一种重力式桥台防沉降开裂加固装置及加固方法

1.本发明属于建筑桥梁技术领域，具体涉及一种重力式桥台防沉降开裂加固装置及加固方法。


背景技术：

2.对于素混凝土浇筑的桥台，此类桥台大多年代久远，使用及维护情况较差，工作表面常常出现裂缝，且裂缝通常以竖向为主，无明显分布规则；在长久路面荷载作用下，台身易发生不均匀沉降且因桥台附近土体变形，导致桥台自身的倾斜变形、裂缝扩大。因此，桥台裂缝的预防及治理显得尤为重要。
3.现有的桥台裂缝预防及加固方法包括表面修补法、压力注浆修补法、锚杆加固法等，往往考虑的是对已有的裂缝进行修补加固，从而抑制桥台继续开裂。但是目前预防桥台开裂方面的针对性加固措施较少，且效果往往难以达到预期程度，对安全施工的保障力度不足。
4.在地铁施工中，特别是盾构隧道下穿现有桥梁时，桥台裂缝及沉降成为了重要控制指标，而裂缝往往由沉降导致。因此急需提供一种重力式桥台防沉降开裂加固装置及加固方法，可以达到加固桥台结构，预防桥台开裂的效果。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种重力式桥台防沉降开裂加固装置及加固方法，可以解决上述技术问题。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.本发明一种重力式桥台防沉降开裂加固装置，包括桥台本体、架设在所述桥台本体上的桥面板，所述桥台本体包括底台、沿着竖向依次拼接在所述底台上的若干分台，所述分台通过锚杆连接有斜面板，所述斜面板与桥台本体的背侧面平行，所述斜面板的下端固定有转轴，所述转轴与竖直面板转动配合，所述竖直面板的上端通过滑动支架连接至桥面板，所述转轴上同轴连接有齿轮，所述竖直面板上沿竖向滑动配合设置有齿条，所述齿条与齿轮啮合；所述竖直面板上设置有导杆座，所述齿条通过连接杆连接有导杆，所述导杆沿竖向滑动穿过所述导杆座后连接至支座，所述支座固定在底台上；所述底台在沉降后，底台能够通过导杆带动齿条沿竖向向下移动，所述齿条移动后带动齿轮转动，从而驱动斜面板朝向背离桥台本体一侧旋转，通过锚杆对桥台本体施加预拉力。
8.进一步，所述竖直面板的下部设置有支架座，所述竖直面板的中部设置有滑动座，所述滑动支架包括上支架、下支架、固定连接所述上支架和下支架的竖直杆，所述上支架与桥面板固定连接，所述下支架与支架座滑动配合，所述竖直杆与滑动座滑动配合，所述下支架的上端伸出所述支架座形成限位块，所述转轴上固定有压块。
9.进一步，所述竖直面板上固定有第一支杆，所述斜面板上固定有第二支杆，所述第一支杆和第二支杆之间连接有弹性恢复装置。
10.进一步，所述分台的外侧设置有钢筋混凝土圈梁。
11.进一步，所述钢筋混凝土圈梁包括若干呈环形布置的混凝土块、将所述混凝土块连接到一起的环形筋，所述环形筋采用弹簧钢筋。
12.进一步，所述桥面板的下方设置有辅助坑洞，所述坑洞内设置有挡墙，所述挡墙与钢筋混凝土圈梁之间连接有预应力对拉锚索，所述预应力对拉锚索的一端与挡墙连接，另一端与混凝土块连接。
13.进一步，所述挡墙由若干分墙沿竖向拼接而成，所述辅助坑洞内设置由与所述分墙滑动配合的导轨，所述分墙与竖直面板之间连接有伸缩装置，所述分墙与分台一一对应，所述分墙通过对应的预应力对拉锚索连接至分台。
14.一种重力式桥台防沉降开裂加固的加固方法，采用如上述所述的加固装置，包括以下步骤：
15.a.隧道下穿通过由桥台本体、桥面板组成的简易桥梁，首先在桥台本体上植筋并浇筑混凝土形成钢筋混凝土圈梁，并预留钻孔位置；
16.b.固定竖直面板至桥面板，将斜面板与分台之间通过锚杆连接；
17.c.在桥台本体背后地面开挖辅助坑洞，并在辅助坑洞内修筑挡墙；
18.d.从预留钻孔处钻孔通向钢筋混凝土墙，而后安装预应力对拉锚索；
19.e.使用锚固支座固定预应力对拉锚索，施加预应力，加固分台，预防开裂；
20.f.在施工过程中，对桥台进行辅助加固时可以注浆，使注浆浆液逐步充斥桥台本体下方加固区域，形成桥台下方注浆区域，起到桥台基底加固的效果。
21.本发明的有益效果在于：
22.本发明一种重力式桥台防沉降开裂加固装置，通过将桥台本体分隔呈若干分台，可以起到支撑作用的同时，能够在相邻两个分台之间起到阻隔作用，当其中一个分台开裂时，不会顺势延伸到其余的分台，因此可以起到抑制桥台继续开裂的作用。
23.本发明装置中，分台通过锚杆连接有斜面板，底台在沉降后，底台能够通过导杆带动齿条沿竖向向下移动，所述齿条移动后带动齿轮转动，从而驱动斜面板朝向背离桥台本体一侧旋转，通过锚杆对桥台本体施加预拉力，即便底台能够沉降，通过导杆与斜面板的组合作用，也能抑制桥台本体持续沉降，起到预防沉降的效果。
24.本发明通过在桥台浇筑混凝土圈梁加固桥台外，还在地面开挖辅助坑洞，而后钻孔安装预应力对拉锚索同时在桥台底部注浆，对桥台进行加固以预防桥台开裂同时减少桥台沉降，并且可以逐级控制预应力大小来达到调控加固效果的目的。
25.目前预应力对拉锚索通常使用在边坡加固工作中，有时也作为抗拔锚索使用，利用预应力对拉锚索强度高、松弛性能好、锚固强度高等特点，在桥台台身周围施作多圈混凝土圈梁并安装锚固支座，后续安装预应力对拉锚索，达到加固桥台结构，预防桥台开裂的效果。
26.本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
27.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
28.图1为本发明装置的结构示意图一；
29.图2为本发明装置的结构示意图二；
30.图3为本发明装置的主视图；
31.图4为图1在a处的放大图；
32.图5为图1在b处的放大图；
33.图6为竖直面板的结构示意图；
34.图7为滑动支架的结构示意图；
35.图8为钢筋混凝土圈梁的结构示意图。
36.附图中标记如下：桥台本体1、桥面板2、底台3、分台4、斜面板5、转轴6、竖直面板7、滑动支架8、齿轮9、齿条10、导杆座11、连接杆12、导杆13、支座14、支架座15、滑动座16、上支架17、下支架18、竖直杆19、限位块20、压块21、第一支杆22、第二支杆23、弹性恢复装置24、钢筋混凝土圈梁25、混凝土块26、环形筋27、辅助坑洞28、挡墙29、预应力对拉锚索30、分墙31、导轨32、伸缩装置33。
具体实施方式
37.如图1～8所示，本发明一种重力式桥台防沉降开裂加固装置，包括桥台本体1、架设在桥台本体1上的桥面板2，桥台本体1的的背侧形成斜面，前侧形成竖直面，桥台本体1的底部较宽，上部设置有用于安装桥面板2的台阶，安装更为稳定。
38.其中，桥台本体1包括底台3、沿着竖向依次拼接在底台3上的若干分台4，分台4的侧面呈梯形，分台4的背侧均对应配合形成斜面。分台4通过锚杆连接有斜面板5，斜面板5与桥台本体1的背侧面平行，锚杆基本与斜面板5的平面垂直。斜面板5可以通过锚杆为分台4提供一定的预拉力，防止分台4过度沉降。
39.本发明中，斜面板5的下端固定有转轴6，转轴6与桥台本体1的侧面垂直，转轴6与竖直面板7转动配合，竖直面板7预埋在地下，竖直面板7的上端通过滑动支架8连接至桥面板2，转轴6上同轴连接有齿轮9，竖直面板7上沿竖向滑动配合设置有齿条10，齿条10沿着竖向布置，齿条10与齿轮9啮合，齿条10能够带动齿轮9转动；竖直面板7上设置有导杆座11，到导杆座11位于竖直面板7的背侧。齿条10通过连接杆12连接有导杆13，导杆13在安装时也沿着竖向，导杆13沿竖向滑动穿过导杆座11后连接至下方的支座14，支座14固定在底台3上；底台3在沉降后，底台3能够通过导杆13带动齿条10沿竖向向下移动，齿条10移动后带动齿轮9转动，从而驱动斜面板5朝向背离桥台本体1一侧旋转，通过锚杆对桥台本体1施加预拉力。
40.本实施例中，竖直面板7的下部设置有支架座15，支架座15位于竖直面板7的前侧，竖直面板7的中部设置有滑动座16，滑动支架8包括上支架17、下支架18、固定连接上支架17和下支架18的竖直杆19，上支架17与桥面板2固定连接，下支架18与支架座15滑动配合，竖直杆19与滑动座16滑动配合，下支架18的上端伸出支架座15形成限位块20，转轴6上固定有压块21。如果分台4发生沉降，分台4通过锚杆带动斜面板5偏转，直至压块21与限位块20接
触，压块21能够通过限位块20限位，防止斜面板5过度偏转导致的分台4沉降问题，可以一定程度上起到抑制分台4沉降的作用。
41.本发明装置中，上支架17通过弹性的铆钉连接至桥面板2，在沉降结束后，可以将上支架17恢复到原位，避免斜面板5长久过度偏转导致装置的失效问题。同样的，竖直面板7上固定有第一支杆22，斜面板5上固定有第二支杆23，第一支杆22和第二支杆23之间连接有弹性恢复装置24，通过设置弹性恢复装置24，也可以将斜面板5恢复到原位，弹性恢复装置24采用弹簧，与弹性的铆钉组合进行配合，方便装置的恢复。
42.本实施例中，分台4的外侧设置有钢筋混凝土圈梁25，可以进一步预防分台4的开裂。
43.本实施例中，钢筋混凝土圈梁25包括若干呈环形布置的混凝土块26、将混凝土块26连接到一起的环形筋27，环形筋27采用弹簧钢筋，可以起到弹性加固的作用。
44.本实施例中，桥面板2的下方设置有辅助坑洞28，坑洞内设置有挡墙29，挡墙29与钢筋混凝土圈梁25之间连接有预应力对拉锚索30，竖直面板7、斜面板5以及分台4上均开设有供预应力对拉锚索30通过的孔洞，预应力对拉锚索30的一端与挡墙29连接，另一端与混凝土块26连接。挡墙29由若干分墙31沿竖向拼接而成，辅助坑洞28内设置由与分墙31滑动配合的导轨32，分墙31与竖直面板7之间连接有伸缩装置33，分墙31与分台4一一对应，分墙31通过对应的预应力对拉锚索30连接至分台4。当分台4发生沉降时，可以通过拉索拉动分墙31移动，当分墙31移动时，可以将力施加给伸缩装置33，伸缩装置33采用液压缸，也可以主动推动分墙31恢复到原位，以避免装置造成永久失效的问题。
45.一种重力式桥台防沉降开裂加固的加固方法，采用如上述的加固装置，包括以下步骤：
46.a.隧道下穿通过由桥台本体1、桥面板2组成的简易桥梁，首先在桥台本体1上植筋并浇筑混凝土形成钢筋混凝土圈梁25，并预留钻孔位置；
47.b.固定竖直面板7至桥面板2，将斜面板5与分台4之间通过锚杆连接；
48.c.在桥台本体1背后地面开挖辅助坑洞28，并在辅助坑洞28内修筑挡墙29；
49.d.从预留钻孔处钻孔通向钢筋混凝土墙，而后安装预应力对拉锚索30；
50.e.使用锚固支座14固定预应力对拉锚索30，施加预应力，加固分台4，预防开裂；
51.f.在施工过程中，对桥台进行辅助加固时可以注浆，使注浆浆液逐步充斥桥台本体1下方加固区域，形成桥台下方注浆区域，起到桥台基底加固的效果。
52.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种重力式桥台防沉降开裂加固装置，包括桥台本体、架设在所述桥台本体上的桥面板，其特征在于，所述桥台本体包括底台、沿着竖向依次拼接在所述底台上的若干分台，所述分台通过锚杆连接有斜面板，所述斜面板与桥台本体的背侧面平行，所述斜面板的下端固定有转轴，所述转轴与竖直面板转动配合，所述竖直面板的上端通过滑动支架连接至桥面板，所述转轴上同轴连接有齿轮，所述竖直面板上沿竖向滑动配合设置有齿条，所述齿条与齿轮啮合；所述竖直面板上设置有导杆座，所述齿条通过连接杆连接有导杆，所述导杆沿竖向滑动穿过所述导杆座后连接至支座，所述支座固定在底台上；所述底台在沉降后，底台能够通过导杆带动齿条沿竖向向下移动，所述齿条移动后带动齿轮转动，从而驱动斜面板朝向背离桥台本体一侧旋转，通过锚杆对桥台本体施加预拉力。2.根据权利要求1所述的一种重力式桥台防沉降开裂加固装置，其特征在于，所述竖直面板的下部设置有支架座，所述竖直面板的中部设置有滑动座，所述滑动支架包括上支架、下支架、固定连接所述上支架和下支架的竖直杆，所述上支架与桥面板固定连接，所述下支架与支架座滑动配合，所述竖直杆与滑动座滑动配合，所述下支架的上端伸出所述支架座形成限位块，所述转轴上固定有压块。3.根据权利要求2所述的一种重力式桥台防沉降开裂加固装置，其特征在于，所述竖直面板上固定有第一支杆，所述斜面板上固定有第二支杆，所述第一支杆和第二支杆之间连接有弹性恢复装置。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种重力式桥台防沉降开裂加固装置，其特征在于，所述分台的外侧设置有钢筋混凝土圈梁。5.根据权利要求4所述的一种重力式桥台防沉降开裂加固装置，其特征在于，所述钢筋混凝土圈梁包括若干呈环形布置的混凝土块、将所述混凝土块连接到一起的环形筋，所述环形筋采用弹簧钢筋。6.根据权利要求5所述的一种重力式桥台防沉降开裂加固装置，其特征在于，所述桥面板的下方设置有辅助坑洞，所述坑洞内设置有挡墙，所述挡墙与钢筋混凝土圈梁之间连接有预应力对拉锚索，所述预应力对拉锚索的一端与挡墙连接，另一端与混凝土块连接。7.根据权利要求6所述的一种重力式桥台防沉降开裂加固装置，其特征在于，所述挡墙由若干分墙沿竖向拼接而成，所述辅助坑洞内设置由与所述分墙滑动配合的导轨，所述分墙与竖直面板之间连接有伸缩装置，所述分墙与分台一一对应，所述分墙通过对应的预应力对拉锚索连接至分台。8.一种重力式桥台防沉降开裂加固的加固方法，其特征在于，采用如权利要求7所述的加固装置，包括以下步骤：a.隧道下穿通过由桥台本体、桥面板组成的简易桥梁，首先在桥台本体上植筋并浇筑混凝土形成钢筋混凝土圈梁，并预留钻孔位置；b.固定竖直面板至桥面板，将斜面板与分台之间通过锚杆连接；c.在桥台本体背后地面开挖辅助坑洞，并在辅助坑洞内修筑挡墙；d.从预留钻孔处钻孔通向钢筋混凝土墙，而后安装预应力对拉锚索；e.使用锚固支座固定预应力对拉锚索，施加预应力，加固分台，预防开裂；f.在施工过程中，对桥台进行辅助加固时可以注浆，使注浆浆液逐步充斥桥台本体下方加固区域，形成桥台下方注浆区域，起到桥台基底加固的效果。

技术总结
本发明公开了一种重力式桥台防沉降开裂加固装置及加工方法，属于建筑桥梁技术领域，装置包括桥台本体、架设在桥台本体上的桥面板，桥台本体包括底台、沿着竖向依次拼接在底台上的若干分台，竖直面板上设置有导杆座，齿条通过连接杆连接有导杆，导杆沿竖向滑动穿过导杆座后连接至支座，支座固定在底台上；底台在沉降后，底台能够通过导杆带动齿条沿竖向向下移动，齿条移动后带动齿轮转动，从而驱动斜面板朝向背离桥台本体一侧旋转，通过锚杆对桥台本体施加预拉力。本发明通过在桥台浇筑混凝土圈梁加固桥台外，还在地面开挖辅助坑洞，而后钻孔安装预应力对拉锚索同时在桥台底部注浆，对桥台进行加固以预防桥台开裂同时减少桥台沉降。台沉降。台沉降。


技术研发人员：王海 郑余朝 成宣任 章慧健 罗超 侯宏平 刘长春 叶盛旺 刘新功 金剑 沈显标
受保护的技术使用者：中铁二十四局集团有限公司轨道交通分公司 中国铁建昆仑投资集团有限公司 中铁建昆仑地铁投资建设管理有限公司 西南交通大学
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/6