CN103758046A - 钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，所述主梁结构包括有间距均匀设置的吊杆，吊杆下部设置有吊杆横梁，包括：步骤一，在吊杆横梁上安装钢纵梁，所述钢纵梁将吊杆横梁连接成一个整体；步骤二，在钢纵梁的两侧设置混凝土纵梁。本发明对原结构进行了补强，增强了桥梁的纵向和横向刚度，又对后续吊杆的更换起到了便利作用，而且施工工序简便，整体降低了施工成本。

Description

钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法

技术领域

本发明涉及钢管混凝土拱桥的加固领域，特别是指无系杆、无纵梁的钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法。

背景技术

自20世纪90年以来，钢管混凝土拱桥在中国得到了广泛的应用，目前，己建成的钢管混凝土拱桥约有200多座。

目前该类桥梁的运营状态各有不同，大部分已经进入吊杆更换周期，各种通病逐步显现。特别是无系杆、无纵梁的钢管混凝土铺装层损坏极其严重，而且短吊杆受力过大和因疲劳出现的各种病态，增加了对于此类桥梁的维修加固难度。

国内，已有几座钢管拱桥对主梁结构和吊杆进行了加固、更换，部分桥梁达到了一定的加固效果，但还没有达到加固之初的预想状态。

对于大跨度、无系杆、无纵梁的钢管混凝土拱桥主梁结构加固技术无明确规范，而且加固设计和施工涉及因素较多，钢管与混凝土各自的结构关系如何选取，才能使二者的结合最优，同样缺乏研究。

由于施工偏差造成的，拱轴线与压力线不重合等产生的附加应力产生耦合，对钢管混凝土极限承载力的影响有多大，值得深入研究。

基于现有的资料，虽然模型各有优缺点，但缺乏计算钢管拱强度和稳定的符合实际的实用计算公式，对刚度加强的程度和如何平衡因过大刚度对结构自身的影响没有明确的规范。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法既能够做到对原结构补强，又能够对后续吊杆的更换起到便利作用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，所述主梁结构包括有间距均匀设置的吊杆，吊杆下部设置有吊杆横梁，包括：

步骤一，在吊杆横梁上安装钢纵梁，所述钢纵梁将吊杆横梁连接成一个整体；

步骤二，在钢纵梁的两侧设置混凝土纵梁。

进一步地，在步骤一前，拆除吊杆两侧的混凝土面板及吊杆横梁上的混凝土。

进一步地，步骤一中，在所述钢纵梁上安装耳板，所述耳板与吊杆横梁的侧面密贴并通过定位螺栓固定。

进一步地，所述耳板上还设置有耳板加劲板。

进一步地，每个所述吊杆横梁对应设置一个钢纵梁，每个所述钢纵梁的长度为：该吊杆横梁的宽度+该吊杆横梁到前一根吊杆横梁1/2净距+该吊杆横梁到后一根吊杆横梁1/2净距。

进一步地，步骤一中，将钢纵梁全部定位完成后统一焊接，使钢纵梁与吊杆横梁连接成一个整体。

进一步地，步骤二中，所述混凝土纵梁在拱角处断开并通过剪力钉与钢纵梁连接成整体。

进一步地，所述混凝土纵梁在吊杆横梁的两侧安装牛腿。

进一步地，所述混凝土纵梁通过U型钢筋与其两侧的原混凝土桥面板连接。

进一步地，在步骤二后，在钢管混凝土拱桥的桥轴线位置设置一道桥轴线混凝土纵梁，所述桥轴线混凝土纵梁通过U型钢筋与其两侧的原混凝土桥面板连接。

本发明对原结构进行了补强，增强了桥梁的纵向和横向刚度，又对后续吊杆的更换起到了便利作用，而且施工工序简便，整体降低了施工成本。

附图说明

图1为本发明一实施例中加固后横断面布置图；

图2为本发明一实施例中加固后纵梁平面布置图；

图3为本发明一实施例中吊杆横梁处钢纵梁横断面布置图；

图4为本发明一实施例中混凝土纵梁横断面布置图；

图5为本发明一实施例中剪力钉和U型钢筋示意图。

1、钢纵梁，2、耳板，3、定位螺栓，4、耳板加劲板，5、桥轴线混凝土纵梁，6、混凝土纵梁，7、牛腿，8、U型钢筋，9、剪力钉，10.吊杆，11、吊杆横梁，12、伸缩缝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1至图5所示，本发明提供一种钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，其为在吊杆10处新增钢纵梁1来完成加固。

所述主梁结构包括有间距均匀设置的吊杆10，在吊杆横梁11上安装钢纵梁1，所述钢纵梁1将吊杆横梁11连接成一个整体，并在钢纵梁1的两侧设置混凝土纵梁6。本加固方法既做到对原结构补强，又对后续吊杆10的更换起到了便利作用。

本发明，首先需要拆除吊杆10两侧的混凝土面板及吊杆横梁11上的混凝土。在具体实施例时，需要拆除吊杆10处的混凝土防撞护栏、吊杆10两侧的预制桥面板、吊杆横梁11上湿接缝混凝土。将原来桥梁外侧的两道混凝土防撞护栏置换成钢纵梁1，钢纵梁1高度为1.2～1.3m，宽度为0.4m，钢纵梁1的材料根据设计需要来选择，例如采用Q345E钢材，为了方便现场的施工，钢纵梁1一般采用工厂预制、现场拼装的方式施工。

钢纵梁1在吊杆横梁11处向下伸出耳板2与吊杆横梁11固定，钢纵梁1还可作为后期更换吊杆10的分配梁使用，当吊杆10临时解除或断裂时，该处的钢纵梁1可承担桥面恒载和动载，并分配荷载至该吊杆10两侧的其他吊杆10上去，钢纵梁1布置如附图1、3。

本发明在钢纵梁1两侧新增铺了两道混凝土纵梁6，混凝土纵梁6在拱角处断开，供角是指混凝土纵梁6与钢纵梁1的结合处，混凝土纵梁6的一侧与钢纵梁1通过剪力钉9连接成整体，另一侧与原混凝土桥面板通过U型钢筋8连接成整体，并在吊杆横梁11两侧设置牛腿7，进一步增强了桥梁的纵向刚度和横向刚度。混凝土纵梁见附图1、2、4。

本发明还在桥的轴线位置增设了一道桥轴线混凝土纵梁5，桥轴线混凝土纵梁5在原桥的伸缩缝12处断开，所述桥轴线混凝土纵梁5与两侧的原混凝土桥面板通过U型钢筋8连接成整体，进一步增强了桥梁的纵向刚度。

本发明通过两道钢纵梁1、五道混凝土纵梁对结构体系进行了改变，起到系杆拱的作用，使得动态悬浮体系变成了空间格构体系，增加了桥面刚度和减小了桥面振动振幅。

本发明在安装钢纵梁时具有以下步骤：

(1)、测量原桥桥面线型、吊杆索道管口标高，作为后期施工过程中的原始标高。

(2)、利用风镐和混凝土切割机拆除：吊杆处混凝土防撞墙、吊杆10两侧混凝土铺装层和预制桥面板、吊杆横梁11上的湿接缝混凝土。

(3)、完成吊杆横梁11倾斜度测量、净距测量、顶面标高测量。

(4)、为保证钢纵梁1的耳板2能与吊杆横梁11侧面密贴，通过吊杆横梁11两侧倾斜度调整耳板2与钢纵梁1腹板的安装夹角（工厂预制的钢纵梁1，要根据吊杆横梁11倾斜度逐个放样拼装）。

(5)、为保证钢纵梁1现场安装精度，减少现场施焊工作量。每个吊杆横梁11对应一块钢纵梁1，钢纵梁宽度为吊杆横梁宽度+其到前一根吊杆横梁1/2净距+其到后一根吊杆横梁1/2净距，每个吊杆横梁11处的钢纵梁1均因吊杆横梁净距和倾斜度不一致和不同，即单个钢纵梁1只对应一个吊杆横梁11。

(6)、为保证钢纵梁1安装的线形，根据吊杆横梁11的顶面标高和原桥线形，来预设吊杆横梁11的抄垫高度和凿毛深度。

抄垫一般采用立模后浇筑灌浆料，确保抄垫顶面线形与即将架设钢纵梁1的线形一致，通过调整整体线形使吊杆横梁11顶面的凿毛个数尽量少与深度尽量小，保持凿毛后的顶面线形与即将架设钢纵梁1的线形一致。

(7)、为保证钢纵梁1安装质量，从原桥一侧依次安装至另一侧，单跨内钢纵梁1全部定位完成后统一施焊，单跨合拢和全桥合拢宜在早晨低温时段进行。

（9）、吊杆10两侧的混凝土纵梁6采用吊模施工，混凝土纵梁6在吊杆横梁11的两侧设置牛腿，钢纵梁1与混凝土纵梁6接触处设置剪力钉9连接，混凝土纵梁6的另一侧采用U型钢筋8与原混凝土桥面板连接，保证了钢纵梁1、混凝土纵梁6和原混凝土面板的整体性和横向刚度。

（10）、桥轴线混凝土纵梁5采用吊模施工，其两侧采用U型钢筋8连接原混凝土桥面板，保证了混凝土纵梁6和原预制桥面板的整体性和横向刚度。

为了进一步保证钢纵梁1与吊杆横梁11连接，采取如下措施：

A、钢纵梁的耳板2与吊杆横梁11粘贴前必须除锈，耳板2的粘贴面纵向用打磨机全部打磨出金属光泽，使光泽的纹路为横向，打磨后的钢纵梁粘贴面用丙酮清洗干净。然后在钢纵梁1上画线定位，在设计位置钻φ15mm的孔。

 B、混凝土表面处理

按设计位置凿开底板混凝土后，进行整平处理，并在混凝土构件粘结面，用硬毛刷沾高效洗涤剂，刷除表面油垢污物后用冷水冲洗，再对沾合面进行打磨，除去2～3mm厚浮浆层，直至完全露出新面，并用无油压缩空气吹除粉粒。

C、钻孔定位、清孔

先探测既有钢筋混凝土中的预应力钢束（筋）及普通钢筋的位置，如果与设计相冲突，应适当调整钻孔位置，然后用记号笔在孔位所对应的混凝土表面上做记号，用电锤在记号上钻孔。钻孔完成后，先用硬毛刷刷走孔内粉尘，再用高压风进行吹孔，最后用干净棉布沾丙酮或酒精彻底清洗孔道内部。植入螺杆时必须保持孔内无尘，干燥。

D、钢纵梁安装

将开孔、除锈打磨、清洗、验收合格后的钢纵梁抬起，与已植螺杆进行对孔安装。安装过程中，若开孔与个别已植螺杆有偏差，应避免大力锤击钢纵梁1或螺杆以免损伤钢板、砸断或震松螺杆。应将存在偏差的孔口标记后将钢纵梁1卸下，通过磁力钻或氧割对存在偏差的孔进行扩孔后重新安装。钢纵梁1安装到位后，为了保证注入的结构胶的厚度均匀，应在钢纵梁1与混凝土之间对应螺杆的位置放进与结构胶厚度相等的垫片或直径相等的短铁丝，将螺母拧紧。

E、植筋

按设计植筋位置用Φ12钢筋在梁体上钻孔，孔径15mm，钻孔深度不小于12cm→使用刷子及吹气筒清孔，清除孔内浮尘→配制植筋胶→使用专用注射枪将植筋胶从孔底部开始注胶，达孔深2/3左右→将钢筋按一个方向缓缓旋入到孔底→检查孔表面是否有胶水溢出以确保孔内充实→固化。

E、注胶、排气管安装

在钢纵梁1调整到位前，应在钢纵梁1周边、钢纵梁1与混凝土粘贴面之间按50～100cm的间距品字形安装长度20cm左右（满足注胶施工需要的长度）的塑料软管作为注胶及排气管。

F、周边封闭

周边封闭的主要目的是：在所要粘贴钢纵梁1与混凝土间形成一个封闭的空腔，并能承受注胶时所施加的压力。周边封闭应做到强度足够，边线平顺规整。为克服注胶时所施加的压力提供足够的支撑。封边胶涂抹完成后应及时对封边胶表面及边缘进行修整，以达到边线顺直、表面平整、光滑的效果。

G、压力注胶

在确认封边不漏气后开始灌注结构胶。当相邻注胶管开始有胶液流出后，在当前注胶管持续灌注2～5分钟，同时用小锤持续仔细敲击检查当前注胶管与下一注胶管之间的注胶密实度，并观察相邻注胶管（排气管）是否还有气泡排出，在确认该段胶液已密实且相邻注胶管（排气管）无气泡排出后，方可将当前注胶管封闭，移至下一注胶管继续注胶。注胶过程中禁止摇晃注胶罐，以防止露出压力注胶罐的出胶口而将气泡注入钢纵梁空腔内部。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，所述主梁结构包括有间距均匀设置的吊杆，吊杆下部设置有吊杆横梁，其特征在于，包括：

步骤一，在吊杆横梁上安装钢纵梁，所述钢纵梁将吊杆横梁连接成一个整体；

步骤二，在钢纵梁的两侧设置混凝土纵梁。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，其特征在于，在步骤一前，拆除吊杆两侧的混凝土面板及吊杆横梁上的混凝土。

3.根据权利要求2所述的钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，其特征在于，步骤一中，在所述钢纵梁上安装耳板，所述耳板与吊杆横梁的侧面密贴并通过定位螺栓固定。

4.根据权利要求3所述的钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，其特征在于，所述耳板上还设置有耳板加劲板。

5.根据权利要求4所述的钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，其特征在于，每个所述吊杆横梁对应设置一个钢纵梁，每个所述钢纵梁的长度为：该吊杆横梁的宽度+该吊杆横梁到前一根吊杆横梁1/2净距+该吊杆横梁到后一根吊杆横梁1/2净距。

6.根据权利要求5所述的钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，其特征在于，步骤一中，将钢纵梁全部定位完成后统一焊接，使钢纵梁与吊杆横梁连接成一个整体。

7.根据权利要求2所述的钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，其特征在于，步骤二中，所述混凝土纵梁在拱角处断开并通过剪力钉与钢纵梁连接成整体。

8.根据权利要求7所述的钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，其特征在于，所述混凝土纵梁在吊杆横梁的两侧安装牛腿。

9.根据权利要求7所述的钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，其特征在于，所述混凝土纵梁通过U型钢筋与其两侧的原混凝土桥面板连接。

10.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥主梁结构的加固方法，其特征在于，在步骤二后，在钢管混凝土拱桥的桥轴线位置设置一道桥轴线混凝土纵梁，所述桥轴线混凝土纵梁通过U型钢筋与其两侧的原混凝土桥面板连接。

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