一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统

本技术属于土木工程领域，具体涉及一种钢套管下压技术，尤其是一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统。

背景技术：

1、桥墩、桩基础等桥梁水下结构是支承桥跨结构并将恒截和车辆活载传至地基的结构物，由于长期的荷载和各类复杂环境的综合影响，桥墩经常出现混凝土破损、露筋等缺陷，为保证桥梁整体的安全性，对其实施及时的加固很有必要。

2、针对普通水上结构病害的加固，《公路桥梁加固设计规范》中推荐的加固方法有：墩柱可采用增大截面、钢套管内灌注混凝土、粘贴纤维复合材料或钢板等方法加固；基础可采用增大基础底面积、增大桩头面积或增加基桩、增加支撑梁等方法加固。在实施过程中，水上部分加固往往较易实现，但对于水下结构，需要做排水处理，尤其是桩基础等水下结构，其最大弯矩点理论上并不位于基础顶部，通常位于基础以下数米。因此，对基础下部入土一定范围进行加固是十分必要的，而通常限于现有技术的局限，一般无法实现这一目标。

3、本实用新型集反力装置和压入设备于一体，反力装置可拆卸且可循环利用，对空间要求小，简单易控制，利用千斤顶将钢套管压入土体后，可对基础下部入土一定范围进行加固，钢套管可作为灌注填充物的模板，无需植筋，无需排水，冲洗干净钢套管与桩基空隙间的泥浆后，可直接灌注填充物，后期钢套管无需拆除，钢套管约束加固混凝土可以有效提高结构构件的承载力、延性、抗震性能和耐久性能，解决了桥梁水下桩基加固中灌注填充物的模板搭设难题。将钢套管环向约束桥梁水下结构，并灌注填充物，可以更好、更容易地实现桥梁水下结构的加固与修复，大大提高了施工效率。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，本实用新型的创新点在于采用快捷的拼装方式，将钢套箍、加劲钢板、钢垫板焊接为一体，并通过高强螺栓紧固于立柱的外侧壁组成反力装置，反力装置可拆卸且可循环利用，节段拼装焊接钢套管，千斤顶顶紧于夹具和钢垫板之间，通过千斤顶同步顶升实现钢套管同步下压，可对基础下部入土一定范围进行加固，施工快捷方便，钢套管可作为灌注填充物的模板，无需植筋，无需排水，冲洗干净钢套管与桩基空隙间的泥浆后，可直接灌注填充物，后期钢套管无需拆除，钢套管约束加固混凝土可以有效提高结构构件的承载力、延性、抗震性能和耐久性能，通过调节钢垫板和千斤顶的位置可下压不同直径的钢套管，操作简单易控制。

2、本实用新型的技术方案为：一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，由防滑垫圈、反力装置、钢套箍、加劲钢板、钢垫板、千斤顶、夹具、钢套管、限位器、油管、油泵、控制箱组成，立柱的四周环向设置反力装置，一层以上防滑垫圈位于立柱与反力装置之间，千斤顶对称布置在立柱两侧，控制箱控制油泵，实现千斤顶同步顶升及回落，夹具位于钢套管的顶面，千斤顶始终顶紧于夹具与钢垫板之间。

3、所述的防滑垫圈的材料是橡胶、硅胶、金刚砂条、橡塑纤维、土工布中的一种。

4、所述的反力装置由两块半圆弧型钢套箍通过高强螺栓紧固于立柱的外侧壁，两块半圆弧型钢套箍侧边焊接设置两块加劲钢板，两块加劲钢板底端相同位置处焊接设置钢垫板。

5、所述的加劲钢板由顶板、底板、若干个竖向加劲肋、若干个横向加劲肋焊接组成。

6、所述的竖向加劲肋与底板垂直，横向加劲肋与竖向加劲肋垂直，顶板位于竖向加劲肋上侧，底板位于竖向加劲肋下侧。

7、所述的千斤顶位于两侧钢垫板的下部，千斤顶通过油管与油泵相连，油泵通过连接线与控制箱相连。

8、所述的夹具为一凹槽型扩大截面装置，与钢套管的顶面通过榫卯连接。

9、所述的钢套管竖向由标准节段为0.3～1.5m的多段钢管在水面上方一段距离拼装焊接组成，最顶端钢管通过固定在加劲钢板上的吊索临时吊装，直至钢管竖向拼装焊接至底端接触河床后拆除吊索。

10、所述的钢套管环向由两块半圆弧型钢管在水面上方一段距离拼装焊接组成，两块半圆弧型钢管拼装焊接于桩基的外侧壁，与桩基各个方向形成大小相同的空隙，空隙为5～10cm。

11、所述的限位器为直径不小于8mm的钢筋弯制制作而成，4个以上限位器预先焊接于各段半圆弧型钢管内壁，限位器始终位于桩基和钢套管之间，限制钢套管在一定范围内移动。

12、本实用新型集反力装置和压入设备于一体，反力装置可拆卸且可循环利用，对空间要求小，简单易控制，利用千斤顶将钢套管压入土体后，可对基础下部入土一定范围进行加固，钢套管可作为灌注填充物的模板，无需植筋，无需排水，冲洗干净钢套管与桩基空隙间的泥浆后，可直接灌注填充物，后期钢套管无需拆除，钢套管约束加固混凝土可以有效提高结构构件的承载力、延性、抗震性能和耐久性能，解决了桥梁水下桩基加固中灌注填充物的模板搭设难题。将钢套管环向约束桥梁水下结构，并灌注填充物，可以更好、更容易地实现桥梁水下结构的加固与修复，大大提高了施工效率。

13、本实用新型优点显著，具有以下显著优点：

14、(1)安装和拆卸快速方便，适用于不同类型水下桥墩、桩基础等桥梁水下结构加固的钢套管下压，对空间要求较小，操作简单。

15、(2)无需搭设大型复杂的静压反力装置和吊装装置，无需搭设大型复杂的钢围堰等临时设施，钢套管不仅起到模板的作用，还能够作为永久的加固材料，可以有效提高结构构件的承载力、延性、抗震性能和耐久性能。

16、(3)集反力装置和压入设备于一体，施工快捷方便，可以调节固定千斤顶的位置，可以下压不同直径规格的钢套管，可以加固任意深度的桥墩。

17、(4)钢套管深入河床以下，实现了普通加固技术无法实现的河床以下的桥墩加固。

18、(5)整个加固过程无需排水，极大地节省了工程造价。

技术特征：

1.一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，其特征在于由防滑垫圈(2)、反力装置(3)、钢套箍(31)、加劲钢板(32)、钢垫板(33)、千斤顶(4)、夹具(5)、钢套管(6)、限位器(61)、油管(7)、油泵(8)、控制箱(9)组成，立柱(1)的四周环向设置反力装置(3)，一层以上防滑垫圈(2)位于立柱(1)与反力装置(3)之间，千斤顶(4)对称布置在立柱(1)两侧，控制箱(9)控制油泵(8)，实现千斤顶(4)同步顶升及回落，夹具(5)位于钢套管(6)的顶面，千斤顶(4)始终顶紧于夹具(5)与钢垫板(33)之间。

2.如权利要求1所述的一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，其特征在于，所述的防滑垫圈(2)的材料是橡胶、硅胶、金刚砂条、橡塑纤维、土工布中的一种。

3.如权利要求1所述的一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，其特征在于，所述的反力装置(3)由两块半圆弧型钢套箍(31)通过高强螺栓紧固于立柱(1)的外侧壁，两块半圆弧型钢套箍(31)侧边焊接设置两块加劲钢板(32)，两块加劲钢板(32)底端相同位置处焊接设置钢垫板(33)。

4.如权利要求1所述的一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，其特征在于，所述的加劲钢板(32)由顶板(34)、底板(35)、若干个竖向加劲肋(36)、若干个横向加劲肋(37)焊接组成。

5.如权利要求4所述的一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，其特征在于，所述的竖向加劲肋(36)与底板(35)垂直，横向加劲肋(37)与竖向加劲肋(36)垂直，顶板(34)位于竖向加劲肋(36)上侧，底板(35)位于竖向加劲肋(36)下侧。

6.如权利要求1所述的一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，其特征在于，所述的千斤顶(4)位于两侧钢垫板(33)的下部，千斤顶(4)通过油管(7)与油泵(8)相连，油泵(8)通过连接线与控制箱(9)相连。

7.如权利要求1所述的一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，其特征在于，所述的夹具(5)为一凹槽型扩大截面装置，与钢套管(6)的顶面通过榫卯连接。

8.如权利要求1所述的一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，其特征在于，所述的钢套管(6)竖向由标准节段为0.3～1.5m的多段钢管在水面上方一段距离拼装焊接组成，最顶端钢管通过固定在加劲钢板(32)上的吊索临时吊装，直至钢管竖向拼装焊接至底端接触河床后拆除吊索。

9.如权利要求1所述的一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，其特征在于，所述的钢套管(6)环向由两块半圆弧型钢管在水面上方一段距离拼装焊接组成，两块半圆弧型钢管拼装焊接于桩基的外侧壁，与桩基各个方向形成大小相同的空隙，空隙为5～10cm。

10.如权利要求1所述的一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，其特征在于，所述的限位器(61)为直径不小于8mm的钢筋弯制制作而成，4个以上限位器(61)预先焊接于各段半圆弧型钢管内壁，限位器(61)始终位于桩基和钢套管(6)之间，限制钢套管(6)在一定范围内移动。

技术总结一种加固桥梁水下竖向结构同步静压系统，由防滑垫圈、反力装置、钢套箍、加劲钢板、钢垫板、千斤顶、夹具、钢套管、限位器、油管、油泵、控制箱组成，立柱的四周环向设置反力装置，一层以上防滑垫圈位于立柱与反力装置之间，千斤顶对称布置在立柱两侧，控制箱控制油泵，实现千斤顶同步顶升及回落，夹具位于钢套管的顶面，千斤顶始终顶紧于夹具与钢垫板之间。本技术集反力装置和压入设备于一体，反力装置可拆卸且可循环利用，利用千斤顶将钢套管压入土体后，可对基础下部入土一定范围进行加固，钢套管可作为灌注填充物的模板，无需植筋，无需排水，冲洗干净钢套管与桩基空隙间的泥浆后，可直接灌注填充物，大大提高了施工效率。技术研发人员：胡继浩,魏洋,李相辉,柳林,汤啸天,王曦,赵康,张依睿受保护的技术使用者：南京林业大学技术研发日：20230810技术公布日：2024/5/19