一种桥梁双肢墩的空间桁架加固体系
技术领域
本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种桥梁双肢墩的空间桁架加固体系。
背景技术
对于桥梁工程而言，为提高桥梁结构的承受上部荷载的性能，往往修建双肢墩，双肢墩相对于单柱桥墩而言，受力性能更好，但是双肢墩两个桥墩之间相隔一定距离，容易产生一定的倾覆力，因此，有必要在双肢墩中设置相应的加固体系。
现有的双肢墩加固体系多采用连接系梁，利用系梁承担双肢墩之间的作用力，由于系梁受力为杆件受力，其受力性能不高，且不能充分发挥双肢墩的高度特点，其受力效果一般，一般需要采用较大截面的系梁结构。
单纯的系梁结构受力单一，其受力面多位于同一平面，导致加固后受力集中，形成加固体系的局部破坏；虽然有一些加固体系采用了预应力结构，但是预应力结构施加位置确定，无法组合多种预应力结构，例如实现不同位置上的拉应力或压应力组合等，从而导致预应力加固效能受限，无法根据实际工程情况进行相应的调整。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，提供一种桥梁双肢墩的空间桁架加固体系。
本发明提供一种桥梁双肢墩的空间桁架加固体系，所述桥梁双肢墩包括第一桥墩和第二桥墩，所述第一桥墩和第二桥墩间隔一定距离，所述加固体系位于所述第一桥墩和第二桥墩之间，其特征在于：所述加固体系包括第一连接梁、第二连接梁、第三连接梁以及第一竖梁、第二竖梁、第三竖梁、第一斜梁、第二斜梁，所述第一连接梁、所述第二连接梁、所述第三连接梁在高度上依次设置，即第二连接梁高度高于第一连接梁，所述第三连接梁高度高于第二连接梁，所述第一连接梁、所述第二连接梁、所述第三连接梁在水平方向的投影依次错开，即第二连接梁的水平投影位于所述第一连接梁后方，所述第三连接梁的水平投影位于所述第二连接梁的后方，从而形成空间上依次错开的空间分布的第一连接梁、第二连接梁和第三连接梁，所述第一竖梁连接在所述第三连接梁和所述第二连接梁，所述第二竖梁连接所述第三连接梁和所述第二连接梁和第一连接梁，所述第三竖梁连接所述第二连接梁和所述第一连接梁，所述第一斜梁连接所述第一竖梁和所述第二竖梁，所述第一斜梁的上端与所述第一竖梁与所述第三连接梁的交点连接，所述第一斜梁的下端与所述第二竖梁与所述第一连接梁的交点连接，所述第二斜梁连接所述第二竖梁与所述第三竖梁，所述第二斜梁的上端与所述第三连接梁与所述第二竖梁的交点连接，所述第二斜梁的下端分别与所述第一连接梁与所述第三竖梁的交点连接，所述第一连接梁、第二连接梁、第三连接梁以及第一竖梁、第二竖梁、第三竖梁、第一斜梁、第二斜梁形成空间桁架体系，提高结构的加固效果，所述第一连接梁、第二连接梁、第三连接梁分别与第一桥墩和第二桥墩固定连接，在所述第一桥墩和第二桥墩外侧分别设置有U形抱箍，所述第一连接梁、第二连接梁、第三连接梁分别穿过所述U形抱箍的两肢以及桥墩本体，并通过锚固端固定在所述U形抱箍外侧一肢上；
所述第一桥墩和第二桥墩上均设置有锚固加固体系，所述锚固加固体系包括深入桥墩内的上连接钢筋和下连接钢筋，所述上连接钢筋位于第二连接梁上部，所述下连接钢筋位于第二连接梁下部，所述上连接钢筋和所述下连接钢筋的一端均深入桥墩内部形成锚固段，所述上连接钢筋和下连接钢筋的另一端均伸出桥墩并固定连接锚固钢板，所述锚固钢板上分别设置有上连接杆和下连接杆，其中所述上连接杆一端连接锚固钢板，另一端连接所述第三连接梁，所述下连接杆一端连接锚固钢板，另一端连接所述第一连接梁，所述上连接杆和所述下连接杆关于所述第二连接梁对称设置。
作为优选，所述上连接杆与所述下连接杆均为螺纹连接杆，可以调节螺纹连接杆的长度从而对空间桁架体系施加预应力；所述锚固钢板与所述U形抱箍贴合连接，通过固定螺栓实现锚固钢板与所述U形抱箍的连接，所述锚固钢板设置有第一螺纹孔，所述第二连接梁的U形抱箍上设置有与所述第一螺纹孔配合的第二螺纹孔，所述固定螺栓穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔后固定在桥墩内，所述锚固钢板上设置有第一固定底座，所述第一连接梁和所述第二连接梁上设置有第二固定底座，所述上连接杆和下连接杆的一端固定在所述第一固定底座上，所述上连接杆和所述下连接杆的另一端固定正在所述第二固定底座上。
作为优选，所述第一连接梁、第二连接梁、第三连接梁以及第一竖梁、第二竖梁、第三竖梁、第一斜梁、第二斜梁均可以选择为钢结构梁。
作为优选，所述U形抱箍为与桥墩匹配的钢模板，在桥墩混凝土浇筑时作为模板进行养护使用，浇筑完成后，不进行拆除，所述U形抱箍的两肢上分别设置有所述第一连接梁、第二连接梁、第三连接梁相配合的通孔，所述第一连接梁、第二连接梁、第三连接梁在桥墩混凝土浇筑前即固定在所述桥墩的钢筋笼上，并与桥墩钢筋笼上的钢筋固定连接。
作为优选，所述第一桥墩的U形抱箍的锚固端为锚固固定端，所述第二桥墩的U形抱箍的锚固端为锚固张拉端，利用所述锚固张拉端配合张拉装置，可以对所述第一连接梁、第二连接梁、第三连接梁进行预应力张拉，从而形成预应力空间桁架加固体系。
本发明的工作原理如下：
对于传统的双肢墩加固进行改进，设置高度和水平面上均错开布置的第一连接梁、第二连接梁和第三连接梁，继而设置第一竖梁、第二竖梁、第三竖梁和第一斜梁、第二斜梁，形成空间桁架体系，其中第二竖梁分别固定连接第一连接梁、第二连接梁和第三连接梁，形成整体主要传力点，第一斜梁、第二斜梁分别连接连接梁和竖梁，形成空间整体受力体系，相对于一般的平面桁架体系，其受力性能更好；
在桥墩中设置连接钢筋，形成锚固端，继而通过连接钢筋固定锚固钢板，锚固钢板作为锚固受力端，分别通过连接杆连接第一连接梁和第二连接梁，将第一连接梁与第二连接梁的受力传递给锚固钢板，锚固钢板作为平衡受力构件，抵消上下不平衡力；由于锚固钢板受力较大，可以选用较厚的钢板结构；锚固钢板与U形抱箍连接，U形抱箍又与第二连接梁连接，继而也实现了锚固钢板与第二连接梁的连接；所述锚固钢板可以选择为整体一块板状结构，留有第二连接梁穿过的连接孔，从而实现结构整体固定连接，所述锚固钢板的固定形式可以结合第二连接梁的具体设置进行调整，其并不影响结构的整体受力。
利用U形抱箍作为连接梁的锚固部件，实现了连接梁与桥墩体的整体锚固，提高了锚固效果，尤其是利用锚固端和张拉端，形成可以张拉的连接梁桁架体系，提高了空间桁架体系的受力性能，可以根据需要进行预应力张拉，继而形成预应力张拉结构体系，提高了空间桁架体系的整体受力。
利用上述构建，可以构建超静定的桁架空间受力体系，避免传统加固时出现局部受力集中破坏，采用预应力加固技术，便于调整不同预应力的施加位置和施加组合，例如分别采用施加拉应力或压应力组合，利用空间受力的转移和抵消，适应不同的加固工况，提高结构受力性能。
本发明的优点在于：
本发明提供桥梁双肢墩的空间桁架加固体系，通过在桥墩上设置U形抱箍，并通过抱箍依次设置第一连接梁、第二连接梁、第三连接梁以及第一竖梁、第二竖梁、第三竖梁、第一斜梁、第二斜梁，使其在空间上形成空间桁架体系；通过设置锚固钢板和上下连接杆，实现第一连接梁和第三连接梁的受力合理分配和转移，提高了双肢墩的加固效果和受力性能，结构便于施工。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为连接梁与桥墩连接示意图；
图3为空间桁架结构示意图；
图4为U形抱箍设置示意图；
图5为锚固加固体系结构示意图；
图6为上连接杆固定示意图。
具体实施方式：以下针对说明书附图内容，对本发明限定的结构，进行具体的解释说明。
本发明提供一种桥梁双肢墩的空间桁架加固体系，所述桥梁双肢墩包括第一桥墩1和第二桥墩2，所述第一桥墩1和第二桥墩2间隔一定距离，所述加固体系位于所述第一桥墩1和第二桥墩2之间，其特征在于：所述加固体系包括第一连接梁3、第二连接梁4、第三连接梁5以及第一竖梁6、第二竖梁7、第三竖梁8、第一斜梁9、第二斜梁10，所述第一连接梁3、所述第二连接梁4、所述第三连接梁5在高度上依次设置，即第二连接梁4高度高于第一连接梁3，所述第三连接梁5高度高于第二连接梁4，所述第一连接梁3、所述第二连接梁4、所述第三连接梁5在水平方向的投影依次错开，即第二连接梁4的水平投影位于所述第一连接梁3后方，所述第三连接梁5的水平投影位于所述第二连接梁4的后方，从而形成空间上依次错开的空间分布的第一连接梁3、第二连接梁4和第三连接梁5，所述第一竖梁6连接在所述第三连接梁5和所述第二连接梁4，所述第二竖梁7连接所述第三连接梁5和所述第二连接梁4和第一连接梁3，所述第三竖梁8连接所述第二连接梁4和所述第一连接梁3，所述第一斜梁9连接所述第一竖梁6和所述第二竖梁7，所述第一斜梁9的上端与所述第一竖梁6与所述第三连接梁5的交点连接，所述第一斜梁9的下端与所述第二竖梁7与所述第一连接梁3的交点连接，所述第二斜梁10连接所述第二竖梁7与所述第三竖梁8，所述第二斜梁10的上端与所述第三连接梁5与所述第二竖梁7的交点连接，所述第二斜梁10的下端分别与所述第一连接梁3与所述第三竖梁8的交点连接，所述第一连接梁3、第二连接梁4、第三连接梁5以及第一竖梁6、第二竖梁7、第三竖梁8、第一斜梁9、第二斜梁10形成空间桁架体系，提高结构的加固效果，所述第一连接梁3、第二连接梁4、第三连接梁5分别与第一桥墩1和第二桥墩2固定连接，在所述第一桥墩1和第二桥墩2外侧分别设置有U形抱箍11，所述第一连接梁3、第二连接梁4、第三连接梁5分别穿过所述U形抱箍11的两肢以及桥墩本体，并通过锚固端12固定在所述U形抱箍11外侧一肢上；
所述第一桥墩1和第二桥墩2上均设置有锚固加固体系，所述锚固加固体系包括深入桥墩内的上连接钢筋13和下连接钢筋14，所述上连接钢筋13位于第二连接梁4上部，所述下连接钢筋14位于第二连接梁4下部，所述上连接钢筋13和所述下连接钢筋14的一端均深入桥墩内部形成锚固段，所述上连接钢筋13和下连接钢筋14的另一端均伸出桥墩并固定连接锚固钢板15，所述锚固钢板上分别设置有上连接杆16和下连接杆17，其中所述上连接杆16一端连接锚固钢板15，另一端连接所述第三连接梁5，所述下连接杆17一端连接锚固钢板15，另一端连接所述第一连接梁3，所述上连接杆16和所述下连接杆17关于所述第二连接梁4对称设置。
作为优选，所述上连接杆16与所述下连接杆17均为螺纹连接杆，可以调节螺纹连接杆的长度从而对空间桁架体系施加预应力；所述锚固钢板15与所述U形抱箍11贴合连接，通过固定螺栓实现锚固钢板15与所述U形抱箍11的连接，所述锚固钢板15设置有第一螺纹孔，所述第二连接梁的U形抱箍11上设置有与所述第一螺纹孔配合的第二螺纹孔，所述固定螺栓穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔后固定在桥墩内，所述锚固钢板15上设置有第一固定底座18，所述第一连接梁和所述第二连接梁上设置有第二固定底座19，所述上连接杆16和下连接杆17的一端固定在所述第一固定底座18上，所述上连接杆16和所述下连接杆17的另一端固定正在所述第二固定底座19上。
作为优选，所述第一连接梁3、第二连接梁4、第三连接梁5以及第一竖梁6、第二竖梁7、第三竖梁8、第一斜梁9、第二斜梁10均可以选择为钢结构梁。
作为优选，所述U形抱箍11为与桥墩匹配的钢模板，在桥墩混凝土浇筑时作为模板进行养护使用，浇筑完成后，不进行拆除，所述U形抱箍11的两肢上分别设置有所述第一连接梁3、第二连接梁4、第三连接梁5相配合的通孔，所述第一连接梁3、第二连接梁4、第三连接梁5在桥墩混凝土浇筑前即固定在所述桥墩的钢筋笼上，并与桥墩钢筋笼上的钢筋固定连接。
作为优选，所述第一桥墩1的U形抱箍11的锚固端12为锚固固定端，所述第二桥墩2的U形抱箍11的锚固端12为锚固张拉端，利用所述锚固张拉端配合张拉装置，可以对所述第一连接梁3、第二连接梁4、第三连接梁5进行预应力张拉，从而形成预应力空间桁架加固体系。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
