CN105464006A - 一种圬工拱桥加固结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圬工拱桥加固结构，包括两侧加宽基础、两侧加宽拱座以及由自密实混凝土和波纹钢板拱壳组成的补强拱圈。该加固结构能够大幅度地提升病害拱桥的承载力，加固作业对既有拱圈的力学性能影响较小。本发明还公开了一种圬工拱桥加固结构的施工方法，包括以下步骤：加宽基础施工；加宽拱座施工；波纹钢板拱壳施工；封堵端板施工；混凝土填充体施工。该施工方法通过在拱形脚手架及延伸拱座分组拼装波纹钢板拱壳，通过牵引移动，逐步就位，能够快速、有效的实现圬工拱桥加固结构的施工。

Description

一种圬工拱桥加固结构及其施工方法

技术领域

本发明属于圬工拱桥加固技术领域，具体涉及一种圬工拱桥加固结构及其施工方法。

背景技术

随着使用年限的增加，在河水的冲刷、腐蚀，以及外界环境的风化作用下，目前相当数量的圬工拱桥拱桥主拱圈、腹拱圈等构件已发生损坏，从而导致承载力下降。同时，随着现役桥梁的实际通行荷载的增加，大量旧拱桥已不能满足使用要求，需要承载力提升或维修加固。

在桥梁工程中，石拱桥是非常古老的桥型，同时也是现阶段省县乡道上最主要的桥型之一。近年来，随着省县乡道车流量增加以及超载车、重型车增多，加剧了石拱桥病害的产生。特别是以前依照旧规范甚至没有规范指导下修建的石拱桥，由于设计荷载等级偏低，已经不能满足现阶段交通通行的要求。另外，随着服役年限的增长，桥梁的病害问题也越来越突出，需要处理的拱桥数量也越来越多。石拱桥的破坏带有很大的突发性，给桥梁的安全带来很大的威胁。如果对这些桥进行拆除重建，不仅要耗费巨大的人力、物力、财力，还需要中断交通，这对经济的影响是不可估量的。特别是对于那些有一定承载潜力且损坏不大的桥梁，通过适当的加固措施，可增强桥梁的承载能力，恢复和提升其通行能力，延长其寿命。这样不但节约资金，而且施工速度快，还避免了旧桥拆除带来的污染问题。

目前对拱桥的修复和加固方法可以分为两大类：1、通过增大主拱圈截面面积方法和提高主拱圈强度方法(例如，粘贴钢板和碳纤维布)，提高主拱圈承载力；2、通过改变结构体系或减轻拱上建筑恒重，减小主拱圈内力，维持主拱圈承载功能。

已有研究结果表明，粘贴钢板或纤维布对以受压为主的拱圈改善效果不明显，且石砌拱圈表面的风化层会明显影响钢板或纤维布与原拱圈的共同工作效果。所以，当主拱圈承重构件的断面不足，或承载构件施工质量不佳或已发生性能劣化，或由于桥梁长期超载运营等原因引起开裂、变形时，一般需要采用增加主拱圈截面面积的方法进行加固。增加主拱圈截面面积的方法可采用在原拱圈上缘(拱背)浇注混凝土、在原拱圈下缘浇注混凝土和在拱圈四周新增钢筋混凝土套箍3种方法。

1、在原主拱圈上缘(拱背)浇注混凝土，特别对于实腹式拱桥的实腹段需要拆除上部结构，施工周期长，费用高，又要中断交通。

2、在桥下净空容许、桥下泄水面积容许缩小时，可采用在原拱圈下面喷射混凝土或紧贴原拱圈下面浇筑钢筋混凝土新拱圈的方法。如果在原拱圈下缘浇注普通混凝土，由于一般加厚层都比较薄，模板是曲面形、钢筋是曲线形，泵送进去的混凝土在重力作用下垂直下落，堆积在钢筋、模板间，导致混凝土根本浇注不进去；即使浇注进去，也会存在结合不密实的问题。通过振动器振动后，混凝土仍不密实，大量混凝土堆积在模板浇注口，施工时难度较大。

3、在拱圈四周新增钢筋混凝土套箍的方法可以通过增加截面面积增加承载力，但由于混凝土面积较大，新增混凝土产生较大自重；通常只有拱圈区段性设置，才能减少混凝土用量，但是，区段性设置将导致突变截面成为加固后拱圈的薄弱点。

申请号为201110247277.0的中国发明专利公开了一种圬工拱桥的加固方法通过植筋和浇注混凝土的方式，沿拱圈的两侧形成一体结构的钢筋混凝土肋，对称布置的截面为L形的钢筋混凝土肋可以将荷载直接传递至拱座。

上述各种通过扩大截面面积提高承载力方法，无论采用喷射混凝土还是浇筑混凝土工艺，大面积的植筋时均会对原有拱圈结构造成损伤，影响原拱圈的完整性。

申请号为201410031178.2的中国发明专利公开了一种采用钢波纹板加固危桥的方法。专利设计采用顶推法使钢波纹板拱进入桥梁拱圈内；并提出向钢波纹板拱与桥梁拱圈内圆周面之间的间隙中浇筑混凝土或喷砂浆形成填充层。该方案存在以下3方面问题：1、钢波纹板拱顶推法就位，实施难度较大；2、如上所述，采用普通混凝土填充无法达到设计要求的密实状态；3、向钢波纹板拱与桥梁拱圈内圆周面之间的间隙中喷砂浆的工艺根本无法实施。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种圬工拱桥加固结构。该加固结构能够大幅度地提升桥梁的承载力，并由于该加固结构无需在拱圈内植筋，从而对拱圈的力学性能影响非常小，在保证原圬工拱桥结构的同时，实现了对圬工拱桥的有效加固。

为实现上述目的，本发明圬工拱桥加固结构采用的技术方案是：一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：包括左侧加宽基础、右侧加宽基础、左侧加宽拱座、右侧加宽拱座和波纹钢板拱壳，所述左侧加宽基础设置在拱桥的左侧基础内侧且与所述左侧基础相连接，所述右侧加宽基础设置在拱桥的右侧基础内侧且与所述右侧基础相连接，所述左侧加宽拱座设置在所述左侧加宽基础上且与拱桥的左侧拱座相连接，所述右侧加宽拱座设置在所述右侧加宽基础上且与拱桥的右侧拱座相连接，所述波纹钢板拱壳设置在拱桥的拱圈下方，所述波纹钢板拱壳的左端与左侧拱座相连接，所述波纹钢板拱壳的右端与右侧拱座相连接，所述波纹钢板拱壳与拱圈之间浇筑有混凝土填充体，所述拱桥的上游侧和下游侧均设置有用于封堵所述混凝土填充体的封堵端板。

上述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述混凝土填充体采用自密实混凝土浇筑而成。

上述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述波纹钢板拱壳与拱圈之间的距离沿拱圈的拱顶位置到所述左侧拱座的方向逐渐增大，所述波纹钢板拱壳与拱圈之间的距离沿拱圈的拱顶位置到右侧拱座的方向逐渐增大。

上述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述波纹钢板拱壳包括多个钢板拱壳单元，多个所述钢板拱壳单元沿与拱桥行车方向相垂直的方向依次布设，每个钢板拱壳单元包括沿拱圈的走向依次连接的多个单片波纹钢板，所述钢板拱壳单元上相邻两个单片波纹钢板相互搭接，且相邻两个所述单片波纹钢板通过穿过其搭接部的第一连接件相连接，相邻两个所述钢板拱壳单元相互搭接，相邻两个所述钢板拱壳单元通过穿过其搭接部的第二连接件相连接。

上述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述第一连接件包括第一锚固段和第一螺纹连接段，所述第一锚固段伸入所述混凝土填充体的一端设置有第一锚接弯钩，所述第一锚固段的另一端与所述第一螺纹连接段的一端相连接，所述第一螺纹连接段的另一端从相邻两个单片波纹钢板的搭接部穿出，所述混凝土填充体内设置有套在所述第一螺纹连接段上的第一内螺母，所述混凝土填充体的外侧设置有套在所述第一螺纹连接段上的第一外螺母；所述第二连接件包括第二锚固段和第二螺纹连接段，所述第二锚固段伸入所述混凝土填充体的一端设置有第二锚接弯钩，所述第二锚固段的另一端与所述第二螺纹连接段的一端相连接，所述第二螺纹连接段的另一端从相邻两个钢板拱壳单元的搭接部穿出，所述混凝土填充体内设置有套在所述第二螺纹连接段上的第二内螺母，所述混凝土填充体的外侧设置有套在所述第二螺纹连接段上的第二外螺母。

上述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述第一外螺母和与其相邻的单片波纹钢板之间设置有第一弹簧垫圈，所述第一外螺母远离所述第一弹簧垫圈的一侧设置有第一锁紧螺母；所述第二外螺母和与其相邻的钢板拱壳单元之间设置有第二弹簧垫圈，所述第二外螺母远离所述第二弹簧垫圈的一侧设置有第二锁紧螺母。

上述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述封堵端板的上边缘与拱圈锚固连接，所述封堵端板的下边缘与波纹钢板拱壳相焊接。

为了快速、有效的施工上述圬工拱桥加固结构，本发明还提供了一种圬工拱桥加固结构的施工方法。本发明圬工拱桥加固结构的施工方法采用的技术方案是：一种圬工拱桥加固结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、加宽基础施工：在拱桥内侧施工左侧加宽基础，并使左侧加宽基础与拱桥的左侧基础相连接，所述左侧加宽基础伸出拱桥的上游侧或下游侧形成左侧加宽基础延伸段；在拱桥内侧施工右侧加宽基础，并使右侧加宽基础与拱桥的右侧基础相连接，所述右侧加宽基础伸出拱桥的上游侧或下游侧形成右侧加宽基础延伸段，所述右侧加宽基础延伸段和所述左侧加宽基础延伸段均位于拱桥的上游侧或均位于拱桥的下游侧；

步骤二、加宽拱座施工：在左侧加宽基础上施工左侧加宽拱座，并使所述左侧加宽拱座与所述左侧基础连接，所述左侧加宽拱座伸出拱桥的上游侧或下游侧形成左侧加宽拱座延伸段，所述左侧加宽拱座延伸段对应设置在所述左侧加宽基础延伸段上；在右侧加宽基础上施工右侧加宽拱座，并使所述右侧加宽拱座与所述右侧基础连接，所述右侧加宽拱座伸出拱桥的上游侧或下游侧形成右侧加宽拱座延伸段，所述右侧加宽拱座延伸段对应设置在所述右侧加宽基础延伸段上；

步骤三、波纹钢板拱壳施工：在波纹钢板拱壳施工时，包括以下步骤：

步骤301、在左侧加宽拱座上设置左侧导轨，在右侧加宽拱座上设置右侧导轨，所述左侧导轨和所述右侧导轨均沿与拱桥行车方向相垂直的方向布设；

步骤302、在所述左侧加宽拱座延伸段和所述右侧加宽拱座延伸段之间搭设脚手架，并使所述脚手架顶部的形状与所述拱圈的形状相适配；

步骤303、在所述脚手架顶部将多个单片波纹钢板沿拱圈的走向依次搭接构成钢板拱壳单元，并使钢板拱壳单元上相邻两个所述单片波纹钢板通过穿过其搭接部的第一连接件相连接；

步骤304、将钢板拱壳单元的左端伸入所述左侧导轨且与所述左侧导轨呈滑动配合，将钢板拱壳单元的右端伸入所述右侧导轨且与所述右侧导轨呈滑动配合，再通过绞盘设备的牵引使钢板拱壳单元沿所述左侧导轨和所述右侧导轨滑动至拱圈的下方，并在钢板拱壳单元与拱圈之间预留有用于浇筑混凝土的间隙；

步骤305、重复步骤303和步骤304，完成多个钢板拱壳单元的安装，将相邻两个钢板拱壳单元相搭接，并使相邻两个所述钢板拱壳单元通过穿过其搭接部的第二连接件相连接从而构成波纹钢板拱壳；

步骤四、封堵端板施工：将开设有输料孔和排气孔的两个封堵端板一一对应设置在拱桥的上游侧和下游侧，并将所述封堵端板的上边缘与拱圈锚固连接，将所述封堵端板的下边缘与波纹钢板拱壳相焊接，两个所述封堵端板、波纹钢板拱壳、拱圈、左侧加宽拱座和右侧加宽拱座围成用于浇筑混凝土的填充腔室；

步骤五、混凝土填充体施工：通过封堵端板上的输料孔向所述填充腔室内浇筑混凝土以形成混凝土填充体。

上述的施工方法，其特征在于：在步骤五中施工混凝土填充体时，沿所述波纹钢板拱壳的两端向波纹钢板拱壳顶部的方向分层向所述填充腔室内浇筑自密实混凝土，分层浇筑自密实混凝土时，在下一层自密实混凝土硬化后，再浇筑上一层自密实混凝土。

上述的施工方法，其特征在于：向所述波纹钢板拱壳顶部上方浇筑自密实混凝土时，在所述自密实混凝土内添加膨胀剂。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明圬工拱桥加固结构由波纹钢板拱壳、混凝土填充体以及待加工拱桥的拱圈共同组成了新的承重拱圈结构，从而大幅度地提升了桥梁的承载力，有效的实现了对圬工拱桥的加固作用。

2、本发明圬工拱桥加固结构的混凝土填充体采用自密实混凝土浇筑而成，由于自密实混凝土具有良好的流动性和较强的填充能力，能够在免振捣的情况下实现对波纹钢板拱壳与拱圈之间的填充腔室进行有效的填充。

3、本发明圬工拱桥加固结构通过调整波纹钢板拱壳与拱圈之间的距离，以使混凝土填充体成为变截面形式，进而使由拱圈、波纹钢板拱壳和混凝土填充体构成的新的承重拱圈结构也成为变截面形式，进而满足拱桥的受力需求。

4、本发明施工方法能够快速、有效的实现圬工拱桥加固结构的施工，即能够实现波纹钢板拱壳和混凝土填充体的快速施工。并且在对桥梁加固施工过程，始终在拱桥底部进行，不仅便于实施，而且利于保证质量，而且可在不中断交通的条件下完成施工作业，社会效益好。不需拆除拱圈上部结构，施工效率高。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明加固结构的结构示意图。

图2为图1中A处的局部放大图。

图3为本发明加固结构中相邻两个钢板拱壳单元的连接关系示意图。

图4为本发明施工方法的方法流程图。

附图标记说明:

1—左侧加宽基础；2—左侧基础；

3—左侧拱座；4—左侧加宽拱座；

5—护栏；6—拱桥侧墙；

7—拱圈；8—混凝土填充体；

9—桥面；10—右侧拱座；

11—右侧基础；12—右侧加宽基础；

13—右侧加宽拱座；14—波纹钢板拱壳；

14-1—钢板拱壳单元；14-1-1—单片波纹钢板；

15—第一连接件；15-1—第一锚固段；

15-2—第一螺纹连接段；15-3—第一锚接弯钩；

15-4—第一内螺母；15-5—第一外螺母；

15-6—第一弹簧垫圈；15-7—第一锁紧螺母；

16—封堵端板；17—螺栓；

18—第二连接件；18-1—第二锚固段；

18-2—第二螺纹连接段；18-3—第二锚接弯钩；

18-4—第二内螺母；18-5—第二外螺母；

18-6—第二弹簧垫圈；18-7—第二锁紧螺母。

具体实施方式

如图1所示的一种圬工拱桥加固结构，包括左侧加宽基础1、右侧加宽基础12、左侧加宽拱座4、右侧加宽拱座13和波纹钢板拱壳14，所述左侧加宽基础1设置在拱桥的左侧基础2内侧且与所述左侧基础2相连接，所述右侧加宽基础12设置在拱桥的右侧基础11内侧且与所述右侧基础11相连接，所述左侧加宽拱座4设置在所述左侧加宽基础1上且与拱桥的左侧拱座3相连接，所述右侧加宽拱座13设置在所述右侧加宽基础12上且与拱桥的右侧拱座10相连接，所述波纹钢板拱壳14设置在拱桥的拱圈7下方，所述波纹钢板拱壳14的左端与左侧拱座3相连接，所述波纹钢板拱壳14的右端与右侧拱座10相连接，所述波纹钢板拱壳14与拱圈7之间浇筑有混凝土填充体8，所述拱桥的上游侧和下游侧均设置有用于封堵所述混凝土填充体8的封堵端板16。

本实施例中，该加固结构由波纹钢板拱壳14、混凝土填充体8以及待加工拱桥的拱圈7共同组成了新的承重拱圈结构，从而大幅度地提升了桥梁的承载力，具体的，该加固结构通过增设的左侧加宽基础1、右侧加宽基础12、设置在左侧加宽基础1上的左侧加宽拱座4和设置在右侧加宽基础12上的右侧加宽拱座13，并通过设置支撑在所述左侧加宽拱座4和右侧加宽拱座13上的波纹钢板拱壳14以及设置在波纹钢板拱壳14与拱圈7之间的混凝土填充体8来形成新的承重拱圈结构，有效的实现了对圬工拱桥的加固作用，该加固结构的构造简单，取得良好的加固效果，并由于该加固结构无需在拱圈7内植筋，从而对拱圈7的力学性能影响非常小，在保证原圬工拱桥结构的同时，实现了对圬工拱桥的有效加固。

本实施例中，所述混凝土填充体8采用自密实混凝土浇筑而成。由于自密实混凝土具有良好的流动性和填充狭小空间的性能，能够在免振捣的情况下实现对波纹钢板拱壳14与拱圈7之间的填充腔室进行有效的填充。

如图1所示，所述波纹钢板拱壳14与拱圈7之间的距离沿拱圈7的拱顶位置到所述左侧拱座3的方向逐渐增大，所述波纹钢板拱壳14与拱圈7之间的距离沿拱圈7的拱顶位置到右侧拱座10的方向逐渐增大。由于无铰拱拱桥主拱圈的拱脚是荷载作用内力最大的控制截面，按照结构受力的需要，新建拱桥主拱圈应设计为变截面形式，但是施工难度较大。为方便施工，绝大部分拱桥是以拱脚作为控制截面，采用等截面形式。因此，在一般情况下，病害也多发生在拱脚附近。基于上述原因，在拱桥加固时，通过调整波纹钢板拱壳14与拱圈7之间的距离，以使混凝土填充体8成为变截面形式，进而使由拱圈7、波纹钢板拱壳14和混凝土填充体8构成的新的承重拱圈结构也成为变截面形式，进而满足拱桥的受力需求。

结合图1、图2和图3，所述波纹钢板拱壳14包括多个钢板拱壳单元14-1，多个所述钢板拱壳单元14-1沿与拱桥行车方向相垂直的方向依次布设，每个钢板拱壳单元14-1包括沿拱圈7的走向依次连接的多个单片波纹钢板14-1-1，所述钢板拱壳单元14-1上相邻两个单片波纹钢板14-1-1相互搭接，且相邻两个所述单片波纹钢板14-1-1通过穿过其搭接部的第一连接件15相连接，相邻两个所述钢板拱壳单元14-1相互搭接，相邻两个所述钢板拱壳单元14-1通过穿过其搭接部的第二连接件18相连接。

本实施例中，所述波纹钢板拱壳14由多个钢板拱壳单元14-1构成，每个钢板拱壳单元14-1由多个单片波纹钢板14-1-1构成。这样构成的波纹钢板拱壳14结构简单，便于组装。同时，每个钢板拱壳单元14-1上相邻两个单片波纹钢板14-1-1相互搭接，相邻两个所述钢板拱壳单元14-1相互搭接，这样能够使得相邻两个单片波纹钢板14-1-1之间无缝隙，相邻两个所述钢板拱壳单元14-1之间无缝隙，从而使得在浇筑混凝土填充体8时，混凝土不会从相邻两个钢板拱壳单元14-1之间和相邻两个单片波纹钢板14-1-1之间漏出，确保了施工的顺利进行。

如图2所示，所述第一连接件15包括第一锚固段15-1和第一螺纹连接段15-2，所述第一锚固段15-1伸入所述混凝土填充体8的一端设置有第一锚接弯钩15-3，所述第一锚固段15-1的另一端与所述第一螺纹连接段15-2的一端相连接，所述第一螺纹连接段15-2的另一端从相邻两个单片波纹钢板14-1-1的搭接部穿出，所述混凝土填充体8内设置有套在所述第一螺纹连接段15-2上的第一内螺母15-4，所述混凝土填充体8的外侧设置有套在所述第一螺纹连接段15-2上的第一外螺母15-5。

本实施例中，通过第一连接件15能够实现钢板拱壳单元14-1上相邻两个单片波纹钢板14-1-1的有效连接，并且所述第一连接件15通过设置第一锚接弯钩15-3，以提高波纹钢板拱壳14与混凝土填充体8的粘结性能，实现两者的协同工作。在具体使用时，将套有第一内螺母15-4的第一螺纹连接段15-2穿过相邻两个单片波纹钢板14-1-1的搭接部，同时将第一外螺母15-5套在第一螺纹连接段15-2上，并旋紧第一外螺母15-5以将相邻两个单片波纹钢板14-1-1的搭接部卡在第一内螺母15-4和第一外螺母15-5之间。另外，本实施例中优选的做法是，在所述第一外螺母15-5和与其相邻的单片波纹钢板14-1-1之间设置有第一弹簧垫圈15-6，在所述第一外螺母15-5远离所述第一弹簧垫圈15-6的一侧设置有第一锁紧螺母15-7。通过设置第一弹簧垫圈15-6，能够在旋紧第一外螺母15-5时，能够避免第一外螺母15-5在旋转时对单片波纹钢板14-1-1造成损伤，同时提高了第一外螺母15-5对单片波纹钢板14-1-1的夹紧力。并且通过设置第一锁紧螺母15-7，能够对第一外螺母15-5进行有效的锁紧，避免第一外螺母15-5出现松动而造成相邻两个单片波纹钢板14-1-1的连接造成松动，确保该加固结构稳定。

如图3所示，所述第二连接件18包括第二锚固段18-1和第二螺纹连接段18-2，所述第二锚固段18-1伸入所述混凝土填充体8的一端设置有第二锚接弯钩18-3，所述第二锚固段18-1的另一端与所述第二螺纹连接段18-2的一端相连接，所述第二螺纹连接段18-2的另一端从相邻两个钢板拱壳单元14-1的搭接部穿出，所述混凝土填充体8内设置有套在所述第二螺纹连接段18-2上的第二内螺母18-4，所述混凝土填充体8的外侧设置有套在所述第二螺纹连接段18-2上的第二外螺母18-5。

本实施例中，通过第二连接件18能够实现相邻两个钢板拱壳单元14-1的有效连接，并且所述第二连接件18通过设置第二锚接弯钩18-3，以提高波纹钢板拱壳14与混凝土填充体8的粘结性能，实现两者的协同工作。在具体使用时，将套有第二内螺母18-4的第二螺纹连接段18-2穿过相邻两个钢板拱壳单元14-1的搭接部，同时将第二外螺母18-5套在第二螺纹连接段18-2上，并旋紧第二外螺母18-5以将相邻两个钢板拱壳单元14-1的搭接部卡在第二内螺母18-4和第二外螺母18-5之间。另外，本实施例中优选的做法是，所述第二外螺母18-5和与其相邻的钢板拱壳单元14-1之间设置有第二弹簧垫圈18-6，所述第二外螺母18-5远离所述第二弹簧垫圈18-6的一侧设置有第二锁紧螺母18-7。通过设置第二弹簧垫圈18-6，能够在旋紧第二外螺母18-5时，能够避免第二外螺母18-5在旋转时对钢板拱壳单元14-1造成损伤，同时提高了第二外螺母18-5对钢板拱壳单元14-1的夹紧力。并且通过设置第二锁紧螺母18-7，能够对第二外螺母18-5进行有效的锁紧，避免第二外螺母18-5出现松动而造成相邻两个钢板拱壳单元14-1的连接造成松动，确保该加固结构稳定。

如图1所示，所述封堵端板16的上边缘与拱圈7锚固连接，所述封堵端板16的下边缘与波纹钢板拱壳14相焊接。通过设置封堵端板16，能够使两个所述封堵端板16、波纹钢板拱壳14、拱圈7、左侧加宽拱座4和右侧加宽拱座13围成用于浇筑混凝土以形成混凝土填充体8的填充腔室，并通过封堵端板16能够对混凝土填充体8进行有效的保护。

如图4所示的一种圬工拱桥加固结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、加宽基础施工：在拱桥内侧施工左侧加宽基础1，并使左侧加宽基础1与拱桥的左侧基础2相连接，所述左侧加宽基础1伸出拱桥的上游侧或下游侧形成左侧加宽基础延伸段；在拱桥内侧施工右侧加宽基础12，并使右侧加宽基础12与拱桥的右侧基础11相连接，所述右侧加宽基础12伸出拱桥的上游侧或下游侧形成右侧加宽基础延伸段，所述右侧加宽基础延伸段和所述左侧加宽基础延伸段均位于拱桥的上游侧或均位于拱桥的下游侧；

本实施例中，所述左侧加宽基础1及其左侧加宽基础延伸段、右侧加宽基础12及其右侧加宽基础延伸段均由混凝土浇筑而成,并且所述左侧加宽基础延伸段和右侧加宽基础延伸段均为2倍的单片波纹钢板14-1-1的宽度。

步骤二、加宽拱座施工：在左侧加宽基础1上施工左侧加宽拱座4，并使所述左侧加宽拱座4与所述左侧基础2连接，所述左侧加宽拱座4伸出拱桥的上游侧或下游侧形成左侧加宽拱座延伸段，所述左侧加宽拱座延伸段对应设置在所述左侧加宽基础延伸段上；在右侧加宽基础12上施工右侧加宽拱座13，并使所述右侧加宽拱座13与所述右侧基础11连接，所述右侧加宽拱座13伸出拱桥的上游侧或下游侧形成右侧加宽拱座延伸段，所述右侧加宽拱座延伸段对应设置在所述右侧加宽基础延伸段上；

本实施例中，所述左侧加宽拱座4及其左侧加宽拱座延伸段、右侧加宽拱座13及其右侧加宽拱座延伸段均由混凝土制成，并且所述左侧加宽拱座延伸段和右侧加宽拱座延伸段均为2倍的单片波纹钢板14-1-1的宽度。

步骤三、波纹钢板拱壳14施工：在波纹钢板拱壳14施工时，包括以下步骤：

步骤301、在左侧加宽拱座4上设置左侧导轨，在右侧加宽拱座13上设置右侧导轨，所述左侧导轨和所述右侧导轨均沿与拱桥行车方向相垂直的方向布设；

本实施例中，所述左侧导轨和所述右侧导轨均采用槽钢制成，并且所述槽钢的槽口宽于单片波纹钢板14-1-1是波纹高度。

步骤302、在所述左侧加宽拱座延伸段和所述右侧加宽拱座延伸段之间搭设脚手架，并使所述脚手架顶部的形状与所述拱圈7的形状相适配；

本实施例中，所述脚手架的宽度为2倍单片波纹钢板14-1-1的宽度。

步骤303、在所述脚手架顶部将多个单片波纹钢板14-1-1沿拱圈7的走向依次搭接构成钢板拱壳单元14-1，并使钢板拱壳单元14-1上相邻两个所述单片波纹钢板14-1-1通过穿过其搭接部的第一连接件15相连接；

步骤304、将钢板拱壳单元14-1的左端伸入所述左侧导轨且与所述左侧导轨呈滑动配合，将钢板拱壳单元14-1的右端伸入所述右侧导轨且与所述右侧导轨呈滑动配合，再通过绞盘设备的牵引使钢板拱壳单元14-1沿所述左侧导轨和右侧导轨滑动至拱圈7的下方，并在钢板拱壳单元14-1与拱圈7之间预留有用于浇筑混凝土的间隙；

步骤305、重复步骤303和步骤304，完成多个钢板拱壳单元14-1的安装，将相邻两个钢板拱壳单元14-1相搭接，并使相邻两个所述钢板拱壳单元14-1通过穿过其搭接部的第二连接件18相连接从而构成波纹钢板拱壳14；

步骤四、封堵端板16施工：将开设有输料孔和排气孔的两个封堵端板16一一对应设置在拱桥的上游侧和下游侧，并将所述封堵端板16的上边缘与拱圈7锚固连接，将所述封堵端板16的下边缘与波纹钢板拱壳14相焊接，两个所述封堵端板16、波纹钢板拱壳14、拱圈7、左侧加宽拱座4和右侧加宽拱座13围成用于浇筑混凝土的填充腔室；

步骤五、混凝土填充体8施工：通过封堵端板16上的输料孔向所述填充腔室内浇筑混凝土以形成混凝土填充体8。具体操作时，在拱桥的桥面9位置安放用于盛装自密实混凝土的盛料容器，由导管将自密实混凝土由所述盛料容器导入所述填充腔室。并在混凝土填充体8达到强度后，在封堵端板16上安装有用于伸入混凝土填充体8的螺栓17，以使封堵端板16与混凝土填充体8相连接。

本实施例中，该施工方法能够快速、有效的实现圬工拱桥加固结构的施工，即能够实现波纹钢板拱壳14和混凝土填充体8的快速施工。并且在对桥梁加固施工过程，始终在拱桥底部进行，不仅便于实施，而且利于保证质量，而且可在不中断交通的条件下完成施工作业，社会效益好。不需拆除拱圈上部结构，施工效率高，即不会对拱桥的拱桥侧墙6、护栏5和桥面9造成损坏。

本实施例中，在步骤五中施工混凝土填充体8时，沿所述波纹钢板拱壳14的两端向波纹钢板拱壳14顶部的方向分层向所述填充腔室内浇筑自密实混凝土，分层浇筑自密实混凝土时，在下一层自密实混凝土硬化后，再浇筑上一层自密实混凝土。具体的，在分层浇筑自密实混凝土时，每层浇筑厚度为1m，下一层自密实混凝土硬化后，再浇筑上一层自密实混凝土，通过分层浇筑自密实混凝土可以对波纹钢板拱壳14逐渐施力。

本实施例中，向所述波纹钢板拱壳14顶部上方浇筑自密实混凝土时，在所述自密实混凝土内添加膨胀剂。通过掺入膨胀剂，以保证新浇筑的混凝土填充体8与拱圈7实现良好的接触和协同工作，并使混凝土填充体8能对拱圈7提供良好的支撑。

本实施例中，所述自密实混凝土选用C40～C50自密实混凝土，在配制C40～C50自密实混凝土时，胶凝材料用量宜为450kg/m³～550kg/m³，水胶比宜小于0.45，单位用水量宜小于200kg/m³。为保证拌合物工作性能粉煤灰体积掺量在25％～35％范围；如果采用硅粉置换率取10％-15％，磨细高炉矿渣粉置换率取30％-50％。高效减水剂合理掺量为胶凝材料质量的0.6％～0.8％。砂率应大于35％，以40％-50％之间为宜。

在具体工程配制C40自密实混凝土，采用配合比如下：

每立方材料用量，水泥、粉煤灰、水、砂、石、减水剂分别为，430kg、130kg、197kg、800kg、810kg、0.8％，再加入适量膨胀剂。本实施例中，所述膨胀剂所含成分的质量百分比为：50％～60％的硫铝酸盐水泥、30％～40％的石膏、5％～10％的石灰和5％～10％的粉煤灰。

本实施例中，所述膨胀剂所含成分的质量百分比为：50％～60％的硫铝酸盐水泥、30％～40％的石膏、5％～10％的石灰和5％～10％的粉煤灰。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：包括左侧加宽基础(1)、右侧加宽基础(12)、左侧加宽拱座(4)、右侧加宽拱座(13)和波纹钢板拱壳(14)，所述左侧加宽基础(1)设置在拱桥的左侧基础(2)内侧且与所述左侧基础(2)相连接，所述右侧加宽基础(12)设置在拱桥的右侧基础(11)内侧且与所述右侧基础(11)相连接，所述左侧加宽拱座(4)设置在所述左侧加宽基础(1)上且与拱桥的左侧拱座(3)相连接，所述右侧加宽拱座(13)设置在所述右侧加宽基础(12)上且与拱桥的右侧拱座(10)相连接，所述波纹钢板拱壳(14)设置在拱桥的拱圈(7)下方，所述波纹钢板拱壳(14)的左端与左侧拱座(3)相连接，所述波纹钢板拱壳(14)的右端与右侧拱座(10)相连接，所述波纹钢板拱壳(14)与拱圈(7)之间浇筑有混凝土填充体(8)，所述拱桥的上游侧和下游侧均设置有用于封堵所述混凝土填充体(8)的封堵端板(16)。

2.根据权利要求1所述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述混凝土填充体(8)采用自密实混凝土浇筑而成。

3.根据权利要求1所述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述波纹钢板拱壳(14)与拱圈(7)之间的距离沿拱圈(7)的拱顶位置到所述左侧拱座(3)的方向逐渐增大，所述波纹钢板拱壳(14)与拱圈(7)之间的距离沿拱圈(7)的拱顶位置到右侧拱座(10)的方向逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述波纹钢板拱壳(14)包括多个钢板拱壳单元(14-1)，多个所述钢板拱壳单元(14-1)沿与拱桥行车方向相垂直的方向依次布设，每个钢板拱壳单元(14-1)包括沿拱圈(7)的走向依次连接的多个单片波纹钢板(14-1-1)，所述钢板拱壳单元(14-1)上相邻两个单片波纹钢板(14-1-1)相互搭接，且相邻两个所述单片波纹钢板(14-1-1)通过穿过其搭接部的第一连接件(15)相连接，相邻两个所述钢板拱壳单元(14-1)相互搭接，相邻两个所述钢板拱壳单元(14-1)通过穿过其搭接部的第二连接件(18)相连接。

5.根据权利要求4所述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述第一连接件(15)包括第一锚固段(15-1)和第一螺纹连接段(15-2)，所述第一锚固段(15-1)伸入所述混凝土填充体(8)的一端设置有第一锚接弯钩(15-3)，所述第一锚固段(15-1)的另一端与所述第一螺纹连接段(15-2)的一端相连接，所述第一螺纹连接段(15-2)的另一端从相邻两个单片波纹钢板(14-1-1)的搭接部穿出，所述混凝土填充体(8)内设置有套在所述第一螺纹连接段(15-2)上的第一内螺母(15-4)，所述混凝土填充体(8)的外侧设置有套在所述第一螺纹连接段(15-2)上的第一外螺母(15-5)；所述第二连接件(18)包括第二锚固段(18-1)和第二螺纹连接段(18-2)，所述第二锚固段(18-1)伸入所述混凝土填充体(8)的一端设置有第二锚接弯钩(18-3)，所述第二锚固段(18-1)的另一端与所述第二螺纹连接段(18-2)的一端相连接，所述第二螺纹连接段(18-2)的另一端从相邻两个钢板拱壳单元(14-1)的搭接部穿出，所述混凝土填充体(8)内设置有套在所述第二螺纹连接段(18-2)上的第二内螺母(18-4)，所述混凝土填充体(8)的外侧设置有套在所述第二螺纹连接段(18-2)上的第二外螺母(18-5)。

6.根据权利要求5所述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述第一外螺母(15-5)和与其相邻的单片波纹钢板(14-1-1)之间设置有第一弹簧垫圈(15-6)，所述第一外螺母(15-5)远离所述第一弹簧垫圈(15-6)的一侧设置有第一锁紧螺母(15-7)；所述第二外螺母(18-5)和与其相邻的钢板拱壳单元(14-1)之间设置有第二弹簧垫圈(18-6)，所述第二外螺母(18-5)远离所述第二弹簧垫圈(18-6)的一侧设置有第二锁紧螺母(18-7)。

7.根据权利要求1所述的一种圬工拱桥加固结构，其特征在于：所述封堵端板(16)的上边缘与拱圈(7)锚固连接，所述封堵端板(16)的下边缘与波纹钢板拱壳(14)相焊接。

8.一种如权利要求4所述的圬工拱桥加固结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、加宽基础施工：在拱桥内侧施工左侧加宽基础(1)，并使左侧加宽基础(1)与拱桥的左侧基础(2)相连接，所述左侧加宽基础(1)伸出拱桥的上游侧或下游侧形成左侧加宽基础延伸段；在拱桥内侧施工右侧加宽基础(12)，并使右侧加宽基础(12)与拱桥的右侧基础(11)相连接，所述右侧加宽基础(12)伸出拱桥的上游侧或下游侧形成右侧加宽基础延伸段，所述右侧加宽基础延伸段和所述左侧加宽基础延伸段均位于拱桥的上游侧或均位于拱桥的下游侧；

步骤二、加宽拱座施工：在左侧加宽基础(1)上施工左侧加宽拱座(4)，并使所述左侧加宽拱座(4)与所述左侧基础(2)连接，所述左侧加宽拱座(4)伸出拱桥的上游侧或下游侧形成左侧加宽拱座延伸段，所述左侧加宽拱座延伸段对应设置在所述左侧加宽基础延伸段上；在右侧加宽基础(12)上施工右侧加宽拱座(13)，并使所述右侧加宽拱座(13)与所述右侧基础(11)连接，所述右侧加宽拱座(13)伸出拱桥的上游侧或下游侧形成右侧加宽拱座延伸段，所述右侧加宽拱座延伸段对应设置在所述右侧加宽基础延伸段上；

步骤三、波纹钢板拱壳(14)施工：在波纹钢板拱壳(14)施工时，包括以下步骤：

步骤301、在左侧加宽拱座(4)上设置左侧导轨，在右侧加宽拱座(13)上设置右侧导轨，所述左侧导轨和所述右侧导轨均沿与拱桥行车方向相垂直的方向布设；

步骤302、在所述左侧加宽拱座延伸段和所述右侧加宽拱座延伸段之间搭设脚手架，并使所述脚手架顶部的形状与所述拱圈(7)的形状相适配；

步骤303、在所述脚手架顶部将多个单片波纹钢板(14-1-1)沿拱圈(7)的走向依次搭接构成钢板拱壳单元(14-1)，并使钢板拱壳单元(14-1)上相邻两个所述单片波纹钢板(14-1-1)通过穿过其搭接部的第一连接件(15)相连接；

步骤304、将钢板拱壳单元(14-1)的左端伸入所述左侧导轨且与所述左侧导轨呈滑动配合，将钢板拱壳单元(14-1)的右端伸入所述右侧导轨且与所述右侧导轨呈滑动配合，再通过绞盘设备的牵引使钢板拱壳单元(14-1)沿所述左侧导轨和所述右侧导轨滑动至拱圈(7)的下方，并在钢板拱壳单元(14-1)与拱圈(7)之间预留有用于浇筑混凝土的间隙；

步骤305、重复步骤303和步骤304，完成多个钢板拱壳单元(14-1)的安装，将相邻两个钢板拱壳单元(14-1)相搭接，并使相邻两个所述钢板拱壳单元(14-1)通过穿过其搭接部的第二连接件(18)相连接从而构成波纹钢板拱壳(14)；

步骤四、封堵端板(16)施工：将开设有输料孔和排气孔的两个封堵端板(16)一一对应设置在拱桥的上游侧和下游侧，并将所述封堵端板(16)的上边缘与拱圈(7)锚固连接，将所述封堵端板(16)的下边缘与波纹钢板拱壳(14)相焊接，两个所述封堵端板(16)、波纹钢板拱壳(14)、拱圈(7)、左侧加宽拱座(4)和右侧加宽拱座(13)围成用于浇筑混凝土的填充腔室；

步骤五、混凝土填充体(8)施工：通过封堵端板(16)上的输料孔向所述填充腔室内浇筑混凝土以形成混凝土填充体(8)。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于：在步骤五中施工混凝土填充体(8)时，沿所述波纹钢板拱壳(14)的两端向波纹钢板拱壳(14)顶部的方向分层向所述填充腔室内浇筑自密实混凝土，分层浇筑自密实混凝土时，在下一层自密实混凝土硬化后，再浇筑上一层自密实混凝土。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于：向所述波纹钢板拱壳(14)顶部上方浇筑自密实混凝土时，在所述自密实混凝土内添加膨胀剂。