專利名稱：一種便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構及其施工方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁加固技術，尤其涉及一種便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構及 其施工方法。
技術背景橋梁作為交通大動脈的重要組成部分，在國家經濟建設與社會發展中發揮著極為重要的 作用。同人的身體一樣，橋梁也時常會發生病變，對其采取合理的加固方法進行整治，顯得 異常重要；增設支撐加固橋梁，以改變結構的受力體系，從而使全橋的承載力提高，成為重 要的一種加固方法；而該加固方法的關鍵技術之一就是正確處理支撐與原橋的接觸，以達到 加固目的，保護人們的生命財產安全。目前在處理增設支撐與加固橋梁接觸的問題上，主要有兩種方法 一是限制車輛通行， 鑿除橋面鋪裝，減輕恒載作用，再增設支撐，重新做橋面系，從而實現支撐與原橋的緊密接 觸；二是限制車輛通行，通過同步施加千斤頂的方法，放置支撐與原橋間的支座；而此兩種 方法在施工上都是比較麻煩的，且與施工的季節環境關系較大，支撐反力很難控制，原橋容 易出現新的病害。 發明內容本發明公開了一種便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構，它包括在橋梁待加固的支 撐點位置，澆筑有剛化帶，在剛化帶下方澆筑有支撐墩柱；剛化帶與支撐墩柱之間通過預應 力彈性鋼支座固定連接。所述的剛化帶內設置有n型鋼筋及預埋鋼板，Jt型鋼筋的下端焊接在所述的預埋鋼板上； 所述的支撐墩柱內設置有倒e型鋼筋及預埋鋼板，倒"型鋼筋的上端焊接在所述的預埋鋼板 上。所述的預應力彈性鋼支座包括上鋼板、下鋼板、彈簧鋼板和定位鋼板，其中彈簧鋼板 有兩塊，兩塊彈簧鋼板成一定弧度且弧頂相對，置于上鋼板、下鋼板間；彈簧鋼板與上鋼板、 下鋼板的公共邊緣都焊接固定在定位鋼板上；上鋼板和下鋼板上都有互相對應的螺栓孔，螺 栓孔間通過長螺栓連接；預應力彈性鋼支座預加有預應力作為變形儲備量；該預應力彈性鋼 支座剖面成沙漏形狀。所述的剛化帶內的預埋鋼板與預應力彈性鋼支座的上鋼板之間通過板式橡膠支座緊密連 接；所述的支撐墩柱內的預埋鋼板與預應力彈性鋼支座的下鋼板焊接固定。 上述的便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構的施工方法，其步驟如下 1)在待加固橋梁的橋梁支撐點位置，采用膨脹混凝土澆筑剛化帶及支撐墩柱；2) 制作板式橡膠支座與預應力彈性鋼支座，對預應力彈性鋼支座施加預應力；3) 安裝板式橡膠支座與預應力彈性鋼支座，釋放預加應力；4) 矯正及養護預應力彈性支撐結構。澆筑剛化帶時，預埋^T型鋼筋和預埋鋼板，將n型鋼筋和預埋鋼板焊接；支撐墩柱的澆 筑與剛化帶的澆筑同時進行，澆筑支撐墩基礎及墩柱，在設計位置預埋倒e型鋼筋及預埋鋼 板并將二者焊接，剛化帶面與支撐墩柱截面平行；步驟2)中，把按設計要求制作出的弧形彈簧鋼板、定位鋼板、上鋼板、下鋼板、長螺 栓安裝固定，制作成預應力彈性鋼支座，上緊長螺栓；用加載設備對預應力彈性鋼支座施加 預壓應力；記錄"力 形變"關系數值，按要求對預應力彈性鋼支座進行標定。步驟3)中，安放預應力彈性鋼支座于支撐墩柱上，將預應力彈性鋼支座的下鋼板與支 撐墩柱內的預埋鋼板焊接；在預應力彈性鋼支座的上鋼板與剛化帶內的預埋鋼板間放置板式 橡膠支座，并進行位置校正；放松預應力彈性鋼支座的長螺栓，逐級釋放預加應力，監控橋 梁結構內力的變化，使上鋼板回彈反力于板式橡膠支座，剛化帶內的預埋鋼板與預應力彈性 鋼支座之間通過板式橡膠支座緊密連接，形成整體。步驟4)中，待混凝土達到要求的強度，調整長螺栓，重新調整加固橋梁內力；然后， 采用竹膠板及混凝土將預應力彈性支撐結構與外界隔離，對預應力彈性鋼支座進行防護。本發明的有益技術效果是施工簡單、結構可靠。可通過調整預應力彈性支撐的預變形 量，使橋梁結構內力達到最優化，有效、順暢的傳力。。
圖l，預應力彈性支撐結構示意圖； 圖2，預應力彈性鋼支座結構示意圖； 圖3，預應力彈性支撐結構實施方案圖；附圖中剛化帶l、預應力彈性鋼支座2、上鋼板2-l、下鋼板2-2、彈簧鋼板2-3、定 位鋼板2-4、長螺栓2-5、支撐墩柱3、預埋鋼板4、板式橡膠支座5、 n型鋼筋6、竹膠板7。
具體實施方式
針對前述現有技術中存在的問題，本發明提出一種便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構，參見附圖1該結構包括在橋梁待加固的支撐點位置，澆筑有剛化帶1，在剛化帶1下方澆筑有支撐墩柱3;剛化帶1與支撐墩柱3之間通過預應力彈性鋼支座2固定連接。其中起調節作用的預應力彈性鋼支座2結構為它包括上鋼板2-1、下鋼板2-2、彈簧鋼 板2-3和定位鋼板2-4，其中彈簧鋼板2-3有兩塊，兩塊彈簧鋼板2-3成一定弧度且弧頂相 對，置于上鋼板2-l、下鋼板間2-2;彈簧鋼板2-3與上鋼板2-l、下鋼板2-2的公共邊緣都 焊接固定在定位鋼板2-4上；上鋼板2-1和下鋼板2-2上都有互相對應的螺栓孔，螺栓孔間 通過長螺栓2-5連接；預應力彈性鋼支座2預加有預應力作為變形儲備量；該預應力彈性鋼支座2剖面成沙漏形狀。所述的剛化帶1用于連接橋梁待加固的支撐點位置與預應力彈性鋼支座2，剛化帶1內 設置有ji型鋼筋6及預埋鋼板4， n型鋼筋6的下端焊接在所述的預埋鋼板4上；所述的支撐墩柱3內設置有倒n型鋼筋6及預埋鋼板4，倒it型鋼筋6的上端焊接在所 述的預埋鋼板4上。剛化帶l、預應力彈性鋼支座2、支撐墩柱3三者之間具體連接關系為剛化帶l內的預 埋鋼板4與預應力彈性鋼支座2的上鋼板2-1之間通過板式橡膠支座5緊密連接，支撐墩柱 3內的預埋鋼板4與預應力彈性鋼支座2的下鋼板2-2焊接固定。實施例參見附圖3，以坦拱橋為例說明本發明的便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構的施工 方法。1) 剛化帶1及支撐墩柱3的澆筑首先在加固橋梁的支撐點位置，采用膨脹混凝土澆筑 剛化帶1，以此增強新舊材料、結構的粘結，保證結構間的協調受力；在澆筑剛化帶1時， 預埋Ji型鋼筋6及預埋鋼板4，并將it型鋼筋6與預埋鋼板4焊接在一起，形成傳力層及固 定位置端；同時開始澆筑支撐墩柱3的基礎及墩柱，在支撐墩柱3內的設計位置預埋倒置的 ^型鋼筋6及預埋鋼板4，并將倒置的n型鋼筋6及預埋鋼板4悍接在一起(注意剛化帶1 的表面與支撐墩柱3截面平行)。待加固橋梁的支撐點位置的確定，是依據橋梁結構的病害狀況和受力特點，通過現有技 術中的有限元分析軟件擬合病害相對嚴重截面的影響線方程，解其影響線組合方程組，確定 能改善橋梁受力性態的支撐點區域，然后結合對分法數學思想及有限元分析計算，確定預應 力彈性支撐結構的精確支撐位置；再根據坦拱橋受力特征，選擇支撐結構墩柱與水平線成一 定角度的支撐形式，以對改善橋梁受力性態最有利的控制原則，結合有限元分析，選擇相對 合理的支撐墩柱位置及與水平線之間的角度。2) 在進行步驟l)的同時，制作板式橡膠支座5與預應力彈性鋼支座2:首先選取符合要 求的高強、高彈塑性、高疲勞壽命彈簧鋼材料，按照設計要求切削一定尺寸，制作出弧形彈 簧鋼板2-3、上鋼板2-l、下鋼板2-2 (并鉆取螺栓孔)、定位鋼板2-4。參見附圖2，將其進 行焊接，安裝上緊長螺栓2-5;然后對制作好的預應力彈性鋼支座2施加預壓力，記錄力一 變形關系數值，固定長螺栓2-5，作為變性儲備量，并按要求對該支座標定。以保證預應力 彈性支撐結構與加固橋梁的緊密接觸，有效、順暢的傳力。(3)板式橡膠支座5與預應力鋼彈性支座2的安裝安放彈性鋼支座2于支撐墩柱3上， 將預應力鋼彈性支座2的下鋼板2-2與預埋鋼板4焊接，上鋼板2-1與剛化帶1內預埋鋼板 4間放置板式橡膠支座5，并進行位置校正；放松預應力鋼彈性支座2固定長螺栓2-5，逐級 釋放預加應力，且監控橋梁結構內力的變化，使橋梁結構內力達到最優化，使預應力彈性支撐結構與加固橋梁參與共同受力。(4)預應力彈性支撐結構矯正及養護待混凝土強度達到一定程度，調整固定長螺栓2-5， 重新調整加固橋梁內力，使符合加固要求；然后，采用竹膠板7及混凝土將預應力鋼彈性支 座2與外界隔離，對其進行防護。采用本發明方法增設的預應力彈性支撐結構與加固橋梁能夠實現緊密接觸，有效、順暢 的傳力。并可通過調整預應力彈性支撐的預變形量，使橋梁結構內力達到最優化。也減少了 增設支撐加固橋梁的施工難度、麻煩程度。
權利要求
1. 一種便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構，其特征在于在橋梁待加固的支撐點位置，澆筑有剛化帶(1)，在剛化帶(1)下方澆筑有支撐墩柱(3)；剛化帶(1)與支撐墩柱(3)之間通過預應力彈性鋼支座(2)固定連接。
2、 根據權利要求l所述的一種便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構，其特征在于所述的剛化帶(1)內設置有n型鋼筋(6)及預埋鋼板(4)， Ji型鋼筋(6)的下端焊接在所述 的預埋鋼板(4)上；所述的支撐墩柱(3)內設置有倒n型鋼筋(6)及預埋鋼板(4)，倒n 型鋼筋(6)的上端焊接在所述的預埋鋼板(4)上。
3、 根據權利要求l所述的一種便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構，其特征在于所 述的預應力彈性鋼支座(2)包括上鋼板(2-1)、下鋼板(2-2)、彈簧鋼板(2-3)和定位 鋼板(2-4)，其中彈簧鋼板(2-3)有兩塊，兩塊彈簧鋼板(2-3)成一定弧度且弧頂相對， 置于上鋼板(2-1)、下鋼板間(2-2);彈簧鋼板(2-3)與上鋼板(2-1)、下鋼板(2-2)的 公共邊緣都焊接固定在定位鋼板(2-4)上；上鋼板(2-1)和下鋼板(2-2)上都有互相對應 的螺栓孔，螺栓孔間通過長螺栓(2-5)連接；預應力彈性鋼支座(2)預加有預應力作為變 形儲備量；該預應力彈性鋼支座(2)剖面成沙漏形狀。
4、 根據權利要求2或3所述的一種便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構，其特征在于 所述的剛化帶(1)內的預埋鋼板(4)與預應力彈性鋼支座(2)的上鋼板(2-1)之間通過 板式橡膠支座(5)緊密連接；所述的支撐墩柱(3)內的預埋鋼板(4)與預應力彈性鋼支座(2)的下鋼板(2-2)焊接固定。
5、 一種便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構的施工方法，其特征在于其步驟如下1) 在待加固橋梁的橋梁支撐點位置，采用膨脹混凝土澆筑剛化帶(1)及支撐墩柱(3);2) 制作板式橡膠支座(5)與預應力彈性鋼支座(2)，對預應力彈性鋼支座(2)施加預 應力；3) 安裝板式橡膠支座(5)與預應力彈性鋼支座(2)，釋放預加應力；4) 矯正及養護預應力彈性支撐結構。
6、 根據權利要求5所述的便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構的施工方法，其特征在 于澆筑剛化帶(1)時，預埋n型鋼筋(6)和預埋鋼板(4)，將Ji型鋼筋(6)和預埋鋼板(4) 焊接；支撐墩柱(3)的澆筑與剛化帶(1)的澆筑同時進行，澆筑支撐墩基礎及墩柱， 在設計位置預埋倒^型鋼筋(6)及預埋鋼板(4)并將二者焊接，剛化帶(1)表面與支撐墩 柱(3)截面平行。
7、 根據權利要求5所述的便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構的施工方法，其特征在于步驟2)中，把按設計要求制作出的弧形彈簧鋼板(2-3)、定位鋼板(2-4)、上鋼板(2-1)、 下鋼板(2-2)、長螺栓(2-5)安裝固定，制作成預應力彈性鋼支座(2)，上緊長螺栓(2-5); 用加載設備對預應力彈性鋼支座(2)施加預壓應力；記錄"力 形變"關系數值，按要求對 預應力彈性鋼支座(2)進行標定。
8、 根據權利要求5所述的便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構的施工方法，其特征在 于步驟3)中，安放預應力彈性鋼支座(2)于支撐墩柱(3)上，將預應力彈性鋼支座(2) 的下鋼板(2-2)與支撐墩柱(3)內的預埋鋼板(4)焊接；在預應力彈性鋼支座(2)的上 鋼板(2-1)與剛化帶(1)內的預埋鋼板(4)間放置板式橡膠支座(5)，并進行位置校正； 放松預應力彈性鋼支座(2)的長螺栓(2-5),逐級釋放預加應力，監控橋梁結構內力的變化， 使上鋼板(2-1)回彈反力于板式橡膠支座(5)，剛化帶(1)內的預埋鋼板(4)與預應力彈 性鋼支座(2)之間通過板式橡膠支座(5)緊密連接，形成整體。
9、 根據權利要求5所述的便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構的施工方法，其特征在 于步驟4)中，待混凝土達到要求的強度，調整長螺栓(2-5)，重新調整加固橋梁內力； 然后，采用竹膠板(7)及混凝土將預應力彈性支撐結構與外界隔離，對預應力彈性鋼支座(2) 進行防護。
全文摘要
一種便于調節預頂力的預應力彈性支撐結構，其特征在于在橋梁待加固的支撐點位置，澆筑有剛化帶，在剛化帶下方澆筑有支撐墩柱；剛化帶與支撐墩柱之間通過預應力彈性鋼支座固定連接；兩塊彈簧鋼板成一定弧度且弧頂相對，置于上鋼板、下鋼板間，彈簧鋼板和上、下鋼板的公共邊緣都焊接固定在定位鋼板上，上、下鋼板間通過長螺栓連接，彈簧鋼板預加有預應力作為變形儲備量，調節螺栓即可達到調節預頂力的目的；本發明的有益技術效果是施工簡單、結構可靠且預頂力可調。
文檔編號E01D22/00GK101275386SQ20081006970
公開日2008年10月1日 申請日期2008年5月20日 優先權日2008年5月20日
發明者劉慶陽, 劉思蒙, 周建庭 申請人:重慶交通大學