CN107034779B - 梁式桥挂梁段的防落梁加固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了梁式桥挂梁段的防落梁加固装置，包括位于相邻悬臂端和挂梁端的牛腿之间的间隔均布有若干个软钢铅芯橡胶阻尼器和高阻尼橡胶缓冲装置，该高阻尼橡胶缓冲装置竖直设置，软钢铅芯橡胶阻尼器水平设置；避开所述软钢铅芯橡胶阻尼器和高阻尼橡胶缓冲装置，在悬臂端和挂梁端之间错开拉设有用于加固的预应力钢绞线和预应力钢筋。本发明将挂梁与悬臂端使用预应力筋连为整体，使用软钢铅芯阻尼器、高阻尼橡胶相连，使结构既能在温度变化下释放温度应力，又能在剧烈振动下产生耗能，防止落梁；在预应力钢绞线中设置光纤光栅传感器，并用可伸缩锚具锚固在梁体上，可定期检测预应力损失，并据此调整预应力值的大小。

Description

梁式桥挂梁段的防落梁加固装置

技术领域

本发明涉及梁式桥挂梁段的防落梁加固装置，尤其适用于采用了挂梁段的梁式桥防落梁设计以及对老旧挂梁桥进行加固。

背景技术

挂梁桥是一种静定结构，其内力不受基础的不均匀沉降等附加变形的影响，不会因为温度变化等因素产生次内力。与简支梁相比，由于支点负弯矩的存在使跨中正弯矩减小，能减小梁高；与悬臂梁相比，施工过程中无需进行体系转换，可省掉大吨位的支座装置，适宜于悬臂施工方法，施工方便。但是由于挂梁与悬臂端衔接处的挠曲会产生不利于行车的折点，跳车现象严重，且在地震、船撞等剧烈振动下易产生落梁现象，使挂梁体系桥梁的使用受到限制。

目前解决挂梁桥落梁现象的方法有两种，一种是直接做成连续梁桥，此方法简单易行，且通过合理设计能有效控制温度应力，使行车平顺，但对于现有的老旧挂梁桥，将其拆除并重建为连续梁桥并不经济合理；另一种方法是将挂梁和悬臂端使用刚性装置直接连接，但是对温度应力的释放无法进行良好的控制，且在地震作用下无法进行有效的减震耗能作用。因此目前对于挂梁桥防落梁现象并没有十分有效的解决办法，亟待提出一种新的加固装置及其措施。

随着对减振理论和材料性能的深入研究，出现了一系列耗能装置及材料，软钢铅芯阻尼器的工作性能和耗能性能稳定，滞回曲线对称且饱满，在小变形下产生巨大耗能；高阻尼橡胶可在保持橡胶弹性的前提下提高橡胶的阻尼性能；预应力技术是在施工期间给结构预先施加的压应力，结构服役期间预加压应力可全部或部分抵消荷载导致的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚，以提高结构的承载能力；光纤光栅传感器可以实现对温度、应变等物理量的直接测量，其抗电磁干扰能力强、电绝缘性好、耐腐蚀、几何形状可塑、且具有传输容量大、损耗小的优点。这些技术在建筑及桥梁领域的飞速发展为本专利的实施提供了良好的技术基础。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种可保障挂梁在温度变化范围内自由伸缩且不产生附加应力，同时防止挂梁因地震、船撞导致的剧烈振动而产生的落梁现象的梁式桥挂梁段的防落梁加固装置。

技术方案：为实现以上目的，本发明梁式桥挂梁段的防落梁加固装置，包括位于相邻悬臂端和挂梁端的牛腿之间的间隔均布有若干个软钢铅芯橡胶阻尼器和高阻尼橡胶缓冲装置，该高阻尼橡胶缓冲装置竖直设置，软钢铅芯橡胶阻尼器水平设置；避开所述软钢铅芯橡胶阻尼器和高阻尼橡胶缓冲装置，在悬臂端和挂梁端之间错开拉设有用于加固的预应力钢绞线和预应力钢筋。该加固装置为了释放温度应力，在悬臂和挂梁间设置高阻尼橡胶缓冲装置，使挂梁能在温度变化范围内自由伸缩，不产生附加应力；且使用软钢铅芯橡胶阻尼器增大耗能，防止挂梁因地震、船撞导致的剧烈振动而产生的落梁现象；同时该加固装置将挂梁端和悬臂端通过预应力钢筋和预应力钢绞线连为整体，其中为提高牛腿的承载能力，在悬臂端牛腿部位设有预应力钢筋且使之通过挂梁端，使两者连接更加牢固，且在提升悬臂端和挂梁端整体性的同时，可以提高挂梁段的抗弯刚度。

其中，所述软钢铅芯橡胶阻尼器包括软钢铅芯棒和与该软钢铅芯棒铸造连成一体的连接板，该软钢铅芯棒外罩设有高阻尼橡胶；所述软钢铅芯橡胶阻尼器通过连接板固定于悬臂端的牛腿上，软钢铅芯橡胶阻尼器的上部嵌入挂梁端牛腿底部开设的凹槽内。该软钢铅芯橡胶阻尼器中的软钢铅芯棒可以在船撞、地震等剧烈振动下提供耗能作用，高阻尼橡胶可以保护软钢铅芯棒防止锈蚀，在软钢铅芯棒以上的部分嵌入挂梁牛腿底部预留的凹槽中，既能使连接更加稳定，也能通过橡胶的弹性来提供缓冲，释放温度应力。

优选的，所述悬臂端和挂梁端开设有预应力孔道，所述预应力钢绞线的一端通过可伸缩锚具固定于悬臂端的上部，穿过悬臂端的预应力孔道，通过锚具与悬臂端的牛腿相固定，再穿过挂梁端的预应力孔道延伸至挂梁端，与挂梁梁体相固定。

再者，所述悬臂端和挂梁端之间布置有两排预应力钢筋，其中一排预应力钢筋的一端通过可伸缩锚具固定于悬臂端的牛腿上部，穿过悬臂端的牛腿，并通过锚具与牛腿侧部固定，再沿挂梁端中预留的预应力孔道穿回至悬臂端的牛腿上部通过可伸缩锚具固定；另一排预应力钢筋的一端通过可伸缩锚具固定于挂梁端的牛腿下部，穿过挂梁端的牛腿，并通过锚具与牛腿侧部固定，再沿悬臂端中预留的预应力孔道穿回至挂梁端的牛腿下部通过可伸缩锚具固定。本发明的两排预应力筋之间、预应力筋与预应力钢绞线、预应力筋与软钢铅芯橡胶阻尼器、高阻尼橡胶缓冲装置之间相互错开，避免交叉。

进一步，所述可伸缩锚具包括固定于梁体上的锚座、穿设在该锚座上的调节螺栓和设于调节螺栓上方的夹片，所述调节螺栓的上方开设有滑槽，夹片通过滚轮在滑槽内移动与调节螺栓连接。该可伸缩锚具可随时对预应力大小进行调整，且保障在旋转调节螺栓时，预应力钢绞线或预应力钢筋不随着调节螺栓扭转。

优选的，所述预应力钢绞线包括预应力钢丝股和用于包裹该预应力钢丝股的保护层，在该保护层内设有用于探测预应力的光纤光栅传感器。该光纤光栅传感器可实时测量预应力钢绞线的应力值，了解预应力损失和预应力筋松弛情况。

进一步，所述高阻尼橡胶缓冲装置包括高阻尼橡胶和用于固定该高阻尼橡胶的固定板，所述高阻尼橡胶缓冲装置通过固定板固定于悬臂端的牛腿上。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：首先该加固装置为了释放温度应力，在悬臂和挂梁间设置高阻尼橡胶缓冲装置，使挂梁能在温度变化范围内自由伸缩，不产生附加应力；且使用软钢铅芯橡胶阻尼器增大耗能，防止挂梁因地震、船撞导致的剧烈振动而产生的落梁现象；同时该加固装置将挂梁端和悬臂端通过预应力钢筋和预应力钢绞线连为整体，其中为提高牛腿的承载能力，在悬臂端牛腿部位设有预应力钢筋且使之通过挂梁端，使两者连接更加牢固，且在提升悬臂端和挂梁端整体性的同时，可以提高挂梁段的抗弯刚度；其次该软钢铅芯橡胶阻尼器中的软钢铅芯棒可以在船撞、地震等剧烈振动下提供耗能作用，高阻尼橡胶可以保护软钢铅芯棒防止锈蚀，在软钢铅芯棒以上的部分嵌入挂梁牛腿底部预留的凹槽中，既能使连接更加稳定，也能通过橡胶的弹性来提供缓冲，释放温度应力；再者该可伸缩锚具可随时对预应力大小进行调整，且保障在旋转调节螺栓时，预应力钢绞线或预应力钢筋不随着调节螺栓扭转；还有该光纤光栅传感器可实时测量预应力钢绞线的应力值，了解预应力损失和预应力筋松弛情况；最后该加固装置安装简单，使用方便，便于日后推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明中软钢铅芯橡胶阻尼器的结构示意图；

图4为本发明中高阻尼橡胶缓冲装置的结构示意图；

图5为本发明中光纤光栅传感器的安装示意图；

图6为本发明中可伸缩锚具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1和图2所示，梁式桥上的悬臂端和挂梁端相互搁置构造，通常将该局部构造称为牛腿，通过挂梁的牛腿结构与伸出的悬臂相连接，组成一个完整的梁式桥。本发明一种梁式桥挂梁段的防落梁加固装置，包括位于相邻悬臂端和挂梁端的牛腿之间的水平间隔均布的若干个软钢铅芯橡胶阻尼器1，和竖直间隔均布的高阻尼橡胶缓冲装置2；避开所述软钢铅芯橡胶阻尼器1和高阻尼橡胶缓冲装置2，在悬臂端和挂梁端之间错开拉设有用于加固的预应力钢绞线3和预应力钢筋4。该加固装置为了释放温度应力，在悬臂和挂梁间设置高阻尼橡胶缓冲装置，使挂梁能在温度变化范围内自由伸缩，不产生附加应力；且使用软钢铅芯橡胶阻尼器增大耗能，防止挂梁因地震、船撞导致的剧烈振动而产生的落梁现象。

如图3所示，本发明的软钢铅芯橡胶阻尼器1包括软钢铅芯棒5和与该软钢铅芯棒5固定连成一体的连接板6，该软钢铅芯棒5外罩设有高阻尼橡胶7；所述软钢铅芯橡胶阻尼器1通过连接板6，采用高强度螺栓18栓接于悬臂端的牛腿上，软钢铅芯橡胶阻尼器1的上部嵌入挂梁端牛腿底部开设的凹槽内。该软钢铅芯橡胶阻尼器中的软钢铅芯棒可以在船撞、地震等剧烈振动下提供耗能作用，高阻尼橡胶可以保护软钢铅芯棒防止锈蚀，在软钢铅芯棒以上的部分嵌入挂梁牛腿底部预留的凹槽中，既能使连接更加稳定，也能通过橡胶的弹性来提供缓冲，释放温度应力。

本发明中在悬臂端和挂梁端开设有预应力孔道，所述预应力钢绞线3的一端通过可伸缩锚具8固定于悬臂端的上部，穿过悬臂端的预应力孔道，通过锚具9与悬臂端的牛腿相固定，再穿过挂梁端的预应力孔道，与挂梁梁体相固定。悬臂端和挂梁端之间布置有两排预应力钢筋4，其中一排预应力钢筋4的一端通过可伸缩锚具8固定于悬臂端的牛腿上部，穿过悬臂端的牛腿，并通过锚具9与牛腿侧部固定，再沿挂梁端中预留的预应力孔道穿回至悬臂端的牛腿上部通过可伸缩锚具8固定；另一排预应力钢筋4的一端通过可伸缩锚具8固定于挂梁端的牛腿下部，穿过挂梁端的牛腿，并通过锚具9与牛腿侧部固定，再沿悬臂端中预留的预应力孔道穿回至挂梁端的牛腿下部通过可伸缩锚具8固定。该加固装置将挂梁端和悬臂端通过预应力钢筋和预应力钢绞线连为整体，其中为提高牛腿的承载能力，在悬臂端牛腿部位设有预应力钢筋且使之通过挂梁端，使两者连接更加牢固，且在提升悬臂端和挂梁端整体性的同时，可以提高挂梁段的抗弯刚度。本发明的两排预应力筋之间、预应力筋与预应力钢绞线、预应力筋与软钢铅芯橡胶阻尼器、高阻尼橡胶缓冲装置之间相互错开，避免交叉。

如图6所示，可伸缩锚具8包括固定于梁体上的锚座10、穿设在该锚座10上的调节螺栓11和设于调节螺栓11上方的夹片12，所述调节螺栓11的上方开设有滑槽，夹片12通过滚轮13在滑槽内移动与调节螺栓11连接。该可伸缩锚具可随时对预应力大小进行调整，且保障在旋转调节螺栓时，预应力钢绞线或预应力钢筋不随着调节螺栓扭转。

如图5所示，预应力钢绞线3包括预应力钢丝股14和用于包裹该预应力钢丝股14的保护层15，在该保护层15内设有用于探测预应力的光纤光栅传感器16。该光纤光栅传感器可实时测量预应力钢绞线的应力值，了解预应力损失和预应力筋松弛情况。

如图4所示，高阻尼橡胶缓冲装置2包括高阻尼橡胶7和用于固定该高阻尼橡胶7的固定板17，所述高阻尼橡胶缓冲装置2通过固定板17，采用高强度螺栓18栓接固定于悬臂端的牛腿上。本发明利用具有阻尼效果的橡胶制成的与普通橡胶支座结构近似的一种钢板和橡胶通过热硫化构成的叠层产品。可通过加劲钢板提供稳定可靠的具有竖向承载力、水平方向由于天然橡胶强度高、与钢板粘结可靠的特点，具有恢复力、阻尼(吸能)三位一体，且滞回曲线饱满、耗能显著等优点。

本发明将挂梁与悬臂端使用预应力筋连为整体，使用软钢铅芯阻尼器、高阻尼橡胶相连，使结构既能在温度变化下释放温度应力，又能在剧烈振动下产生耗能，防止落梁；在预应力钢绞线中设置光纤光栅传感器，并用可伸缩锚具锚固在梁体上，可定期检测预应力损失，并据此调整预应力值的大小，特别适用于梁式桥挂梁段的防落梁设计以及老旧挂梁桥加固。

Claims (4)

1.一种梁式桥挂梁段的防落梁加固装置，其特征在于：包括位于相邻悬臂端和挂梁端的牛腿之间的间隔均布有若干个软钢铅芯橡胶阻尼器(1)和高阻尼橡胶缓冲装置(2)，该高阻尼橡胶缓冲装置(2)竖直设置，软钢铅芯橡胶阻尼器(1)水平设置；避开所述软钢铅芯橡胶阻尼器(1)和高阻尼橡胶缓冲装置(2)，在悬臂端和挂梁端之间错开拉设有用于加固的预应力钢绞线(3)和预应力钢筋(4)；所述软钢铅芯橡胶阻尼器(1)包括软钢铅芯棒(5)和与该软钢铅芯棒(5)固定连成一体的连接板(6)，该软钢铅芯棒(5)外罩设有高阻尼橡胶(7)；所述软钢铅芯橡胶阻尼器(1)通过连接板(6)固定于悬臂端的牛腿上，软钢铅芯橡胶阻尼器(1)的上部嵌入挂梁端牛腿底部开设的凹槽内；所述悬臂端和挂梁端开设有预应力孔道，所述预应力钢绞线(3)的一端通过可伸缩锚具(8)固定于悬臂端的上部，穿过悬臂端的预应力孔道，通过锚具(9)与悬臂端的牛腿相固定，再穿过挂梁端的预应力孔道，与挂梁梁体相固定；所述可伸缩锚具(8)包括固定于梁体上的锚座(10)、穿设在该锚座(10)上的调节螺栓(11)和设于调节螺栓(11)上方的夹片(12)，所述调节螺栓(11)的上方开设有滑槽，夹片(12)通过滚轮(13)在滑槽内移动与调节螺栓(11)连接。

2.一种梁式桥挂梁段的防落梁加固装置，其特征在于：包括位于相邻悬臂端和挂梁端的牛腿之间的间隔均布有若干个软钢铅芯橡胶阻尼器(1)和高阻尼橡胶缓冲装置(2)，该高阻尼橡胶缓冲装置(2)竖直设置，软钢铅芯橡胶阻尼器(1)水平设置；避开所述软钢铅芯橡胶阻尼器(1)和高阻尼橡胶缓冲装置(2)，在悬臂端和挂梁端之间错开拉设有用于加固的预应力钢绞线(3)和预应力钢筋(4)；所述软钢铅芯橡胶阻尼器(1)包括软钢铅芯棒(5)和与该软钢铅芯棒(5)固定连成一体的连接板(6)，该软钢铅芯棒(5)外罩设有高阻尼橡胶(7)；所述软钢铅芯橡胶阻尼器(1)通过连接板(6)固定于悬臂端的牛腿上，软钢铅芯橡胶阻尼器(1)的上部嵌入挂梁端牛腿底部开设的凹槽内；所述悬臂端和挂梁端之间布置有两排预应力钢筋(4)，其中一排预应力钢筋(4)的一端通过可伸缩锚具(8)固定于悬臂端的牛腿上部，穿过悬臂端的牛腿，并通过锚具(9)与牛腿侧部固定，再沿挂梁端中预留的预应力孔道穿回至悬臂端的牛腿上部通过可伸缩锚具(8)固定；另一排预应力钢筋(4)的一端通过可伸缩锚具(8)固定于挂梁端的牛腿下部，穿过挂梁端的牛腿，并通过锚具(9)与牛腿侧部固定，再沿悬臂端中预留的预应力孔道穿回至挂梁端的牛腿下部通过可伸缩锚具(8)固定；所述可伸缩锚具(8)包括固定于梁体上的锚座(10)、穿设在该锚座(10)上的调节螺栓(11)和设于调节螺栓(11)上方的夹片(12)，所述调节螺栓(11)的上方开设有滑槽，夹片(12)通过滚轮(13)在滑槽内移动与调节螺栓(11)连接。

3.根据权利要求1或2所述的梁式桥挂梁段的防落梁加固装置，其特征在于：所述预应力钢绞线(3)包括预应力钢丝股(14)和用于包裹该预应力钢丝股(14)的保护层(15)，在该保护层(15)内设有用于探测预应力的光纤光栅传感器(16)。

4.根据权利要求1或2所述的梁式桥挂梁段的防落梁加固装置，其特征在于：所述高阻尼橡胶缓冲装置(2)包括高阻尼橡胶(7)和用于固定该高阻尼橡胶(7)的固定板(17)，所述高阻尼橡胶缓冲装置(2)通过固定板(17)固定于悬臂端的牛腿上。