CN108330847A - 一种采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的方法 - Google Patents
一种采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的方法，包括拱圈和拱桥基础，所述拱桥基础上设有拱圈，所述拱圈上设有拱上横墙，所述拱圈上端设有分布钢筋，所述分布钢筋外侧设有砂浆保护层，所述分布钢筋由纵向分布钢筋和横向分布钢筋紧箍组成，所述拱圈底侧设有自密实砼填充体，所述自密实砼填充体外侧设有钢波纹板，所述钢波纹板内壁两端均设有L形分布钢筋，所述L形分布钢筋分别与钢波纹板和分布钢筋焊接紧箍为一体，形成一个套箍箍住原砌体结构。本发明提升材料的强度设计值，阻止石料风化，提升了结构对于不均匀拉应力的耐受度，可采用少支架施工，降低了措施费的同时加快施工进度。
Description
技术领域
本发明涉及一种工拱桥，具体是一种采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的方法。
背景技术
目前，《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）及《城市桥梁结构加固技术规程》（CJJ/T 239-2016）中对于圬工拱桥加固规定了的增大截面法(指传统的钢筋混凝土增大截面法)，该法存在以下不足：增加的结构自重较多，施工难度大，需在原圬工结构上植筋，破坏了原结构完整性,承载力提升空间有限。
随着城市化的不断发展及人民日益增长的通行需求，许多圬工拱桥在加固时业主经常要求进行同步加宽改造，这就要求加固后的结构不仅能承担原设计荷载，还要满足新增荷载的受力需求，对桥梁结构加固提出了更高的要求。
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，并在钢波纹板与桥梁拱圈之间浇筑混凝土或喷射砂浆形成填充层。该方法存在以下问题：1、采用顶推法施工，难度较大；2、填充体采用普通混凝土无法达到设计要求的密实状态；3、向钢波纹板与拱圈之间喷射砂浆的工艺难以实施。
申请号为201511031309.8的中国发明专利在此基础上进行了改善，将填充体由普通混凝土或砂浆改变成自密实混凝土，并在其中添加了微膨胀剂，使得填充体能充分进入新旧结构之间的缝隙，改善了结构受力。该方法存在以下问题：1、仍然采用顶推法施工，对于桥下净空高的大跨圬工拱桥，施工难度仍然较大；2、采用钢波纹板加固仅针对原拱圈下缘，但由于空腹式圬工拱桥拱圈不如实腹式圬工拱桥拱圈受力均匀，拱上立柱处由于集中力的存在会导致拱圈上表面部分区段存在拉应力，采用钢波纹板加固下表面对于上表面受力状况无任何改善；3、对原圬工拱桥的砌体结构强度未充分开发利用，加上上表面应力不均匀，导致加固后的桥梁承载能力提升有限。
申请号为201621476805.4的中国发明专利公布了一种适用于实腹式圬工拱桥的采用钢波纹板加固拱圈的加固方法。该方法在采用钢波纹板加固拱圈下缘的同时，在拱上实腹段增设了钢波纹管，达到了减少拱上恒载，改善拱圈受力的功能，实质是采用加固拱圈与调整拱上恒载两种方法组合。该方法只适用于实腹式圬工拱，无法解决空腹式圬工拱桥拱圈受力不均，拱圈上表面易开裂的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的方法，包括拱圈、拱上横墙、钢波纹板、自密实砼填充体、分布钢筋和拱桥基础，所述拱桥基础上设有拱圈，所述拱圈上设有拱上横墙，所述拱圈上端设有分布钢筋，所述分布钢筋外侧设有砂浆保护层，所述分布钢筋由纵向分布钢筋和横向分布钢筋紧箍组成，所述拱圈底侧设有自密实砼填充体，所述自密实砼填充体外侧设有钢波纹板，所述钢波纹板内壁两端均设有L形分布钢筋，所述L形分布钢筋分别与钢波纹板和分布钢筋焊接紧箍为一体，形成一个套箍箍住原砌体结构。
作为本发明进一步的方案：所述砂浆保护层厚度为5cm。
作为本发明再进一步的方案：所述自密实砼填充体采用10%～14%的膨胀剂掺量。
作为本发明再进一步的方案：所述钢波纹板材质选用Q345，所述钢波纹板采用波峰对波峰或波谷对波谷形式拼接而成。
作为本发明再进一步的方案：所述L形分布钢筋与钢波纹板边缘距离应大于10cm。
作为本发明再进一步的方案：所述的采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的施工方法，包括以下步骤：
1）施工拱桥基础扩大部分，并预埋钢波纹板，同时工厂制作钢波纹板；
2）施工拱圈顶部分布钢筋，并施工顶部砂浆保护层，分布钢筋两侧露出后向下弯折紧贴拱圈侧壁；
3）钢波纹板运至现场，采用少支架法拼接，将钢波纹板内壁L形分布钢筋同拱顶分布钢筋焊接固定；
4）在拱圈两侧立模，拱圈顶部开设10cm灌浆孔，采用压力灌注自密实砼填充体；
5）待自密实砼填充体达到设计强度后，拆除两侧模板，施工两侧砂浆保护层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过填充的混凝土采用自密实微膨胀混凝土，提升了材料的强度设计值，从而提升了结构承载力，故而适用于有荷载增加需求的桥，通过新增拱顶分布钢筋与砂浆保护层充当了原砌体保护层，阻止了石料的进一步风化，而且在拱顶不均匀压力作用下，拉应力转移至保护层处，使得保护层会优先于石料砌缝开裂，而保护层由于分布钢筋的存在，临界开裂拉应力会大大高于原砌体，这就提升了结构对于不均匀拉应力的耐受度，可采用少支架施工，经过验算或采用桥上限载甚至可采用无支架施工，降低了措施费的同时加快施工进度。
附图说明
图1为采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的结构示意图。
图2为采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥中钢波纹板套箍横断面的示意图。
图3为采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥中拱上横墙处的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的方法，包括拱圈1、拱上横墙2、钢波纹板3、自密实砼填充体4、分布钢筋5和拱桥基础6，所述拱桥基础6上设有拱圈1，所述拱圈1上设有拱上横墙2，所述拱圈1上端设有分布钢筋5，所述分布钢筋5外侧设有砂浆保护层10，阻止了石料的进一步风化，而且在拱顶不均匀压力作用下，拉应力转移至保护层处，使得保护层会优先于石料砌缝开裂，而保护层由于分布钢筋的存在，临界开裂拉应力会大大高于原砌体，这就提升了结构对于不均匀拉应力的耐受度，所述砂浆保护层10厚度为5cm，所述分布钢筋5由纵向分布钢筋8和横向分布钢筋9紧箍组成，所述拱圈1底侧设有自密实砼填充体4，所述自密实砼填充体4外侧设有钢波纹板3，所述钢波纹板3内壁两端均设有L形分布钢筋7，所述L形分布钢筋7分别与钢波纹板3和分布钢筋5焊接紧箍为一体，形成一个套箍箍住原砌体结构，在混凝土膨胀力作用下，使得原砌体始终处于环向受压状态，而石料在环向压力作用下强度会明显提高，使得结构承载能力大大提升，特别适用于有荷载增加需求的加固桥，提升了材料的强度设计值，从而提升了结构承载力，故而适用于有荷载增加需求的桥，所述自密实砼填充体4采用10%～14%的膨胀剂掺量，所述钢波纹板3材质选用Q345，不同节段钢波纹板采用高强螺栓拼接，严禁焊接接长，所述钢波纹板3采用波峰对波峰或波谷对波谷形式拼接而成，所述L形分布钢筋7与钢波纹板3边缘距离应大于10cm，防止焊缝距钢板边缘过近，接触空气对钢板产生腐蚀影响。
具体施工步骤如下：
（1）施工拱桥基础6扩大部分，并预埋钢波纹板3，同时工厂制作钢波纹板3；
（2）施工拱圈1顶部分布钢筋5，并施工顶部砂浆保护层10，分布钢筋5两侧露出后向下弯折紧贴拱圈1侧壁；
（3）钢波纹板3运至现场，采用少支架法拼接，将钢波纹板3内壁L形分布钢筋7同拱顶分布钢筋5焊接固定；
（4）在拱圈1两侧立模，拱圈1顶部开设10cm灌浆孔，采用压力灌注自密实砼填充体4；
（5）待自密实砼填充体4达到设计强度后，拆除两侧模板，施工两侧砂浆保护层10。
本发明使用时，在拱桥基础6内预埋钢波纹板3，在拱圈顶部分布钢筋5，并拱顶部砂浆保护层10，阻止了石料的进一步风化，而且在拱顶不均匀压力作用下，拉应力转移至保护层处，使得保护层会优先于石料砌缝开裂，而保护层由于分布钢筋的存在，临界开裂拉应力会大大高于原砌体，这就提升了结构对于不均匀拉应力的耐受度，分布钢筋5两侧露出后向下弯折津贴拱圈1侧壁，通过L形分布钢筋7分别与钢波纹板3和分布钢筋5焊接紧箍为一体，形成一个“套箍”箍住原砌体结构，在混凝土膨胀力作用下，使得原砌体始终处于环向受压状态，而石料在环向压力作用下强度会明显提高，使得结构承载能力大大提升，特别适用于有荷载增加需求的加固桥，这就充分挖掘了材料的强度潜力，从而提升材料的强度设计值，通过采用少支架法拼接，将钢波纹板3内壁L形分布钢筋7同拱顶分布钢筋5焊接固定，通过自密实砼填充体4填充，随着时间推移，混凝土不仅不收缩，而且有一定的体积膨胀量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的方法，包括拱圈（1）、拱上横墙（2）、钢波纹板（3）、自密实砼填充体（4）、分布钢筋（5）和拱桥基础（6），其特征在于，所述拱桥基础（6）上设有拱圈（1），所述拱圈（1）上设有拱上横墙（2），所述拱圈（1）上端设有分布钢筋（5），所述分布钢筋（5）外侧设有砂浆保护层（10），所述分布钢筋（5）由纵向分布钢筋（8）和横向分布钢筋（9）紧箍组成，所述拱圈（1）底侧设有自密实砼填充体（4），所述自密实砼填充体（4）外侧设有钢波纹板（3），所述钢波纹板（3）内壁两端均设有L形分布钢筋（7），所述L形分布钢筋（7）分别与钢波纹板（3）和分布钢筋（5）焊接紧箍为一体，形成一个套箍箍住原砌体结构。
2.根据权利要求1所述的采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥，其特征在于，所述砂浆保护层（10）厚度为5cm。
3.根据权利要求1所述的采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥，其特征在于，所述自密实砼填充体（4）采用10%～14%的膨胀剂掺量。
4.根据权利要求1所述的采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥，其特征在于，所述钢波纹板（3）材质选用Q345，所述钢波纹板（3）采用波峰对波峰或波谷对波谷形式拼接而成。
5.根据权利要求1所述的采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥，其特征在于，所述L形分布钢筋（7）与钢波纹板（3）边缘距离应大于10cm。
6.根据权利要求1-5任一所述的采用钢波纹板套箍法加固空腹式圬工拱桥的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）施工拱桥基础（6）扩大部分，并预埋钢波纹板（3），同时工厂制作钢波纹板（3）；
2）施工拱圈（1）顶部分布钢筋（5），并施工顶部砂浆保护层（10），分布钢筋（5）两侧露出后向下弯折紧贴拱圈（1）侧壁；
3）钢波纹板（3）运至现场，采用少支架法拼接，将钢波纹板（3）内壁L形分布钢筋（7）同拱顶分布钢筋（5）焊接固定；
4）在拱圈（1）两侧立模，拱圈（1）顶部开设10cm灌浆孔，采用压力灌注自密实砼填充体（4）；
5）待自密实砼填充体（4）达到设计强度后，拆除两侧模板，施工两侧砂浆保护层（10）。
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