CN108411806A - 一种加固钢筋混凝土管涵的结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种加固钢筋混凝土管涵的结构及其安装方法，包括带曲率的型钢支架和横向连接型钢，带曲率的型钢支架为半圆形型钢，采用拼接的方式形成整圆，根据钢筋混凝土管涵的断面位置固定安装于钢筋混凝土管涵的内侧，型钢支架与钢筋混凝土管涵的连接可采用焊接或螺栓连接的方式，横向连接型钢设置在两带曲率的型钢支架的间隔处并与两端的带曲率的型钢支架固定连接。型钢支架与钢筋混凝土管涵的固定方法采用膨胀螺栓，在待加固的钢筋混凝土管涵内表面钻孔、安装膨胀螺栓、再安装带曲率的型钢支架，最后安装横向连接型钢，确保型钢支架的横向稳定。采用型钢支架能够避免钢筋混凝土管涵拆除重建等工程耗费(包括工期、材料、资金、固体垃圾等)。

Description

一种加固钢筋混凝土管涵的结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及道路工程改扩建领域，具体涉及道路工程钢筋混凝土圆管涵加固领域，特别涉及钢筋混凝土圆管涵加固领域。

背景技术

钢筋混凝土圆管涵是公路工程中的重要组成部分之一，无论是在工程数量上还是工程造价上，在公路工程中都占有相当的比重。目前我国公路路基中钢筋混凝土圆管涵所占的比重越来越大，在平原地区每公里约有1～3座，在山岭重丘地区每公里约有4～6座。

在我国修建的钢筋混凝土圆管涵，由于长期受到超载车辆的反复作用、地质资料不详或施工等原因，很大部分受到了不同程度的病害。约有60％的钢筋混凝土圆管涵出现了裂缝为主的病害，其中70％是纵向开裂，为了确保钢筋混凝土圆管涵的结构安全以及使用功能，需要对这些钢筋混凝土圆管涵进行维修加固，特别地，对病害严重的结构甚至需要进行拆除重建。因此，如何对既有钢筋混凝土圆管涵进行处理是公路改扩建项目中所面临的重大问题之一。

目前应用于钢筋混凝土圆管涵加固的传统方法主要有拆除重建法、裂缝修补、增大截面法，粘贴钢板加固法、粘贴纤维布加固法等。这些方法，虽然能够在不同程度上满足对轻微病害钢筋混凝土圆管涵结构加固的需要，但仍然无法解决在通车状态下对病害严重的旧钢筋混凝土圆管涵结构进行拆除重建的燃眉之急。改扩建一般方法主要是拆除旧桥涵、新建新桥涵，这样对交通和环境会造成不同程度的影响，固体垃圾、噪声和粉尘等又大幅度污染环境。

发明内容

针对以上不足，本发明提出采用型钢支架加固钢筋混凝土管涵的方法，只需在既有钢筋混凝土圆管涵内侧嵌套相应尺寸的型钢支架，既有钢筋混凝土圆管涵与型钢支架采用膨胀螺栓锚固，起到内部支撑的作用，用以提高钢筋混凝土圆管涵的承载能力，这种加固方法不仅不会中断交通，也节省了投资、加快了工期，避免了拆除旧涵混凝土产生的固体垃圾及堆放问题，是绿色环保节能减排、保护环境的加固的技术。

本发明提供了一种加固钢筋混凝土管涵的结构，包括带曲率的型钢支架，所述带曲率的型钢支架根据钢筋混凝土管涵的断面位置固定安装于钢筋混凝土管涵的内侧，所述带曲率的型钢支架的外侧形状与钢筋混凝土管涵的内侧形状相适应。

为了进一步实现本发明，还包括横向连接型钢，所述带曲率的型钢支架沿涵洞长度方向的间隔设置，其间隔长度视涵洞承载能力提高幅度和涵洞破损程度决定，所述间隔长度取0.5m-1.0m，所述横向连接型钢设置在两个带曲率的型钢支架的间隔处并与两端的带曲率的型钢支架2固定连接，所述横向连接型钢均匀分布在钢筋混凝土管涵的内侧。

为了进一步实现本发明，所述带曲率的型钢支架等间隔分布，所述横向连接型钢均匀设置在圆周方向的八等分点的位置。

为了进一步实现本发明，所述带曲率的型钢支架的外侧形状为圆形，所述带曲率的型钢支架分成两段拼接，均为半圆环状，每段带曲率的型钢支架的角度均小于180°。

为了进一步实现本发明，所述每个断面的两个带曲率的型钢支架的两端接头均通过连接板焊接固定为一个整圆。

为了进一步实现本发明，所述带曲率的型钢支架与钢筋混凝土管涵的横向中心位置通过螺栓连接，所述螺栓为膨胀螺栓。

为了进一步实现本发明，所述带曲率的型钢支架与钢筋混凝土管涵的贴合处用填板和结构胶连接。

为了进一步实现本发明，所述横向连接型钢与带曲率的型钢支架的型号相同。

为了进一步实现本发明，所述横向连接型钢的高度与带曲率的型钢支架的高度相适应，所述横向连接型钢的长度等于或略小于相邻两个型钢支架的净间距。

一种用于加固钢筋混凝土管涵的结构的安装方法，所述安装方法包括以下步骤：

1)确定钢筋混凝土管涵的加固截面，测量放线，定好膨胀螺栓孔位置，在待加固的钢筋混凝土管涵内表面钻孔，安放膨胀螺栓；

2)安装所述带曲率的型钢支架，对齐螺栓孔，用膨胀螺栓固定于钢筋混凝土管涵内侧，拧紧螺栓，同时，在型钢支架与钢筋混凝土管涵的贴合处用填板和结构胶连接；

3)施焊连接两个带曲率的型钢支架两端的接头，采用连接板分别焊接两个带曲率型钢的两端接头；

4)按照前面1-3的步骤安装其他截面的带曲率型钢支架；

5)在两带曲率的型钢支架之间且在圆周方向的八等分点的位置分别用横向连接型钢将两带曲率的型钢支架焊接固定。

本发明具有如下有益效果：

1.由于带曲率的型钢支架与钢筋混凝土贴合安装，型钢支架对应于钢筋混凝土的各个位置均具有支撑作用，且型钢支架的轴向截面为圆形壳体状，在结构上使受力更加分散均衡，其从本质上加固结构，可靠度较高。

2.采用横向连接型钢将两截面的带曲率的型钢支架固定连接，对带曲率的型钢支架具有支撑作用，同时将两截面的型钢支架连成一个整体，增强整个加固结构的稳定性，提高整个管涵加固结构的使用寿命。

3.本发明的管涵加固结构简单，只需安装带曲率的型钢支架和横向连接型钢，无需拆除钢筋混凝土管涵的其他结构，可减少钢筋混凝土管涵拆除重建的工程消耗，包括工期、工程费用、人力物力投入和固体垃圾存放等等；

4.本发明的结构简单、施工方便，只需在现场拼装、焊接，少数工人即可完成加固，无需较大工程设备，可减少设备成本。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1的剖面图；

图3为带曲率的型钢支架的结构示意图；

图4为横向连接型钢的结构示意图；

图5为螺栓孔的放大示意图；

附图标记说明：1.钢筋混凝土管涵；2.带曲率的型钢支架；

3.横向连接型钢；4.拼装孔；5.螺栓孔；R1.型钢内径；

R2.型钢内径/钢筋混凝土管涵内径；R3.钢筋混凝土管涵外径。

具体实施方式

参照图1至图5对本发明做进一步说明。

针对钢筋混凝土管涵1的截面存在裂缝的情况，采用带曲率的型钢支架2装置对钢筋混凝土管涵1进行加固。

如图1所示，本实施例的结构包括带曲率的型钢支架2和横向连接型钢3，其中，带曲率的型钢支架2根据钢筋混凝土管涵1的断面位置固定安装于钢筋混凝土管涵1的内侧，型钢支架沿涵洞长度方向的间隔设置，其间隔长度视涵洞承载能力提高幅度和涵洞破损程度决定，一般间隔长度可取0.5m-1.0m，为使受力均匀以及加固效果更好，带曲率的型钢支架2等间隔分布；横向连接型钢3设置在两个带曲率的型钢支架2的间隔处并与两端的带曲率的型钢支架2固定连接，横向连接型钢3均匀分布在钢筋混凝土管涵1的内侧，优选地，横向连接型钢3均匀设置在圆周方向的八等分点的位置，横向连接型钢3对带曲率的型钢支架2起到横向支撑作用和固定作用，使各截面处的型钢支架形成整体。

带曲率的型钢支架2的外侧形状与钢筋混凝土管涵1的内侧形状相适应，由于钢筋混凝土管涵1为圆形，则带曲率的型钢支架2的外侧形状为圆形。带曲率的型钢支架2分成两段拼接，均为半圆环状，可拼接为整圆，其圆环截面为“工”字形或“L”形，优选地，圆环截面为“工”字形，其截面大小视涵洞承载能力提高幅度、涵洞破损程度和过水断面决定；两段半圆环状的型钢支架的角度均小于180°，当两段半圆环状的型钢支架拼接安装在钢筋混凝土管涵1的内侧时，会在径向方向的纵向位置形成两个缺口，其缺口具有一定角度(用于现场安装误差的调整)；为使安装更贴合和方便，带曲率的型钢支架2的外径曲率与钢筋混凝土管涵1的内径曲率相同或略小；带曲率的型钢支架2与钢筋混凝土管涵1的固定连接可采用粘结物质粘结连接，也可采用螺栓连接，也可两者结合，其螺栓采用膨胀螺栓，为使受力平衡及稳固，其连接位置均匀分布，优选地，在型钢支架的横向中心位置设有预制螺栓孔5，并相应的在待加固的钢筋混凝土管涵1内表面钻孔，用以螺栓连接，两半圆形型钢支架的两端焊接连接，此时，两个半圆形型钢支架拼接成一个整圆，与横向连接型钢3形成刚架结构，使固定更加稳固，同时半圆环状的型钢支架的两端处于环向位置，对钢筋混凝土管涵1具有支撑作用，为使型钢支架与钢筋混凝土管涵1的贴合更稳固，型钢支架与钢筋混凝土管涵1的贴合处用填板和结构胶连接。

如图4所示，横向连接型钢3与半圆环状的型钢支架的型号相同，其截面为“工”字形或“L”形，优选地，横向连接型钢3的截面为“工”字形，横向连接型钢3的高度与带曲率的型钢支架2的高度相适应，横向连接型钢3的两端分别固定在两侧的型钢支架上，用以支撑两侧的带曲率的型钢支架2，同时将各截面处的型钢支架连成整体，有利于受力，使钢筋混凝土的加固更加稳固；横向连接型钢3的长度应等于或略小于两型钢支架的净间距，其两者之差用于现场安装误差的调整。

为使本实施例更加清楚，下面举例用以说明：

例如，待加固的钢筋混凝土管涵1的长度为10m，内径为1.2m，外径R3为1.44m，壁厚为0.12m。

参见图1中的主断面图，带曲率的型钢支架2的外径设置为1.2m，内径为1.00m，型钢的型号为I10(其中高100mm，宽55mm，腹板厚4.5mm，翼缘厚7.2mm)，加固断面间隔为0.5m，每个加固断面包含2个小半圆(圆心角为175°，剩余5°用于现场安装误差的调整)和8个横向连接型钢3(横向连接型钢3的长度为0.445m，型号为I10)，共加固19个断面，其中最外侧的型钢支架对称轴距混凝土管涵端部0.25m，共38个带曲率的型钢支架2半圆和152个横向连接型钢3。

用于加固钢筋混凝土管涵1的结构的安装方法：

1)确定钢筋混凝土管涵1的加固截面，测量放线，定好膨胀螺栓孔5位置，在待加固的钢筋混凝土管涵1内表面钻孔，安放膨胀螺栓；

2)安装带曲率的型钢支架2，对齐螺栓孔5，用膨胀螺栓固定于钢筋混凝土管涵1内侧，拧紧螺栓，同时，在带曲率的型钢支架2与钢筋混凝土管涵1的贴合处用填板和结构胶连接；

3)施焊连接两个带曲率的型钢支架2两端的接头，由于两个带曲率型钢存在5°的安装空隙，所以采用连接板分别焊接两个带曲率型钢的翼缘和腹板，实现连接；

4)按照前面1-3的步骤安装其他截面的带曲率型钢支架；

5)在两个带曲率的型钢支架2之间且在圆周方向的八等分点(即每间隔45°)的位置分别用横向连接型钢3将两带曲率的型钢支架2焊接固定；

6)加固后的结构承载能力与型钢支架所采用的型号有关，带曲率的型钢支架2的型号越大，其极限承载能力越高，具体的承载能力需根据结构分析与工地要求确定；

7)若混凝土管涵在加固前存在渗漏现象，需对渗漏位置进行修复、防水处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种加固钢筋混凝土管涵的结构，其特征在于：包括带曲率的型钢支架，所述带曲率的型钢支架根据钢筋混凝土管涵的断面位置固定安装于钢筋混凝土管涵的内侧，所述带曲率的型钢支架的外侧形状与钢筋混凝土管涵的内侧形状相适应。

2.根据权利要求1所述的加固钢筋混凝土管涵的结构，其特征在于：还包括横向连接型钢，所述带曲率的型钢支架沿涵洞长度方向的间隔设置，其间隔长度视涵洞承载能力提高幅度和涵洞破损程度决定，所述间隔长度取0.5m-1.0m，所述横向连接型钢设置在两个带曲率的型钢支架的间隔处并与两端的带曲率的型钢支架固定连接，所述横向连接型钢均匀分布在钢筋混凝土管涵的内侧。

3.根据权利要求2所述的加固钢筋混凝土管涵的结构，其特征在于：所述带曲率的型钢支架等间隔分布，所述横向连接型钢均匀设置在圆周方向的八等分点的位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的加固钢筋混凝土管涵的结构，其特征在于：所述带曲率的型钢支架的外侧形状为圆形，所述带曲率的型钢支架分成两段拼接，均为半圆环状，每段半圆环状的型钢支架的角度均小于180°。

5.根据权利要求4所述的加固钢筋混凝土管涵的结构，其特征在于：所述每个断面的两个带曲率的型钢支架的两端接头均通过连接板焊接固定为一个整圆。

6.根据权利要求4所述的加固钢筋混凝土管涵的结构，其特征在于：所述带曲率的型钢支架与钢筋混凝土管涵的横向中心位置通过螺栓连接，所述螺栓为膨胀螺栓。

7.根据权利要求6所述的加固钢筋混凝土管涵的结构，其特征在于：所述带曲率的型钢支架与钢筋混凝土管涵的贴合处用填板和结构胶连接。

8.根据权利要求2所述的加固钢筋混凝土管涵的结构，其特征在于：所述横向连接型钢与带曲率的型钢支架的型号相同。

9.根据权利要求2或8所述的加固钢筋混凝土管涵的结构，其特征在于：所述横向连接型钢的高度与带曲率的型钢支架的高度相适应，所述横向连接型钢的长度等于或略小于相邻两个型钢支架的净间距。

10.一种用于权利要求1-9中任一项所述的加固钢筋混凝土管涵的结构的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括以下步骤：

1)确定钢筋混凝土管涵的加固截面，测量放线，定好膨胀螺栓孔位置，在待加固的钢筋混凝土管涵内表面钻孔，安放膨胀螺栓；

2)安装所述带曲率的型钢支架，对齐螺栓孔，用膨胀螺栓固定于钢筋混凝土管涵内侧，拧紧螺栓，同时，在型钢支架与钢筋混凝土管涵的贴合处用填板和结构胶连接；

3)施焊连接两个带曲率的型钢支架两端的接头，采用连接板分别焊接两个带曲率型钢的两端接头；

4)按照前面1-3的步骤安装其他截面的带曲率型钢支架；

5)在两带曲率的型钢支架之间且在圆周方向的八等分点的位置分别用横向连接型钢将两带曲率的型钢支架焊接固定。