成本。

参照图2和图4，钢筋笼32包括多条同轴的安装环321，且安装环321越靠近基座2对应的直径也越大。钢筋笼32还包括多条和安装环321固定的竖钢筋322，多条竖钢筋322等间隔固定连接在钢筋笼32周侧。安装环321上等间隔固定连接有多条连接钢筋323，本实施例以八条为例，连接钢筋323和内锥柱3外壁相垂直且一端从内锥柱3外壁穿出，用于和安装架1相连，且位于同一直线上的多条连接钢筋323形成用于固定一个安装架1的钢筋组33。对应的，用于生产内锥柱3的模板上开设有供连接钢筋323穿出的让位孔。

参照图2和图3，钢筋笼32一端位于基座2内，和基座2的内的钢筋连接，起到固定和定位钢筋笼3的作用，钢筋笼32另一端从墩柱顶部穿出用于和桥面连接，使得墩柱得以为桥面提供支撑。

参照图4和图5，安装架1包括多条型钢条11可拆卸连接形成。型钢条11为长条状，且一端一体连接有插接条111，另一端开设有供相邻插接条111插接的开槽112，通过开槽112将型钢条11的端部分隔为相对的两个抵接翼113。

两个抵接翼113上开设有供连接钢筋323插接的安装孔12，插接条111上开设有用于转动搭扣在连接钢筋323的扣合口114，且扣合口114内部固定连接有用于和连接钢筋323吸合的磁片115。安装时，将多条型钢条11悬挂在连接钢筋323上，并转动型钢条11使得插接条111插接至开槽112内的同时，连接钢筋323进入扣合口114并且和磁片115相吸。通过单独连接型钢条11后，再使用转动的方式连接相邻型钢条11，便于安装架1的连接，若连接钢筋323出现位置的偏差时，也便于调整连接钢筋323位置，从而缩短施工周期。

安装架1连接形成长条状且和内锥柱3外壁平行，并且安装孔12为和连接钢筋323适配或者略大于连接钢筋323，当型钢条11受到水平的剪切力时，通过型钢条11可以将部分力传递至连接钢筋323上，起到分散受力的作用，且连接钢筋323为倾斜状，连接钢筋323所受力可以部分转变为竖向的分力，从而减少墩柱受到的水平剪切力，减小墩柱受力断裂的可能。

参照图2和图3，基座2上固定连接有多条连接杆21，多条连接杆21等间隔设置在钢筋笼32周侧且和基座2内部钢筋相连，连接杆21靠近内锥柱3的一侧固定连接有支撑杆22，型钢条11为开槽112的一端朝下，且支撑杆22插接至最低位置型钢条11的安装孔12内。型钢条11通过支撑杆22和基座2相连，当安装架1移动至和连接杆21相抵时不再能进行移动，从而起到限位的作用，并且在安装架1受到剪切力时，通过安装架1可以将部分力转移至基座2上，减少墩柱局部受力而断裂的情况发生。

参照图4和图5，型钢条11上滑动连接有用于抵紧连接钢筋323的抵紧条14，以及推动抵紧条14移动的推动件。具体的，型钢条11外壁上开设有供抵紧条14移动的滑槽116，抵紧条14顶部插接至滑槽116内，抵紧条14和滑槽116之间存在一定的滑动摩擦力，且滑槽116侧壁形成用于限制抵紧条14脱离滑槽116的限位沿117。推动件包括螺纹连接在型钢条11上的锁定螺栓13，锁定螺栓13一端位于滑槽116内，且抵紧条14位于滑槽116内的一端上设置有供锁定螺栓13移动推动的导向面142。

抵紧条14远离导向面142的一端设置有和连接钢筋323相抵的弧形口141，通过设置弧形口141可以增大和连接钢筋323的抵接面积，从而起到更好的抵紧效果。

本申请实施例一种混凝土墩柱补强结构的实施原理为：内锥柱3设置为朝靠近基座2方向渐扩的锥台状，且内锥柱3使用强度较高的混凝土，减少生产成本且使得内锥柱3越靠近地面的抗震、抗剪能力越强；

通过设置安装架1，且安装架1和连接钢筋323、支撑杆22相连，使得墩柱受到水平方向的剪切力时并经过安装架1时，安装架1可以将剪切力部分向下分散至基座2上、部分均匀分散至墩柱整体，以及部分转化为竖向的分力，从而减少墩柱局部受到的横向剪切力，起到更好的抗震效果；

安装架1为多条型钢条11拼接形成，便于进行安装，且通过连接杆21和抵紧条14可以更好的锁定安装架1的位置。

本申请实施例还公开的一种混凝土墩柱补强方法，使用上述的混凝土墩柱补强结构，包括以下步骤：

S1：搭设第一组模板，并浇筑形成基座2，且使得钢筋笼32和基座2相连；

S2：搭设第二组模板，并浇筑形成内锥柱3；

S3：拆除第二组模板后，安装多组安装架1；

S4：搭设第三组模板，并浇筑外柱层4；

S5：拆除第一组模板和第三组模板。

具体施工时，将基座2的钢筋搭建好并于钢筋笼32连接，钢筋笼32位置固定，且连接杆21位于钢筋笼32周侧，支撑杆22和连接钢筋323位置相对应；在搭建第一组模板并浇筑基座2完成后，支撑杆22裸露在基座2外部。

在钢筋笼32外部搭设第二组模板并且浇筑强度较高的混凝土，在内锥柱3浇筑完成后将第二组模板拆除。

在内锥柱3周侧连接多组的安装架1并且安装架1最底部和支撑杆22连接，搭设第三组模板后，通过浇筑混凝土形成外柱层4；

最后将第一组模板和第三组模板拆除即可，在本申请的其他实施例中也可以在搭设第二组模板前将第一组模板拆除。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种混凝土墩柱补强结构，其特征在于：包括内锥柱（3）和外柱层（4），所述外柱层（4）设置在内锥柱（3）外部，且两者同一端和基座（2）相连；

所述内锥柱（3）包括第一混凝土层（31）及钢筋笼（32），所述外柱层（4）包括第二混凝土层（41）及多组安装架（1），第一混凝土层（31）的混凝土强度等级大于第二混凝土层（41）混凝土的强度等级；

所述第一混凝土层（31）和钢筋笼（32）为朝向远离基座（2）方向渐缩的锥状，所述钢筋笼（32）上设置有从第一混凝土层（31）穿出的多组钢筋组（33），多组所述钢筋组（33）绕所述钢筋笼（32）轴线等间隔设置，且每组钢筋组（33）包括沿钢筋笼（32）轴线方向等间隔设置的多条连接钢筋（323），所述连接钢筋（323）垂直于所述内锥柱（3）表面；

所述安装架（1）和所述内锥柱（3）母线平行，且包括多条可拆卸连接的型钢条（11），所述型钢条（11）上开设有供连接钢筋（323）穿过的安装孔（12）；

所述型钢条（11）一端开设有开槽（112），所述开槽（112）将所述型钢条（11）分隔为相对的两个抵接翼（113），所述型钢条（11）另一端设置有用于插接至开槽（112）的插接条（111），两个所述抵接翼（113）连线垂直于所述内锥柱（3）；

所述型钢条（11）上滑动连接有抵紧条（14），所述型钢条（11）上设置有用于推动所述抵紧条（14）抵紧连接钢筋（323）的推动件；

所述钢筋笼（32）包括多条同轴的安装环（321），所述连接钢筋（323）一端和所述安装环（321）相连；

所述安装孔（12）为圆孔并开设在所述抵接翼（113）上，所述插接条（111）一端开设有用于转动扣合至所述连接钢筋（323）上的扣合口（114）；

所述扣合口（114）内壁上设置有用于和所述连接钢筋（323）吸合的磁片（115）；

所述型钢条（11）外壁上开设有供所述抵紧条（14）滑动的滑槽（116），所述型钢条（11）上设置有限制抵紧条（14）脱离滑槽（116）的限位沿（117）。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土墩柱补强结构，其特征在于：所述抵紧条（14）一端开设有弧形口（141），另一端设置有导向面（142），所述推动件包括螺纹连接在型钢条（11）上且端部和导向面（142）相抵的锁定螺栓（13）。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土墩柱补强结构，其特征在于：所述基座（2）上设置有多条平行于所述内锥柱（3）轴线的连接杆（21），所述连接杆（21）端部固定连接有用于插接至所述安装孔（12）内的支撑杆（22）。

4.一种混凝土墩柱补强方法，采用如权利要求1-3任意一项的所述混凝土墩柱补强结构，其特征在于，包括以下步骤：

S1：搭设第一组模板，并浇筑形成基座（2），且使得钢筋笼（32）和基座（2）相连；

S2：搭设第二组模板，并浇筑形成内锥柱（3）；

S3：拆除第二组模板后，安装多组安装架（1）；

S4：搭设第三组模板，并浇筑外柱层（4）；

S5：拆除第一组模板和第三组模板。

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