一种采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统
技术领域
1.本实用新型涉及桥台施工技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统。


背景技术：

2.地锚式桥台通常与部分地锚式斜拉桥边跨混凝土主梁固结，作为配重结构。为有效提高横桥向的抗滑稳定性，地锚式桥台通常在侧墙布置预应力锚杆，其底部锚固于地锚式桥台基础下岩层内，顶部锚固于地锚式桥台上部主梁。常用的锚杆为成品筋材，需单根整体下放。在实际施工过程中，由于锚杆的顶部需与主梁锚固，锚杆施工容易与上部主梁施工产生交叉工序，若提前在桥台基础下岩层内预埋预应力锚杆，在后续上部主梁施工时容易对锚杆的安装质量和稳定性产生影响；若先施工上部主梁，后进行的锚杆施工的施工空间受限，易导致施工困难、施工效率低下等问题。
3.为解决上述问题，需要提供一种新型桥台锚固装置，在保证预应力锚杆安装质量的同时提高桥台锚固稳定性和锚固施工效率。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，通过在桥台中预埋预应力管，配合锚垫板可在主梁施工完成后快速、方便的进行锚固装置的安装和张拉施工，且采用高强度的cfrp预应力锚杆，在提高桥台锚固强度的同时提高了施工效率。
5.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，包括：
6.槽口，其设置在桥台顶部；
7.预应力管，其竖直设置在所述桥台的内部，所述预应力管的底端固定在所述桥台的底部，所述预应力管的顶端与所述槽口连通；
8.锚固孔道，其竖直设置在桥台下方的岩土层中，所述锚固孔道的顶端与所述预应力管的底端连通；
9.锚垫板，其设置在所述预应力管的顶部并固定在所述槽口的内底面；
10.锚固装置，其包括cfrp预应力锚杆，其顶端卡设在所述锚垫板上并与所述锚垫板配合封闭所述预应力管的顶端开口，所述cfrp预应力锚杆的底端竖直穿过所述锚垫板、所述预应力管并伸入所述锚固孔道内；
11.其中，所述锚固装置与所述预应力管、所述锚固孔道间形成连续的封闭腔体，其内部填充有rpc灌浆料。
12.优选的是，所述采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，所述锚固装置还包括第一锚筒，其套设在所述cfrp预应力锚杆的顶部并与其固定连接，所述第一锚筒与所述锚垫板配合封闭所述预应力管的顶端开口；锁紧螺母，其套设在所述第一锚筒的外侧并与其螺纹连接，所述第一锚筒通过所述锁紧螺母卡设在所述锚垫板上并与其固定连接；第二锚筒，其
套设在所述cfrp预应力锚杆的底部并与其固定连接。
13.优选的是，所述采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，所述锚固装置还包括锚固头，其固设在所述第二锚筒的底部，所述锚固头为尖端朝下的锥形结构。
14.优选的是，所述采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，所述封闭腔体沿高度方向由下至上分为第一注浆区和第二注浆区，所述第一注浆区的顶端低于所述第一锚筒的底端。
15.优选的是，所述采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，所述预应力管的上部外侧壁上设有排水孔，其通过排水管与桥台的外部连通。
16.优选的是，所述采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，还包括多个加强筋，其沿所述预应力管的外周间隔设置并与其固定，任一加强筋的顶端固定在所述预应力管的顶部，底端竖直穿过桥台并固定在下方岩土层中；环箍，其沿所述预应力管的周向螺旋向下固定在所述多个加强筋的外侧壁上。
17.本实用新型至少包括以下有益效果：
18.1、本实用新型通过在桥台中预埋预应力管，为预应力锚杆预留了施工空间，配合锚垫板等结构可在主梁施工完成后快速、方便的对锚固装置进行安装和张拉，在避免主梁施工对预应力锚杆安装质量产生影响的同时减小后工序预应力锚杆施工存在的困难，提高了施工效率；
19.2、本实用新型中的预应力锚杆采用高强碳纤维cfrp预应力锚杆，配合锚杆与预应力管间填充的rpc灌浆料可有效提高桥台的锚固强度，保证锚固装置的锚固稳定性；
20.3、本实用新型通过设置相互绑扎固定且底部齐平的压浆管与预应力锚杆，配合预应力管上部侧壁的排水孔，有效保证了压浆饱满，提高了压浆质量，且压浆操作简单，便于施工人员作业。
21.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
22.图1为本实用新型一个实施例的一种采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统的结构示意图；
23.图2为上述实施例中所述预应力管的施工结构示意图；
24.图3为上述实施例中所述锚固孔道的施工结构示意图；
25.图4为上述实施例中所述锚固装置的施工结构示意图；
26.图5为上述实施例中所述第一注浆区的施工结构示意图；
27.图6为上述实施例中所述cfrp预应力锚杆的施工结构示意图；
28.图7为上述实施例中所述采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统的施工结构示意图。
29.附图标记说明：
30.1、锚杯；2、第二锚筒；3、预应力管；4、排水管；5、rpc灌浆料；6、桥台；7、锚固孔道；8、槽口；9、锚垫板；10、钻机；11、压浆管；12、起重设备；13、锁紧螺母。
具体实施方式
31.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
32.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.如图1-7所示，本实用新型提供一种采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，包括：
34.槽口8，其设置在桥台6顶部；
35.预应力管3，其竖直设置在所述桥台6的内部，所述预应力管3的底端固定在所述桥台6的底部，所述预应力管3的顶端与所述槽口8连通；
36.锚固孔道7，其竖直设置在桥台6下方的岩土层中，所述锚固孔道7的顶端与所述预应力管3的底端连通；
37.锚垫板9，其设置在所述预应力管3的顶部并固定在所述槽口8的内底面；
38.锚固装置，其包括cfrp预应力锚杆，其顶端卡设在所述锚垫板9上并与所述锚垫板9配合封闭所述预应力管3的顶端开口，所述cfrp预应力锚杆的底端竖直穿过所述锚垫板9、所述预应力管3并伸入所述锚固孔道7内；
39.其中，所述锚固装置与所述预应力管3、所述锚固孔道7间形成连续的封闭腔体，其内部填充有rpc灌浆料5。
40.上述技术方案中，预应力管3包括沿高度方向连续设置的多节预应力管道，其直径由下至上逐渐增大。在桥台施工阶段，仅将多节预应力管道分节预埋在桥台6内，待桥台6及上部主梁施工完成后，再进行锚固孔道7的钻孔与锚固装置的安装，使cfrp预应力锚杆施工与桥台6及上部主梁施工无交叉，避免上部主梁施工、桥台施工与下部锚固装置施工相互影响，提高不同施工工序各自的施工稳定性。其中，在主梁施工完成后，利用钻机10从预应力管3的底部竖直向下钻孔，并根据设计尺寸形成锚固孔道7。锚垫板9的形状与槽口8的横截面形状相配合，锚垫板9卡设在槽口8的内底面，锚垫板9的中部开设有安装孔并与预应力管3的顶端开口连通，安装孔的直径小于预应力管3的顶端开口直径，在允许锚固装置穿入的同时与锚固装置的顶端配合封闭预应力管3的顶端开口。锚固装置的顶端设有连接结构，在锚固装置下放至设定高度后，连接机构能够卡设在锚固装置与锚垫板9之间并支撑在锚垫板9的上表面，从而，使锚固装置与锚垫板9相对固定。与锚固装置同步下放至预应力管3和锚固孔道7中的还有压浆管11，在下放前提前将压浆管11与锚固装置绑扎在一起，压浆管11的底部出浆口与锚固装置的底端平齐，压浆管11的顶部进浆口伸出槽口8与外部注浆机连接。在锚固装置安装完成后使用注浆机通过压浆管11对封闭腔体内注入rpc灌浆料5，由于压浆管11底端伸入锚固孔道7的下部，有效保证了施工区域(封闭腔体)内压浆饱满，提高了锚固效果。注浆机可以设置在主梁顶部，施工人员在主梁上进行压浆作业，施工简单方便，且保证了地下段锚固的可靠性。
41.本实用新型通过在桥台中预埋预应力管，为预应力锚杆预留了施工空间，配合锚
垫板等结构可在主梁施工完成后快速、方便的对锚固装置进行安装，在避免主梁施工对预应力锚杆安装质量产生影响的同时减小后工序预应力锚杆施工存在的困难，提高了施工效率；另外，锚固装置中采用高强碳纤维cfrp预应力锚杆，配合cfrp预应力锚杆与预应力管、锚固孔道间填充的rpc灌浆料可有效提高桥台与下部岩土层间的锚固强度，保证了锚固装置的锚固稳定性。
42.在另一技术方案中，所述的采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，所述锚固装置还包括第一锚筒，其套设在所述cfrp预应力锚杆的顶部并与其固定连接，所述第一锚筒与所述锚垫板9配合封闭所述预应力管3的顶端开口；锁紧螺母13，其套设在所述第一锚筒的外侧并与其螺纹连接，所述第一锚筒通过所述锁紧螺母13卡设在所述锚垫板9上并与其固定连接；第二锚筒2，其套设在所述cfrp预应力锚杆的底部并与其固定连接。其中，锚杆包括多束主体结构平行设置的钢绞线，其底部节段均固定在第二锚筒2内，第二锚筒2内填充有密封材料，其填充了第二锚筒2内壁与钢绞线的间隙，使钢绞线的端部能够稳定锚固在第二锚筒2中；第一锚筒的内壁呈上宽下窄的杯型结构(即锚杯1)，第一锚筒的上部和底部分别设有夹板，夹板上设有供钢绞线穿过的穿孔，钢绞线的顶端从上方的夹板穿出并位于锚杯1的顶部，两个夹板与锚杯1间填充有密封材料，使多束钢绞线的顶部节段呈锥形固定分布在第一锚筒内部(从下部集中到上部分散)，上述密封材料可以选用混凝土。第一锚筒的外侧壁设有螺纹，其与锁紧螺母13配合连接，第一锚筒的直径等于锚垫板9上安装孔的直径，在cfrp预应力锚杆、第一锚筒、第二锚筒2形成的整体进入预应力管3和锚固孔道7中并达到设定高度后，从外侧旋转锁紧螺母13，使其向下锁紧在锚垫板9上，即可完成锚固装置与锚垫板9的固定连接，此时，锚固装置通过锁紧螺母13支撑在锚垫板9上并与其固定连接。锁紧螺母13与第一锚筒配合形成锚固装置顶端的连接结构，能够快速、方便的实现锚固装置的初步定位安装。
43.在另一技术方案中，所述的采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，所述锚固装置还包括锚固头，其固设在所述第二锚筒2的底部，所述锚固头为尖端朝下的锥形结构。从而，在rpc灌浆料5浇筑后，锚固装置的底部能够更加稳定的锚固在锚固孔道7内，有效提高了锚固装置下部结构的稳定性。
44.在另一技术方案中，所述的采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，所述封闭腔体沿高度方向由下至上分为第一注浆区和第二注浆区，所述第一注浆区的顶端低于所述第一锚筒的底端。具体的，在使用压浆管11对锚固装置与预应力管3、锚固孔道7间进行压浆施工时，需要进行两次压浆施工，第一注浆区的高度根据第一锚筒的长度确定，在本实施例中，第一注浆区的顶端位于第一锚筒下方20cm处。在锚固装置安装完成后，先对第一注浆区进行压浆，以完成锚固装置地下段(位于岩土层中的节段)的锚固，然后从第一锚筒的锚杯1顶部对cfrp预应力锚杆(多束钢绞线)的顶端进行张拉，张拉完成后继续对第二注浆区进行压浆，使锚固装置与预应力管3、锚固孔道7间的封闭腔体被完全灌满。通过分步压浆施工的方法，保证了cfrp预应力锚杆的整体锚固质量。
45.在另一技术方案中，所述的采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，所述预应力管3的上部外侧壁上设有排水孔，其通过排水管4与桥台6的外部连通。其中，排水管4预埋在桥台6内，排水孔位于预应力管3的上部位置，用于在压浆过程中排出锚固孔道7与预应力管3中的水，进一步保证压浆效果。排水管4在预埋完成后，需要对管口包裹保护，排水管4还可
以作为观测孔使用，能够从外部检测预应力管3内的实时压浆情况。
46.在另一技术方案中，所述的采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统，还包括多个加强筋，其沿所述预应力管3的外周间隔设置并与其固定，任一加强筋的顶端固定在所述预应力管3的顶部，底端竖直穿过桥台6并固定在下方岩土层中；环箍，其沿所述预应力管3的周向螺旋向下固定在所述多个加强筋的外侧壁上。上述技术方案中，加强筋和环箍共同在预应力管3的外侧形成了劲性骨架，并通过劲性骨架对预应力管3与桥台6间的连接进行加固，保证了预应力管的连接稳定性。
47.在本实施例中，一种采用cfrp预应力锚杆的桥台锚固系统的施工方法如下：
48.步骤一、如图2所示，桥台施工时，分节预埋预应力管3，同时根据排水孔的位置在桥台6中预埋排水管4，排水管4预埋完成后，需对管口包裹保护，桥台6顶部预留槽口8用于预应力张拉，槽口8内预埋锚垫板9；
49.步骤二、如图3所示，在桥台6与主梁均施工完成后，在主梁顶部布置钻机10，钻机10的钻头沿预应力管3的高度方向从预应力管3底部向下对岩土层进行钻孔，在地下段形成锚固孔道7；
50.步骤三、如图4所示，将锚固装置组装完成，并将锚固装置与压浆管11绑扎固定，使用起重设备12整体起吊并沿竖直下放至预应力管3和锚固孔道7中，下放到位后，采用锁定螺母从外侧锁紧第一锚筒并与向下压紧锚垫板9，将锚固装置的顶部固定在预应力管3的上部管口处，完成锚固装置在预应力管3与锚固孔道7中的初步定位；
51.步骤四、如图5所示，通过压浆管11向第一注浆区内灌注rpc灌浆料5至第一锚筒下方20cm处，此时，cfrp预应力锚杆位于地下段(锚固孔道7)中的节段通过第二锚筒2锚固完成；
52.步骤五、如图6所示，从第一锚筒的锚杯1顶部对cfrp预应力锚杆的钢绞线顶端进行张拉，张拉完成后进一步拧紧锁定螺母至规定力矩，完成cfrp预应力锚杆的顶部节段的锚固；
53.步骤六、如图7所示，通过压浆管11继续对第二注浆区灌注rpc灌浆料5至满灌，完成锚固装置的整体(全高度)锚固，并从桥台6上方采用与桥台施工中同标号的混凝土浇筑槽口8，完成封锚。
54.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。