[发明专利]桥墩钢制抱柱梁

说明书

技术领域

本发明涉及一种抱柱梁，尤其是一种桥墩双向预应力钢制抱柱梁，属于土木工程桥梁改造工程领域。

背景技术

随着我国交通运输事业的迅猛发展，交通工具的运营能力也日益提高，其运营高度也相应增加，这使得目前相当一部分跨线桥梁的净高无法满足桥下线路正常运营的需要。因此，为确保跨线桥梁的安全以及桥下线路的运营功能，必须提高该部分桥梁的桥下净高，桥梁整体同步顶升技术就是在这一背景下应运而生的新型施工技术。

抱柱梁是指围绕在原柱周围、通过界面连接力与原柱固结的梁系，是一种桥梁整体顶升改造中常用的反力系统。所谓顶升反力系统，是指支承并传递顶升力，推动桥跨上部结构整体抬高的结构，是桥梁整体顶升施工的核心结构。因此，顶升反力系统应具备以下几个特点：

(1)具有足够的强度，以承受并传递巨大的顶升反力；

(2)具有足够的刚度，避免其变形对上部结构内力分布的影响；

(3)尽量保持原桥整体性，以减少对其各个构件的影响。

抱柱梁结构不仅满足上述要求，而且结构简单，布置灵活，对于大部分不具备上述功能结构的桥梁而言，抱柱梁结构是其顶升反力系统的首选。因此，目前抱柱梁结构应用十分广泛。

值得指出的是，抱柱梁结构是依靠梁柱界面的连接力以承受顶升作用反力。大量试验及工程实践表明，梁柱的界面连接力与其接触面积成正比。当界面周长较小时，只能通过增大抱柱梁结构高度以确保其界面连接承载力。这使得桥梁需要具备足够的空间以满足抱柱梁布置的需要。

桥梁整体同步顶升技术作为一门新兴的施工技术，还有很多方面需要改进和提高，抱柱梁结构也不例外。目前普遍采用的混凝土抱柱梁的具体做法为：①凿除桥墩抱住梁设置区域的混凝土保护层；②植筋并绑扎抱住梁钢筋；③支模并浇注混凝土；④混凝土养护。该抱柱梁形式具有以下几点不足：

(1)制作工序多，施工周期长

混凝土抱柱梁的制作需要经历“原桥墩凿毛-钢筋绑扎-支模-混凝土浇注-混凝土养护-拆除”等一系列施工步骤，施工工序繁多，不便于快速施工。此外混凝土需要相当一段时间方能达到预期强度，延长了施工时间；

(2)拆除难度大，环境影响差

当桥梁完成顶升改造后，考虑到景观效应，必须将抱柱梁拆除。然而混凝土抱柱梁存在混凝土标号较高，强度大，拆除作业空间有限，施工过程中易对原桥梁结构造成影响等困难，故拆除工作难度较大。此外，混凝土抱住梁在拆除过程中不可避免地产生不可回收的建筑垃圾以及噪音，对周边的环境不友好。

(3)新老混凝土界面摩擦力低

混凝土抱住梁通过与原桥墩之间的新、旧混凝土摩擦抵抗施工阶段的顶升作用力。华南理工大学通过大量的实验得出这种摩擦力与接触面积、摩擦系数的数学关系：

V＝0.24f_cdA

其中，V为界面受剪承载力；f_cd为新旧混凝土轴心抗压强度设计值的较低者；A为界面面积。由此可见，混凝土抱柱梁结构单位面积的界面摩擦力小，往往只能采用增大接触面积以获取理想的顶升反力，这使得混凝土抱柱梁结构显得相当笨重；而对于部分周长～面积比较小的桥墩，抱柱梁的高度很大，致使桥下无法提供足够的空间以容纳抱柱梁结构。这都将降低抱柱梁结构的适用范围。

综上所述，目前还没有提出一种承载力大、墩柱连接可靠且安装拆除方便的抱住梁结构。因此，研制一种高效且便于施工的抱住梁结构正是目前的当务之急。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种桥墩钢制抱柱梁，其针对目前混凝土抱柱梁施工费时、费工、费材料、界面连接力低等不足，而提出的钢结构抱柱梁体系，能够有效地克服混凝土结构的不足，极大地提高抱住梁结构的使用效率和适用范围，因此，本发明在顶升反力系统中，颇具优势和竞争力。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：