CN212641182U - 一种独柱墩高架桥的防倾覆加固装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，包括有原桩基、原承台、原桥墩和桥面，原承台的一侧设置有新建承台，新建承台的下方设置有新建桩基，新建承台上设置有新建桥墩，新建桥墩的顶面与桥面的一侧底面相互接触；新建桥墩和原桥墩的顶部连接有呈水平设置的钢梁，钢梁的另一侧端部设置有支点，支点的顶面与桥面的另一侧底面相互接触。当新建桥墩一侧的桥面具有倾覆趋势时，新建桥墩和原桥墩共同支撑桥面且均受到竖直向下的压力；当新建桥墩的另一侧桥面具有倾覆趋势时，钢梁上的支点和原桥墩共同支撑桥面，原桥墩受到竖直向下的压力，而新建桥墩受到竖直向上的拔力；本实用新型对桥梁两个方向的倾覆均具有阻止效果。

Description

一种独柱墩高架桥的防倾覆加固装置

技术领域

本实用新型涉及工程建设领域的桥梁工程领域，具体是一种独柱墩高架桥的防倾覆加固装置。

背景技术

由于具有减少占用土地、增加视野和桥型美观的优点，独柱墩桥梁被广泛应用于我国城市高架桥中。但独柱墩桥梁的抗倾覆能力较差，在卡车超载情况下，容易诱发倾覆倒塌。近年来发生的独柱墩桥梁倾覆案例有：

(1)、2009年7月15日，津晋高速公路港塘收费站800米外匝道桥(属于独柱墩桥梁)上有5辆载重型车通过时候，独柱墩桥梁发生倾覆坍塌。

(2)、2011年2月22日，在上虞县道南春线春晖互通立交桥引匝道(属于独柱墩桥梁)4辆超重货车靠边行驶并连着上桥，导致桥面由于偏载加超重发生坍塌事故。

(3)、2012年8月24日，哈尔滨市三环路高架桥洪湖路上桥匝道(属于独柱墩桥梁)处有4辆超载重型车辆(其总重为485吨)并行且靠独柱墩桥梁的一边行驶，属严重超载再额外加上严重偏载，导致独柱墩桥梁发生倒塌。

(4)、2019年10月10日，无锡市境内312国道上跨锡港路高架桥，由于车辆偏载超载导致该段梁桥所受倾覆力矩大于抗倾覆力矩出现桥面侧翻，桥下3辆小车被压。

可见，随着社会经济发展交通车流量日益增大，特别是偶现超载严重的卡车违规上桥(有的超载高达200％以上)，导致独柱墩高架桥存在较大的安全隐患。有必要对部分重点路段的既有独柱墩高架桥进行提前加固，消除倾覆隐患，防止产生较大的经济损失与人员伤亡。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，在原桥墩的一侧新建一个直径相对较小的桥墩，其上部设有钢梁与原桥墩相连，能对桥面任意一侧的偏载均能产生防倾覆加固的效果。

本实用新型的技术方案如下：

一种独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，包括有原桩基、原承台、原桥墩和桥面，其特征在于：所述原承台的一侧设置有新建承台，所述新建承台的下方设置有新建桩基，新建承台上设置有新建桥墩，所述的新建桩基和新建桥墩位于所述原桩基和原桥墩的一侧，所述新建桥墩的顶面与所述桥面的一侧底面相互接触；新建桥墩和所述原桥墩的顶部连接有钢梁，所述的钢梁呈水平设置，钢梁在与所述新建桥墩相连接部位相对称的另一侧端部设置有支点，所述支点的顶面与所述桥面的另一侧底面相互接触。

所述的独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，其特征在于：所述的新建桩基和新建桥墩有一根或多根。

所述的独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，其特征在于：所述新建桥墩一侧的桥面承受较大偏心荷载且具有倾覆趋势时，新建桥墩和所述原桥墩共同支撑所述的桥面，且新建桥墩和所述原桥墩均受到竖直向下的压力。

所述的独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，其特征在于：所述新建桥墩的另一侧桥面承受较大偏心荷载且具有倾覆趋势时，所述的支点和原桥墩共同支撑所述桥面；支点受到的压力通过所述的钢梁传递给所述原桥墩和新建桥墩，使所述原桥墩受到竖直向下的压力，而使所述新建桥墩受到竖直向上的拔力。

所述的独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，其特征在于：所述新建桥墩的顶面与所述桥面的一侧底面相互接触，但互不相连；所述支点的顶面与所述桥面的另一侧底面相互接触，但互不相连。

所述的新建承台、新建桩基和新建桥墩位于所述原承台、原桩基和原桥墩的一侧，且尽可能的远离所述原承台、原桩基和原桥墩。

所述的新建桩基、新建承台和新建桥墩组成的系统，需能承担所述桥面不同方位承受较大偏心荷载而产生的竖直向下的压力或竖直向上的拔力而不发生失效。

与现有技术相比，本实用新型具有下列优点：

1、本实用新型的新建桩基、新建承台和新建桥墩组成的系统，与原桩基、原承台和原桥墩相互分离且距离较远，一方面对原有基础影响较小，另一方面增大了新建桥墩和原桥墩组合体系的刚度，具有较大的抗倾覆能力。

2、本实用新型的新建桥墩的顶面与桥面的一侧底面相互接触，但互不相连；支点的顶面与桥面的一侧底面相互接触，但互不相连，故本实用新型的施工对原桥面无影响，无需对原桥面进行额外特别处理。

3、当新建桥墩一侧的桥面承受较大偏心荷载且具有倾覆趋势时，新建桥墩和原桥墩共同支撑桥面，且新建桥墩和原桥墩均受到竖直向下的压力，有效防止了桥梁倾覆；当新建桥墩的另一侧桥面承受较大偏心荷载且具有倾覆趋势时，钢梁上的支点和原桥墩共同支撑桥面，支点受到的压力通过钢梁传递给原桥墩和新建桥墩，使原桥墩受到竖直向下的压力，而使新建桥墩受到竖直向上的拔力，钢梁类似以原桥墩为支点发生旋转(类似杠杆原理)，有效阻止了桥梁倾覆；由此可见，本实用新型对桥梁两个方向的倾覆均具有阻止效果。

附图说明

图1为独柱墩桥梁结构示意图。

图2为独柱墩桥梁倾覆倒塌时的状态示意图。

图3为加装加固装置后的桥梁主视图。

图4为加装加固装置后的桥梁三维结构示意图。

图5为加装加固装置后桥梁受到偏载的荷载传递示意图一。

图6为加装加固装置后桥梁受到偏载的荷载传递示意图二。

附图标记说明：1、原桩基；2、原承台；3、原桥墩；4、桥面；5、新建桩基；6、新建承台；7、新建桥墩；8、钢梁；9、支点；A、地面线。(图中箭头表示桥墩受到荷载的方向)

具体实施方式

参见附图，一种独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，包括有原桩基1、原承台2、原桥墩3和桥面4，原承台2的一侧设置有新建承台6，新建承台6的下方设置有新建桩基5，新建承台6上设置有新建桥墩7，新建桩基5和新建桥墩7位于原桩基1和原桥墩3的一侧，新建桥墩7的顶面与桥面4的一侧底面相互接触；新建桥墩7和原桥墩3的顶部连接有钢梁8，钢梁8呈水平设置，钢梁8在与新建桥墩7相连接部位相对称的另一侧端部设置有支点9，支点9的顶面与桥面4的另一侧底面相互接触。

图3和图4展示了独柱墩高架桥加装防倾覆加固装置后的示意图。

附图中仅展示了一根新建桩基、一个新建桥墩的情况，可根据抗压与抗拔计算确定新建桩基5与新建桥墩7的数量。实际情况中可通过扩大新建桩基5的桩径与桩长来减少其数量，通常只设置一根新建桩基，施工更方便。

新建承台6、新建桩基5和新建桥墩7位于原承台2、原桩基1和原桥墩3的一侧，且尽可能的远离原承台2、原桩基1和原桥墩3，一方面对原有基础影响较小，另一方面增大了新建桥墩7和原桥墩3组合体系的刚度，具有较大的抗倾覆能力。新建桥墩7与原桥墩3的距离越大，对阻止桥梁倾覆越有利，且有利于减小新建桥墩7的尺寸。

通常，新建桥墩7的直径大大小于原桥墩3的直径，新建桩基5的直径和长度也大大小于原桩基1的直径和长度。且新建桥墩7与原桥墩3的距离越大，新建桩基5和新建桥墩7的尺寸越小。

为了避免桥面4的底部产生较大的应力集中，可在支点9的顶面、新建桥墩7的顶面设置面积较大的钢板，钢板上部再设置一定厚度的橡胶片，橡胶片的顶面与桥面4的底部直接接触。该细节未在附图中体现。

钢梁8与新建桥墩7、原桥墩3的顶部相连且呈水平设置。钢梁8将新建桥墩7与原桥墩3相连，增加了整体刚度。

当新建桥墩7一侧的桥面4承受较大偏心荷载且具有倾覆趋势时，新建桥墩7和原桥墩3共同支撑桥面4，且新建桥墩7和原桥墩3均受到竖直向下的压力，如图5所示。此时，钢梁8基本不发挥作用。

当新建桥墩7的另一侧桥面4承受较大偏心荷载且具有倾覆趋势时，钢梁8上的支点9和原桥墩3共同支撑桥面4；支点9受到的压力通过钢梁8传递给原桥墩3和新建桥墩7，使原桥墩3受到竖直向下的压力，而使新建桥墩7受到竖直向上的拔力，如图6所示。此时，钢梁8类似以原桥墩3为支点发生旋转(类似杠杆原理)，有效阻止桥梁倾覆。

钢梁8的具体构型、与桥墩的连接方式等，按现有公知技术能够实现其所提功能，故其细节未在附图中体现。钢梁8可包裹在原桥墩3和新建桥墩7的外围并相互连接。

优选地，钢梁8与原桥墩3设置成铰接关系，钢梁8与新建桥墩7设置成固接关系，才能方便的使钢梁8以原桥墩3为支点发生旋转，类似杠杆原理使新建桥墩7受到竖直向上的拔力(如图6所示)。钢梁8应满足极端偏心荷载作用下的应力传递而不发生屈曲与失效。

新建桥墩7的顶面与桥面4的一侧底面相互接触，但互不相连。支点9的顶面与桥面4的一侧底面相互接触，但互不相连。此处的“互不相连”是指无固结或铰接连接，两者仅相互接触而已，本质上是相互分离的，不能传递拉力、水平剪力与弯矩，仅能传递压力。故本实用新型的施工对原桥面无影响，无需对原桥面进行额外特别处理。

新建桩基5、新建承台6和新建桥墩7组成的系统，需能承担桥面4不同方位承受较大偏心荷载而产生的竖直向下的压力或竖直向上的拔力而不发生失效。即新建桥墩7既能承载极端偏心荷载诱发的竖直向下的压力，也能承担极端偏心荷载诱发的竖直向上的拔力。

可见，本实用新型虽然仅设置在既有桥墩的一侧，但其能对桥梁两个方向的倾覆均具有阻止效果。其显著特征是，偏心荷载作用在新建桥墩7一侧时，新建桥墩7受到竖直向下的压力；当偏心荷载作用在与新建桥墩7相反的另一侧时，新建桥墩7受到竖直向上的拔力，该拔力是通过钢梁8的荷载传递实现的。

新建桥墩7与原桥墩3距离越大，对阻止桥梁倾覆越有利，且有利于减小新建桥墩7的尺寸。

本实用新型适用于原桥墩3一侧具备场地施工新建桥墩7的情况。如原桥墩3的一侧是绿化场地或非交通通道，则可施工新建桥墩7；如原桥墩3两侧无空地、均为交通通道，则无法施工本实用新型。可见，可根据高架桥的实际情况，选择合适位置实施本实用新型，通常也不是每个原桥墩都需进行加固。

附图中仅展示了本实用新型的部分形状及部分连接方式，按照所提思路，可以改变各构件的形状、各部分的连接方式，形成其他相关类型的独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，其均属于本实用新型的等效修改和变更，此处不再赘述。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，包括有原桩基、原承台、原桥墩和桥面，其特征在于：所述原承台的一侧设置有新建承台，所述新建承台的下方设置有新建桩基，新建承台上设置有新建桥墩，所述的新建桩基和新建桥墩位于所述原桩基和原桥墩的一侧，所述新建桥墩的顶面与所述桥面的一侧底面相互接触；新建桥墩和所述原桥墩的顶部连接有钢梁，所述的钢梁呈水平设置，钢梁在与所述新建桥墩相连接部位相对称的另一侧端部设置有支点，所述支点的顶面与所述桥面的另一侧底面相互接触。

2.根据权利要求1所述的独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，其特征在于：所述的新建桩基和新建桥墩有一根或多根。

3.根据权利要求1所述的独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，其特征在于：所述新建桥墩一侧的桥面承受较大偏心荷载且具有倾覆趋势时，新建桥墩和所述原桥墩共同支撑所述的桥面，且新建桥墩和所述原桥墩均受到竖直向下的压力。

4.根据权利要求1所述的独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，其特征在于：所述新建桥墩的另一侧桥面承受较大偏心荷载且具有倾覆趋势时，所述的支点和原桥墩共同支撑所述桥面；支点受到的压力通过所述的钢梁传递给所述原桥墩和新建桥墩，使所述原桥墩受到竖直向下的压力，而使所述新建桥墩受到竖直向上的拔力。

5.根据权利要求1所述的独柱墩高架桥的防倾覆加固装置，其特征在于：所述新建桥墩的顶面与所述桥面的一侧底面相互接触，但互不相连；所述支点的顶面与所述桥面的另一侧底面相互接触，但互不相连。

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