一種鋼絲繩環向加固結構及施工方法
2024-04-15 01:31:05 1
1.本發明涉及橋墩柱環向加固領域，尤其涉及一種鋼絲繩環向加固結構及施工方法。
背景技術：
2.目前，常規的橋墩柱加固方法包括增大截面法、外包鋼加固法、frp片材加固法等，其中，增大截面法能夠較大的提高橋墩柱的承載力，但其水下作業較多、施工周期較長且對原結構影響較大，外包鋼加固法的用鋼量較大，加固成本高、易腐蝕、耐久性較差，frp片材加固能夠提高橋墩柱的橫向抗剪承載力，對豎向承載力影響不大。針對上述常規方法存在的缺陷，尤其針對橋墩柱的豎向開裂問題，現有技術中已公開了一些鋼絲繩環向加固結構及方法，例如：
3.中國專利cn114808767a公開了一種鋼絲繩環向預應力施工工法，步驟一，選定被加固橋墩的上下兩端為連接裝置的放樣位置；步驟二，對放樣位置進和連接裝置的粘結面進行清理，並塗刷粘結劑；步驟三，粘結連接裝置：將連接裝置粘結到放樣位置；步驟四，安裝環向布置鋼絲繩及第一錨具；步驟五，安裝螺旋布置鋼絲繩及第二錨具；步驟六，張拉錨固；該方法能夠解決橋墩豎向開裂修復加固問題。
4.中國專利cn109056558a公開了一種防止墩頂劈裂的環向加固結構及其鋪設方法，加固結構包括多個環繞於橋墩側壁上的加固環，多個加固環沿橋墩的高度方向間隔排布，加固環包括：至少一個錨固基座，錨固基座設置在橋墩側壁上；至少一個轉向裝置，轉向裝置設置在橋墩側壁上；至少一根加固鋼束；同時，加固鋼束的自由端可拆卸的設置在錨固基座上，加固鋼束穿設於轉向裝置並鋪設在橋墩側壁上，加固鋼束受拉地環繞於橋墩側壁；該現有技術利用錨固基座、轉向裝置以及加固鋼束進行組合，使得加固鋼束能夠在橋墩側壁進行環形加固，在加固鋼束受拉扯的情況下，緊固橋墩側壁，避免橋墩墩頂發生劈裂。
5.上述現有技術雖然可以對橋墩環向施加預應力加固，但還存在以下缺陷：部分加固結構需要在橋墩表面開孔安裝鋼絲繩的錨固裝置，一方面損壞了橋墩完好的表面，另一方面給橋墩帶來新的開裂問題；在橋墩柱結構加固施工時，鋼絲繩需纏繞在被加固體表面，在施工張拉或運營過程中，一旦鋼絲繩斷裂或錨固失效將造成鋼絲繩沿著環向散開，對周圍人員和環境造成嚴重的安全隱患。
技術實現要素：
6.針對上述問題，本發明提供一種鋼絲繩環向加固結構及施工方法，旨在解決現有的環向加固結構均需要在橋墩表面開孔安裝鋼絲繩的錨固裝置，一方面損壞了橋墩完好的表面，另一方面給橋墩帶來新的開裂問題，此外，在橋墩柱結構加固時，鋼絲繩斷裂或錨固失效將造成鋼絲繩沿著環向散開，對周圍人員和環境造成嚴重的安全隱患等問題。
7.本發明採取以下技術方案實現上述目的：
8.一種鋼絲繩環向加固結構，包括待加固體、加固鋼絲繩、防護鋼絲繩、連接板及防
護連接架；所述防護連接架包括通過螺栓固定連接的底板和頂板，所述底板和頂板之間設有分別與加固鋼絲繩和防護鋼絲繩配合的鋼絲繩槽；其中，所述防護連接架底板的底面與連接板的底面均與待加固體的側壁相貼合；所述加固鋼絲繩的兩端分別錨固於連接板的兩側，繩體受拉的環繞待加固體布設、且貫穿防護連接架上對應的鋼絲繩槽；所述防護鋼絲繩與加固鋼絲繩平行布設，所述防護鋼絲繩的兩端依次設有套環段和錨固段，所述錨固段分別錨固於連接板的兩側，套環段相互扣合，繩體受拉的環繞待加固體布設、且貫穿防護連接架上對應的鋼絲繩槽。
9.本技術方案中，通過防護鋼絲繩、加固鋼絲繩與連接板環向固定在待加固體的外環，並對防護鋼絲繩和加固鋼絲繩施加預應力，使上述鋼絲繩受拉的環繞於待加固體，能夠解決待加固體豎向開裂問題；通過防護連接架把加固鋼絲繩與防護鋼絲繩連接為一體，在防護鋼絲繩預應力的作用下，連接板的底面和防護連接架底板的底面均與待加固體的側壁相貼合，在施工張拉或運營過程中加固鋼絲繩斷裂或錨固失效時，防護鋼絲繩的預應力使防護連接架始終貼合於待加固體的側壁上，加固鋼絲繩對應的鋼絲繩槽能夠約束加固鋼絲繩，從而防止加固鋼絲繩環向散開，避免造成安全隱患；防護鋼絲繩兩端的套環段相互扣合形成互鎖結構，能夠確保其錨具失效後，防護鋼絲繩仍然起到保護作用；此外，環向加固、環向安全防護不需要破壞待加固體的表面質量，能夠降低開裂的可能性，提高加固修復質量和加固安全性。
10.進一步的技術方案為，加固鋼絲繩的數量為兩條，分別在防護鋼絲繩的上部和下部等間距平行布設。
11.進一步的技術方案為，待加固體為長方體結構，所述防護連接架的數量為四個以上，且長方體結構的每個側壁至少布設一個防護連接架。
12.一種鋼絲繩環向加固結構的施工方法，包括以下步驟：
13.a)鋼絲繩下料：根據待加固體的尺寸及目標預應力，對防護鋼絲繩、加固鋼絲繩下料；
14.b)安裝防護連接架：把防護鋼絲繩、加固鋼絲繩分別穿入防護連接架對應的鋼絲繩槽，並擰緊防護連接架的螺栓；
15.c)安裝連接板：將連接板粘結於待加固體的側壁上；
16.d)安裝防護鋼絲繩錨具：在連接板兩側安裝與防護鋼絲繩兩端錨固段相配合的錨具；
17.e)安裝防護鋼絲繩：對防護鋼絲繩施加預緊力，通過連接板兩側與防護鋼絲繩相配合的錨具將防護鋼絲繩兩端的錨固段分別錨固於連接板的兩側；對防護鋼絲繩兩端的套環段分別繞彎，安裝鋼絲繩套環並相互扣合，分別用鋼絲繩卡頭進行卡緊；
18.f)安裝加固鋼絲繩及其錨具：把加固鋼絲繩及配套用錨具安裝到連接板上；
19.g)張拉加固鋼絲繩：對加固鋼絲繩施加預緊力，然後根據設計要求進行張拉並錨固。
20.本技術方案中，通過防護連接架把加固鋼絲繩與防護鋼絲繩連接為一體，在施工張拉或運營過程中加固鋼絲繩斷裂或錨固失效的狀態下，防護鋼絲繩的預應力使防護連接架始終貼合於待加固體的側壁上，能夠防止加固鋼絲繩環向散開，從而避免造成安全隱患。
21.進一步的技術方案為，防護鋼絲繩的預緊力為防護鋼絲繩破斷力的5％至10％。
22.本發明的有益效果是：
23.本發明提供的一種鋼絲繩環向加固結構及施工方法，通過防護鋼絲繩、加固鋼絲繩與連接板環向固定在待加固體的外環，並對防護鋼絲繩和加固鋼絲繩施加預應力，使上述鋼絲繩受拉的環繞於待加固體，能夠解決待加固體豎向開裂問題；通過防護連接架把加固鋼絲繩與防護鋼絲繩連接為一體，在防護鋼絲繩預應力的作用下，連接板的底面和防護連接架底板的底面均與待加固體的側壁相貼合，在施工張拉或運營過程中加固鋼絲繩斷裂或錨固失效時，防護鋼絲繩的預應力使防護連接架始終貼合於待加固體的側壁上，加固鋼絲繩對應的鋼絲繩槽能夠約束加固鋼絲繩，從而防止加固鋼絲繩環向散開，避免造成安全隱患；防護鋼絲繩兩端的套環段相互扣合形成互鎖結構，能夠確保其錨具失效後，防護鋼絲繩仍然起到保護作用；此外，環向加固、環向安全防護不需要破壞待加固體的表面質量，能夠降低開裂的可能性，提高加固修復質量和加固安全性。
附圖說明
24.圖1為：本發明所述鋼絲繩環向加固結構示意圖。
25.圖2為：本發明所述防護連接架的結構示意圖。
26.圖3為：本發明所述防護鋼絲繩套環段相互扣合的示意圖。
27.圖4為：本發明所述安裝防護鋼絲繩的示意圖。
28.圖5為：本發明所述安裝加固鋼絲繩的示意圖。
29.圖中：
30.1、待加固體；21、第一加固鋼絲繩；210、第一錨具；22、第二加固鋼絲繩；220、第二錨具；3、防護鋼絲繩；31、錨固段；32套環段；4、連接板；5、防護連接架；51、底板；52、頂板、53、螺栓；510、第一鋼絲繩槽；520、第二鋼絲繩槽；530、防護鋼絲繩槽；6、鋼絲繩套環；7、鋼絲繩卡頭。
具體實施方式
31.下面結合附圖1至圖5和具體實施方式對本發明進行詳細說明，在不衝突的情況下，下述的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
32.本實施方式提供一種鋼絲繩環向加固結構，如圖1至圖3所示，包括待加固體1、加固鋼絲繩、防護鋼絲繩3、連接板4及防護連接架5；所述防護連接架5包括通過螺栓53固定連接的底板51和頂板52，所述底板51和頂板52之間設有分別與加固鋼絲繩和防護鋼絲繩3配合的鋼絲繩槽；其中，所述防護連接架5底板51的底面與連接板4的底面均與待加固體1的側壁相貼合；所述加固鋼絲繩的兩端分別錨固於連接板4的兩側，繩體受拉的環繞待加固體1布設、且貫穿防護連接架5上對應的鋼絲繩槽；所述防護鋼絲繩3與加固鋼絲繩平行布設，所述防護鋼絲繩3的兩端依次設有套環段32和錨固段31，所述錨固段31分別錨固於連接板4的兩側，套環段32相互扣合，繩體受拉的環繞待加固體1布設、且貫穿防護連接架5上對應的鋼絲繩槽；
33.具體的，待加固體1為長方體結構的鋼筋混凝土橋墩，加固鋼絲繩為兩條，包括第一加固鋼絲繩21、第二加固鋼絲繩22，第一加固鋼絲繩21、第二加固鋼絲繩22在防護鋼絲繩3的上部和下部等間距的平行布設，所述鋼護連接架5由上到下設有第一鋼絲繩槽510、防護
鋼絲繩槽530和第二鋼絲繩槽520，上述鋼絲繩槽上半部開設於防護連接架5的頂板52、下半部開設於防護連接架5的底板51，當螺栓53固定連接底板51和頂板52時，形成完整的鋼絲繩槽，用於約束鋼絲繩，防護連接架5的數量具體為9個，在連接板4兩側的環向結構中等間距布設，第一加固鋼絲繩21、第二加固鋼絲繩22及防護鋼絲繩3分別通過第一錨具31、第二錨具32和第三錨具錨固於連接板4的兩側，上述錨具可以但不限於採用錐形夾片式錨具。
34.本實施方式的環向加固結構中，通過防護鋼絲繩3、加固鋼絲繩與連接板4環向固定在待加固體1的外環，並對防護鋼絲繩3和加固鋼絲繩施加預應力，使上述鋼絲繩受拉的環繞於待加固體1，能夠解決待加固體1豎向開裂問題；通過防護連接架5把加固鋼絲繩與防護鋼絲繩3連接為一體，在防護鋼絲繩3預應力的作用下，連接板4的底面和防護連接架5底板51的底面均與待加固體1的側壁相貼合，在施工張拉或運營過程中加固鋼絲繩斷裂或錨固失效時，防護鋼絲繩3的預應力使防護連接架5始終貼合於待加固體1的側壁上，加固鋼絲繩對應的鋼絲繩槽能夠約束加固鋼絲繩，從而防止加固鋼絲繩環向散開，避免造成安全隱患；防護鋼絲繩3兩端的套環段32相互扣合形成互鎖結構，能夠確保其錨具失效後，防護鋼絲繩3仍然起到保護作用；此外，環向加固、環向安全防護不需要破壞待加固體的表面質量，能夠降低開裂的可能性，提高加固修復質量和加固安全性。
35.值得說明的是，上述實施例中限定了加固鋼絲繩、防護連接架等部件的數量，在其他實施方式或實際應用中，可根據待加固體1的形狀尺寸、開裂程度、鋼絲繩的預應力大小、施工距離等參數具體設定；在待加固體1為尺寸較小圓柱形結構、施工距離較遠的特定施工狀況下，1個加固鋼絲繩及1個防護連接架5也能夠起到環向加固及防止加固鋼絲繩環向散開等效果，在待加固體1為尺寸較小長方體結構、施工距離較遠的特定施工狀況下，防護連接架5的數量為4個，分別布設於長方體結構的每個側壁上，進而防止加固鋼絲繩大面積環向散開，在開裂程度較小的工況下，1條加固鋼絲繩也可起到加固的效果，因此，上述部件的具體數量在此不做限定。此外，待加固體1還可以為圓柱形、橢圓柱形等結構的橋墩柱。
36.另一實施方式，在上述實施方式基礎上，如圖1至圖5所示，提供一種鋼絲繩環向加固結構的施工方法，包括以下步驟：
37.a)鋼絲繩下料：根據待加固體1的尺寸及目標預應力，對防護鋼絲繩3、第一加固鋼絲繩21和第二加固鋼絲繩22下料；
38.b)安裝防護連接架5：把防護鋼絲繩3、第一加固鋼絲繩21和第二加固鋼絲繩22分別穿入防護連接架5上的防護鋼絲繩槽530、第一鋼絲繩槽510和第二鋼絲繩槽520，並擰緊防護連接架5的螺栓53；此時，防護連接架5把第一加固鋼絲繩21、第二加固鋼絲繩22與防護鋼絲繩3連接為一體；
39.c)安裝連接板4：將連接板4粘結於待加固體1的側壁上；方便後續錨固連接的操作步驟；
40.d)安裝防護鋼絲繩錨具：在連接板4兩側安裝與防護鋼絲繩3兩端錨固段31相配合的第三錨具；具體為，連接板4上開設有錐形錨孔，第三錨具具體為與錐形錨孔相配合的錐形夾片錨具；
41.e)安裝防護鋼絲繩3：防護鋼絲繩3貫穿夾片錨具的中孔，並對其施加預緊力，通過第三錨具將防護鋼絲繩3兩端的錨固段31分別錨固於連接板的兩側；對防護鋼絲繩3兩端的套環段32分別繞彎，安裝鋼絲繩套環6並相互扣合，分別用鋼絲繩卡頭7進行卡緊；在防護鋼
絲繩3預應力的作用下，防護連接架5始終貼合於待加固體的側壁上，能夠防止後續步驟中加固鋼絲繩施工時斷裂、錨具失效造成的鋼絲繩環向散開；
42.f)安裝加固鋼絲繩及其錨具：把第一加固鋼絲繩21和第二加固鋼絲繩22及第一錨具210、第二錨具220安裝到連接板上；具體為，第一錨具210和第二錨具220採用與第三錨具相同的錐形夾片式錨具，連接板4的兩側布設有相配合的錐形錨孔，第一加固鋼絲繩21和第二加固鋼絲繩22分別貫穿夾片錨具的中孔；
43.g)張拉加固鋼絲繩：對第一加固鋼絲繩21和第二加固鋼絲繩22施加預緊力，然後根據設計要求進行張拉並錨固。
44.本技術方案中，通過防護連接架5把第一加固鋼絲繩21、第二加固鋼絲繩22與防護鋼絲繩3連接為一體，在施工張拉或運營過程中加固鋼絲繩斷裂或錨固失效的狀態下，防護鋼絲繩3的預應力使防護連接架5始終貼合於待加固體1的側壁上，能夠防止加固鋼絲繩環向散開，從而避免造成安全隱患。
45.另一實施方式，在上述實施方式基礎上，防護鋼絲繩3的預緊力在防護鋼絲繩破斷力的5％至10％之間。
46.本發明提供的一種鋼絲繩環向加固結構及施工方法，通過防護鋼絲繩3、加固鋼絲繩與連接板4環向固定在待加固體1的外環，並對防護鋼絲繩3和加固鋼絲繩施加預應力，使上述鋼絲繩受拉的環繞於待加固體1，能夠解決待加固體1豎向開裂問題；通過防護連接架5把加固鋼絲繩與防護鋼絲繩3連接為一體，在防護鋼絲繩3預應力的作用下，連接板4的底面和防護連接架5底板51的底面均與待加固體1的側壁相貼合，在施工張拉或運營過程中加固鋼絲繩斷裂或錨固失效時，防護鋼絲繩3的預應力使防護連接架5始終貼合於待加固體1的側壁上，加固鋼絲繩對應的鋼絲繩槽能夠約束加固鋼絲繩，從而防止加固鋼絲繩環向散開，避免造成安全隱患；防護鋼絲繩3兩端的套環段32相互扣合形成互鎖結構，能夠確保其錨具失效後，防護鋼絲繩3仍然起到保護作用；此外，環向加固、環向安全防護不需要破壞待加固體的表面質量，能夠降低開裂的可能性，提高加固修復質量和加固安全性。