一種抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置和施工方法
【專利摘要】一種抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置和施工方法，包括用于分別固定在原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱兩側(cè)的加固用鋼管混凝土墩柱、用于將加固用鋼管混凝土墩柱與原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱之間實(shí)現(xiàn)橫向聯(lián)接的抱箍裝置以及用于加固用鋼管混凝土墩柱與承臺實(shí)現(xiàn)底部錨固的錨固裝置。本發(fā)明利用鋼管對混凝土套箍效應(yīng)，有利于提高混凝土抗壓能力，在通過抱箍裝置將新增鋼管混凝土柱與原墩柱實(shí)現(xiàn)抱箍橫向聯(lián)接，有利于新增鋼管混凝土柱的橫向穩(wěn)定性，具有構(gòu)造簡單、受力明確合理、施工工藝簡便易行等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于公路匝道橋和城市立交單柱橋墩的加固，既能保證橋梁結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定型，又能夠節(jié)約資源。
【專利說明】一種抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置和施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程建設(shè)領(lǐng)域的橋梁工程，尤其涉及一種橋梁工程單柱橋墩的加固裝置和施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于具有減少占用土地、增加視野和橋型美觀的優(yōu)點(diǎn)，獨(dú)柱墩橋梁被廣泛應(yīng)用于我國城市立交、高速匝道橋梁。因?yàn)橹袊d三四倍的車輛太多，但設(shè)計(jì)人員考慮的超載基本都在橋梁的抗彎抗壓上，但沒有充分考慮連續(xù)超重車輛偶然偏載的問題。隨著2012年8月24日發(fā)生的三環(huán)路群力高架橋洪湖路上行匝道橋傾覆事故的發(fā)生，引起了國內(nèi)多位橋梁設(shè)計(jì)專家對獨(dú)柱墩橋梁隱性缺陷的討論，從現(xiàn)行規(guī)范上看，我國公路橋梁規(guī)范對獨(dú)柱墩橋梁橫向傾覆穩(wěn)定性的相關(guān)規(guī)定，尚屬于空白。如何對現(xiàn)有已經(jīng)建成的獨(dú)柱墩橋梁進(jìn)行了快速、經(jīng)濟(jì)、合理和安全地實(shí)施加固，是一個迫切解決的公共安全問題和技術(shù)問題。針對獨(dú)柱墩存在的問題，常規(guī)的加固方案是在原有的承臺上植筋，在原墩柱兩側(cè)新澆筑兩個鋼筋混凝土墩柱，然后用千斤頂將箱梁稍微頂起來一點(diǎn)，在增加兩個墩柱頂部安裝兩個支座，但這種加固方案有幾點(diǎn)缺點(diǎn)，即增加的墩柱與原墩柱沒有聯(lián)接，穩(wěn)定性不好；施工周期長；混凝土澆筑振搗操作困難等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明就是針對現(xiàn)有高速公路匝道橋和城市立交橋單柱橋墩存在的橫向傾覆穩(wěn)定性不足帶來的安全問題，提出的一種簡單實(shí)用的抱箍式鋼管混凝土單柱橋墩加固裝置和施工方法。
[0004]首先給出一種抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置，包括用于分別固定在原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱兩側(cè)的加固用鋼管混凝土墩柱、用于將加固用鋼管混凝土墩柱與原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱之間實(shí)現(xiàn)橫向聯(lián)接的抱箍裝置以及用于將加固用鋼管混凝土墩柱與承臺實(shí)現(xiàn)底部錨固的錨固裝置；所述的加固用鋼管混凝土墩柱由外部的鋼管以及內(nèi)部的混凝土構(gòu)成；所述的抱箍裝置包括用于夾緊原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱的第一抱箍，用于夾緊加固用鋼管混凝土墩柱的第二抱箍，用于加墊、聯(lián)接在第一抱箍和第二抱箍之間的第一鋼墊箱以及用于分別加墊在兩個第二抱箍外端的第二鋼墊箱，且所述的鋼墊箱與相應(yīng)的抱箍之間通過緊固螺栓緊固。
[0005]上述方案可進(jìn)一步優(yōu)選為:
所述的錨固裝置包括與所述鋼管底部焊接的錨固鋼板以及固定在承臺內(nèi)并與錨固鋼板上預(yù)設(shè)的錨栓孔配合的膨脹錨栓。
[0006]所述的第二抱箍與鋼管之間通過焊接固定。
[0007]所述的鋼管內(nèi)的混凝土采用C50細(xì)石混凝土。
[0008]接著提供一種上述抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置的施工方法，包括以下步驟: 第一步，清理放樣:清理干凈承臺頂部的覆土或雜物，按照設(shè)計(jì)將錨固鋼板的平面位置放樣到承臺頂部；
第二步，鉆孔清理:將錨固鋼板放到設(shè)計(jì)位置上，然后鉆出錨栓孔，鉆孔深度應(yīng)滿足錨固膨脹錨栓的安裝要求，并將其中粉塵全部清理干凈；
第三步，安裝錨固裝置:從外向內(nèi)安裝膨脹錨栓，從而完成錨固裝置的安裝，錨固鋼板與承臺之間的間隙，通過灌注水泥漿封閉；
第四步，安裝鋼管:在錨固裝置的錨固鋼板的上面安裝固定鋼管；
第五步，安裝抱箍裝置:安裝時先將第一抱箍、第二抱箍分別放置到原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱和加固用鋼管混凝土墩柱的兩側(cè)，再將第二鋼墊箱、第一鋼墊箱分別放在第二抱箍的外端、第一抱箍和第二抱箍之間，然后通過緊固螺栓將第一鋼墊箱的兩端分別與第一抱箍、第二抱箍聯(lián)接，將第二鋼墊箱與第二抱箍聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)抱箍裝置與原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱和加固用鋼管混凝土墩柱的抱箍聯(lián)接；最后將第二抱箍與加固用鋼管混凝土墩柱的外部鋼管之間焊接固定；
第六步，壓注鋼管混凝土:先在鋼管頂部焊接封頭鋼板，在鋼管頂部安裝通氣管，在鋼管的下部焊接混凝土輸送管并連接混凝土地泵，然后將混凝土通過混凝土地泵用頂升法壓注鋼管中間的混凝土；
第七步，鋼管混凝土的強(qiáng)度滿足要求后，割除通氣管和混凝土輸送管，并將開口焊接封
閉；
第八步:將千斤頂放到原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱的頂部，將橋梁上部結(jié)構(gòu)箱梁稍微頂起來一點(diǎn)，在加固用鋼管混凝土墩柱頂部安裝支承鋼墊板，卸落千斤頂，完成新增加固用鋼管混凝土墩柱的受力轉(zhuǎn)換。
[0009]上述施工方法可進(jìn)一步改進(jìn)為:
所述的第五步安裝抱箍裝置時，在安裝位置搭設(shè)安裝支架，然后通過導(dǎo)鏈滑車、卷揚(yáng)機(jī)或者滑車組配合安裝抱箍裝置。
[0010]所述的施工方法還包括第九步:對加固用鋼管混凝土墩柱的外部鋼管、抱箍裝置以及底部的錨固裝置進(jìn)行防腐修復(fù)處理。
[0011]本發(fā)明的抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置，與常用的加固方案相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):
(I)構(gòu)造簡單。本發(fā)明由底部錨固裝置、鋼管、抱箍裝置和支承鋼墊板等幾個部件構(gòu)成，構(gòu)造比較簡單，便于加工制作、運(yùn)輸和安裝。
[0012](2)體系受力明確、合理。充分利用鋼管對混凝土套箍效應(yīng)，有利于提高混凝土抗壓能力，在通過抱箍裝置將新增鋼管混凝土柱與原墩柱實(shí)現(xiàn)抱箍橫向聯(lián)接，有利于新增鋼管混凝土柱的橫向穩(wěn)定性。
[0013](3)制作工藝簡單。本發(fā)明所用的底部錨固裝置、鋼管、抱箍裝置和支撐鋼墊板等幾個部件，因?yàn)闃?gòu)造簡單，一般的鋼結(jié)構(gòu)制作廠家都能做，制作質(zhì)量比較容易控制。
[0014](4)施工工藝簡便，容易實(shí)施。加固施工時，除了兩根鋼管吊裝需要小型吊機(jī)配合安裝以外，其余的構(gòu)件可以用導(dǎo)鏈滑車或卷揚(yáng)機(jī)等小型機(jī)具就可以完成安裝，施工工藝簡單，能夠保證施工質(zhì)量。
[0015]綜上所述，本發(fā)明的一種加強(qiáng)型鋼管樁和鋼管柱具有構(gòu)造簡單、受力明確合理、施工工藝簡便易行等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于公路匝道橋和城市立交單柱橋墩的加固，既能保證橋梁結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定型，又能夠節(jié)約資源，具有比較高的推廣和利用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置總體布置圖；
圖2抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置立面圖；
圖3圖1中1-1斷面圖；
圖4圖1中2-2斷面圖；
圖5抱植A的構(gòu)造不意圖；
圖6抱植B構(gòu)造不意圖；
圖7鋼塾箱A構(gòu)造不意圖；
圖8鋼塾箱B構(gòu)造不意圖；
圖9抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置的混凝土頂升施工示意圖；
圖中:1、現(xiàn)澆橋箱梁(含中橫梁)；2、支承鋼墊板，3、原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱，4、加固用鋼管混凝土墩柱，4-1、鋼管，4-2、混凝土，5、抱箍裝置，5-1、抱箍A，5-2、抱箍B，5-3、鋼墊箱A，5-4、鋼墊箱B，6、錨固裝置，6-1、錨固鋼板，6-2、膨脹錨栓，7、承臺，8、鋼管通氣管，9、混凝土輸送管、10、混凝土地泵，11、混凝土罐車。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，對發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0018]一種抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置，由支承鋼墊板2、加固用鋼管混凝土墩柱4、抱箍裝置5和錨固裝置6等幾部分組成，其中加固用鋼管混凝土墩柱4由鋼管
4-1和后壓注混凝土 4-2構(gòu)成，抱箍裝置5由抱箍A 5-1 (夾緊加固用鋼管混凝土墩柱4)、抱箍B 5-2 (夾緊原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱3)、鋼墊箱A 5-3 (分別加墊在兩個抱箍A 5-1的外端)、鋼墊箱B 5-4 (聯(lián)接、加墊在抱箍A 5-1和抱箍B 5-2之間)和緊固螺栓等幾個構(gòu)件組成，底部錨固裝置6由錨固鋼板6-1和膨脹錨栓6-2組成。
[0019]一種抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置的制作步驟為:
第一步:根據(jù)原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱3和承臺7尺寸，以及理論計(jì)算分析，確定加固用鋼管混凝土墩柱4、抱箍裝置5、錨固裝置6的構(gòu)件尺寸，加固裝置的里面布置和平面布置；第二步:委托具備鋼結(jié)構(gòu)加工資質(zhì)的單位，加工制作錨固鋼板、鋼管、抱箍裝置、支承鋼墊板；
第三步:加固構(gòu)件由廠家制作完成后，應(yīng)先進(jìn)行整體試拼裝，經(jīng)過檢查驗(yàn)收，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；
第四步:構(gòu)件的防腐處理。構(gòu)件出廠前，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)防腐處理，然后方可裝車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。
[0020]一種抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置施工方法:
第一步:清理放樣。清除承臺7頂部的覆土或雜物并清理干凈，按照設(shè)計(jì)的平面位置進(jìn)行錨固鋼板6的位置放出來。
[0021]第二步:鉆孔清理。將錨固鋼板6-1放到設(shè)計(jì)位置上，用根據(jù)上面的預(yù)留的錨栓孔，逐個用沖擊鉆將錨栓孔鉆出來，鉆孔深度應(yīng)滿足膨脹錨栓6-2的安裝要求，用空壓機(jī)將其中粉塵全部清理干凈；
第三步:安裝錨固裝置6。從外向內(nèi)安裝膨脹錨栓6-2，從而完成錨固裝置6的安裝，錨固鋼板6-1與承臺7之間的間隙，通過灌注高標(biāo)號水泥漿封閉；
第四步:安裝鋼管4-1。在錨固裝置6的錨固鋼板6-1的上面，用小型吊機(jī)配合安裝鋼管 4-1。
[0022]第五步:安裝抱箍裝置。人工在安裝抱箍裝置5的位置搭設(shè)安裝支架，然后導(dǎo)鏈滑車或卷揚(yáng)機(jī)、滑車組等小型機(jī)具配合安裝抱箍裝置5，安裝時先將抱箍A 5-1、抱箍B 5-2放置到原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱3和新增的鋼管4-1的兩側(cè)，再將鋼墊箱A 5-3和鋼墊箱B
5-4分別放到抱箍A 5-1外端、抱箍A 5-1與抱箍B 5_2之間，穿錨固螺栓將抱箍裝置5與原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱3和新增的鋼管4實(shí)現(xiàn)抱箍聯(lián)接。將抱箍A 5-1與新增的鋼管4-1之間用電焊焊接固定。
[0023]第六步。壓注鋼管混凝土。先在鋼管4-1頂部焊接封頭鋼板，在鋼管4-1頂部安裝鋼管通氣管8，在鋼管4-1的下部焊接混凝土輸送管9，連接混凝土地泵10，由混凝土廠家生產(chǎn)C50細(xì)石混凝土，用混凝土罐車11運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，直接放到混凝土地泵10中，用頂升法壓注鋼管4-1中間的混凝土 4-2。
[0024]第七步:鋼管4-1中的混凝土 4-2的強(qiáng)度滿足要求后，割除鋼管通氣管8和混凝土輸送管9，并將開口焊接封閉。
[0025]第八步:將千斤頂放到原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱3的頂部，將橋梁上部結(jié)構(gòu)箱梁即現(xiàn)澆橋箱梁I (含中橫梁)稍微頂起來一點(diǎn)，在鋼管4頂部安裝支承鋼墊板2，卸落千斤頂，完成新增鋼管混凝土柱的受力轉(zhuǎn)換。
[0026]第九步:對鋼管柱、抱箍裝置和底部錨固裝置等外露鋼構(gòu)件進(jìn)行防腐修復(fù)處理。
[0027]除本說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置，其特征在于:包括用于分別固定在原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱兩側(cè)的加固用鋼管混凝土墩柱、用于將加固用鋼管混凝土墩柱與原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱之間實(shí)現(xiàn)橫向聯(lián)接的抱箍裝置以及用于將加固用鋼管混凝土墩柱與承臺實(shí)現(xiàn)底部錨固的錨固裝置；所述的加固用鋼管混凝土墩柱由外部的鋼管以及內(nèi)部的混凝土構(gòu)成；所述的抱箍裝置包括用于夾緊原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱的第一抱箍，用于夾緊加固用鋼管混凝土墩柱的第二抱箍，用于加墊、聯(lián)接在第一抱箍和第二抱箍之間的第一鋼墊箱以及用于分別加墊在兩個第二抱箍外端的第二鋼墊箱，且所述的鋼墊箱與相應(yīng)的抱箍之間通過緊固螺栓緊固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置，其特征在于:所述的錨固裝置包括與所述鋼管底部焊接的錨固鋼板以及固定在承臺內(nèi)并與錨固鋼板上預(yù)設(shè)的錨栓孔配合的膨脹錨栓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置，其特征在于:所述的第二抱箍與鋼管之間通過焊接固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置，其特征在于:所述的鋼管內(nèi)的混凝土采用C50細(xì)石混凝土。
5.一種權(quán)利要求1-4任一所述的抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置的施工方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，清理放樣:清理干凈承臺頂部的覆土或雜物，按照設(shè)計(jì)將錨固鋼板的平面位置放樣到承臺頂部； 第二步，鉆孔清理:將錨固鋼板放到設(shè)計(jì)位置上，然后鉆出錨栓孔，鉆孔深度應(yīng)滿足錨固膨脹錨栓的安裝要求，并將其中粉塵全部清理干凈； 第三步，安裝錨固裝置:從外向內(nèi)安裝膨脹錨栓，從而完成錨固裝置的安裝，錨固鋼板與承臺之間的間隙，通過灌注水泥漿封閉； 第四步，安裝鋼管:在錨固裝置的錨固鋼板的上面安裝固定鋼管； 第五步，安裝抱箍裝置:安裝時先將第一抱箍、第二抱箍分別放置到原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱和加固用鋼管混凝土墩柱的兩側(cè)，再將第二鋼墊箱、第一鋼墊箱分別放在第二抱箍的外端、第一抱箍和第二抱箍之間，然后通過緊固螺栓將第一鋼墊箱的兩端分別與第一抱箍、第二抱箍聯(lián)接，將第二鋼墊箱與第二抱箍聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)抱箍裝置與原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱和加固用鋼管混凝土墩柱的抱箍聯(lián)接；最后將第二抱箍與加固用鋼管混凝土墩柱的外部鋼管之間焊接固定； 第六步，壓注鋼管混凝土:先在鋼管頂部焊接封頭鋼板，在鋼管頂部安裝通氣管，在鋼管的下部焊接混凝土輸送管并連接混凝土地泵，然后將混凝土通過混凝土地泵用頂升法壓注鋼管中間的混凝土； 第七步，鋼管混凝土的強(qiáng)度滿足要求后，割除通氣管和混凝土輸送管，并將開口焊接封閉； 第八步:將千斤頂放到原鋼筋混凝土獨(dú)立墩柱的頂部，將橋梁上部結(jié)構(gòu)箱梁稍微頂起來一點(diǎn)，在加固用鋼管混凝土墩柱頂部安裝支承鋼墊板，卸落千斤頂，完成新增加固用鋼管混凝土墩柱的受力轉(zhuǎn)換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置的施工方法，其特征在于，所述第四步安裝鋼管時，采用小型吊機(jī)配合安裝鋼管；所述的第五步安裝抱箍裝置時，在安裝位置搭設(shè)安裝支架，然后通過導(dǎo)鏈滑車、卷揚(yáng)機(jī)或者滑車組配合安裝抱箍裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的抱箍式鋼管混凝土加固單柱橋墩施工裝置的施工方法，其特征在于，所述的施工方法還包括第九步:對加固用鋼管混凝土墩柱的外部鋼管、抱箍裝置以及底部的錨固裝置進(jìn)行防腐修復(fù)處理。
【文檔編號】E01D22/00GK103966956SQ201410229940
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】王為凱, 曹振慶, 陳剛?cè)? 李雷 申請人:科達(dá)集團(tuán)股份有限公司