CN103485285A - 一种系杆拱桥刚性吊杆的更换方法 - Google Patents

Abstract

一种系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，吊杆更换的施工过程分为如下步骤：（1）设置临时吊杆平台；临时吊杆平台包括吊杆和销铰，吊杆的上下两端分别与拱肋和横梁连接，所述横梁上连接有锚固耳板，所述锚固耳板上连接有销铰，所述销铰与吊杆的下端连接；其传力途径为桥面板→横梁→锚固耳板→销铰→吊杆→拱肋，（2）吊装临时纵梁即贝雷梁；（3）提升临时吊杆，使原吊杆处于无应力状态；本发明具有以下特点：1.不需在原结构上钻孔，避免对结构的损害，便于吊杆更换施工；2.吊杆下端可随桥面一起水平位移，改善吊杆受力状况，避免吊杆护套破损和钢丝受力不均匀；3.便于后期吊杆更换。

Description

一种系杆拱桥刚性吊杆的更换方法

技术领域

本发明涉及系杆拱桥吊杆更换技术领域，具体涉及一种采用销接式吊杆更换刚性吊杆的方法。

背景技术

系杆拱桥具有结构合理、受力明确、竖向刚度大等优点，这种桥型不但技术经济指标先进，造价经济，同时桥型美观，反映出力与美的统一，结构形式与环境的和谐。系杆拱桥中的吊杆将纵梁和横梁系统悬挂在拱肋之下，是主要的受拉构件，桥面荷载通过吊杆和桥面系将作用力传递至拱肋上。由于传统吊杆在锚固体系、索体结构、防腐方案等方面的缺陷，致使其过早产生损伤，吊杆的主要病害有防护结构失效、钢丝或钢绞线锈蚀、上下锚具不能发挥作用及吊杆断裂等。

系杆拱桥的吊杆根据其构造分为刚性吊杆和柔性吊杆。刚性吊杆通常采用钢筋混凝土或预应力混凝土制作，吊杆两端钢筋分别与拱肋和横梁钢筋焊接，这种连接方式为吊杆的更换带来诸多不便。当采用传统的更换方法时，需要在拱肋和横梁上同时钻孔，这对原结构的损伤较大，尤其当横梁出现病害较多时，可能导致横梁出现破坏。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，避免对结构的损害，改善吊杆受力状况，便于后期吊杆更换。

本发明的技术方案是： 

一种系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，吊杆更换的施工过程分为如下步骤：

（1）设置临时吊杆平台；临时吊杆平台包括吊杆和销铰，吊杆的上下两端分别与拱肋和横梁连接，所述横梁上连接有锚固耳板，所述锚固耳板上连接有销铰，所述销铰与吊杆的下端连接；其传力途径为桥面板→横梁→锚固耳板→销铰→吊杆→拱肋，

（2）吊装临时纵梁即贝雷梁；

（3）提升临时吊杆，使原吊杆处于无应力状态；

（4）拆除原吊杆；

（5）在拱肋正确位置钻孔，并设锚下平台；

（6）在横梁上安装插耳式铰；

（7）安装新吊杆；

（8）调整新吊杆；通过调整新吊杆长度，使其达到正常使用受力状态；

（9）完成吊杆更换，拆除临时设施。

所述锚固耳板包括上连接板，所述上连接板与销铰连接。

所述锚固耳板还包括下连接板、螺纹杆和螺纹钢锚具，所述上连接板和下连接板之间通过螺纹杆和螺纹钢锚具连接。

所述销铰包括吊耳、吊耳座和销轴，吊耳、吊耳座之间通过销轴连接，吊耳与吊杆的下端固定连接，吊耳座与上连接板固定连接。

所述吊耳座焊接在上连接板上。

所述的吊耳座的设计参数包括板宽B、板厚δ、板孔的顶距A1、板孔的底距A2、边距A3、孔直径D、孔与销轴的间隙e：

（1）验算吊耳座的横截面强度

公式中，An为销孔边至吊耳座的截面积An=2A3×δ，F为销轴传递至吊耳的拉力；f为钢材强度设计值，该验算可避免吊耳座发生净截面受拉破坏；

（2）验算吊耳座的孔壁承压强度

式中，

为参照普通螺栓连接的承压强度取值，F为销轴传递至吊耳的拉力，D为吊耳座的孔的内径，δ为板厚，该验算可以防止出现孔道的挤压破坏。

所述销轴用于连接吊杆和吊耳座，其参数包括销轴的直径d、F为销轴承受的吊杆拉力，对销轴强度进行验算：

（1）验算销轴的抗剪强度

式中，fe为钢材抗剪强度设计值，ne为销轴的剪切面数，通过该式的验算可防止销轴发生剪切破坏；

（2）验算销轴的抗弯强度

式中，M为销轴承受的弯矩，M=FL/4，L为销轴的计算跨度，W1为销轴截面的抵抗矩，

，通过该式的验算可防止销轴发生弯曲破坏。

所述吊杆的上端连接有张拉端锚环，张拉端锚环上端密封连接有压盖。

张拉端锚环的外侧设有保护的上防护罩。

本发明提出采用销接式吊杆更换传统刚性吊杆的方法，解决新吊杆与横梁的锚固问题。该方法不仅施工简便，而且可以改善吊杆的受力，同时便于后期吊杆更换。

本发明具有以下特点：1.不需在原结构上钻孔，避免对结构的损害，便于吊杆更换施工；2.吊杆下端可随桥面一起水平位移，改善吊杆受力状况，避免吊杆护套破损和钢丝受力不均匀；3.便于后期吊杆更换。

本发明的技术经济效果：

1. 不需在原结构上钻孔，避免对结构的损害，便于吊杆更换施工。

2. 吊杆下端可随桥面一起水平位移，改善吊杆受力状况，避免吊杆护套破损和钢丝受力不均匀。

3. 便于后期吊杆的更换。

附图说明

图1是本发明的销接式吊杆结构体系的横桥向图；

图2是本发明的销接式吊杆结构体系的纵桥向图；

图3是销铰的几何尺寸图；

图4是采用临时纵梁和临时吊杆示意图。

图注说明：上防护罩1，压盖2，张拉端锚环3，锚具垫板4，吊杆5，浇筑的环氧砂浆6，约束环7，减震器8，拱肋9，防水装置10，不锈钢护套11，防锈钢管12，下防护罩13，固定端锚杯螺母14，吊耳15，销轴16，精轧螺纹杆17，精轧螺纹钢锚具18，上连接板19，下连接板20，横梁21，锚固耳板22，临时吊杆23、临时纵梁（贝雷梁）24、钢垫板25、防锈油脂26，外螺纹27，吊耳座28。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明包括吊杆5，吊杆5的上下两端分别与拱肋9、横梁21连接。

吊杆5的外侧面涂有防锈油脂26，吊杆5的露在外的部分的外侧还设有不锈钢护套11以及防锈钢管12。

吊杆5的上端连接有张拉端锚环3，张拉端锚环3的上端连接有密封张拉端锚环3上端的压盖2，张拉端锚环3的外侧设有保护的上防护罩1。拱肋9的上侧面固定连接有锚具垫板4，上防护罩1固定连接在锚具垫板4上。吊杆5的外侧还连接有约束环7。在吊杆5和拱肋9之间设有减震器8，拱肋9和吊杆5连接处的最下端设有防水装置10。锚具垫板4和拱肋9之间浇筑有环氧砂浆6。

本发明采用一种销接式吊杆结构体系，通过锚固耳板22与桥面横梁21相连，在锚固耳板22上做销铰，实现桥面结构与吊杆5的铰接。销铰连接在锚固耳板22上。

本发明包括锚固耳板22和销铰；锚固耳板22由上连接板19、下连接板20、精轧螺纹杆17和精轧螺纹钢锚具18构成。

销铰由吊耳15、吊耳座28和销轴16构成。

具体结构为：

横梁21上连接有锚固耳板22，锚固耳板22的上下两端分别连接有上连接板19、下连接板20，上连接板19、下连接板20之间通过精轧螺纹杆17以及精轧螺纹钢锚具18紧固连接。在上连接板19上焊接有吊耳座28，吊耳座28连接吊耳15，吊耳座28和吊耳15之间通过销轴16连接。吊耳15的上端设有外螺纹，吊杆5的下端也设有外螺纹27。吊耳15的上端和吊杆5的下端之间通过固定端锚杯螺母14连接在一起。在固定端锚杯螺母14以及吊耳15的外侧还设有起防护作用的下防护罩13。下防护罩13的下端焊接在上连接板19上。

销接式吊杆结构体系由锚固耳板和销铰构成，其传力途径为桥面板→横梁→锚固耳板→销铰→吊杆→拱肋，传力明确顺畅。

如图3所示，图3为销铰的几何尺寸图。根据设计吊杆5张拉力F和设计参数，对吊耳座28的横截面强度、孔壁承压强度及销轴16的抗剪、抗弯强度分别进行验算。

吊耳座28焊接于锚固耳板22的上连接板19上，其设计参数包括板宽B、板厚δ、板孔的顶距A ₁、板孔的底距A ₂、边距A ₃、孔直径D、孔与销轴的间隙e，设计方法为：

（1）吊耳座28横截面强度

式中，F为销轴16传递至吊耳座28的拉力；f为为钢材强度设计值，A _n为销孔边至吊耳座28的截面积A_n=2A₃×δ，该验算可避免吊耳座28发生净截面受拉破坏。

（2）吊耳座28孔壁承压强度

式中，

为参照普通螺栓连接的承压强度取值，D为吊耳座的孔的内径，δ为板厚，该验算可以防止出现孔道的挤压破坏。

所述销轴16用于连接吊杆5和吊耳座28，其设计参数包括销轴16的直径d、销轴16的计算跨度L，设计方法为：

（1）销轴16的抗剪强度

式中，F为销轴16承受的吊杆拉力，f _e为钢材抗剪强度设计值，n _e为销轴16的剪切面数，d为销轴直径，通过该式的验算可防止销轴16发生剪切破坏。

（2）销轴16的抗弯强度

式中，M为销轴16承受的弯矩，M=FL/4，F为销轴承受的吊杆拉力，L为销轴16的计算跨度，W ₁为销轴16截面的抵抗矩，

，通过该式的验算可防止销轴16发生弯曲破坏。

吊杆5更换的施工过程分为如下：

（1）设置临时吊杆平台；

（2）如图4所示，吊装临时纵梁24（贝雷梁），横梁21下方连接有钢垫板25；

（3）提升临时吊杆23，使原吊杆处于无应力状态；

（4）拆除原吊杆；

（5）在拱肋9的正确位置钻孔，并设锚下平台；

（6）在横梁21上安装锚固耳板22；

（7）安装新吊杆5；

（8）调整新吊杆5，通过调整新吊杆5长度，使其达到正常使用受力状态；

（9）完成吊杆更换，拆除临时设施。

Claims (10)

1.一种系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，其特征在于：吊杆更换的施工过程分为如下步骤：

（1）设置临时吊杆平台；临时吊杆平台包括吊杆和销铰，吊杆的上下两端分别与拱肋和横梁连接，所述横梁上连接有锚固耳板，所述锚固耳板上连接有销铰，所述销铰与吊杆的下端连接；其传力途径为桥面板→横梁→锚固耳板→销铰→吊杆→拱肋，

（2）吊装临时纵梁即贝雷梁；

（3）提升临时吊杆，使原吊杆处于无应力状态；

（4）拆除原吊杆；

（5）在拱肋正确位置钻孔，并设锚下平台；

（6）在横梁上安装插耳式铰；

（7）安装新吊杆；

（8）调整新吊杆；通过调整新吊杆长度，使其达到正常使用受力状态；

（9）完成吊杆更换，拆除临时设施。

2.根据权利要求1所述的系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，其特征在于：所述锚固耳板包括上连接板，所述上连接板与销铰连接。

3.根据权利要求2所述的系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，其特征在于：所述锚固耳板还包括下连接板、螺纹杆和螺纹钢锚具，所述上连接板和下连接板之间通过螺纹杆和螺纹钢锚具连接。

4.根据权利要求1-3任一条所述的系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，其特征在于：所述销铰包括吊耳、吊耳座和销轴，吊耳、吊耳座之间通过销轴连接，吊耳与吊杆的下端固定连接，吊耳座与上连接板固定连接。

5.根据权利要求4所述的系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，其特征在于：所述吊耳座焊接在上连接板上。

6.根据权利要求4所述的系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，其特征在于：所述的吊耳座的设计参数包括板宽B、板厚δ、板孔的顶距A ₁、板孔的底距A ₂、边距A ₃、孔直径D、孔与销轴的间隙e：

（1）验算吊耳座的横截面强度

公式中，A _n为销孔边至吊耳座的截面积A_n=2A₃×δ，F为销轴传递至吊耳的拉力；f为钢材强度设计值，该验算可避免吊耳座发生净截面受拉破坏；

（2）验算吊耳座的孔壁承压强度

式中，为参照普通螺栓连接的承压强度取值，F为销轴传递至吊耳的拉力，D为吊耳座的孔的内径，δ为板厚，该验算可以防止出现孔道的挤压破坏。

7.根据权利要求4所述的系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，其特征在于：所述销轴用于连接吊杆和吊耳座，其参数包括销轴的直径d、F为销轴承受的吊杆拉力，对销轴强度进行验算：

（1）验算销轴的抗剪强度

式中，f _e为钢材抗剪强度设计值，n _e为销轴的剪切面数，通过该式的验算可防止销轴发生剪切破坏；

（2）验算销轴的抗弯强度

式中，M为销轴承受的弯矩，M=FL/4，L为销轴的计算跨度，W ₁为销轴截面的抵抗矩，

，通过该式的验算可防止销轴发生弯曲破坏。

8.根据权利要求6所述的系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，其特征在于：所述销轴用于连接吊杆和吊耳座，其参数包括销轴的直径d、F为销轴承受的吊杆拉力，对销轴强度进行验算：

（1）验算销轴的抗剪强度

式中，f _e为钢材抗剪强度设计值，n _e为销轴的剪切面数，通过该式的验算可防止销轴发生剪切破坏；

（2）验算销轴的抗弯强度

式中，M为销轴承受的弯矩，M=FL/4，L为销轴的计算跨度，W ₁为销轴截面的抵抗矩，

，通过该式的验算可防止销轴发生弯曲破坏。

9.根据权利要求1-3任一条所述的系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，其特征在于：所述吊杆的上端连接有张拉端锚环，张拉端锚环上端密封连接有压盖。

10.根据权利要求1-3任一条所述的系杆拱桥刚性吊杆的更换方法，其特征在于：张拉端锚环的外侧设有保护的上防护罩。

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