CN104805775B - 一种rc桥墩震后修复技术的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种RC桥墩震后修复技术的施工方法，通过利用变截面钢筋实现桥墩破坏纵筋的修复，并使用FRP外包修复区域提高桥墩的延性和抗剪性能；通过变截面钢筋的使用提高桥墩的延性和耗能性能，提高了桥墩延性抗震性能；通过外包FRP约束塑性铰区域混凝土，提高该区域混凝土在地震中的抗破坏能力，防止塑性铰区域出现纵筋搭接破坏。与加大截面法相比，未改变原墩柱几何尺寸，不改变通航河段通航净宽以及洪水的过水面积，没有增加结构自重，不增加原有承台和桩基作用荷载；与外包纤维材料修复方法相比，它不仅能有效修复和提高墩柱抗剪强度，防止出现纵筋搭接破坏，提高桥墩延性，并且变截面钢筋的使用能够有效提高桥墩抗震耗能性能。

Description

一种RC桥墩震后修复技术的施工方法

技术领域

本发明涉及一种RC桥墩震后修复技术的施工方法。

背景技术

在对桥梁震后破坏情况调查显示，钢筋混凝土桥墩在抗震方面存在各种不足，如缺乏横向箍筋约束，导致桥墩抗剪能力弱；纵筋搭接容易破坏等，通常是桥梁最容易遭到破坏的部分，其震后破坏的修复加固，对于恢复交通、确保及时有效开展抗震救灾工作和节约重建资金都十分重要，成为研究重点。常用的桥墩修复加固方法有：增大截面修复法、外包钢管加固法、粘贴纤维复合材料加固法、钢筋网高性能水泥复合砂浆修复法、横向预应力修复法、纤维布与钢复合加固修复法等，但这些方法都存在不同程度的问题和缺陷，比如：加大截面法施工方法简便，所用材料简单易于获得，并且对墩柱加固的效果稳定可靠，但此方法现场浇筑多，养护时间长，对原墩柱产生较大改变，影响原有桥梁整体美学效果；对于通航河段的桥墩减小通航净宽以及洪水的过水面积，影响泄洪；增加结构自重，可能加重承台桩基的压力，引起对基础不必要的负担；在对震后破坏桥墩修复研究中发现，外包纤维材料是一种有效的修复方法，它能有效修复和提高墩柱抗剪强度，防止出现纵筋搭接破坏以及提高对混凝土的约束以获得更大的位移延性，但是当出现了纵筋屈服破坏的情况时，很难仅对混凝土进行修复，此时还需要进行屈服纵筋的替换。

90年代起，一些研究人员开始研究破坏后桥墩新旧钢筋替换的方法，并采用螺栓连接件的方式进行新旧钢筋连接，这一方式主要问题是需要对连接件进行特别设置，且费用较高，同时实际应用中需要对原有的钢筋进行螺纹加工，难以实际应用。

发明内容

为可克服以上不足，本发明提出了一种新的纵筋替换方法以及新的纵筋形式：采用对头焊将变截面钢筋与原有钢筋连接，并将连接位置放在塑性铰区域之外。按照能力设计原理，设计中可能的塑性铰区域被故意削弱并重新定位在远离桩和盖梁等下部结构，这一要求确保了破坏被完全限定在经过特别设计的塑性铰区域，同时保证其他部位不开裂且始终保持在弹性范围内。

一种RC桥墩震后修复技术的施工方法，其特征在于，按以下步骤进行：

（1）制作变截面钢筋，将钢筋通过变截面加工过程变为变截面钢筋；

（2）凿除桥墩塑性铰区域破坏的混凝土，直至露出桥墩纵向钢筋，凿除混凝土范围根据塑性铰长度确定，并考虑变截面钢筋两端连接需要的长度；

（3）将塑性铰区域原有钢筋的破坏部分移除；

（4）使用对头焊接的形式，将预先准备好的变截面钢筋与原有钢筋进行焊接，焊接好之后立模，浇筑混凝土复原墩身，并进行养护，待混凝土达到拆模强度后拆模；

（5）修复区域浇筑混凝土修复之后对桥墩进行外包FRP条带施工，完成修复。

进一步的，在步骤（1）中，所述钢筋为与原有钢筋相同的钢筋或不锈钢钢筋。

进一步的，在步骤（1）中，所述变截面钢筋为截面尺寸不同的钢筋。

进一步的，在步骤（1）中，变截面钢筋加工中要关注变截面段的有效长度和链接长度的控制，应严格按照设计计算确定。

进一步的，在步骤（2）中，凿除混凝土范围根据塑性铰长度确定，并考虑变截面钢筋两端连接需要的长度。

进一步的，在步骤（3）中，原有钢筋移除位置应交错。

进一步的，在步骤（4）中，相邻的变截面钢筋变截面的位置需要在同一高度。

进一步的，在步骤（5）中，所述FRP条带为CFRP条带。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过利用变截面钢筋实现桥墩破坏纵筋的修复，并使用FRP外包修复区域提高桥墩的延性和抗剪性能；通过变截面钢筋的使用提高桥墩的延性和耗能性能，提高了桥墩延性抗震性能；通过外包FRP约束塑性铰区域混凝土，提高该区域混凝土在地震中的抗破坏能力，防止塑性铰区域出现纵筋搭接破坏。与加大截面法相比，未改变原墩柱几何尺寸，不会影响原有桥梁整体美学效果，不改变通航河段通航净宽以及洪水的过水面积，利于泄洪，没有增加结构自重，不增加原有承台和桩基作用荷载，减轻基础应修复产生的不必要负担；与外包纤维材料修复方法相比，它不仅能有效修复和提高墩柱抗剪强度，防止出现纵筋搭接破坏，提高桥墩延性，对破坏的纵筋和混凝土进行修复，替换屈服的纵筋，并且变截面钢筋的使用能够有效提高桥墩抗震耗能性能。

附图说明

图1是变截面钢筋的结构示意图；

图2步骤（2）的施工示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4步骤（3）的施工示意图；

图5是图4的B-B剖视图

图6步骤（4）的施工示意图；

图7是图6的C-C剖视图

图8步骤（5）的施工示意图；

图9是图8的D-D剖视图

图中：

1-桥墩原有钢筋、2-变截面钢筋、3-凿除的混凝土、4-原桥墩混凝土、5-修复后的混凝土、6-FRP条带、7-新旧钢筋焊接点、8-变截面钢筋有效长度、9-变截面钢筋总长、10-承台、11-桥墩墩身。

具体实施方式

本发明通过利用变截面钢筋进行震后桥墩修复，桥墩塑性变形集中在变截面钢筋高度范围内，桥墩破坏被限制在塑性铰区域内；当变截面钢筋使塑性铰区域截面纵向配筋率减小时，虽然桥墩抗力比使用等截面钢筋的桥墩减小，但研究发现变截面钢筋对桥墩位移延性和耗能性能提高较多，在满足桥墩抗力大于设计值的情况下，使用变截面钢筋能有效提高桥墩抗震性能。修复时外包碳纤维布避免了桥墩先发生剪切破坏；研究发现在使用变截面钢筋后，需要足够的外包碳纤维布约束，防止加固后的桥墩过早破坏，并提高桥墩延性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1～图9所示，一种RC桥墩震后修复技术的施工方法，其特征在于，按以下步骤进行：

（1）制作变截面钢筋，将钢筋通过变截面加工过程变为变截面钢筋；

（2）凿除桥墩塑性铰区域破坏的混凝土，直至露出桥墩纵向钢筋；

（3）将塑性铰区域原有钢筋的破坏部分移除；

（4）使用对头焊接的形式，将预先准备好的变截面钢筋与原有钢筋进行焊接，焊接好之后立模，浇筑混凝土复原墩身，并进行养护，待混凝土达到拆模强度后拆模；

（5）修复区域浇筑混凝土修复之后对桥墩进行外包FRP条带施工，完成修复。

在本实施例中，在步骤（1）中，所述钢筋为与原有钢筋相同的钢筋或不锈钢钢筋。

在本实施例中，在步骤（1）中，所述变截面钢筋为截面尺寸不同的钢筋。

在本实施例中，在步骤（1）中，变截面钢筋加工中要关注变截面段的有效长度和链接长度的控制，应严格按照设计计算确定。

在本实施例中，在步骤（2）中，凿除混凝土范围根据塑性铰长度确定，并考虑变截面钢筋两端连接需要的长度。

在本实施例中，在步骤（3）中，原有钢筋移除位置应交错。

在本实施例中，在步骤（4）中，相邻的变截面钢筋变截面的位置需要在同一高度。

在本实施例中，在步骤（5）中，所述FRP条带为CFRP条带。

在本实施例中，根据施工现场情况及施工实际需要，确定变截面钢筋有效长度、总长度以及外包FRP条带的宽度和厚度。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种RC桥墩震后修复技术的施工方法，其特征在于，按以下步骤进行：

（1）制作变截面钢筋，将钢筋通过变截面加工过程变为变截面钢筋；

（2）凿除桥墩塑性铰区域破坏的混凝土，直至露出桥墩纵向钢筋，凿除混凝土范围根据塑性铰长度确定，并考虑变截面钢筋两端连接需要的长度；

（3）将塑性铰区域原有钢筋的破坏部分移除；

（4）使用对头焊接的形式，将预先准备好的变截面钢筋与原有钢筋进行焊接，焊接好之后立模，浇筑混凝土复原墩身，并进行养护，待混凝土达到拆模强度后拆模；

（5）修复区域浇筑混凝土修复之后对桥墩进行外包FRP条带施工，完成修复。

2.根据权利要求1所述的RC桥墩震后修复技术的施工方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述钢筋为与原有钢筋相同的钢筋。

3.根据权利要求1所述的RC桥墩震后修复技术的施工方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述钢筋为不锈钢钢筋。

4.根据权利要求1所述的RC桥墩震后修复技术的施工方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述变截面钢筋为截面尺寸不同的钢筋。

5.根据权利要求1所述的RC桥墩震后修复技术的施工方法，其特征在于：在步骤（3）中，原有钢筋移除位置应交错。

6.根据权利要求1所述的RC桥墩震后修复技术的施工方法，其特征在于：在步骤（4）中，相邻的变截面钢筋变截面的位置需要在同一高度。

7.根据权利要求1所述的RC桥墩震后修复技术的施工方法，其特征在于：在步骤（5）中，所述FRP条带为CFRP条带。