[发明专利]一种基于低损伤理念的既有桥墩抗震改造施工方法

说明书

本发明公开了一种基于低损伤理念的既有桥墩抗震改造施工方法，在既有需加固桥墩的墩顶和墩底一定高度处增大截面加固；并将墩顶和墩底处原有纵筋做无粘结处理；以及将自复位支撑的两端连接于承台和盖梁处。通过将墩顶和墩底的纵筋无粘结化处理，并用局部截面增大的方法对墩顶和墩底的摇摆界面进行加强。通过桥墩在墩顶和墩底的摇摆和改造后的无粘结钢筋耗散地震能量，有效避免桥墩塑性铰发生严重的塑性破坏，达到震后低损伤的效果。通过连接于承台和盖梁之间的自复位支撑提高桥墩系统的自复位性能，实现震后可快速修复能力。本发明对既有桥墩节点摇摆化改造和自复位支撑应用提高既有桥梁的抗震性能和抗震韧性，实现基于低损伤的抗震加固理念。

技术领域

本发明涉及桥梁工程加固领域，具体涉及一种基于低损伤理念的既有桥墩抗震改造方案及其施工方法。

背景技术

虽然桥梁按照当时的抗震规范进行设计，但桥梁抗震规范基本都是按照延性抗震设计的，桥梁在震后产生很大的损伤和经济损失。另外，公路抗震规范随着时间也发生了较大的修改和更新，导致一部分在役桥梁不能满足现有规范的要求，亟需对其进行抗震加固。除此之外，2015年颁布的新一代《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)中，多数地区的抗震设防标准都有所提高，表明国家对桥梁抗震性能的要求更高，大量在役桥梁需要进行抗震加固改造。但是，传统的抗震加固方法如增大截面法或外包纤维复合材料法等加固后不能满足震后残余位移小以及快速修复要求，大震下仍会导致塑性铰区严重损坏，导致震后桥梁由于过大的残余位移和较差的自复位能力而难以修复，进而影响震后快速恢复和后灾后救援工作。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于低损伤理念的既有桥墩抗震改造方案及其施工方法，其通过将墩底和墩顶截面处的钢筋无粘结处理，在墩顶和墩底增大原有截面,与原有承台界面形成摇摆截面，并附加外置的自复位支撑的方式，显著减小既有桥梁震后塑性铰区的塑性损伤，并减小震后墩柱残余位移，从而达到韧性抗震加固的目的。

为实现本发明的目的，提出一种基于低损伤理念的既有桥墩抗震改造方案，即在既有需加固桥墩的墩顶和墩底一定高度处增大截面加固；并将墩顶和墩底处原有纵筋做无粘结处理；以及将自复位支撑的两端连接于承台和盖梁处。

进一步，所述增大截面(6)的高度应不小于墩柱的塑性铰高度。增大截面所用材料可以使用超高性能混凝土(UHPC)或者水泥基增强复合材料(ECC)，并在所述UHPC增大截面外包裹FRP布。

进一步，所述无粘结处理的纵筋(8)在承台以上的一定距离，无粘结段采用胶带缠绕或塑料套管包裹处理形成，无粘结高度根据计算确定。

进一步，支撑连接头(9)分别固定于桥梁承台和盖梁或主梁上，而不是连接于墩柱上。自复位支撑(5)的两端固结或铰接于支撑连接头(9)上。

一种基于低损伤理念的既有桥墩抗震改造方案的施工方法，主要包含两个部分，既有桥墩节点摇摆化改造和自复位支撑的附加方法，包含以下几个步骤：

1)既有桥墩节点摇摆化改造：

①：将墩顶截面以下和墩底截面以上高度A(高度A大于墩柱的塑性铰高度)内的混凝土墩柱外表面进行凿毛处理。将墩顶以下和墩底以上高度B(高度B通过计算得到，高度B小于高度A)内的原有保护层剥除，完全露出墩柱内原有的纵筋；

②：将高度B内裸露的纵筋用胶带或塑料套管包裹，形成纵向钢筋无粘结段；

③：在桥墩底外侧和墩顶外侧搭设模板，浇筑UHPC或ECC混凝土，养护完成后拆除模板，并在新浇筑的UHPC或ECC混凝土外表面包裹FRP布，进一步对墩底和墩顶截面进行约束。

2)自复位支撑的附加方法：

①：将承台上表面及盖梁下表面安装钢垫板的位置凿毛处理并用砂浆找平，随后用螺栓将钢垫板固定于承台上表面和盖梁下表面。