CN107151987A - 一种双幅t型刚构桥的斜拉加固结构及其施工方法 - Google Patents

一种双幅t型刚构桥的斜拉加固结构及其施工方法 Download PDF

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华旭东
李宏男
周鹏
张敏江
杨彦海
张海
李艳凤
李希
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Abstract

一种双幅T型刚构桥的斜拉加固结构及其施工方法，斜拉加固结构包括设置于桥墩上方、双幅T型刚构桥两幅之间的塔基横梁，塔基横梁内埋设有塑料波纹管，塑料波纹管内穿设预应力钢筋，预应力钢筋的两端张拉后锚固于双幅T型刚构桥的内腹板上，塔基横梁的顶面中部设有主塔，主塔内设置有索鞍，在双幅T型刚构桥两幅之间、主塔的两侧对称设有锚固梁，锚固梁中开设有索孔，索鞍与索孔之间穿设有张拉后锚固于锚固梁的斜拉索。本发明塔基横梁具有良好的强度和抗裂性能，且建造工程量减少，减少了施工周期，能够避免桥下施工，降低了施工难度，且按照张拉力Fp对斜拉索进行张拉，可恰好实现对T构中心线处T构主梁卸载的弯矩值达到ΔM的目的。

Description

一种双幅T型刚构桥的斜拉加固结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁工程领域，特别是涉及一种双幅T型刚构桥的斜拉加固结构及其施工方法。
背景技术
大量的T型刚构桥在投入使用后，常出现一些病害，其中较为典型的病害是T型刚构桥的T构(实际工程中，常将桥墩与T构主梁组成的结构称为T构)的桥墩上方、T构主梁的顶部因抗弯承载能力不足而产生裂缝。
目前这类桥梁可借鉴的加固方法，如中国专利CN102286938A所披露，在原桥位桩基的两侧各增加两根新桩基，新桩基与原桩构造相同，与原承台两侧连接的是采用植筋及环向预应力措施的新承台，两侧的新承台上分别设置桥塔，连续墩处桥塔采用预应力混凝土结构，塔身设置竖向预应力，刚构墩处桥塔采用普通混凝土结构，在原混凝土主梁底面植筋锚固钢支架，并通过高强螺栓固定钢托梁，形成托架，斜拉索斜向装在托架和桥塔之间。
将该加固方法应用于解决T型刚构桥上述病害时，存在以下技术问题：
(1)加固结构需要在主梁的两侧增设桩基、承台和墩柱后才能架立主塔，桩基、承台及墩柱的施工周期长、难度大，尤其是在水中施工、桥墩较高时，费用更高、难度更大；
(2)为使斜拉索能作用于主梁而设置的托架需要布置于梁底，且其长度需要大于桥梁的宽度，一般桥梁宽度有10多米，甚至20多米，导致托架的结构十分庞大，不仅耗费材料，经济性也不佳，同时托架过大的自重给斜拉索带来了相当大的负担；
(3)不能很好适应双幅T型刚构桥的加固：对于双幅T型刚构桥，则单独一个T型刚构桥桥墩处就需要新增多根桩基、多个承台、多个墩柱及多个主塔，工程量十分庞大，对于全桥而言，则是更甚；
(4)缺乏一套有效、完整的施工技术方案可供参考。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单小型化、节省成本、施工快捷的双幅T型刚构桥的斜拉加固结构及其施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双幅T型刚构桥的斜拉加固结构，包括设置于桥墩上方、双幅T型刚构桥两幅之间的塔基横梁，所述塔基横梁内埋设有塑料波纹管，所述塑料波纹管内穿设预应力钢筋，所述预应力钢筋的两端张拉后锚固于所述双幅T型刚构桥的内腹板上，在设定的所述塔基横梁位置处的所述内腹板上开设有供所述塑料波纹管穿过的孔洞，所述塔基横梁的顶面中部设有主塔，所述主塔内设置有索鞍，所述索鞍分别设置于距离桥面L/3、5L/12、L/2、7L/12的位置处，其中L为T构悬臂长度，在所述双幅T型刚构桥两幅之间、所述主塔的两侧对称设有锚固梁，所述锚固梁分别对称设置于距离T构中心线L/3、L/2、2L/3、5L/6的位置处，所述锚固梁中开设有索孔，所述索鞍与所述索孔之间穿设有张拉后锚固于所述锚固梁的斜拉索。
一种基于上述双幅T型刚构桥的斜拉加固结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：在桥墩上方、双幅T型刚构桥的两幅之间，对设定的塔基横梁位置处的内腹板进行表面凿毛、植筋后搭设模板，绑扎塔基横梁钢筋，然后在所述内腹板上开设孔洞，将塑料波纹管穿过孔洞、布置于塔基横梁的下部，然后采用混凝土浇筑形成塔基横梁，5至10天后，在塑料波纹管内穿设预应力钢筋并将其张拉锚固于内腹板上；
步骤二：在塔基横梁顶面中部搭设模板、绑扎钢筋，浇筑混凝土形成主塔，同时在所述主塔内埋设索鞍；
步骤三：对设定的锚固梁位置处的内腹板进行表面凿毛、植筋后搭设模板，绑扎钢筋，浇筑混凝土形成锚固梁，并在锚固梁中开设索孔；
步骤四：将斜拉索对应穿过所述索孔和所述索鞍后按照张拉力Fp进行张拉，张拉力Fp的计算公式为：
其中：
L为T构悬臂长度(m)，
ΔM为卸载弯矩(kN·m)，具体为设计需要对T构中心线处T构主梁卸载的弯矩值，
张拉完成后将所述斜拉索锚固于所述锚固梁上。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过在双幅T型刚构桥两幅之间设置塔基横梁，在塔基横梁上设置主塔，则对双幅T型刚构桥仅需要一套斜拉加固结构；与传统技术相比较，可省去一半的工程量，节省了工期，经济性好，且避免了传统技术桥下施工(传统技术需要在桥下进行增设桩基、承台及墩柱等结构的工作)难度大、周期长的问题。
2、在双幅T型刚构桥两幅之间设置塔基横梁，塔基横梁内配置有预应力钢筋，可有效保证塔基横梁具有良好的强度和抗裂性能，为主塔提供了可靠基础。
3、锚固梁设置在双幅T型刚构桥两幅之间，为斜拉索的锚固提供了构造措施；较传统技术的托架而言，锚固梁结构小，克服了传统托架结构庞大(需布置于梁底，且宽度大于梁宽，一般桥梁宽度有10多米宽，甚至宽20多米)、耗费材料、经济性差，同时托架过大的自重给斜拉索带来了相当大的负担等技术缺陷，实现了大幅节省材料、经济性佳以及锚固梁自重小，对斜拉索的负担小等显著技术效果。
4、按照设定的位置布设索鞍及锚固梁，并按照张拉力的要求对每根斜拉索进行张拉，可恰好实现对T构中心线处T构主梁卸载的弯矩值达到ΔM的目的。每根斜拉索均采用相同的张拉力Fp进行张拉，方便施工，斜拉索的选型也十分方便；在设计得出卸载弯矩ΔM后，按照本发明计算公式，可快速推算张拉力Fp。
5、本发明为双幅T型刚构桥的斜拉加固结构的施工提供了一套完整、有效、独特的技术方案：先在双幅T型刚构桥两幅之间设置塔基横梁，然后在塔基横梁顶面中部架设主塔，并在主塔两侧、双幅T型刚构桥两幅之间对称设置锚固梁，最后张拉设置于索鞍与索孔之间的斜拉索并将其锚固于锚固梁上，可实现对T构中心线处T构主梁弯矩的卸载，达到加固双幅T型刚构桥的目的。
附图说明
图1为双幅T型刚构桥的斜拉加固结构的立面图，其中ZXX表示T构中心线；
图2为图1中A-A的剖视图；
图中：1—双幅T型刚构桥，2—塔基横梁，3—内腹板，4—塑料波纹管，5—预应力钢筋，6—主塔，7—索鞍，8—锚固梁，9—斜拉索、10—桥墩、11—T构主梁、12—索孔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1及图2所示，一桥梁组合为(80+150+80)m、桥墩10上方、T构主梁11顶部出现因抗弯承载能力不足引起的的裂缝，裂缝最大裂缝宽度为0.32mm的待加固双幅T型刚构桥1，该桥T构悬臂长度L＝60m。采用本发明进行加固，经设计计算，需要对T构中心线处T构主梁卸载的弯矩值为120700kN·m，即卸载弯矩ΔM＝120700kN·m。
双幅T型刚构桥的斜拉加固结构包含：设置于桥墩10上方、双幅T型刚构桥1两幅之间、顺桥向长6m、横桥向宽8m、高3m的塔基横梁2；塔基横梁2内埋设有5道Φ90mm的塑料波纹管4，每道塑料波纹管4内穿设有15根Φs15.20-1x7型钢绞线作为预应力钢筋5，其两端张拉后锚固于内腹板3上；塔基横梁2的顶面中部设有顺桥向长3m、横桥向宽2m、高40m的主塔6，主塔6内设置有4个Φ273mm的索鞍7，索鞍分别距离桥面20m、25m、30m、35m；主塔6的两侧、双幅T型刚构桥1两幅之间对称设有顺桥向长2m、横桥向宽8m、高2m的锚固梁8，锚固梁分别对称设置于距离T构中心线20m、30m、40m、50m的位置处；锚固梁8中开设有Φ273mm的索孔12，索鞍7与索孔12之间穿设有张拉后锚固于锚固梁8的250A-19型斜拉索9；
上述双幅T型刚构桥的斜拉加固结构的施工方法为：
步骤一：在桥墩10上方、双幅T型刚构桥1的两幅之间，对设定的塔基横梁2位置处的内腹板3进行表面凿毛、植筋后搭设模板，绑扎塔基横梁2钢筋，然后在内腹板3上开设5个间距50cm的Φ94mm的孔洞，将塑料波纹管4穿过孔洞、布置于塔基横梁2的下部，然后采用C50混凝土浇筑形成塔基横梁2，7天后，在塑料波纹管4内穿设预应力钢筋5并将其张拉后锚固于内腹板3上。
步骤二：在塔基横梁2顶面中部搭设模板、绑扎钢筋，浇筑C50混凝土形成主塔6，同时在主塔6内距离桥面20m、25m、30m、35m的位置处埋设4个Φ273mm的索鞍7。
步骤三：对设定的锚固梁8位置处的内腹板3进行表面凿毛、植筋后搭设模板，绑扎钢筋，浇筑C50混凝土形成锚固梁8，锚固梁分别对称设置于距离T构中心线20m、30m、40m、50m的位置处，并在锚固梁8中开设Φ273mm索孔12。
步骤四：将斜拉索9对应穿过锚固梁8内开设的索孔12和主塔6内埋设的索鞍7后按照张拉力Fp进行张拉，斜拉索9的张拉力张拉完成后将斜拉索9锚固于锚固梁8上，完成双幅T型刚构桥1的斜拉加固结构的施工。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (2)

1.一种双幅T型刚构桥的斜拉加固结构，其特征在于，包括：设置于桥墩上方、双幅T型刚构桥两幅之间的塔基横梁，所述塔基横梁内埋设有塑料波纹管，所述塑料波纹管内穿设预应力钢筋，所述预应力钢筋的两端张拉后锚固于所述双幅T型刚构桥的内腹板上，在设定的所述塔基横梁位置处的所述内腹板上开设有供所述塑料波纹管穿过的孔洞，所述塔基横梁的顶面中部设有主塔，所述主塔内设置有索鞍，所述索鞍分别设置于距离桥面L/3、5L/12、L/2、7L/12的位置处，其中L为T构悬臂长度，在所述双幅T型刚构桥两幅之间、所述主塔的两侧对称设有锚固梁，所述锚固梁分别对称设置于距离T构中心线L/3、L/2、2L/3、5L/6的位置处，所述锚固梁中开设有索孔，所述索鞍与所述索孔之间穿设有张拉后锚固于所述锚固梁的斜拉索。
2.一种基于权利要求1所述双幅T型刚构桥的斜拉加固结构的施工方法，其特征在于，包括：
步骤一：在桥墩上方、双幅T型刚构桥的两幅之间，对设定的塔基横梁位置处的内腹板进行表面凿毛、植筋后搭设模板，绑扎塔基横梁钢筋，然后在所述内腹板上开设孔洞，将塑料波纹管穿过孔洞、布置于塔基横梁的下部，然后采用混凝土浇筑形成塔基横梁，5至10天后，在塑料波纹管内穿设预应力钢筋并将其张拉锚固于内腹板上；
步骤二：在塔基横梁顶面中部搭设模板、绑扎钢筋，浇筑混凝土形成主塔，同时在所述主塔内埋设索鞍；
步骤三：对设定的锚固梁位置处的内腹板进行表面凿毛、植筋后搭设模板，绑扎钢筋，浇筑混凝土形成锚固梁，并在锚固梁中开设索孔；
步骤四：将斜拉索对应穿过所述索孔和所述索鞍后按照张拉力Fp进行张拉，张拉力Fp的计算公式为：
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其中：
L为T构悬臂长度，
ΔM为卸载弯矩，具体为设计需要对T构中心线处T构主梁卸载的弯矩值，
张拉完成后将所述斜拉索锚固于所述锚固梁上。
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