用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构.pdf

本发明涉及一种用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构，属于挡土墙加固技术领域，为解决挡土墙易变形，加固体积大、操作不方便、加固效果不显著的技术问题，提供了一种结构简单，施工方便，承载力大、刚度大、抗震性能好的用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构，采用的技术方案为钢架结构设置在混凝土基础上，且设置在挡土墙的外侧，钢架结构悬臂部分沿竖直面布置有多个支撑钢管，支撑钢管的另一端支撑在挡土墙墙面上，支撑钢管内设置有锚固索，锚固索一端穿过挡土墙锚固在挡土墙墙后土体内，另一端位于钢架结构的外部，并通过锚固板进行锚固，支撑钢管内浇注水泥浆；本发明广泛用于挡土墙的加固。

权利要求书
1.  用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构，其特征在于：包括：混凝土基础（2）和钢架结构（3），所述钢架结构（3）设置在混凝土基础（2）上，所述钢架结构（3）一端固定，一端悬臂，且设置在挡土墙（1）的外侧，所述钢架结构（3）悬臂部分沿竖直面布置有多个支撑钢管（4），所述支撑钢管（4）的另一端支撑在挡土墙（1）墙面上，所述支撑钢管（4）内设置有锚固索（5），所述锚固索（5）一端穿过挡土墙锚固在挡土墙墙后土体内，另一端位于钢架结构（3）的外部，并通过锚固板（6）进行锚固，所述支撑钢管（4）内浇注水泥浆。

2.  根据权利要求1所述的用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构，其特征在于：所述钢架结构（3）主要由H型钢（7）和缀板（9）连接构成，所述钢架结构（3）的两端设置有槽钢（8），所述钢架结构（3）内部浇注混凝土。

3.  根据权利要求1或2所述的用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构，其特征在于：所述锚固索（5）沿水平向下倾斜设置，且锚固索（5）的倾角为10-15°。

说明书用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构
技术领域
本发明涉及一种用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构，属于挡土墙加固技术领域。
背景技术
公路挡土墙作为边坡防护加固的重要构筑物，在因地形、地质、气候和水文等自然环境因素反复变化，运营使用过程中汽车荷载的长期作用，易产生墙体变形、开裂、墙体局部位移等病害，直接影响挡土墙正常使用，危及道路行车安全。对墙体及时进行针对性的加固，避免挡土墙产生较大的变形和预防病害，保证其稳定性，具有现实的经济价值和社会意义。
以往的混凝土或砌体加固挡土墙具有断面尺寸大、自重大，从钢筋制作、模板安装、混凝土浇筑振捣至养护的整个过程需要较长的时间周期。直立式挡土墙产生病害后需加固体积较大，采用单一的加固型式，仅依靠砌体自重提供抗力，使得加固工程数量增加，费工费时。同时加固受原有地形特征、地质条件所限制，加固效果的显著性有待于进一步评价。型钢结构具有自重小，安装方便，并可施加预应力，结构具有更高的可靠性，更有利于控制挡土墙墙体变形。
发明内容
为解决现有技术存在的挡土墙易变形，加固体积大、操作不方便、加固效果不显著的技术问题，本发明提供了一种结构简单，施工方便，承载力大、刚度大、抗震性能好的用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构，包括：混凝土基础和钢架结构，所述钢架结构设置在混凝土基础上，所述钢架结构一端固定，一端悬臂，且设置在挡土墙的外侧，所述钢架结构悬臂部分沿竖直面布置有多个支撑钢管，所述支撑钢管的另一端支撑在挡土墙墙面上，所述支撑钢管内设置有锚固索，所述锚固索一端穿过挡土墙锚固在挡土墙墙后土体内，另一端位于钢架结构的外部，并通过锚固板进行锚固，所述支撑钢管内浇注水泥浆。
优选的，所述钢架结构主要由H型钢和缀板焊接构成，所述钢架结构的两端设置槽钢，所述钢架结构内浇注混凝土。
优选的，所述锚固索沿水平向下倾斜设置，且锚固索的倾角为10-15°。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明主要采用由H型钢、槽钢、C30水泥混凝土、预应力锚索等共同构成，按弹性法设计，采用平面杆系结构弹性支点法进行计算，充分利用型钢及混凝土的几何特性、独特的力学优势，提供可靠的结构抗力，平衡上部地面荷载、主动土压力以及其它荷载作用；同时挡土墙加固结构承载力大、刚度大、抗震性能好，加固体积小，减少挡土墙占地，适用于困难地形（占地受限、地形陡峻等）条件下各种复杂平面形状的高大挡土墙（高度12m以上）加固。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中钢架结构的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，用于加固挡土墙的悬臂式型钢混凝土预应力组合结构，包括：混凝土基础和钢架结构，所述钢架结构设置在混凝土基础2上，所述钢架结构3一端固定，一端悬臂，且设置在挡土墙1的外侧，所述钢架结构3悬臂部分沿竖直面布置有多个支撑钢管4，所述支撑钢管4的另一端支撑在挡土墙1墙面上，所述支撑钢管4内设置有锚固索5，所述锚固索5一端穿过挡土墙锚固在挡土墙墙后土体内，另一端位于钢架结构3的外部，并通过锚固板6进行锚固，所述支撑钢管4内浇注水泥浆。
在实际使用过程中，二级公路，路基宽度为9m，被加固挡土墙高度为18m，采用钢架结构3对挡土墙进行加固，钢架结构沿挡土墙长度方向，等高度布置，钢架结构底部嵌入混凝土基础内，进行二次浇注，保证定位准确，嵌入深度不小于钢架结构中型钢边长的4倍；钢架结构整体与挡土墙采用锚固索进行加固，钢架结构整体与挡土墙之间设置支撑钢管4，使钢架结构整体与挡土墙以点荷载作用形式相互传递形成反力，并依靠锚固索连接成为共同受力体，从而约束挡土墙墙顶在各种外力作用下产生的位移。
锚固索5的锚固段埋设在挡土墙墙后土体内，另一端穿过支撑钢管4，通过锚固板6锚固在挡土墙加固结构上，支撑钢管4内浇注M30水泥浆，锚固段的长度不小于6.0m，锚索自由段长度不应小于5.0m，且锚固索5沿水平向下倾斜布置，倾角为10-15°，锚固索采用高强度低松弛钢绞线制作，钢绞线强度不低于1860MPa。钢绞线锚杆采用套管护壁成孔工艺，注浆采用二次应力注浆工艺。
其中，挡土墙加固结构的钢架结构3主要由H型钢7、槽钢8和缀板9构成，该钢架结构整体主要由H型钢7和缀板9焊接构成，钢架结构整体两端设置槽钢8，在H型钢7、槽钢8和缀板9形成的空间内浇注混凝土。
型钢采用Q345热轧H型钢HW400×400（GB/T 11263-2010）、热轧槽钢40a（GB/T 706-2008），长度18m（根据设计需要可选择供应）。H型钢与H型钢中心距离60-80cm，槽型钢与H型钢距离60-80 cm（根据计算确定），结构厚度40 cm。H型钢、槽型钢沿X轴方向具有较大的截面惯性矩，其弹性模量是混凝土（C30）的7倍；H型钢、槽型钢通过缀板连接并与混凝土形成组合结构，其抗弯刚度为型钢部分的截面抗弯刚度与混凝土部分的截面抗弯刚度之和，型钢混凝土组合结构抗弯刚度较同断面尺寸的普通混凝土提高约30-40%，并且钢架结构为闭合断面，较工字型、槽型开口截面具有更强的抗扭能力，结构对称平衡，受力明确，整体性强；H型钢、槽型钢组合结构自重小，施工简便，安装方便、省时。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。