[实用新型]桥梁顶升用环形牛腿式抱柱梁

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种抱柱梁，尤其是一种环形牛腿式抱柱梁，属于土木工程桥梁工程改造领域。

背景技术

整体同步顶升技术已成功应用于现有桥梁的支座更换、净空改造、桩基托换以及灾后姿态调整等领域，并逐渐成为一门成熟的施工技术。在此之前，PLC液压同步控制系统已在闸门开关、海上平台调控、高层高耸建筑安装等工程成功运用，部分工程已安全运营数十年，基本上论证了该技术的可靠性与安全性；而已大量完成的桥梁顶升工程证明，除千斤顶及控制系统外，综合支承系统逐渐成为控制施工安全、工期及成本的关键因素。

综合支承系统大体可分为直立式与抱箍式两类，且通常情况下，应优先采用直立式综合支承系统，源于其结构简单，传力体系明确、各构件易模数化、标准化施工且误差容易控制等优点；然而当遇到下述状况时，应考虑采用抱箍式结构：

1、原桥结构不具备足够面积的承台作为支承结构的支撑平台；

2、原桥上部结构桥墩高度较高时，采用原有规格构件搭建的支承系统存在着显著的稳定问题；若更改构件尺寸将大幅增加改造成本。

此时，抱箍式综合支承结构体现出较大的适应性。

以往的抱箍式支承系统（又称抱柱梁），均通过界面连接力抵抗顶升反力，如传统的混凝土抱柱梁结构通过在原桥墩外壁进行凿毛处理后，通过新老混凝土的界面摩擦剪力获得竖直向的支承反力；而近些年有人提出采用剪力键模式，使抱柱梁搁置于桥墩外表面；此外，在部分小型桥梁顶升工程中还采用的传统的牛腿式结构（依据短悬臂桁架传力原则，竖直向力沿45°压力线传递至锚固端，并由上、下锚固螺栓所 产生的一对力偶抵抗竖向力产生的弯矩效应）。上述结构鲜明的传力特点决定了其工程应用的优劣，尤其在桥梁顶升工程中，优缺点的差异更显著：

钢牛腿（对结构放大效应较为敏感）的结构简单，但受到结构尺寸的限制（悬臂端长度较小，通常适用于单个千斤顶的支承面积），上、下排螺栓的间距也较小（受45°压力线控制），所能承受的弯矩也相当局限，使得该结构的承载力较小；当顶升重量增加时，若单纯增加结构尺寸，则材料的使用效率大幅降低，综合效益很差；而且钢牛腿通常单个设置（牛腿间设置支撑结构对整体稳定影响较小），故仅适用于轻型桥梁（跨径不大于20m的简支板梁桥）的支座更换与小幅净空改造。

抱柱梁结构（对结构放大效应不敏感）则需依靠界面连接力提供顶升反力，故无一例外需要对原桥墩进行一定形式的处理（凿毛或切槽）。凿毛处理的单位面积抗剪强度甚低，故构件的尺寸往往较大；切槽处理对施工要求较高。钢结构抱柱梁与钢混组合结构抱柱梁大大降低了现场施工时间，但是，其结构规模仍与混凝土抱柱梁相仿，结构的制作成本较高，不适用于中小型桥梁的顶升工程。

总而言之，开发一套适用性介于上述抱箍式综合支承体系之间的针对性产品，并拓宽此类结构的适用范围，进而降低桥梁顶升的综合成本与改造工期，具有现实的工程意义。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种桥梁顶升用环形牛腿式抱柱梁，其具有制作成本低、结构整体性高的优点。

为实现以上的技术目的，本实用新型将采取以下的技术方案：

一种桥梁顶升用环形牛腿式抱柱梁，包括环形牛腿式抱柱梁本体，该环形牛腿式抱柱梁本体包括两个以上的预制抱柱梁分体，各预制抱柱梁分体采用连接螺栓通过剪切连接板径向拼接而成；每一个预制抱柱梁分体均包括端顶板、抱箍钢管；端顶板安装在桥墩的顶部，且端顶板的边缘没出桥墩外围；抱箍钢管套接在桥墩的外围，且抱箍钢管与桥墩之间设置环形高摩阻橡胶片；端顶板覆盖于抱箍钢管断面的板体部分通过顶部锚固螺栓与桥墩紧固，而端顶板延伸出抱箍钢管断面的板体部分通过剪切板与抱箍钢管的外壁焊接固定；所述剪切板、剪切连接板的长度方向均平行于抱箍钢管的长度方向、垂直于端顶板，而剪切板、剪切连接板的宽度方向则与抱箍钢管的外壁面法向平行。

所述剪切板邻近端顶板的区域沿环向设置预应力钢束，而剪切板背离端顶板的区域沿环向设置抗剪锚固螺栓。

端顶板延伸出抱箍钢管断面的板体部分长度为覆盖于抱箍钢管断面的板体部分长度的0.6-1；所述剪切板的长宽比为3-5。

所述环形牛腿式抱柱梁本体沿径向等分成三个预制抱柱梁分体。

根据以上的技术方案，与目前普遍采用的混凝土抱柱梁以及部分学者提出钢结构抱柱梁、钢-混组合结构抱柱梁相比，桥梁顶升用环形钢牛腿式抱柱梁结构具有以下几个特点：