CN108755394B - 一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，包括门式带斜撑墩柱中的悬挑区域的加固方法，具体步骤如下：S1、施工准备，S2、测量放样，S3、搭临时支墩及设脚手架，S4、封闭表面裂缝，S5、顶升卸荷，S6、承压钢板安装，S7、植筋，S8、预应力装置安装，S9、制作安装模板，S10、混凝土浇筑，S11、预应力张拉，S12、灌浆、封锚，S13、梁体复位，S14、拆除脚手架及临时支墩。本发明方法将桥梁同步顶升，加大截面法，体外预应力加固法，裂缝注浆法进行有机结合，加固后墩柱外没有外露的锚具及钢筋，被加固的景观桥墩柱外观基本无影响，可适用于对外观要求较高的城市景观桥梁加固工况。

Description

一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法

技术领域

本发明涉及一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法。

背景技术

目前，我国铁路，城市道路中混凝土墩柱运用广泛，随着使用年限的增加，有很大一部分普通钢筋混凝土墩柱出现了不同程度的病害，有些墩柱的病害已相当严重。尚能继续使用的病害墩柱，一般都能通过合理的加固措施延长其使用年限。如果换用新柱不仅费用较高，而且更换过程中势必影响交通的正常运营，短期中断运输亦会造成经济损失。如何在不中断运输的条件下处理病害，改善桥梁的使用性能和耐久性，是一项十分重要而有价值的研究课题。对于景观桥工程，桥梁外观同样重要，在改善桥梁的使用性能和耐久性的同时，尽可能的不改变原有桥梁外观。采用体外预应力加固技术不仅可以有效地解决上述问题，而且加固费用相对较低，施工质量易于控制，因而该项技术是加固普通钢筋混凝土梁十分有效的方法，有着广阔的发展前景。

体外预应力在加固墩柱的过程中同样存在诸多缺点。包括：1.体外预应力布置在截面外，防腐、保护相对较困难，易受外界影响。2.锚固及转向区域容易产生应力集中，局部应力大，锚固施工要求高。3.体外预应力张拉力较小，不能充分发挥体外索强度高的优点，对锚具及夹片的要求很高。4.体外预应力筋的变形和混凝土的变形不一致，容易造成预应力损失。5.由于转向装置和锚固点受到约束，行车时容易引起体外索的振动，预应力索的自由长度受到限制。

发明内容

本发明的目的在于为解决上述技术问题提供一种利用预应力钢筋加固景观桥梁钢筋混凝土墩柱的方法。该方法将桥梁同步顶升，加大截面法，体外预应力加固法，裂缝注浆法进行有机结合，加固后墩柱外没有外露的锚具及钢筋，被加固的景观桥墩柱外观基本无影响，可适用于对外观要求较高的城市景观桥梁加固工况。

本发明通过以下技术方案实现：

一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，包括门式带斜撑墩柱中的悬挑区域的加固方法，具体步骤如下：

S1、施工准备：准备加固区域所需的精轧螺纹钢筋，钢筋、混凝土一系列材料；

S2、测量放样：利用工具对加固区域进行测量、复核；

S3、搭临时支墩及设脚手架：加固区域外侧设置有临时支墩，临时支墩安装后进行临时支墩附近的脚手架搭设；

S4、封闭表面裂缝：对加固区域的可见裂缝进行处理，以达到封闭裂缝的目的；

S5、顶升卸荷：将加固区域上方的箱梁同步顶升、卸荷；

S6、承压钢板安装：承压钢板通过螺栓分别固定于横桥向左右两侧面的加固区域上，在承压钢板边缘***排气管，然后用承压钢板封边胶封闭承压钢板边缘，完成封边；

S7、植筋：增大截面范围，顺桥向前后两侧、横桥向左右两侧的混凝土进行凿毛、植筋，植筋采用全螺纹螺杆；

S8、预应力装置安装：预应力装置设置于顺桥向前后两侧的加固区域上，预应力装置包括预应力管道、锚固端板、张拉端板和精轧螺纹钢筋，锚固端板、张拉端板分别设置于两侧的承压钢板上，精轧螺纹钢筋穿过预应力管道分别与锚固端板、张拉端板连接；

S9、制作安装模板；S10、混凝土分次浇筑；S11、预应力张拉；S12、真空灌浆、封锚；S13、梁体复位；S14、拆除脚手架及临时支墩。

优选地，所述S4封闭表面裂缝步骤包括，对于裂缝宽度ω≤0.15mm的裂缝采用表面涂刷裂缝密封胶进行处理，对于裂缝宽度ω＞0.15mm的裂缝采用壁可法压注胶修复，需要粘帖钢板的位置且宽度小于0.15mm的裂缝采用自动恒压低压灌注化学浆液的方法对混凝土裂缝进行修补，以达到封闭裂缝的目的。

优选地，所述壁可法压注胶修复裂缝步骤包括：裂缝的检查和标定→裂缝表面混凝土的处理→固定注射器基座→裂缝处的表面封闭→注入灌注胶→灌注胶的固化→混凝土表面磨修。

优选地，所述S5顶升卸荷步骤包括：清除临时支墩钢梁垃圾→确定千斤顶摆放位置→测量高度确定千斤顶支垫厚度→安装千斤顶和百分表→启动顶升***整体顶升→填塞临时支撑垫块。

优选地，所述S6承压钢板安装步骤包括：S61、用角向砂轮机除去原墩柱表面涂料、浮渣，直至完全露出新面，然后用压缩空气吹净砼表面粉尘，并用工业丙酮擦拭表面；

S62、将钢板固定在螺栓上，并保证钢板与混凝土表面的间隙在3mm以上，以确保灌注胶层有足够的厚度；

S63、将注入嘴粘结在钢板的注入孔上，在钢板边缘***排气管，在膨胀螺栓头上罩上盖碗，然后用钢板封边胶封闭钢板边缘，完成封边；

S64、用泵将粘钢灌注胶从注入嘴灌注到钢板和混凝土的空隙中，灌注工作持续到所有排气管均有胶液流出，在灌注过程中，用橡皮锤敲打钢板以确认是否灌注密实。

优选地，所述S8预应力安装步骤包括：S81、所述锚固端板、张拉端板与预应力管道垂直；

S82、精轧螺纹钢筋穿过预应力管道与锚固端板、张拉端板紧密连接，张拉完成后采用双螺帽拧紧于承压钢板上，第二个螺帽需电焊。

优选地，所述S9制作安装模板前加固区域植筋上挂有钢筋网片。

优选地，所述S10步骤包括：第一次浇筑高度到盖梁底，覆盖张拉端，第一次浇筑完成后及时对接触面进行凿毛处理，安装模板，加固模板，进行第二次混凝土浇筑，第二次浇筑完成剩余浇筑。

优选地，所述加固区域顶层焊接顶层加强筋，采用先焊接圆弧段，再焊接两侧直线段的焊法。

本发明有益效果：本发明方法将桥梁同步顶升，加大截面法，体外预应力加固法，裂缝注浆法进行有机结合，加固后墩柱外没有外露的锚具及钢筋，被加固的景观桥墩柱外观基本无影响，可适用于对外观要求较高的城市景观桥梁加固工况。

附图说明

图1为本发明一种利用预应力钢筋加固钢筋混凝土墩柱的施工流程实施示意图；

图2为本发明应用的加固墩柱的加固区域立面图；

图3为临时支墩及脚手架布置立面图；

图4为临时支墩及脚手架布置平面图；

图5为临时支墩及脚手架侧面图；

图6为加固墩柱立面图；

图7为图6的A-A剖视图；

图8为图6的B-B剖视图；

图9为图6的C-C剖视图；

图10为图6大样A图；

图11为图6大样B图；

图12为预应力大样图；

其中，1-加固区域，2-临时支墩，3-脚手架，4-钢板，5-螺栓，6-凿毛，7-全螺纹螺杆，8-预应力管道，9-锚固端板，10-张拉端板，11-精轧螺纹钢筋，12-双螺帽，13-钢筋网片。

具体实施方式

如图1至12所示，下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种弧形结构清水混凝土现浇箱梁施工方法，包括以下步骤：

1、施工准备

准备加固使用材料，加固使用的材料包括精轧螺纹钢，钢筋、混凝土等主要材料，加固材料经过检验、符合国家各项标准。

2、测量放样

工程技术人员对加固施工图纸进行复核计算(包括加固区域1的高程和坐标)，经审核无误后才进行现场施工。

墩柱加固施工前清理桥墩盖梁上的杂物，平整、压实、加固墩柱四周的施工场地，合理堆放材料和机具，确保大型起重、砼泵车及运输机械的停放。

利用全站仪准确定出墩柱加固区域1的中心标高、中轴线、四周边线及支立模板边线，并加防护桩以备墩柱中心复位用。根据测出的墩周线，复测墩柱底标高，采用高标号砂浆在墩柱外边线抹带并利用水平尺找平，使带高一致，以利支模。

3、临时支墩2及搭设脚手架3

根据加固区域1确定脚手架3的搭设范围。本次加固范围主要集中在门式带斜撑墩柱中的悬挑区域，如图2所示。在加固区域1外进行环形布置，如图3，图4，图5所示，立杆步距为90cm，纵杆间距120cm，横杆间距180cm，同时包括上下通道，安全防护网，踢脚板等。在施工时先浇筑临时支墩2基础，同时搭设相邻脚手架3体系，待基础养护完成后安装上部钢管及分配梁。临时支墩2安装完成后，进行临时支墩2附近的脚手架3搭设。搭设完成后的效果如图3所示。

4、封闭表面裂缝

对加固区域1的可见裂缝进行处理，对于裂缝宽度ω≤0.15mm且深度较小的细小裂缝采用表面涂刷裂缝密封胶进行处理，对于裂缝宽度ω＞0.15mm的裂缝采用“壁可法”压注修复，需要粘帖钢板4的位置且宽度小于0.15mm的裂缝采用自动恒压低压灌注化学浆液的方法对混凝土裂缝进行修补，以达到封闭裂缝的目的。要求能够保证修补材料均匀注入细而深的裂缝中去，保证裂缝修补质量。

表面封闭处理裂缝：用钢丝刷清楚缝口表面涂料、浮渣，然后用压缩空气吹尽缝口浮尘，压涂裂缝密封胶进行裂缝封闭，固化后磨平。

“壁可法”压注胶修复裂缝：裂缝的检查和标定→裂缝表面混凝土的处理→固定注射器基座→裂缝处的表面封闭→注入灌注胶→灌注胶的固化→混凝土表面磨修。其中裂缝表面混凝土的处理时要用钢丝刷或砂轮机将沿裂缝走向两侧5cm宽的范围内加以打磨，清除水泥浮浆、松散物、油污等，露出清洁、坚实的混凝土表面。固定注射器基座需根据裂缝的宽度和长度决定注射基座的位置，沿裂缝的走向每米布置约3个基座，裂缝分岔处应有基座。在已经确定好的基座位置上粘帖和固定基座，并应将基座的中心点与裂缝的中心点结合在一起。然后，在基座与混凝土的接缝周围处用密封胶密封，以便稳压。注入灌注胶时应按照供应商产品说明书的要求进行配制灌注胶。将灌注胶压入注射器。将注射器小心地安装在注射基座上。如果注射筒中灌注胶在固化前就用完，应尽快更换继续压注。

5、顶升卸荷

施工流程包括：清除临时支墩2钢梁垃圾→确定千斤顶摆放位置→测量高度确定千斤顶支垫厚度→安装千斤顶和百分表→启动顶升***整体顶升→填塞临时支撑垫块。

整个顶升过程采用千斤顶油压控制，利用百分表监测梁体顶升位移情况。及时检查千斤顶间工作油压及各箱梁顶升位移误差，若高程误差超过±0.3mm时，通过①当顶升同步误差高出上述标准时，将顶升高的调速截止阀调小或关闭，待低的液压顶升到同步高度后将其打开继续顶升；②对超出顶升位置的千斤顶，将全部调速截止阀关闭。电动液压泵停止工作。将液压泵上的换向开关置于回程位置，打开高位置顶的调速截止阀，在打开总调速截止阀(开量宜小)，高顶位在重载下回落，到达要求位置时立即关闭总调速截止阀和分配调速截止阀，从而达到同步顶升的目的。整个顶升过程必须跟踪监控，并详细记录监控结果。百分表均安置在箱梁底板顶升中心处。

6、承压钢板4安装

粘钢区域砼表面处理：依据图纸的要求并根据现场量测定位的情况在粘钢区表面放出钢板4大样，承压钢板4布置图如图7、8所示。用角向砂轮机除去原墩柱表面涂料，浮渣，直至完全露出新面，然后用压缩空气吹净砼表面粉尘，并用工业丙酮擦拭表面。将钢板4固定在螺栓5上，并保证钢板4与混凝土表面的间隙在3mm以上，以确保灌注胶层有足够的厚度。将注入嘴粘结在钢板4的注入孔上，在钢板4边缘***排气管，在膨胀螺栓5头上罩上盖碗，然后用钢板4封边胶封闭钢板4边缘，完成封边。用泵将粘钢灌注胶从注入嘴灌注到钢板4和混凝土的空隙中，灌注工作持续到所有排气管均有胶液流出。在关注过程中，用橡皮锤敲打钢板4以确认是否灌注密实。要求灌浆之前先通气试压，以0.2-0.4Mpa的压力将粘钢灌注胶从注入嘴压入，当排气孔出现浆液后停止加压，以钢板4封边胶堵孔，再以较低压力维持10分钟以上。

7、植筋

对桥墩侧面(包括顺桥向和横桥向)加厚区域混凝土表面进行清理，清除旧混凝土粘帖面上浮灰、尘土、油渍、污垢，使露出结构本体。对该区域混凝土表面进行凿毛6，为确保新旧混凝土具有良好的粘结，一般用钢丝刷或喷砂方法清除表面浮层污物(有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷)。如基面松动严重，应采用人工凿毛方法，凿掉破损的混凝土，对粘合面进行打磨，凿除约1cm厚表层，并用压缩空气吹除粉粒，使基地露出坚硬、牢固的混凝土面，凿毛6必须彻底全面，但也不宜深度过大，以免破坏了未碳化和破损的混凝土。如果钢筋锈蚀外露，还应对钢筋表面进行除锈，并涂刷钢筋防锈剂。植筋采用16mm全螺纹螺杆7，植筋深度16cm，外露15cm。植筋间距80×80cm，植筋位置需结合预应力设计避开预应力钢筋、钢锚板等区，涂界面剂。

如图9所示，焊接顶层加强筋，施焊原则：宜先焊接圆弧段，再焊接两侧直线段。焊缝要饱满、尽量减少对受力钢筋的损害，应由技术专业人员具体操作。直线段焊接长度单面焊为10d，双面焊5d。如在圆弧段因加工精度问题造成的脱空等不利因素，可在局部位置通过焊接短钢筋的形式确保焊接牢固可靠。短筋直径与主筋相同，焊接长度与前相同。

8、预应力安装

预应力管道8位置必须准确，预应力管道8位置如图10、11所示。锚固端板9、张拉端板10与预应力管道8必须垂直。预应力管道8与锚固端板9、张拉端板10的连接点必须紧密，严防浇筑混凝土时漏浆堵管。为尽量减少预应力张拉损失，张拉完成后采用双螺帽12拧紧，第二个螺帽需电焊。预应力钢筋采用Φ32mm高强精轧螺纹钢筋11，标准强度fpk＝930Mpa，弹性模量Ep＝2.00×105Mpa。设计张拉控制应力为0.7fpk，张拉控制力为523kN。预应力管道8采用内径Φ50mm金属波纹管成孔。

在原有混凝土结合面涂刷一层高粘结性能的界面结合剂，在桥墩侧面挂网(表面钢筋网片13)，钢筋网片13与侧面植筋焊接，施工过程中应确保钢筋网片13位置准确。

9、制作安装模板

本次模板采用菲林板，表面光滑，强度、刚度满足要求，易于加工，自重轻，安装时不需要吊车等辅助设备。根据已经植入的钢筋进行布置模板固定螺杆。螺杆间距为20cm×20cm。螺杆一段植入现有墩柱中，用植筋胶密封。根据螺杆，钢筋的布局在模板上进行开孔。开孔完成后进行模板安装。在张拉及锚固端用方形泡沫进行提前保护，避免后期混凝土浇筑后无法进行张拉作业。模板用方木及钢管对其进行加固。

10、混凝土浇筑

根据加固区域1提前规划混凝土浇筑计划。本次加固由于在墩柱两侧仅各加宽20cm，浇筑时操作区域狭小，而整个加固高度有4.65m，故采用分次浇筑。在浇筑前对模板及混凝土表面进行洒水湿润。第一次浇筑高度到盖梁底，覆盖张拉端(第一次浇筑的重点主要为张拉端，因为工作面狭小，采用小直径50mm的混凝土振动棒进行振捣，保证混凝土的振捣到位)，第一次浇筑完成后及时对接触面进行凿毛处理，安装模板，加固模板，进行第二次混凝土浇筑，第二次浇筑完成剩余浇筑。

11、预应力张拉

混凝土浇筑完成后及时进行养护，强度需达到设计强度的75％以上后进行张拉。张拉前拆除侧模。预应力分两次张拉。由于竖向预应力筋较短，应特别注意张拉，须采用专用的千斤顶，并在张拉达吨位后拧紧螺母。预应力钢筋的张拉，采用“双控”，以张拉力为主，引伸量为辅，按设计张拉力进行张拉，实际伸长量与理论伸长量之差不大于6％。精轧螺纹钢筋11：0→初应力10％σk(划线作记号)→σk(持荷5分钟)→测定伸长量和回缩量→锚固→大小油缸回零。预应力张拉的具体工艺及灌浆、封锚应严格按有关操作规程和《公路桥涵施工技术规范》执行。

12、灌浆、封锚

为了确保预应力施工质量，预应力管道8采用金属波纹管。预应力钢束张拉完毕，必须及时真空压浆。灌浆采用真空辅助压浆工艺，压浆前用压缩空气或压力水清除管道内杂质，孔道及两端必须密封，水泥浆按70mm立方体试件标养28天，抗压强度≥50MPa，水灰比0.3～0.35，并通过试验掺入适量的微膨胀剂。浆体泌水性小于水泥浆初始体积的2％、四次连续测试的结果平均值小于1％、伴和后24h水泥浆的泌水应能吸收，浆体初凝时间3～4h，不得掺入减水剂，用量由试验决定。

13、梁体复位

墩柱加固施工完毕后，即可进行梁体复位作业。梁板复位时顶升***的操作方法与顶升时的步骤相反。

14、拆除脚手架3及临时支墩2

拆除脚手架3的原则是先搭后拆，后搭先拆；全面检查脚手架3的扣件连接、连墙件、支撑体系等是否符合构造要求；应根据检查结果补充完善脚手架3拆除施工方案中的拆除顺序和措施，经甲方项目部批准后方可实施；拆除脚手架3前必须先清除脚手架3上杂物及地面障碍物。对于临时支墩2的拆除，需先将临时支墩2上部的千斤顶等其他机械，杂物进行清除。再从上到下进行拆除。拆除时需封闭拆除区域，只能由专业拆除人员在场作业。

以上对发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对发明的限制。

Claims (9)

1.一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，包括门式带斜撑墩柱中的悬挑区域的加固方法，具体步骤如下：

S1、施工准备：准备加固区域所需的精轧螺纹钢筋，钢筋、混凝土一系列材料；

S2、测量放样：利用工具对加固区域进行测量、复核；

S3、搭临时支墩及设脚手架：加固区域外侧设置有临时支墩，临时支墩安装后进行临时支墩附近的脚手架搭设；

S4、封闭表面裂缝：对加固区域的可见裂缝进行处理，以达到封闭裂缝的目的；

S5、顶升卸荷：将加固区域上方的箱梁同步顶升、卸荷；

S6、承压钢板安装：承压钢板通过螺栓分别固定于横桥向左右两侧面的加固区域上，在承压钢板边缘***排气管，然后用承压钢板封边胶封闭承压钢板边缘，完成封边；

S7、植筋：增大截面范围，顺桥向前后两侧、横桥向左右两侧的混凝土进行凿毛、植筋，植筋采用全螺纹螺杆；

S8、预应力装置安装：预应力装置设置于顺桥向前后两侧的加固区域上，预应力装置包括预应力管道、锚固端板、张拉端板和精轧螺纹钢筋，锚固端板、张拉端板分别设置于两侧的承压钢板上，精轧螺纹钢筋穿过预应力管道分别与锚固端板、张拉端板连接；

S9、制作安装模板；S10、混凝土分次浇筑；S11、预应力张拉；S12、真空灌浆、封锚；S13、梁体复位；S14、拆除脚手架及临时支墩。

2.根据权利要求1所述的一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，其特征在于：所述S4封闭表面裂缝步骤包括，对于裂缝宽度ω≤0.15mm的裂缝采用表面涂刷裂缝密封胶进行处理，对于裂缝宽度ω＞0.15mm的裂缝采用壁可法压注胶修复，需要粘帖钢板的位置且宽度小于0.15mm的裂缝采用自动恒压低压灌注化学浆液的方法对混凝土裂缝进行修补，以达到封闭裂缝的目的。

3.根据权利要求2所述的一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，其特征在于：所述壁可法压注胶修复裂缝步骤包括：裂缝的检查和标定→裂缝表面混凝土的处理→固定注射器基座→裂缝处的表面封闭→注入灌注胶→灌注胶的固化→混凝土表面磨修。

4.根据权利要求1所述的一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，其特征在于：所述S5顶升卸荷步骤包括：清除临时支墩钢梁垃圾→确定千斤顶摆放位置→测量高度确定千斤顶支垫厚度→安装千斤顶和百分表→启动顶升***整体顶升→填塞临时支撑垫块。

5.根据权利要求1所述的一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，其特征在于：所述S6承压钢板安装步骤包括：S61、用角向砂轮机除去原墩柱表面涂料、浮渣，直至完全露出新面，然后用压缩空气吹净砼表面粉尘，并用工业丙酮擦拭表面；

S62、将钢板固定在螺栓上，并保证钢板与混凝土表面的间隙在3mm以上，以确保灌注胶层有足够的厚度；

S63、将注入嘴粘结在钢板的注入孔上，在钢板边缘***排气管，在膨胀螺栓头上罩上盖碗，然后用钢板封边胶封闭钢板边缘，完成封边；

S64、用泵将粘钢灌注胶从注入嘴灌注到钢板和混凝土的空隙中，灌注工作持续到所有排气管均有胶液流出，在灌注过程中，用橡皮锤敲打钢板以确认是否灌注密实。

6.根据权利要求1所述的一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，其特征在于：所述S8预应力安装步骤包括：S81、所述锚固端板、张拉端板与预应力管道垂直；

S82、精轧螺纹钢筋穿过预应力管道与锚固端板、张拉端板紧密连接，张拉完成后采用双螺帽拧紧于承压钢板上，第二个螺帽需电焊。

7.根据权利要求1所述的一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，其特征在于：所述S9制作安装模板前加固区域植筋上挂有钢筋网片。

8.根据权利要求1所述的一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，其特征在于：所述S10步骤包括：第一次浇筑高度到盖梁底，覆盖张拉端，第一次浇筑完成后及时对接触面进行凿毛处理，安装模板，加固模板，进行第二次混凝土浇筑，第二次浇筑完成剩余浇筑。

9.根据权利要求1所述的一种预应力筋加固桥梁异形墩柱的方法，其特征在于：所述加固区域顶层焊接顶层加强筋，采用先焊接圆弧段，再焊接两侧直线段的焊法。

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