CN106149572A - 一种梁式桥加固结构及加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种梁式桥加固结构及加固方法，包括拱形钢管构件、工字钢与钢斜撑，所述拱形钢管构件的两端固定于桥梁本体相邻的两桥墩，所述拱形钢管构件的中段与所述钢斜撑固定连接，所述钢斜撑与工字钢固定连接，工字钢的上翼缘对梁式桥的桥面的底部提供连续支承。所述加固结构优化了原有梁式桥的受力，显著减小了梁式桥弯矩，有效阻止了梁式桥在超载作用下裂缝的进一步开展，并可使得部分开裂裂缝得以部分闭合，保护梁式桥内部受力钢筋免遭裸露和锈蚀，显著减轻了梁式桥的荷载负担和运营风险，提高了梁式桥的结构抗弯抗剪承载能力和耐久性能，有效延长桥梁使用寿命。

Description

一种梁式桥加固结构及加固方法

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及到一种梁式桥加固结构及加固方法。

背景技术

我国早期修建的多跨简支梁桥、连续梁桥、连续刚构桥以及T型刚构桥等梁式桥，经过长期使用，随着经济的发展，车辆重量和交通流量的不断增加，桥梁原有的设计荷载等级明显小于后来实际的车辆荷载，桥梁安全储备不足，有些梁式桥出现了不同程度的运营损伤和病害，出现了不同程度的桥梁裂缝，钢筋锈蚀以及桥梁变形过大的情况，导致了这些桥梁的承载能力出现了不同程度的下降，耐久性能急剧下降，存在着一定的安全隐患，国内已经出现了一些梁式桥在重载汽车作用下倒塌倾覆的事故，因此，从可持续发展的角度，提高现有梁式桥的荷载等级和承载能力，对现有的梁式桥进行加固改造显得十分必要，特别是对一些已经出现一定程度病害的梁式桥，急需进行加固改造和承载能力提升，以提高桥梁的承载能力和耐久性能，维护桥梁的日常安全运营，避免类似的安全事故。

目前，对梁式桥的加固方法主要有，对梁体施加体外预应力或在梁体外表面粘贴纤维布或薄钢板，这种对梁体本身的加固措施，没有能改变梁体的受力特征，并没有有效减小梁式桥的受荷载作用下的最大内力分布，梁体在恒载和活载作用下，受力弯矩过大，超出了梁体的可承受能力范围，特别是变形过大的问题，仍然没能得到根本的解决。专利CN103266574B公开了一种斜缆加固简支箱梁桥的方法，该方法在原有桥墩桩基础的两侧增设桩基础，并与原有桩基础连成整体，在外侧桩基础上建筑钢筋混凝土塔柱，同时对桥梁盖梁和箱梁进行加宽形成加固横梁，通过在塔柱和加固横梁之间布置对称斜拉索并进行锚固，提出了一种斜拉索加固箱梁桥的方法，这种加固箱梁桥的方法可以提高桥梁的抗弯抗剪承载力，减小了支点剪力及跨中弯矩，通过拉索提供竖向分力，抵消了部分恒载产生的弯矩及剪力。这种斜拉索加固方法和技术的不足之处在于需要修建连同桩基础在内的额外的塔柱，并现浇修建额外的盖梁和箱梁的加宽段，加固工程量大，加固工期长，同时涉及到缆索的锚固张拉等工艺，施工工艺复杂，不利于工程广泛推广应用。

因此，对现有的梁式桥，常规的加固方法不能解决其受力过大的问题，难以保证其承载能力要求及使用寿命，需要研究性价比好同时具有有效效果的加固方法。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种梁式桥加固结构及施工方法。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种梁式桥加固结构，包括拱形钢管构件8、工字钢6-1,6-2与钢斜撑7；所述拱形钢管构件8的两端固定于桥梁本体相邻的两桥墩3；所述拱形钢管构件8的中段与所述钢斜撑7固定连接，所述钢斜撑7与工字钢6-1,6-2固定连接；所述工字钢6-1,6-2固定安装于所述桥梁本体的桥面1上；所述钢斜撑7包括左斜撑7-1与右斜撑7-2，所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的一端与拱形钢管构件8固定连接，其另一端与工字钢6-1,6-2固定连接。

进一步的，所述拱形钢管构件8的两端固定连接有盖板9，所述盖板9与所述拱脚支承柱10固定连接，所述拱脚支承柱10固定在桥梁本体的桥墩3与承台4连接处的加强肋11上。

进一步的，所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的长度相等且结构相同，在竖直平面内所述左斜撑7-1与右斜撑7-2呈倒等腰三角形结构或带翼翅的倒等腰三角形结构。

进一步的，所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的一个端面为圆弧面，该圆弧面与所述拱形钢管构件8的圆弧周面相匹配；所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的另一个端面为水平面，该水平面与工字钢6-1,6-2的下翼缘相匹配。

进一步的，所述钢斜撑7的数量为奇数组，在相邻桥墩之间的中间位置设置一组钢斜撑7；其余的钢斜撑7对称设置在中间位置钢斜撑7的两侧。

还包括一种通过所述的梁式桥加固结构的加固梁式桥的方法，其特征在于，具体包括以下步骤，

S1.在桥梁本体的桥墩3与承台4的连接处铺设加强肋11，在所述加强肋11上固定安装拱脚支承柱10；

S2.安装拱形钢管构件8，将所述拱形钢管构件8起吊至与所述安装拱脚支承柱10相对应的位置，同时通过缆风索及扣索进行预定位；对所述拱形钢管构件8的两端同时进行施焊，将所述拱形钢管构件8通过盖板9固定至所述拱脚支承柱10；

S3.安装钢斜撑7，搭设临时支架由两端往中部对称安装钢斜撑7，每组左斜撑7-1与右斜撑7-2的一端同时焊接在所述拱形钢管构件8上，其另一端焊接在所述工字钢6-1,6-2的下翼缘；

S4.安装工字钢6-1,6-2，将所述工字钢6-1,6-2起吊至所述安装钢斜撑7正上方；当所述工字钢6-1,6-2定位后，将所述钢斜撑7焊接固定在所述工字钢6-1,6-2的下翼缘。

进一步的，固定安装拱脚支承柱10前计算所述拱形钢管构件8的弯矩及轴力，对所述拱脚支承柱10进行设计和配筋计算，同时对承台4的结构进行强度校核和验算。

进一步的，所述拱形钢管构件8的截面中心与所述安装拱脚支承柱10的截面中心重合。

进一步的，对钢斜撑7的端面进行加工处理，所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的一个端面为圆弧面，该圆弧面与所述拱形钢管构件8的圆弧周面相匹配；所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的另一个端面为水平面，该水平面与工字钢6-1,6-2的下翼缘相匹配。

进一步的，在所述步骤S3中，施焊过程中对所述左斜撑7-1与右斜撑7-2从内侧起点分别按顺时针和逆时针两个相反方向焊接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：1.通过拱形钢管构件与钢斜撑的结构，对梁式桥本体提供了主梁跨径内的多道竖向支承，主梁跨径得到大幅度减小优化了原有梁式桥的受力，显著减小了梁的恒载及活载弯矩受力效应；2.加固后的梁式桥的组合受力体系由拱和多跨连续梁共同承受外荷载，极大的减轻了梁式桥的负担，该组合体系显著提高梁式桥的抗弯抗剪承载能力，加固效果显著；3.加固后的梁式桥显著减小梁式桥在跨径内的竖向位移，阻止了梁式桥在超载作用下的裂缝的开展，并且可以保护梁式桥内部受力钢筋免遭裸露和锈蚀，显著减轻了梁式桥的荷载负担和运营风险，显著提高了梁式桥结构的抗弯抗剪承载能力和耐久性能，有效延长桥梁使用寿命。

附图说明

图1是采用本发明的加固方法，加固后的桥梁结构示意图。

图2为本发明加固结构桥梁跨中截面示意图。

图3为本发明加固结构桥梁典型双斜撑截面示意图。

图4为本发明施工方法的方法流程图。

附图标记说明：1桥面，2支座，3桥墩，4承台，5基础桩，6-1工字钢，6-2工字钢，7钢斜撑，7-1左斜撑，7-2右斜撑，8拱形钢管构件，9盖板，10拱脚支承柱。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

一种梁式桥加固结构，包括拱形钢管构件8、工字钢6-1,6-2与钢斜撑7；所述拱形钢管构件8的两端固定于桥梁本体相邻的两桥墩3；所述拱形钢管构件8的中段与所述钢斜撑7固定连接，所述钢斜撑7与工字钢6-1,6-2固定连接；所述工字钢6-1,6-2固定安装于所述桥梁本体的上梁体上；所述钢斜撑7包括左斜撑7-1与右斜撑7-2，所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的一端与拱形钢管构件8固定连接，其另一端与工字钢6-1,6-2固定连接。

所述拱形钢管构件8的两端固定连接有盖板9，所述盖板9与所述拱脚支承柱10固定连接，所述拱脚支承柱10固定在桥梁本体的桥墩3与承台4连接处的加强肋11上。所述承台4下端固定安装有所述多根基础桩，所述桥墩3通过支座2与桥面1连接。

所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的长度相等且结构相同，在竖直平面内所述左斜撑7-1与右斜撑7-2呈倒等腰三角形结构或带翼翅的倒等腰三角形结构。所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的一个端面为圆弧面，该圆弧面与所述拱形钢管构件8的圆弧周面相匹配；所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的另一个端面为水平面，该水平面与工字钢6-1,6-2的下翼缘相匹配。所述钢斜撑7的数量为奇数组，在相邻桥墩之间的中间位置设置一组钢斜撑7；其余的钢斜撑7对称设置在中间位置钢斜撑7的两侧。

通过上述加固结构对粱式桥进行的加固方法包括如下步骤，

S1.在桥梁本体的桥墩3与承台4的连接处铺设加强肋11，在所述加强肋11上固定安装拱脚支承柱10。

拱脚支承柱10是拱形钢管构件8的受力支承点，通过拱脚支承柱10将拱形钢管构件8的水平推力及弯矩传递给桥梁承台4，通过计算得到拱形钢管构件8的拱脚弯矩及轴力，对拱脚支承结构10进行设计和配筋计算，同时对承台结构进行强度校核和验算，确保拱形钢管构件8的下部拱脚支承点的受力安全和稳定。

S2.拱形钢管构件8的制作安装，拱形钢管构件8在工厂进行预制，将拱形钢管构件运输到梁式桥改造的施工现场进行起吊安装，拱形钢管构件8通过盖板9构件焊接固定在所述拱脚支承柱10上。起吊拱形钢管构件8后，利用缆风索及扣索等固定装置将钢管拱构件进行预定位，保持拱形钢管构件8的截面中心与拱脚支承柱10的截面中心重合。焊接盖板9时，两端同时进行施焊，确保拱形钢管构件8的安装位置准确无误。

S3.安装拱形钢管构件8上的多组钢斜撑7，左斜撑7-1与右斜撑7-2在工厂进行预制。对钢斜撑7的端面进行加工处理，确保左斜撑7-1与右斜撑7-2两个端面与拱形钢管构件8及钢工字钢6-1,6-2的下翼缘能拼接保持连续焊缝施焊面。所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的一个端面为圆弧面，该圆弧面与所述拱形钢管构件8的圆弧周面相匹配，以便于和拱形钢管构件8的表面保持紧密接触，所述左斜撑7-1与右斜撑7-2的另一个端面为水平面，该水平面与工字钢6-1,6-2的下翼缘相匹配。

钢斜撑7在拱形钢管构件8上的分布为奇数，除了位于中间位置的钢斜撑7外，其余钢斜撑7关于中间位置的钢斜撑7呈对称布置。焊接多道斜撑构件时，由两端往跨中间施焊钢斜撑7。每组钢斜撑7的构件同时焊接在拱形钢管构件8上，可搭设临时支架进行施焊，施焊过程中两个斜撑构件从内侧起点分别按顺时针和逆时针两个相反方向焊接，减小焊接温度应力影响。

S4.安装工字钢6-1,6-2，钢横梁可采用标准工字钢构件或在工厂焊接工字钢预制构件，在施工现场进行现场的起吊安装。安装时，工字钢的腹板处于左斜撑7-1与右斜撑7-2之间的中间位置。所述左斜撑7-1、右斜撑7-2与工字钢的下翼缘在竖直面内形成等腰三角形结构或带翼翅的等腰三角形结构，工字钢的上翼缘对梁式桥的桥面1的底部提供连续支承。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种梁式桥加固结构，其特征在于，包括拱形钢管构件(8)、工字钢(6-1,6-2)与钢斜撑(7)；所述拱形钢管构件(8)的两端固定于桥梁本体相邻的两桥墩(3)；所述拱形钢管构件(8)的上拱面沿长度方向连接至少一组所述钢斜撑(7)，所述钢斜撑(7)与所述工字钢(6-1,6-2)固定连接；所述工字钢(6-1,6-2)沿桥梁本体的桥面(1)的宽度方向抵接在所述桥梁本体的桥面(1)下平面上；所述钢斜撑(7)包括左斜撑(7-1)与右斜撑(7-2)，所述左斜撑(7-1)与右斜撑(7-2)的一端分别与拱形钢管构件(8)固定连接，其另一端沿工字钢(6-1,6-2)的长度方向与所述工字钢(6-1,6-2)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种梁式桥加固结构，其特征在于，所述拱形钢管构件(8)的两端固定连接有盖板(9)，所述盖板(9)连接有拱脚支承柱(10)，所述拱脚支承柱(10)固定在桥梁本体的桥墩(3)与承台(4)连接处的加强肋(11)上。

3.根据权利要求1所述的一种梁式桥加固结构，其特征在于，所述左斜撑(7-1)与右斜撑(7-2)的长度相等且结构相同，在竖直平面内所述左斜撑(7-1)与右斜撑(7-2)呈倒等腰三角形结构或带翼翅的倒等腰三角形结构。

4.根据权利要求1所述的一种梁式桥加固结构，其特征在于，所述左斜撑(7-1)与右斜撑(7-2)的一个端面为圆弧面，该圆弧面与所述拱形钢管构件(8)的圆弧周面相匹配；所述左斜撑(7-1)与右斜撑(7-2)的另一个端面为水平面，该水平面与工字钢(6-1,6-2)的下翼缘相匹配。

5.根据权利要求1所述的一种梁式桥加固结构，其特征在于，所述钢斜撑(7)的数量为奇数，在相邻桥墩之间的中间位置设置一组钢斜撑(7)；其余的钢斜撑(7)对称设置在中间位置钢斜撑(7)的两侧。

6.一种应用根据权利要求1所述的梁式桥加固结构的加固梁式桥的方法，其特征在于，具体包括以下步骤，

S1.在桥梁本体的桥墩(3)与承台(4)的连接处铺设加强肋(11)，在所述加强肋(11)上固定安装拱脚支承柱(10)；

S2.安装拱形钢管构件(8)，将所述拱形钢管构件(8)起吊至与所述安装拱脚支承柱(10)相对应的位置，同时通过缆风索及扣索进行预定位；对所述拱形钢管构件(8)的两端同时进行施焊，将所述拱形钢管构件(8)通过盖板(9)固定至所述拱脚支承柱(10)；

S3.安装钢斜撑(7)，搭设临时支架由两端往中部对称安装钢斜撑(7)，每组左斜撑(7-1)与右斜撑(7-2)的一端同时焊接在所述拱形钢管构件(8)上，其另一端焊接在所述工字钢(6-1,6-2)的下翼缘；

S4.安装工字钢(6-1,6-2)，将所述工字钢(6-1,6-2)起吊至所述安装钢斜撑(7)正上方；当所述工字钢(6-1,6-2)定位后，将所述钢斜撑(7)焊接固定在所述工字钢(6-1,6-2)的下翼缘。

7.如权利要求6所述的一种加固梁式桥的方法，其特征在于，固定安装拱脚支承柱(10)前计算所述拱形钢管构件(8)的弯矩及轴力，对所述拱脚支承柱(10)进行设计和配筋计算，同时对承台(4)的结构进行强度校核和验算。

8.如权利要求6所述的一种加固梁式桥的方法，其特征在于，所述拱形钢管构件(8)的截面中心与所述安装拱脚支承柱(10)的截面中心重合。

9.如权利要求6所述的一种加固梁式桥的方法，其特征在于，对钢斜撑(7)的端面进行加工处理，所述左斜撑(7-1)与右斜撑(7-2)的一个端面为圆弧面，该圆弧面与所述拱形钢管构件(8)的圆弧周面相匹配；所述左斜撑(7-1)与右斜撑(7-2)的另一个端面为水平面，该水平面与工字钢(6-1,6-2)的下翼缘相匹配。

10.如权利要求6所述的一种加固梁式桥的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，施焊过程中对所述左斜撑(7-1)与右斜撑(7-2)从内侧起点分别按顺时针和逆时针两个相反方向焊接。