CN104652292B

CN104652292B - 预应力混凝土桁式组合拱桥的桥面结构加固改造方法

Info

Publication number: CN104652292B
Application number: CN201510002189.2A
Authority: CN
Inventors: 杨珏; 唐纪祥; 金立赞; 姜迎秋
Original assignee: Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; China Jingye Engineering Corp Ltd
Current assignee: Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; China Jingye Engineering Corp Ltd
Priority date: 2015-01-04
Filing date: 2015-01-04
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2035-01-04
Also published as: CN104652292A

Abstract

本发明公开了一种预应力混凝土桁式组合拱桥的桥面结构加固改造方法。基于本发明，桥面基板下方增设的支承结构能够对桥面板提供有效的额外支承，并且，桥面基板上方浇筑形成的钢筋混凝土结构叠合层能够使原单向传力的桥面板变为双向传力的桥面板，因此，桥面结构承载能力得到有效提升；另外，桥梁两侧人行道钢筋混凝土挑梁上方的过水板、路缘石、封边梁等与前述钢筋混凝土结构叠合层一体浇筑形成，还能够提高桥面结构的整体抗侧弯刚度，因而能够进一步提升桥梁结构抵抗横向变形的能力。

Description

预应力混凝土桁式组合拱桥的桥面结构加固改造方法

技术领域

本发明涉及拱桥的加固改造技术，特别涉及一种预应力混凝土桁式组合拱桥的桥面结构加固改造方法。

背景技术

预应力混凝土桁式组合拱桥具有省料、自重轻，跨越能力大、施工机具简单等特点，是上世纪末在中国大力推广的一种桥型。

请参见图1，预应力混凝土桁式组合拱桥在其主孔中段10的上弦两端设有两道断缝S，因此，其主孔中段10的受力特性介于拱(即，轴压受力)和梁(即，弯曲受力)之间。尤其是，当环境温度降低时，主孔中段10更趋向于梁的受力特性。

其中，预应力混凝土桁式组合拱桥的主孔中段10及桁架上弦采用箱型截面，并且，请参见图2，预应力混凝土桁式组合拱桥还在主孔中段10的实腹部11、空实腹交接部12、空腹部上弦13、空腹部下弦14内设置有桁架式隔板100，这些桁架式隔板100用作预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构。

请参见图2并结合图3和图4，以主孔中段10处为例，桥面基板30与底板34以及桥梁两侧的边箱31和32共同围绕形成中箱，即前文所述的箱型截面。桥面基板30作为中箱的顶板直接承受车轮碾压作用，虽然中箱内存在用作横向联系结构的桁架式隔板100，但桁架式隔板100只在两侧的边箱31和32之间提供横向的水平支承力，而缺少在竖直方向上对桥面基板30的有效支承，因而由桥面基板30和铺设于桥面基板30上方的构造层300构成的桥面结构存在承载能力不足的现象，特别是部分运输车辆严重超载等，造成桥面板开裂损坏。

进一步，预应力混凝土桁式组合拱桥的既有设计并未考虑车辆荷载的横向分布系数(偏载系数)的影响，或对车辆荷载的横向分布系数考虑不足，因此，在车辆偏载作用下，容易在受力特性更趋向于梁的主孔中段10引起桥梁的横截面发生平行四边形式的变形。并且，请参见图3，桥面基板30和构造层300构成的桥面结构只能够在横向方向上实现的单向载荷传递，从而导致平行四边形式的变形无法受到有效约束，并由此导致主孔中段10的横向联系结构断裂损坏。

另外，仍参见图5并同时结合图3和图4，由于位于桥梁两侧钢筋混凝土挑梁33上方的人行道结构(包括过水板20、人行道板21、以及栏杆22等)与桥面基板30分体形成，因此，桥面结构的抗侧弯高度w只取决于桥面基板30的宽度，而非桥梁的整体宽度。相应地，桥梁的抗侧弯刚度不高。

正是上述的因素影响，在通行车辆持续不断的作用下，上述的桥面板损坏将进一步导致或加重桥梁横向联系结构的损坏，直至造成整个桥梁结构的损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种预应力混凝土桁式组合拱桥的桥面结构加固改造方法，该桥面结构加固改造方法包括：

在桥梁的两侧边箱之间设置从下方支承桥面基板的支撑体；

拆除桥面基板上方的既有构造层、以及桥梁两侧钢筋混凝土挑梁上方的既有人行道结构；

在桥面基板的上方浇筑形成钢筋混凝土结构叠合层、并在钢筋混凝土挑梁的上方与钢筋混凝土结构叠合层一体浇筑形成过水板以及过水板上方的路缘石和封边梁；

在路缘石上方架设人行道板、并在封边梁上方装设栏杆。

优选地，从下方支承桥面基板的支撑体以替代既有桁架式隔板的方式形成于桥梁的两侧边箱之间。或者，从下方支承桥面基板的支撑体由既有桁架式隔板改造而成。

优选地，从下方支承桥面基板的支撑体为横跨梁。或者，从下方支承桥面基板的支撑体为墙式隔板。

优选地，钢筋混凝土结构叠合层在桥面基板的上方形成找坡角度。

优选地，在桥面基板的上方浇筑形成钢筋混凝土结构叠合层之前，该桥面结构加固改造方法进一步包括：将用于形成钢筋混凝土结构叠合层的钢筋网与暴露在桥面基板上方的既有拉结短筋连接，并且，将用于与钢筋混凝土结构叠合层一体浇筑形成过水板的钢筋网与暴露在钢筋混凝土挑梁上方的既有钢筋、或种植于钢筋混凝土挑梁上方的拉结短筋连接。

优选地，在钢筋混凝土挑梁的上方与钢筋混凝土结构叠合层一体浇筑形成过水板之前，该桥面结构加固改造方法进一步包括：对桥面基板和钢筋混凝土挑梁的上表面进行表面凿毛处理。

优选地，该桥面结构加固改造方法进一步包括：在钢筋混凝土结构叠合层的上方铺设桥面耐磨层及防水层。

如上可见，基于本发明，桥面基板下方的支撑体能够对桥面基板提供有效的支撑，并且，桥面基板上方浇筑形成的钢筋混凝土结构叠合层能够使原单向传力的桥面板变为双向传力的桥面板，因此，桥面结构承载能力得到有效提升；另外，桥梁两侧人行道钢筋混凝土挑梁上方的过水板、路缘石、封边梁等与前述钢筋混凝土结构叠合层一体浇筑形成，还能够提高桥面结构的整体抗侧弯刚度，因而能够进一步提升桥梁结构抵抗横向变形的能力。

附图说明

图1为预应力混凝土桁式组合拱桥的整体外形结构示意图；

图2为预应力混凝土桁式组合拱桥的局部横向联系结构分布示意图；

图3为图2中的A-A处剖面的局部放大示意图；

图4为图2中的B-B处剖面的结构示意图；

图5为图1中的桥面载荷传递示意图；

图6为本发明实施例中的一种桥面结构加固改造方法的示例性流程示意图；

图7为利用如图6所示的桥面结构加固改造方法进行加固改造前后的结构比对图；

图8为图7中的C-C处剖面的结构示意图；

图9为利用如图6所示的桥面结构加固改造方法进行加固改造后的桥面载荷传递示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

请参见图6，在本发明的实施例中，一种预应力混凝土桁式组合拱桥的桥面结构加固改造方法包括：

步骤601，在桥梁的两侧边箱之间设置从下方支承桥面基板的支撑体；

步骤602，拆除桥面基板上方的既有构造层、以及桥梁两侧钢筋混凝土挑梁上方的既有人行道结构；

步骤603，在桥面基板的上方浇筑形成钢筋混凝土结构叠合层、并在钢筋混凝土挑梁的上方与钢筋混凝土结构叠合层一体浇筑形成过水板以及过水板上方的路缘石和封边梁；

步骤604，在路缘石上方架设人行道板、并在封边梁上方装设栏杆。

至此，上述流程结束。

请参见图7并同时结合图8，经如图6所示的上述流程改造后，桥面基板30的下方会受到支撑体40的支撑，由于该支撑体40于既有桁架式隔板的原安装位置连接在桥梁两侧的边箱31和32之间，因此，该支撑体不但对桥面基板30起到支撑作用，而且还能够替代既有桁架式隔板用作横向联系结构。从而，从下方支承桥面基板30的支撑体40能够以替代既有桁架式隔板的方式形成于桥梁的两侧边箱之间，即，拆除用图2和图4中示出的作横向联系结构的既有桁架式隔板100、并在这些既有桁架式隔板100的原位置浇筑形成兼顾横向联系和支承桥面基板30的支撑体40。或者，步骤601设置的支撑体40也可以由图2和图4中示出的既有桁架式隔板100改造而成。其中，图7和图8中示出的支撑体40为横跨梁，但在实际应用中，从下方支承桥面基板30的支撑体也可为墙式隔板，相比于横跨梁，墙式隔板可以更有效地抑制桥梁横截面变形。

仍参见图7，经如图6所示的上述流程改造后，桥面基板30的上方的既有构造层300(包括找坡层、铺装层以及后浇结构层等)被拆除、并新铺设有钢筋混凝土结构叠合层50，其中，钢筋混凝土结构叠合层50还可以形成找坡角度，即，钢筋混凝土结构叠合层50可以被复用为找坡层。并且，钢筋混凝土挑梁33上方的既有人行道结构(包括过水板20、人行道板21、以及栏杆22等)被拆除、并铺设有与钢筋混凝土结构叠合层50一体成型的过水板60和路缘石61和封边梁62。并且，过水板60的上方还装设有被路缘石61支撑的人行道板63(由木板或任一种复合材料板制成)、以及装设于封边梁62上方的栏杆64(由不锈钢材料或其他金属材料制成)。

请在参见图7的同时结合图5和图9，浇筑钢筋混凝土结构叠合层50后的桥面板可以利用两侧边箱结构及新增设的支撑体在横向和纵向两方向上同时传递桥面荷载(如图9所示)，而不像既有桥面结构那样仅依靠边箱单向传递桥面荷载(如图5所示)。并且，钢筋混凝土挑梁33上方的过水板60与钢筋混凝土结构叠合层50一体浇筑形成，因此，过水板60与钢筋混凝土结构叠合层50共同承担桥面抗侧弯，因而能够提高桥面结构的整体抗侧弯刚度，即，经本发明实施例改进后的桥面结构抗侧弯高度W(如图9所示)明显大于既有桥面结构的抗侧弯高度w(如图5所示)，相应地，抗侧弯刚度明显提高。

在实际应用中，为了保证钢筋混凝土结构叠合层50与桥面基板30的有效联结，在利用步骤603浇筑形成钢筋混凝土结构叠合层50之前，还可以进一步将用于形成钢筋混凝土结构叠合层50的钢筋网与暴露在桥面基板30上方的既有拉结短筋连接(可以选用焊接方式实现连接)，以提高钢筋混凝土结构叠合层50与桥面基板30之间的联结可靠性；并且，若对桥面基板30的上表面进行表面凿毛处理，浇筑形成的钢筋混凝土结构叠合层50还能够通过匹配凿毛表面的咬合齿与桥面基板30相咬合，以进一步提高钢筋混凝土结构叠合层50与桥面基板30之间的联结可靠性。

同理，为了保证过水板60与钢筋混凝土挑梁33的有效联结，在利用步骤603与钢筋混凝土结构叠合层50一体浇筑形成过水板60之前，可以将用于浇筑形成过水板60的钢筋网与暴露在钢筋混凝土挑梁33上方的既有钢筋、或种植于钢筋混凝土挑梁33上方的拉结短筋连接(可以选用焊接方式实现连接)；并且，同样可以对钢筋混凝土挑梁33的上表面进行表面凿毛处理，使浇筑形成的过水板60还能够通过匹配凿毛表面的咬合齿与钢筋混凝土挑梁33相咬合，从而进一步提高过水板60与钢筋混凝土挑梁33之间的联结可靠性。

另外，钢筋混凝土结构叠合50层的上方还可以铺设桥面耐磨层及防水层70。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种预应力混凝土桁式组合拱桥的桥面结构加固改造方法，其特征在于，该桥面结构加固改造方法包括：

在桥梁的两侧边箱之间设置从下方支承桥面基板的支撑体；

在路缘石上方架设人行道板、并在封边梁上方装设栏杆。

2.根据权利要求1所述的桥面结构加固改造方法，其特征在于，从下方支承桥面基板的支撑体以替代既有桁架式隔板的方式形成于桥梁的两侧边箱之间。

3.根据权利要求1所述的桥面结构加固改造方法，其特征在于，从下方支承桥面基板的支撑体由既有桁架式隔板改造而成。

4.根据权利要求1所述的桥面结构加固改造方法，其特征在于，从下方支承桥面基板的支撑体为横跨梁。

5.根据权利要求1所述的桥面结构加固改造方法，其特征在于，从下方支承桥面基板的支撑体为墙式隔板。

6.根据权利要求1所述的桥面结构加固改造方法，其特征在于，钢筋混凝土结构叠合层在桥面基板的上方形成找坡角度。

7.根据权利要求1所述的桥面结构加固改造方法，其特征在于，在桥面基板的上方浇筑形成钢筋混凝土结构叠合层之前，该桥面结构加固改造方法进一步包括：

将用于形成钢筋混凝土结构叠合层的钢筋网与暴露在桥面基板上方的既有拉结短筋连接，并且，将用于与钢筋混凝土结构叠合层一体浇筑形成过水板的钢筋网与暴露在钢筋混凝土挑梁上方的既有钢筋、或种植于钢筋混凝土挑梁上方的拉结短筋连接。

8.根据权利要求1所述的桥面结构加固改造方法，其特征在于，在钢筋混凝土挑梁的上方与钢筋混凝土结构叠合层一体浇筑形成过水板之前，该桥面结构加固改造方法进一步包括：

对桥面基板和钢筋混凝土挑梁的上表面进行表面凿毛处理。

9.根据权利要求1所述的桥面结构加固改造方法，其特征在于，该桥面结构加固改造方法进一步包括：

在钢筋混凝土结构叠合层的上方铺设桥面耐磨层及防水层。