一种既有桥墩的加固结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种既有桥墩的加固结构及施工方法，属于桥梁加固技术领域，包括桥墩与承台，桥墩与承台连接有纵筋，桥墩上设置有钢套箍，钢套箍周侧可拆卸连接有若干均匀分布的固定端头；承台上开设有若干圆形阵列分布的凹槽，凹槽内固定有若干与固定端头对应的安装座；固定端头与安装座之间连接有形状记忆合金棒，形状记忆合金棒上均套设有支撑筒，支撑筒上均固定有用于封闭凹槽的封闭板，且封闭板与承台贴合，支撑筒顶部与固定端头可拆卸连接，支撑筒底部与对应安装座滑动连接，且安装座上设置有锁定结构；本发明专利技术的目的在于满足桥墩震后快速功能恢复，同时能够保证桥墩在再次受到地震作用时，不发生严重损伤。不发生严重损伤。不发生严重损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种既有桥墩的加固结构及施工方法


[0001]本专利技术属于桥梁加固
，具体涉及一种既有桥墩的加固结构及施工方法。

技术介绍

[0002]传统桥墩按照延性抗震设计，地震作用下虽能避免桥墩倒塌，但是塑性铰区会产生过大的残余变形，不利于震后的快速修复和功能恢复，进而影响震后救援工作。
[0003]震后桥梁进行抗震加固不仅能够节省桥墩重建带来的巨大成本，而且可以迅速恢复震后的通行功能。然而，既有的桥墩韧性加固施工方法研究较少，虽然扩大截面法或包裹FRP布等施工方法能够一定程度上提高桥墩的刚度和强度。但是，在未来再次发生地震后，加固后桥墩仍会产生较大的残余变形好严重的破坏，无法避免拆除重建。因此，亟需提出一种加固结构，可以满足震后快速功能恢复，同时能够保证桥墩在再次受到地震作用时，不发生严重损伤，同时满足震后的快速修复和恢复。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术公开了一种既有桥墩的加固结构及施工方法，其目的在于能够满足桥墩震后快速功能恢复，同时能够保证桥墩在再次受到地震作用时，不发生严重损伤。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种既有桥墩的加固结构，包括相互连接的桥墩与承台，桥墩与承台连接有纵筋，所述桥墩上设置有钢套箍，钢套箍周侧可拆卸连接有若干均匀分布的固定端头；所述承台上开设有若干圆形阵列分布的凹槽，所述凹槽内固定有若干与固定端头对应的安装座；所述固定端头与安装座之间连接有形状记忆合金棒，所述形状记忆合金棒上均套设有支撑筒，所述支撑筒上均固定有用于封闭凹槽的封闭板，且封闭板与承台贴合，所述支撑筒顶部与固定端头可拆卸连接，所述支撑筒底部与对应安装座滑动连接，且安装座上设置有锁定结构；所述桥墩与承台连接处浇筑有混凝土保护壳，且混凝土保护壳包裹住钢套箍，所述混凝土保护壳为UHPC混凝土。
[0007]本方案中，在加固结构安装完毕后，利用锁定结构对支撑筒进行锁定，然后对桥墩塑性铰区的混凝土进行部分剥除，外露出既有的纵筋，切断部分纵筋，并对未切断的纵筋在塑性铰区进行无粘结处理，提高其变形能力，并作为耗能钢筋使用；此时，利用支撑筒、安装座配合固定端头、钢套箍在无需铺设桁架体系的情况下对桥墩进行支撑，既能加快施工效率，也能够防止在剥除桥墩塑性铰区的混凝土时，造成桥墩晃动，影响桥梁安全；而在浇筑混凝土保护壳时，通过支撑筒、安装座配合固定端头、钢套箍对桥墩形成刚性支撑，防止混凝土保护壳成型时，桥墩因外界震动而影响混凝土保护壳的成型质量；浇筑时，通过封闭板对凹槽进行遮蔽，避免混凝土进入凹槽内，导致支撑筒完全固定无法松开，影响桥墩摇摆耗能。
[0008]在保护壳浇筑成型后，松开锁定结构，使支撑筒能够随桥墩自由移动，当地震发生时，受震动影响桥墩发生摇摆，桥墩通过钢套箍拉伸形状记忆合金棒与纵筋，利用形状记忆
合金棒的超弹性和自复位特性，使桥墩耗能复位，同时，在形状记忆合金棒拉伸形变时，利用支撑筒对形状记忆合金棒进行保护，减小形状记忆合金棒所受磨损；此外，UHPC材质的混凝土保护壳能够提高塑性铰区强度，减小桥墩自身损伤，从而满足桥墩震后损伤可控及功能快速恢复的要求。
[0009]进一步，所述安装座上转动连接有水平设置的支撑板，支撑板中心与支撑筒中心重合，所述支撑板上水平开设有竖向贯穿支撑板的滑槽，所述滑槽两侧设置均开设有导向槽，所述支撑筒下端转动连接有环形块，所述环形块两侧设置固定有伸入导向槽内的导向块，所述导向槽与导向块之间均固定于液压阻尼器；所述安装座上开设有连接槽，所述形状记忆合金棒底部穿过滑槽与对应的连接槽底部锚固连接。
[0010]在本方案中，当桥墩摇摆时，桥墩带动支撑筒同步移动，支撑筒底部则带动支撑板摆动，直至滑槽与支撑筒的移动方向平行；而桥墩移动时则带动支撑筒在滑槽内同步移动，在利用形状记忆合金棒进行耗能复位的同时，支撑筒则通过环形块带动导向块同步移动，利用两端的液压阻尼器进行辅助耗能减震，能够有效的减小桥墩的摇摆幅度，提高桥梁的安全性能，同时也能够辅助桥墩复位。
[0011]进一步，所述凹槽底部固定有与安装座同轴线的环形滑轨，所述支撑板底部两端均设置有与环形滑轨滑动连接的连接座，所述连接座顶端均固定有朝向支撑筒的卡块，所述支撑筒底部均开设有与卡块配合的环形槽。
[0012]连接座随支撑板的摆动而在环形滑轨上滑动，能够时刻保持对支撑板的有效支撑，防止支撑板断裂；同时，当形状记忆合金棒拉伸至接近极限位置时，支撑筒滑动至支撑板端部，连接座顶端的卡块卡入环形槽内，通过支撑板与卡块对支撑筒进行限位，防止桥墩摇摆幅度过大，导致及形状记忆合金棒拉伸超过极限后无法复位，导致桥墩无法复位；此外，卡块卡入环形槽内时，也能对支撑筒形成竖向上的约束，防止桥墩继续摇摆，至使形状记忆合金棒与支撑筒纵向拉伸或移动。
[0013]进一步，所述支撑筒内壁上沿其轴向开设有若干组限位槽，每组限位槽包括若干周向均匀分布的限位槽，限位槽的长度由上至下依次增长，所述形状记忆合金棒周侧固定有若干伸入限位槽的限位杆，所述限位杆与限位槽之间均固定有弹性缓冲结构。
[0014]在形状记忆合金棒拉伸形变的同时，形状记忆合金棒带动限位杆在限位槽内滑动，利用弹性缓冲结构进行耗能，减小形状记忆合金棒的形变趋势，同时也有利于形状记忆合金棒恢复形变，减小形状记忆合金棒的金属疲劳，延长形状记忆合金棒的使用寿命。
[0015]进一步，所述承台上开设有若干与对应凹槽连通的腔室，所述锁定结构包括设置于腔室内的伸缩液压缸，所述伸缩液压缸的输出端上固定有与环形槽配合的弧形夹板；所述弧形夹板水平两端均开设有同轴线的弧形槽，所述弧形槽内均滑动连接有弧形挡板，所述弧形挡板与弧形槽之间设置有用于推动两块弧形挡板相抵的支撑弹性件；所述伸缩液压缸输出端上转动连接有连接环，所述连接环两端固定有钢绳，钢绳的另一端则伸入弧形槽内与弧形挡板固定连接，所述伸缩液压缸缸体上转动连接有驱动环，所述驱动环与连接环之间固定有伸缩杆，且所述驱动环与缸体之间通过插销锁定。
[0016]当需要锁定支撑筒时，通过转动驱动环，驱动环通过伸缩杆带动连接环，连接环将钢绳收卷，钢绳带动弧形挡板滑入弧形槽内，并通过插销将驱动环锁定；此时通过驱动伸缩液压缸使弧形夹板卡入支撑筒上的环形槽内，并将插销取下，反向转动驱动环，驱动环则通
过伸缩杆带动连接环反转，连接环松开钢绳，弧形挡板在支撑弹性件的作用下滑出滑槽，直至两块弧形挡板相抵，弧形挡板端部的插杆插入对于的插孔内，即可支撑筒固定；当需要对支撑筒的锁定时，再次通过转动驱动环，驱动环通过伸缩杆带动连接环将钢绳收卷，钢绳带动弧形挡板再次滑入弧形槽内，并通过插销将驱动环锁定，然后通过伸缩液压缸带动弧形夹板脱离凹槽，在接触对支撑筒固定的同时，也不会阻碍支撑板、连接座的转动。
[0017]进一步，所述环形滑轨的纵截面为工字型，所述连接座底部与环形滑轨外形适配。
[0018]将环形滑轨的纵截面设置为工字型，加强连接座与环形滑轨的连接稳定性，在起到导向的同时，也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种既有桥墩的加固结构，包括相互连接的桥墩与承台，桥墩与承台连接有纵筋，其特征在于：所述桥墩上设置有钢套箍，钢套箍周侧可拆卸连接有若干均匀分布的固定端头；所述承台上开设有若干圆形阵列分布的凹槽，所述凹槽内固定有若干与固定端头对应的安装座；所述固定端头与安装座之间连接有形状记忆合金棒，所述形状记忆合金棒上均套设有支撑筒，所述支撑筒上均固定有用于封闭凹槽的封闭板，且封闭板与承台贴合，所述支撑筒顶部与固定端头可拆卸连接，所述支撑筒底部与对应安装座滑动连接，且安装座上设置有锁定结构；所述桥墩与承台连接处浇筑有混凝土保护壳，且混凝土保护壳包裹住钢套箍，所述混凝土保护壳为UHPC混凝土。2.根据权利要求1所述的一种既有桥墩的加固结构，其特征在于：所述安装座上转动连接有水平设置的支撑板，支撑板中心与支撑筒中心重合，所述支撑板上水平开设有竖向贯穿支撑板的滑槽，所述滑槽两侧设置均开设有导向槽，所述支撑筒下端转动连接有环形块，所述环形块两侧设置固定有伸入导向槽内的导向块，所述导向槽与导向块之间均固定于液压阻尼器；所述安装座上开设有连接槽，所述形状记忆合金棒底部穿过滑槽与对应的连接槽底部锚固连接。3.根据权利要求2所述的一种既有桥墩的加固结构，其特征在于：所述凹槽底部固定有与安装座同轴线的环形滑轨，所述支撑板底部两端均设置有与环形滑轨滑动连接的连接座，所述连接座顶端均固定有朝向支撑筒的卡块，所述支撑筒底部均开设有与卡块配合的环形槽。4.根据权利要求3所述的一种既有桥墩的加固结构，其特征在于：所述支撑筒内壁上沿其轴向开设有若干组限位槽，每组限位槽包括若干周向均匀分布的限位槽，限位槽的长度由上至下依次增长，所述形状记忆合金棒周侧固定有若干伸入限位槽的限位杆，所述限位杆与限位槽之间均固定有弹性缓冲结构。5.根据权利要求4所述的一种既有桥墩的加固结构，其特征在于：所述承台上开设有若干与对应凹槽连通的腔室，所述锁定结构包括设置于腔室内的伸缩液压缸，所述伸缩液压缸的输出端上固定有与环形槽配合的弧形夹板；所述弧形夹板水平两端均开设有同轴线的弧形槽，所述弧形槽内均滑动连接有弧形挡板，所述弧形挡板与弧形槽之间设置有用于推动两块弧形挡板相抵的支撑弹性件；所述伸缩液压缸输出端上转动连接有连接环，所述连接环两端固定有钢绳，钢绳的另一端则伸入弧形槽内与弧形挡板固定连接，所述伸缩液压缸缸体上转动连接有驱动环，所述驱动环与连接环之间固定有伸缩杆，且所述驱动环与缸体之间通过插销锁定。6.根据权利要求5所述的一种既有桥墩的加固结构，其特征在于：所述环形滑轨的纵截面为工字型，所述连接座底部与环形滑轨外形适配。7.根据权利要求6所述的一种既有桥墩的加固结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘立强，
申请(专利权)人：甘立强，
类型：发明
国别省市：