CN218291634U - 一种采用uhpc加固混凝土桥墩的可循环加固装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种采用UHPC加固混凝土桥墩的可循环加固装置，包括承台、墩身、纵向孔道、水平孔道、水平钢筋、膨胀螺丝、左合模和右合模。左合模和右合模顶部设有与墩身加固层厚度相同的盖板，左合模和右合模底部和两侧面端部设有螺栓孔，左合模外侧上、下部分分别设有注浆口和出浆口，左合模和右合模通过螺栓相连，承台和墩身分别设有纵向孔道和水平孔道，通过在水平孔道内设置UHPC将水平钢筋与墩身相连，通过在纵向孔道内设置膨胀螺丝将左合模和右合模与承台相连，从而形成一个整体。本桥墩加固装置利用既有注浆设备既可完成UHPC层的浇筑，实现对混凝土桥墩的快速加固。本实用新型结构设计合理，施工便捷，设备材料利用率高，可循环使用，具有实际工程意义，易于大面积推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种混凝土桥墩加固装置，具体是指一种采用UHPC加固混凝土桥墩的可循环加固装置。
背景技术
近年来，随着我国交通基础设施建设的大力发展，我国桥梁工程技术水平已达到了世界领先水平。与此同时，我国步入维修期的在役桥梁日益增多，据统计目前已有超10万座桥梁处于危桥。我国桥梁工程技术发展，正面临“以建为主”向“建养并举”转型。我国西部地区桥梁多数处于高烈度地震区，特别是对于早期修建处于高烈度地震区的混凝土桥梁，限于当时建造水平和结构设计规范的修正，大量的在役桥梁无法满足现行抗震设计规范的要求，因此如何使在役桥梁提高剩余承载能力，满足现行抗震设计规范要求已成为工程界关注的重点。
在混凝土桥梁加固方面，早在1971年San Fernando地震和1994年Kobe地震后，美国、日本等国家就对既有混凝土桥梁结构进行了加固，并在后来的地震中，大大减小了经济损失。对于国内而言，在唐山地震作用后，我国面对严重受损的混凝土桥梁结构，采用了一些传统的方法，例如外包混凝土、粘贴钢板和碳纤维布的方式对既有桥梁桥墩进行加固，并进行了相应的抗震性能试验研究，对我国在役桥梁结构维修和加固提供了参考。由于普通混凝土强度较低，且粗集料含量较高，因此采用这种材料对混凝土桥墩进行加固，对混凝土往往加固效果较差，成本高且施工工艺复杂，容易造成材料浪费，亟待需要一种操作简便，成本较低，且能够循环使用的加固装置。
随着材料行业的发展，UHPC材料超高的抗拉、压强度为这种加固方式的发展提供了契机。UHPC通常是指抗压强度超过150MPa，抗拉强度超过8MPa的水泥基复合材料，已被广泛用于混凝土桥梁、建筑、幕墙钢桥面铺装等工程中，将UHPC材料用于既有桥梁的加固，可充分发挥材料的抗拉、压性能，同时还能减小材料的浪费。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种采用UHPC 层加固混凝土桥墩的可循环加固装置，该装置操作简单，材料利用率高，可循环使用，具有实际工程意义，易于大面积推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种采用UHPC层加固混凝土桥墩的可循环加固装置，其特征在于，包括承台、墩身、水平钢筋、膨胀螺丝、左合模和右合模，所述左合模和右合模底部和两侧面端部设有螺栓孔，所述左合模和右合模环绕墩身通过两侧面端部的螺栓孔用螺栓相连，所述承台顶面围绕墩身开设一定数量的纵向孔道，左合模和右合模底部通过纵向孔道内的膨胀螺丝与承台相连。
优选地，所述左合模外侧上部设置出浆口，左合模外侧下部设置注浆口。
优选地，为确定加固区厚度和保证UHPC层的密实，在左合模和右合模顶部设有与墩身加固层厚度相同的盖板。
优选地，在所述墩身加固区高度四周范围内设置有一定数量的水平孔道，并通过UHPC在水平孔道内连接水平钢筋。
优选地，所述墩身在UHPC浇筑之前，对墩身进行凿毛处理。
优选地，在承台顶面设置有供固定左合模和右合模的纵向孔道，通过膨胀螺丝将承台与左、右合模连接成一个整体。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点。
1、本实用新型操作简单，施工方便，在不影响桥梁正常通车的情况下，可实现对桥墩的快速加固，且仅对桥墩易发生破坏的墩底部分进行加固，避免造成材料的浪费。
2、在地震作用下，UHPC加固层对混凝土桥墩底部位的强度和抗开裂能力有一定的提升作用，可满足“小震不坏”，“大震不倒”的设防要求，进而提高桥墩的使用寿命，减少养护维修的成本。
3、本实用新型安装快速便捷，利用一套加固装置可对多个桥墩进行加固，设备材料利用率较高，可循环使用，适合在我国量大面广的铁路桥墩维修加固中推广使用。
4、本实用新型机械化程度较高，通过利用既有注浆设备可轻松完成UHPC加固层的浇筑，能大幅节约成本，提高工作效率，具有实际工程意义，适合大面积推广使用。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
图1是混凝土桥墩加固装置结构示意图。
图2是混凝土桥墩加固装置俯视图。
图3是右合模结构示意图。
图4是左合模结构示意图。
图5是混凝土桥墩相应的孔位置。
图6是将水平钢筋植入墩身并注入UHPC密封孔道。
图7是混凝土加固桥墩结构示意图。
图8是加固桥墩有限元分析模型示意图。
图9是加固前后桥墩墩身水平变形曲线。
附图标记说明：
1—墩身；2—承台；3—膨胀螺丝；4—左合模；5—右合模；6—出浆口；7—注浆口；8—螺栓；9—盖板；10—螺栓孔；11—水平孔道；12—纵向孔道；13—水平钢筋；14—UHPC。
具体实施方式
如图1～4所示，本实用新型包括承台2、墩身1、水平钢筋13、膨胀螺丝3、左合模 4和右合模5，所述左合模4和右合模5底部和两侧面端部设有螺栓孔10，所述左合模4和右合模5环绕墩身通过两侧面端部的螺栓孔10用螺栓8相连，所述承台2顶面围绕墩身开设一定数量的纵向孔道12，左合模4和右合模5底部通过纵向孔道12内的膨胀螺丝3与承台2相连。
如图3和图4所示，所述左合模4和右合模5顶部设有与墩身1加固层厚度相同的盖板9。
如图4所示，本实施例中所述左合模4外侧上部设置出浆口6，左合模4外侧下部设置注浆口7。
如图5和图6所示，本实施例中所述墩身1加固区高度四周范围内设置有一定数量的水平孔道11，并通过UHPC 14在水平孔道11内连接水平钢筋13。
使用时，首先确定混凝土墩身1和承台2的水平孔道11和纵向孔道12，同时为保证UHPC 14加固层与原墩身1之间的紧密连接，对墩身1进行凿毛处理。然后通过UHPC 14 将水平钢筋13连接在墩身1的水平孔道11内。装备安装时首先将左合模4和右合模5围绕在墩身1两侧，通过左合模4和右合模5两侧螺栓孔10用螺栓8进行紧固，然后再通过在承台顶面的纵向孔道12内设置的膨胀螺丝3将左合模4和右合模5与承台2连接成一个整体。在加固时，可通过既有灌浆设备在左合模4注浆口7灌注UHPC 14，直到左合模4外侧面上部的出浆口6有UHPC 14流出，表明此时UHPC 14加固层已灌注完成，最后等UHPC 14层凝结硬化后拆去左合模4和右合模5即可完成对混凝土墩身1的加固。
实施例分析以某一混凝土承台和桥墩为原型，建立数值分析模型。承台尺寸为6m×6m×2m，墩身直径为2m，墩高10m，混凝土为C30，混凝土弹性模量为2.9×1010Pa，泊松比为0.2。UHPC 加固层高度为7m，加固层厚度为0.1m，UHPC抗压强度为150MPa，抗拉强度为8MPa，UHPC弹性模型为4.4×1010Pa，UHPC材料泊松比为0.2。数值分析模型中，桥墩与承台之间采用共节点的连接方式，承台底部施加固定约束，桥墩墩顶施加水平力F，加固后桥墩分析模型如图7所示，有限元模型如图8所示。
图9为加固前后桥墩墩身水平变形曲线。
从图9中桥墩的水平变形曲线可以看出，在水平力F＝50kN和F＝100kN作用下，加固后桥墩墩顶水平位移较加固前墩顶水平位移分别减小了0.27mm和0.55mm，是加固前墩顶水平位移的0.67倍，这表明加固后桥墩变形能力更强，承载能力越高，数值模拟结果与本实用新型预期目标吻合。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种采用UHPC加固混凝土桥墩的可循环加固装置，其特征在于，包括承台(2)、墩身(1)、水平钢筋(13)、膨胀螺丝(3)、左合模(4)和右合模(5)，所述左合模(4)和右合模(5)底部和两侧面端部设有螺栓孔(10)，所述左合模(4)和右合模(5)环绕墩身通过两侧面端部的螺栓孔(10)用螺栓(8)相连，所述承台(2)顶面围绕墩身开设一定数量的纵向孔道(12)，左合模(4)和右合模(5)底部通过纵向孔道(12)内的膨胀螺丝(3)与承台(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种采用UHPC加固混凝土桥墩的可循环加固装置，其特征在于，为保证加固后UHPC(14)层与原墩身(1)之间的紧密连接，所述墩身(1)设置有一定数量的水平孔道(11)，通过UHPC(14)在水平孔道(11)内连接水平钢筋(13)。
3.根据权利要求1所述的一种采用UHPC加固混凝土桥墩的可循环加固装置，其特征在于，所述承台(2)顶面设置有供膨胀螺丝安装的纵向孔道。
4.根据权利要求1所述的一种采用UHPC加固混凝土桥墩的可循环加固装置，其特征在于，所述左合模(4)和右合模(5)顶部设有与墩身(1)加固层厚度相同的盖板(9)，所述左合模(4)外侧上、下部分分别设有注浆口(7)和出浆口(6)。
5.根据权利要求1所述的一种采用UHPC加固混凝土桥墩的可循环加固装置，其特征在于，为加强加固效果，在墩身(1)设置水平钢筋(13)的同时对加固高度范围内墩身(1)表面进行凿毛处理。
6.根据权利要求1所述的一种采用UHPC加固混凝土桥墩的可循环加固装置，其特征在于，所述加固装置中的UHPC(14)按注浆口(7)流入，出浆口(6)流出的方式进行设置。
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