CN101570961B - 一种对桥梁断裂主梁的加固方法 - Google Patents

Abstract

一种对桥梁断裂主梁的加固方法，至少包括以下步骤：①在所述主梁的断裂处的外部加设具有U形横截面的钢槽，所述钢槽的底板沿桥梁纵向成型有向上拱起的预拱，所述钢槽的设置使得所述预拱的最高点靠在所述断裂处，并用吊具将所述钢槽与桥面锚固，至少一对所述吊具分别设置在所述钢槽的两端附近；②向所述钢槽内灌注混凝土；③在所述吊具上施加张拉力，由此对所述钢槽施加减小其预拱度的拉力；④待混凝土凝固，完成对所述桥梁断裂主梁的加固。本发明提供的加固方法能更稳定、安全地恢复断裂主梁的承载力，能使主梁被加固后不易变形，而且施工工期很短，交通影响很小。

Description

一种对桥梁断裂主梁的加固方法

技术领域

本发明涉及桥梁加固领域，尤其是一种对预应力砼T型或I型梁桥中断裂主梁的加固方法。

背景技术

目前，城市中的立交桥大都为预应力砼T型或I型梁桥，这是一种以T型或I型梁(即主梁)为主要承重结构的梁式桥。这种桥采用T型或I型梁并在其下缘配制预应力索，其中T型或I型梁靠近桥面的一侧为翼板，垂直于翼板向下延伸的是T型或I型梁的腹板，腹板远离桥面的一端称为下马蹄。在桥梁因桥上荷载作用而产生正弯矩时，由于混凝土的抗压强度大和钢筋具有高抗拉强度的特点，使得这种预应力砼T型或I型梁桥具有很强的承载力，而且与矩形梁桥相比，这种预应力砼T型或I型梁桥更节省材料，自重也比较轻。

城市中立交桥的桥下通车净空高度要求为4.5米以上，而在日常的交通运行中，时常发生桥体被桥下道路上超出净空限制的车辆刮蹭甚至撞击的事故，如果被刮蹭或者撞击的桥体是预应力砼T型或I型梁桥，其常见的破坏情况是T型或I型梁的下马蹄被撞裂或者撞断，严重影响桥上下的交通安全。如果被撞的预应力砼T型或I型梁不是全截面断裂，也就是说在T型或I型梁翼板和桥面等基本完好时，目前国内外采取的措施主要有两种：第一种是更换断裂的T型或I型梁，这种措施需要对桥体T型或I型梁断裂处的横向连接及桥上结构进行破除，更换新梁后再对横向连接及桥上结构进行恢复，不仅需要封锁线路进行断道施工，而且工序较多，施工时间较长，对交通影响较大；第二种是在断裂的下马蹄外部包覆加固板，防止裂缝进一步增大，尽量保证交通正常运行，但是由于下马蹄与加固板之间的连接作用不强，而且加固板的刚度也较小，使得加固板不能分担断裂T型或I型梁由于断裂所导致的预应力的损失，新修好的桥梁不能达到原设计的强度要求。使用这种方式的加固后通常断裂部分会出现一定的下凹变形，使得加固板承受一定的拉应力后才能相对稳定，这样的情况下，还需要对桥面进行重新铺垫，其效果并不理想。而且，T型或I型梁的断裂处非常容易因长期承受重载而增大，甚至导致T型或I型梁全截面断裂，严重影响交通安全。

针对上述问题提出的一种改进的方式，是在断裂的主梁加设有预拱度的加固梁，如专利文献KR20010054105公开了一种利用弹性梁增强结构承载力的方法，包括以下步骤：根据主梁需要加固的区域制造一条具有预拱度和固定孔的弹性加固梁，在主梁上钻固定孔，将弹性加固梁的中间部分与主梁的下部粘附，将弹性加固梁的两端吊起使其伸展，将螺栓插入主梁和加固梁上的固定孔并用螺母紧固，移走起重机；但是这种方式有以下缺点：①这种方式具有很大的局限性，特别是对城市中桥梁需要保持4.5米的净空高度，因而限制了加固梁的厚度，由于该加固梁的截面形状为矩形，其厚度太薄使得倔强系数较低，稳定性差，容易因长期负荷重载而发生塑性变形，失去对断裂主梁的加固作用，具有安全隐患；②这种方式需要在被加固的主梁下端面钻固定孔，而预应力砼T型或I型梁桥的T型或I型梁的下端面内设有钢索结构的预应力区，其承受着梁的最主要的拉应力，任意钻孔会使该预应力区遭到破环，严重影响桥梁的结构安全，甚至发生重大事故，后果不堪设想；③更重要的是，这种加固梁在加固完成后没有与被修复的梁成为一体，而单独承受梁的作用力，因而其所能承受的力很小。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中加固部位承载力不能达到桥梁设计要求的问题，而提供一种能更加稳定、安全地恢复断裂主梁的承载力，主梁加固后不易变形，而且施工工期很短，交通影响很小的桥梁断裂主梁的加固方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种对桥梁断裂主梁的加固方法，至少包括以下步骤：

①在所述主梁的断裂处的外部加设具有U形横截面的钢槽，所述钢槽的底板沿桥梁纵向成型有向上拱起的预拱，所述钢槽的设置使得所述预拱的最高点靠在所述断裂处，并用吊具将所述钢槽与桥面锚固，至少一对所述吊具分别设置在所述钢槽的两端附近；

②向所述钢槽内灌注混凝土；

③在所述吊具上施加张拉力，由此对所述钢槽施加减小其预拱度的拉力；

④待混凝土凝固，完成对所述桥梁断裂主梁的加固。

上述加固方法中，所述钢槽的预拱度为10-100毫米。

上述加固方法中，所述吊具为吊杆结构，所述吊杆结构包括至少一端成型有螺纹的吊杆，成型在所述底板上的安装孔和与所述螺纹配合的螺母；所述吊杆穿过所述底板的所述安装孔和所述桥面上钻设的固定孔，利用所述螺母将所述钢槽与桥面锚固。

上述加固方法中，所述步骤①中的所述钢槽的所述底板沿其长度方向由多个弧型预制段构成，各个所述预制段在安装时先与所述断裂处的底面粘贴，待吊装就位后再将各个所述预制段之间用连接钢板进行焊接或铆接连接。

上述加固方法中，各个所述预制段的连接处的强度大于各所述预制段内部的连接处强度。

上述加固方法中，在所述步骤③之后重复所述步骤②及步骤③。

上述加固方法中，所述步骤①之前还包括对所述主梁的所述断裂处的外侧面进行凿毛的步骤。

上述加固方法中，所述凿毛后形成的凹痕深度不小于6毫米。

上述加固方法中，在所述凿毛步骤之前还包括在所述主梁上植入锚固钢筋的步骤。

上述加固方法中，在植入所述锚固钢筋之前还包括对所述主梁内钢筋位置进行探测的步骤。

上述加固方法中，还包括对所述主梁的所述断裂处进行的修整步骤。

上述加固方法中，所述修整步骤为将所述断裂处的混凝土松散层剔凿干净至新鲜砼处，对外露锈蚀的钢筋进行打磨除锈并涂刷渗透型钢筋阻锈剂，对所述断裂处的表面涂刷界面剂后再用环氧砂浆修补。

上述加固方法中，所述修整步骤还包括对所述主梁的所述断裂处的裂缝进行灌缝封闭处理。

上述加固方法中，所述主梁为T型或I型梁，所述钢槽设置在所述T型或I型梁的下马蹄的外部。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：①本发明的对桥梁断裂主梁的加固方法，在混凝土T型梁(主梁)的翼板及桥面等基本完好的基础上，在主梁的断裂处的外部加设具有U形横截面的钢槽，在钢槽的底板沿桥梁纵向成型有向上拱起的预拱，钢槽的设置使得预拱的最高点靠在断裂处，并用吊具将钢槽与桥面锚固，至少一对所述吊具分别设置在所述钢槽的两端附近，向钢槽内灌注混凝土，在吊具上施加张紧力，由此对钢槽施加减小其预拱度的拉力，待混凝土凝固后，钢槽、浇灌在所述钢槽中固化的混凝土与修复处的梁体成为一个相互连接的整体，完成对所述桥梁断裂主梁的加固；由于钢槽具有向上拱起的预拱底板，在施加张拉力后，具有预拱度的底板直接抵靠在主梁的断裂处，对该断裂处施加一个向上的预加弯矩，使得钢槽及其浇筑在其中的砼凝固后直接参与受力，能安全地恢复断裂的T型梁的承载能力，确保交通安全；②本发明的对桥梁断裂主梁的加固方法，由于钢槽的截面形状为U形，钢槽的两个侧板及设置在其上的加劲板和加劲肋板可以阻止钢槽底板因长期重载而发生的塑性形变，使得钢槽整体的倔强系数非常高，钢槽不易变形，稳定性好，保证桥梁的长期、安全的使用；③本发明的对桥梁断裂主梁的加固方法，由于钢槽对被加固的断裂的T型梁施加预加弯矩，且钢槽及其浇筑在其中的砼凝固后直接分担活载弯矩，能够保证加固后的桥面不会因为加固器材的重力影响而逐步塌陷，保证了加固后桥面的牢固、平整和安全使用；④本发明的对桥梁断裂主梁的加固方法，由于钢槽底板的厚度仅为20毫米左右，不会影响桥梁的净空高度，从而保证交通安全；⑤本发明的对桥梁断裂主梁的加固方法，能在桥梁正常使用的情况下进行施工，无需断道施工，而且施工工期短，对交通运行的影响很小；⑥本发明的对桥梁断裂主梁的加固方法，钢槽的底板沿其长度方向由多个弧型预制段构成，方便其运输到施工现场，各个预制段在安装时先与断裂处的底面粘贴，待吊装就位后再将各个预制段之间用连接钢板进行焊接或铆接连接，由于钢槽在使用中，各个预制段之间的连接处会受到很大的力，因此安装时要保证连接处的强度能满足使用中的承载受力要求，如在采用焊接连接时，该连接处的焊缝等级为一级，而由于各预制段内部等其他焊缝强度要求相对较低，可以采用二级焊缝，在保障安全和正常使用的前提下，提高工程效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明加固后T型梁的结构示意图；

图2是按照本发明提供的方法加固后的预应力砼T型梁桥的示意图；

图3为钢槽预拱度的曲线图。

图中附图标记表示为：1-翼板，2-腹板，3-桥面，4-下马蹄，5-钢槽，6-吊杆，7-剪力钉，8-锚固钢筋，9-底板，10-侧板，11-加劲板，12-加劲肋板。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明涉及的桥梁为预应力砼T型或I型梁桥，其中断裂的主梁为预应力砼T型或I型梁，在本发明以下实施例均以T型梁为例，而I型梁与T型梁情况类似，本发明提供的方法同样可以应用于I型梁。所述T型梁包括：翼板1和腹板2，所述翼板1靠近桥面3，所述腹板2垂直于所述翼板1向下延伸，所述腹板2远离所述桥面3的一端为下马蹄4。

实施例一

本发明对所述桥梁断裂主梁的加固方法，包括以下步骤：

①在所述T型梁的断裂处的外部加设具有U形横截面的钢槽5，所述钢槽5的底板沿桥梁纵向(即所述桥面3延伸方向)成型有向上拱起的预拱，所述钢槽5的设置使得所述预拱的最高点靠在所述断裂处，并用吊具将所述钢槽5与所述桥面3锚固，至少一对所述吊具分别设置在所述钢槽5的两端附近；

所述钢槽5的截面尺寸为804x1100毫米，所述钢槽5的底板9厚20毫米，侧板10厚12毫米。所述侧板10的内壁设有直径为19毫米的剪力钉7，所述侧板10的上端设有朝外水平伸出的加劲板11，在所述加劲板11与所述侧板10之间还设有加劲肋板12，所述加劲板11和所述加劲肋板12均用于增强所述侧板10的刚度，阻止所述底板9因长期重载而发生的塑性形变，增强加固后桥梁的稳定性。在本实施例中，所述底板9起拱沿其长度方向包括三段弧型预制段，所述底板9的各个所述预制段在安装时先与所述下马蹄4的底面粘贴，待吊装就位后再将各个所述预制段之间用连接钢板进行焊接或铆接连接，焊接或铆接的连接位置可根据具体施工要求而定，只要能将各个所述预制段连接固定在一起即可；并且要使得各个所述预制段的连接处的强度大于各所述预制段内部的连接处强度，如在采用焊接连接时，各个所述预制段的对接焊缝为一级焊缝，其余的焊缝采用二级焊缝。

在本实施例中，所述T型梁的长度L为30米，假设所述T型梁的断裂加固区长度x为7米，如图3所示，在所述下马蹄4的外部以所述断裂处为原点o，在左右14米的范围内设置所述钢槽5，通过计算所述预拱度y应为30毫米；

②向所述钢槽5内灌注混凝土：所述混凝土采用早强快硬的C40自密实混凝土；

③在所述吊具上施加张拉力，由此对所述钢槽5施加减小其预拱度的拉力：在本实施例中，所述吊具为吊杆结构，所述吊杆结构包括至少一端成型有螺纹的吊杆6，成型在所述底板9上的安装孔和与所述螺纹配合的螺母；所述吊杆6采用M24螺杆，其两端都成型有螺纹，所述吊杆6穿过所述底板9的所述安装孔和所述桥面3上钻设的固定孔，利用与所述螺纹配合的所述螺母将所述钢槽5与所述桥面3锚固，所述螺母为M24；

④待混凝土凝固，完成对所述桥梁断裂主梁(即所述T型梁)的加固。

所述钢槽5的预拱度主要取决于所述T型梁的长度和所述T型梁上裂缝的长度等因素。在本实施例中，采用以下方程式计算预拱度(y)，y＝kx²+b(0＜b＜100毫米)，下面以不同长度的T型梁和不同长度的裂缝举例：

序号	T型梁的长度(L)/米	断裂加固区域长度(x)/米	预拱度(y)/毫米
				1	10	0＜x＜3	10
2	20	0＜x＜6	20

3	30	0＜x＜9	30
				4	40	0＜x＜12	40
5	50	0＜x＜15	60

当然在具体施工过程中，也可以在进行所述步骤③之后重复所述步骤②及步骤③，即先向所述钢槽5内灌注一部分混凝土，再通过所述吊杆6对所述钢槽5施加一定量的减小其预拱度的拉力，并且由此反复进行，直至达到设计要求的对所述T型梁的预加力值。

实施例二

本发明的另一实施例，所述桥梁断裂主梁的加固方法，包括以下步骤：

a、对T型梁的断裂处进行修整：将所述断裂处的混凝土松散层剔凿干净至新鲜砼处，对外露锈蚀的钢筋进行打磨除锈并涂刷渗透型钢筋阻锈剂，对所述断裂处的表面涂刷界面剂后再用环氧砂浆修补；如果所述T型梁的所述断裂处或所述腹板2上有裂缝，在需要对所述裂缝进行灌缝封闭处理；

b、在所述T型梁上植入锚固钢筋：具体为在所述腹板2和中横隔梁上植入所述锚固钢筋8；并且在对所述腹板2植入所述锚固钢筋8之前还需要对所述腹板2内的钢筋位置进行探测，所述腹板2中植入的所述锚固钢筋8直径为16毫米，植筋深度为13厘米，各个所述锚固钢筋8之间的横纵向间距为30厘米；所述中横隔梁由混凝土浇筑在相邻所述T型梁的所述腹板2的侧面之间，用于加固所述腹板2，所述中横隔梁中植入的所述锚固钢筋8直径也为16毫米；

c、对所述T型梁的所述断裂处的外侧面进行凿毛：在所述腹板2的外侧面进行凿毛，形成深度不小于6毫米的凹痕，在本实施例中为5毫米；

d、在所述T型梁的所述断裂处的外部加设具有U形横截面的钢槽5，所述钢槽5的底板沿桥梁纵向(即所述桥面3延伸方向)成型有向上拱起的预拱，所述钢槽5的设置使得所述预拱的最高点靠在所述断裂处，并用吊具将所述钢槽5与所述桥面3锚固，至少一对所述吊具分别设置在所述钢槽的两端附近：与实施例一相同；

e、向所述钢槽5内灌注混凝土：与实施例一相同；

f、在所述吊具上施加张拉力，由此对所述钢槽5施加减小其预拱度的拉力：与实施例一相同；

g、待混凝土凝固，完成对所述桥梁断裂主梁(即所述T型梁)的加固。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种对桥梁断裂主梁的加固方法，其特征在于：至少包括以下步骤：

①在所述主梁的断裂处的外部加设具有U形横截面的钢槽，所述钢槽的底板沿桥梁纵向成型有向上拱起的预拱，所述钢槽的设置使得所述预拱的最高点靠在所述断裂处，并用吊具将所述钢槽与桥面锚固，至少一对所述吊具分别设置在所述钢槽的两端附近；

②向所述钢槽内灌注混凝土；

③在所述吊具上施加张拉力，由此对所述钢槽施加减小其预拱度的拉力；

④待混凝土凝固，完成对所述桥梁断裂主梁的加固。

2.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于：所述钢槽的预拱度为10-100毫米。

3.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于：所述吊具为吊杆结构，所述吊杆结构包括至少一端成型有螺纹的吊杆，成型在所述底板上的安装孔和与所述螺纹配合的螺母；所述吊杆穿过所述底板的所述安装孔和所述桥面上钻设的固定孔，利用所述螺母将所述钢槽与桥面锚固。

4.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于：所述步骤①中的所述钢槽的所述底板沿其长度方向由多个弧型预制段构成，各个所述预制段在安装时先与所述断裂处的底面粘贴，待吊装就位后再将各个所述预制段之间用连接钢板进行焊接或铆接连接。

5.根据权利要求4所述的加固方法，其特征在于：各个所述预制段的连接处的强度大于各所述预制段内部的连接处强度。

6.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于：在所述步骤③之后重复所述步骤②及步骤③。

7.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于：所述步骤①之前还包括对所述主梁的所述断裂处的外侧面进行凿毛的步骤。

8.根据权利要求7所述的加固方法，其特征在于：所述凿毛后形成的凹痕深度不小于6毫米。

9.根据权利要求7所述的加固方法，其特征在于：在所述凿毛步骤之前还包括在所述主梁上植入锚固钢筋的步骤。

10.根据权利要求9所述的加固方法，其特征在于：在植入所述锚固钢筋之前还包括对所述主梁内钢筋位置进行探测的步骤。

11.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于：还包括对所述主梁的所述断裂处进行的修整步骤。

12.根据权利要求11所述的加固方法，其特征在于：所述修整步骤为将所述断裂处的混凝土松散层剔凿干净至新鲜砼处，对外露锈蚀的钢筋进行打磨除锈并涂刷渗透型钢筋阻锈剂，对所述断裂处的表面涂刷界面剂后再用环氧砂浆修补。

13.根据权利要求12所述的加固方法，其特征在于：所述修整步骤还包括对所述主梁的所述断裂处的裂缝进行灌缝封闭处理。

14.根据权利要求1-13之一所述的加固方法，其特征在于：所述主梁为T型或I型梁，所述钢槽设置在所述T型或I型梁的下马蹄的外部。

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