CN212801168U - 一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构，其包括梁体和桥墩，所述桥墩顶面支撑于所述梁体的底面，所述桥墩侧壁顶部外套设固定有锚固钢筒，所述梁体底面上固定有圆环形外贴钢板，所述锚固钢筒外侧壁在周向上通过间隔设置的多个墩梁固结键与所述外贴钢板固定连接。本实用新型的优点为，独柱墩四周设置均匀布置的墩梁固结键，在桥梁承受较大偏载时，受压侧的墩梁固结键承受压力，受拉侧墩梁固结键承受拉力，共同抵抗偏载的影响；通过墩梁固结键的受拉受压，实现了上部弯矩向桥墩的传递，将上部结构的抗倾覆问题变成了桥墩截面的抗弯承载力问题，达到了提高独柱墩抗倾覆能力的效果。
Description
技术领域
本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构。
背景技术
近些年桥梁倾覆事故已发生多起，大部分桥梁发生倾覆后桥梁的上部结构基本完整，桥墩也没有遭到破坏，虽然桥梁倾覆的主要原因是车辆严重超载，但是倾覆桥梁大部分都具有独柱墩这一以特点，也充分说明独柱墩的抗倾覆能力差，是薄弱环节。然而，城市空间受限的立交桥和高速公路互通匝道桥等，又多采用现浇连续箱梁接独柱桥墩的结构形式。
目前独柱桥墩的加固方法主要为横向增加支座法和辅助措施法两种。其中横向增加支座法主要分为两类：一类是横向增加两个桥墩，并在墩顶设置支座，将独柱墩变为三柱墩，从而达到增强抗倾覆能力的目的；另一类是在既有独柱墩顶增设盖梁，在盖梁顶增设支座，让单支承变为三支承，从而达到增强抗倾覆能力的目的。辅助措施法主要为增设拉杆法。上述两种加固方法均有各自较大的局限性：增加支座法会侵占桥下净空，辅助措施法则无法适用于桥面较窄的情况且总体上抗倾覆效果弱。
实用新型内容
本实用新型提供一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构，旨在克服现有独柱桥墩的加固方法存在的侵占桥下净空、不适用于桥面较窄的情况及总体上抗倾覆效果差等不足。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构，其包括梁体和桥墩，所述桥墩顶面支撑于所述梁体的底面，所述桥墩侧壁顶部外套设固定有锚固钢筒，所述梁体底面上固定有圆环形外贴钢板，所述锚固钢筒外侧壁在周向上通过间隔设置的多个墩梁固结键与所述外贴钢板固定连接，所述梁体底部和所述桥墩侧面顶部分别设有植筋孔，所述外贴钢板及所述锚固钢筒分别均通过植入所述植筋孔的带螺母锚栓与对应的所述梁体及所述桥墩固定连接，所述外贴钢板及所述锚固钢筒上分别均预设有与相应的所述植筋孔对应的锚孔。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述墩梁固结键包括连接钢板和上锚钢板，所述上锚钢板水平设置且与竖直设置的所述连接钢板的上端固定连接，所述锚固钢筒由多个弧状柱面钢板拼接固定而成，所述连接钢板的下端与所述弧状柱面钢板外侧壁上部固定连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，结构简单，易加工制造，固定效果好。
进一步，每块所述上锚钢板通过并排的两块所述连接钢板与所述弧状柱面钢板焊接固定。
采用上述进一步方案的有益效果是，采用焊接方式固定，运输时方便，运至现场后施工时可现场焊接，较为方便。
进一步，所述上锚钢板设有与所述外贴钢板上的所述锚孔对应的预留孔，所述外贴钢板由多个扇环状钢板拼接固定而成。
采用上述进一步方案的有益效果是，圆环状的外贴钢板通过多个扇环状钢板拼装，方便在圆柱状的柱墩上部固定。
进一步，所述弧状柱面钢板及所述扇环状钢板对应的圆心角均为120度，相邻两个所述扇环状钢板通过相应端面处下翻连接耳螺栓固定连接，相邻两个所述弧状柱面钢板通过相应端面处外翻连接耳螺栓固定连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，固定方便，可拆装更换。
进一步，所述墩梁固结键的数量不少于3个。
采用上述进一步方案的有益效果是，多个墩梁固结键在周向上分布，可较好的分摊拉应力和压应力，保证较好的抗倾覆能力。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
独柱墩四周设置均匀布置的墩梁固结键，在桥梁承受较大偏载时，受压侧的墩梁固结键承受压力，受拉侧墩梁固结键承受拉力，共同抵抗偏载的影响；通过墩梁固结键的受拉受压，实现了上部弯矩向桥墩的传递，将上部结构的抗倾覆问题变成了桥墩截面的抗弯承载力问题，达到了提高独柱墩抗倾覆能力的效果；在独柱墩的四周均匀布置固结键，能够解决曲线桥倾覆轴线 (即转动轴线)的不唯一性带来的问题；采用墩梁固结键尺寸小，且位于墩柱顶端，能将墩梁固结键布置在下穿公路的建筑限界顶角范围内，能够很好的避免占用桥下净空；采用预埋锚栓的方式实现了墩梁固结体系的简便施工和可快速更换。
附图说明
图1为本实用新型提供的独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构的示意图；
图2为图1中锚固钢筒锚固于桥墩顶部时的水平面截面图；
图3为多块扇环状钢板拼接组成圆环状的外贴钢板的示意图；
图4为墩梁固结键与构成锚固钢筒的弧状柱面钢板连接时的示意图；
图5为图4所示墩梁固结键沿剖切线处剖开的示意图；
图6为墩梁固结时各部件连接的示意图；
图7为图1所示独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构进行抗倾覆计算时的示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、梁体；2、桥墩；3、锚固钢筒；4、外贴钢板；5、墩梁固结键；6、锚栓；7、锚孔；8、连接钢板；9、上锚钢板；10、弧状柱面钢板；11、预留孔；12、扇环状钢板；13、外翻连接耳。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，若用到“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位的术语，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1至6所示，本实用新型提供一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构，其包括梁体1和桥墩2，所述桥墩2顶面支撑于所述梁体1的底面，所述桥墩2侧壁顶部外套设固定有锚固钢筒3，所述梁体1底面上固定有圆环形外贴钢板4，所述锚固钢筒3外侧壁在周向上通过间隔设置的多个墩梁固结键 5与所述外贴钢板4固定连接，所述梁体1底部和所述桥墩2侧面顶部分别设有植筋孔，所述外贴钢板4及所述锚固钢筒3分别均通过植入所述植筋孔的带螺母锚栓6与对应的所述梁体1及所述桥墩2固定连接，所述外贴钢板 4及所述锚固钢筒3上分别均预设有与相应的所述植筋孔对应的锚孔7。
需要说明的是，植筋孔及锚栓优选是在梁体和桥墩浇筑成形时一起预埋固定，对于一些已修成而后期需要加固的则可以钻设所述植筋孔进行后植筋锚固的处理。
在本实用新型的一个实施例中，如图4和5所示，所述墩梁固结键5包括连接钢板8和上锚钢板9，所述上锚钢板9水平设置且与竖直设置的所述连接钢板8的上端固定连接，所述锚固钢筒3由多个弧状柱面钢板10拼接固定而成，所述连接钢板8的下端与所述弧状柱面钢板10外侧壁上部固定连接。每块所述上锚钢板9通过并排的两块所述连接钢板8与所述弧状柱面钢板10焊接固定。
需要说明的是，固结加固后，连接钢板与弧状柱面钢板及上锚钢板均是现场焊接固定，施工时，可将上锚钢板先与外贴钢板通过锚栓一起固定于梁体下壁处，同时弧状柱面钢板也先通过锚栓与桥墩侧壁锚固，然后再用连接钢板分别与弧状柱面钢板上部及上锚钢板的底面现场焊接固定，实现墩梁固结抗倾覆。
在本实用新型的一个实施例中，所述上锚钢板9设有与所述外贴钢板4 上的所述锚孔7对应的预留孔11，所述外贴钢板4由多个扇环状钢板12拼接固定而成。所述弧状柱面钢板10及所述扇环状钢板12对应的圆心角均为 120度，相邻两个所述扇环状钢板12通过相应端面处下翻连接耳螺栓固定连接，相邻两个所述弧状柱面钢板10通过相应端面处外翻连接耳13螺栓固定连接。所述墩梁固结键5的数量不少于3个，如图6所示，墩梁固结键5的数量总共为6个，周向上间隔60度分布。
需要说明的是，外贴钢板及锚固钢筒分别由三个圆心角为120度的扇环状钢板及弧状柱面钢板(圆柱面钢板)进行拼接组装固定而成，具体如图2 和3所示。
为更好的说明本实用新型的基本原理，现结合图7进行说明：
图7中各字母含义为，P为引起倾覆的荷载，G为在上部结构的恒载；A 为加固前的倾覆轴线(即转动轴线)，B为上部结构重心，L为引起倾覆的荷载P到加固前的倾覆轴线A的距离，l为上部结构重心B到加固前的倾覆轴线A的距离；A1为加固后的倾覆轴线(即转动轴线)，A2为加固后的倾覆拉力作用点位置，G1为加固键提供的抗倾覆拉力，11为上部结构重心B到加固后的倾覆轴线A1的距离，12为上部结构重心B到加固后的倾覆拉力作用点位置A2的距离，C为下穿公路的建筑限界。
墩顶局部抗倾覆能力在加固前为：稳定效应∑Sbk，i＝Gl，失稳效应∑Ssk，i＝PL；
墩顶局部抗倾覆能力在加固后为：∑Sbk，i＝G·l1+G1·l2，失稳效应∑Ssk，i＝P(L+l-l1)；
以某孔跨布置4-20m，桥面宽度9m的直线箱梁为例，支座底盆直径为 725mm，支座厚度150mm，独柱桥墩直径为1.5m。
加固前计算：经过计算设计最大荷载P＝1020kN，l＝0.25m，G＝6000kN， L＝1.05m，稳定效应∑Sbk，i＝6000kN·0.25m＝1500kN·m，失稳效应∑Ssk，i＝510kN·2.6m＝1326kN·m。稳定效应/失稳效应＝1.13，按照2018年实施的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018) 的4.1.8条“使上部结构稳定的效应设计值/使上部结构失稳的效应设计值不小于2.5”，加固前抗倾覆不能满足规范要求。
加固后计算：l1＝1.05m、l2＝1.05m、G1值暂时不计，作为储备考虑(可根据计算需要增加受拉区钢板尺寸来加大受力能力)，
稳定效应∑Sbk，i＝6000kN·1.05m+0＝6300kN·m，
失稳效应∑Ssk，i＝1020kN·(2.6+0.25-1.05)m＝1836kN·m，
稳定效应/失稳效应＝3.43＞2.5，满足现行规范要求，加固效果明显。
加固后，当作用在本桥墩上的最不利倾覆荷载大于3.43倍时，将计入 G1的拉力效应，直至受压侧墩梁固结键3被压坏为止。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构，其特征在于，包括梁体(1)和桥墩(2)，所述桥墩(2)顶面支撑于所述梁体(1)的底面，所述桥墩(2)侧壁顶部外套设固定有锚固钢筒(3)，所述梁体(1)底面上固定有圆环形外贴钢板(4)，所述锚固钢筒(3)外侧壁在周向上通过间隔设置的多个墩梁固结键(5)与所述外贴钢板(4)固定连接，所述梁体(1)底部和所述桥墩(2)侧面顶部分别设有植筋孔，所述外贴钢板(4)及所述锚固钢筒(3)分别均通过植入所述植筋孔的带螺母锚栓(6)与对应的所述梁体(1)及所述桥墩(2)固定连接，所述外贴钢板(4)及所述锚固钢筒(3)上分别均预设有与相应的所述植筋孔对应的锚孔(7)。
2.根据权利要求1所述的一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构，其特征在于，所述墩梁固结键(5)包括连接钢板(8)和上锚钢板(9)，所述上锚钢板(9)水平设置且与竖直设置的所述连接钢板(8)的上端固定连接，所述锚固钢筒(3)由多个弧状柱面钢板(10)拼接固定而成，所述连接钢板(8)的下端与所述弧状柱面钢板(10)外侧壁上部固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构，其特征在于，每块所述上锚钢板(9)通过并排的两块所述连接钢板(8)与所述弧状柱面钢板(10)焊接固定。
4.根据权利要求2所述的一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构，其特征在于，所述上锚钢板(9)设有与所述外贴钢板(4)上的所述锚孔(7)对应的预留孔(11)，所述外贴钢板(4)由多个扇环状钢板(12)拼接固定而成。
5.根据权利要求4所述的一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构，其特征在于，所述弧状柱面钢板(10)及所述扇环状钢板(12)对应的圆心角均为120度，相邻两个所述扇环状钢板(12)通过相应端面处下翻连接耳螺栓固定连接，相邻两个所述弧状柱面钢板(10)通过相应端面处外翻连接耳(13)螺栓固定连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种独柱墩桥梁固结抗倾覆加固结构，其特征在于，所述墩梁固结键(5)的数量不少于3个。
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| CN113718666A (zh) * | 2021-10-15 | 2021-11-30 | 广东中天工程设计有限公司 | 一种用于桥墩墩柱上的连接结构 |
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2020
- 2020-08-04 CN CN202021593629.9U patent/CN212801168U/zh not_active Expired - Fee Related
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