CN109024319B - 一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法 - Google Patents

一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109024319B
CN109024319B CN201811106903.2A CN201811106903A CN109024319B CN 109024319 B CN109024319 B CN 109024319B CN 201811106903 A CN201811106903 A CN 201811106903A CN 109024319 B CN109024319 B CN 109024319B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cable
newly
pier
added
tower
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811106903.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109024319A (zh
Inventor
莫利君
杜爱兵
陈华
颜廷舟
郭峰祥
张伟
赵业梅
黄琳
曹蔚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Provincial Communications Planning And Design Institute Co ltd
Original Assignee
Hubei Provincial Communications Planning And Design Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Provincial Communications Planning And Design Institute Co ltd filed Critical Hubei Provincial Communications Planning And Design Institute Co ltd
Priority to CN201811106903.2A priority Critical patent/CN109024319B/zh
Publication of CN109024319A publication Critical patent/CN109024319A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109024319B publication Critical patent/CN109024319B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D11/00—Suspension or cable-stayed bridges
    • E01D11/04—Cable-stayed bridges

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法，包括斜拉索、以及设置在原双幅主墩承台之间的新增承台、设置在原双幅主墩墩身之间的新增墩身和设置在原双幅箱梁内侧腹板外边缘之间的新增顶板和新增底板；原双幅箱梁内侧腹板、新增顶板和新增底板形成新箱室，新箱室内设有墩顶横隔板和锚固横隔板，在与墩顶横隔板对应的新增顶板上设有索塔；斜拉索穿过索塔，两端分别安装在锚固横隔板上。本发明使双幅箱梁变单箱多室的整体箱梁，梁体的抗弯承载力、抗剪承载力、抗扭承载力均得到较大的提高，箱梁的受力得到明显改善；斜拉索能够有效减小箱梁的挠度，改善桥梁的线型，提高结构的耐久性，延长结构的使用寿命。

Description

一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法
技术领域
本发明属于桥梁工程领域，涉及一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，基础设施不断完善，公路交通路网日趋完善。桥梁作为公路的重要组成部分，也随之大量修建。连续刚构桥因其具有结构轻盈、跨越能力大、施工方便、造价低等特点，在大跨径桥梁中占了很大的比重。然而，大量的连续刚构桥在运营几年至十几年后，出现了跨中下挠过大、因抗弯承载力和抗剪承载能力不足而产生的裂缝等病害，影响结构的安全、耐久性和使用寿命。
目前这类桥梁可借鉴的加固方法，如CN107151987A所披露，在桥墩上方、双幅T型刚构桥两幅之间设置塔基横梁，塔基横梁设置预应力钢筋，塔基横梁的顶面中部设置主塔，主塔内设置索鞍，在双幅T型刚构两幅之间、主塔的两侧对称设置锚固梁，锚固梁中开设索孔，索鞍与索孔之间穿设张拉后锚固于锚固梁的斜拉索。
将该加固方法应用于解决T型刚构桥的上述病害时，存在以下技术问题：
(1)斜拉索的竖向分力、索塔的自重及塔基横梁的自重均由塔基横梁承担，塔基横梁的竖向荷载较大，容易造成塔基横梁底面受弯开裂；
(2)未能给出加固所需的索塔高度的确定方法；
(3)斜拉索在箱梁上的位置固定，但实际工程中，每一座连续刚构桥的受力及变形均不同，应根据每座桥的实际情况确定斜拉索的位置，以达到斜拉索的索力最大利用率和最合理的主梁弯矩。
(4)仅在索塔和拉索锚固位置设置塔基横梁和锚固梁，索力仅能通过锚固梁于箱梁的连接构件传递至箱梁内，索力传递面小。斜拉索与箱梁未能形成整体。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种整体性好、整体抗弯、抗扭承载力明显提高和安全可靠的双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，包括斜拉索、以及设置在原双幅主墩承台之间的新增承台、设置在原双幅主墩墩身之间的新增墩身和设置在原双幅箱梁内侧腹板外边缘之间的新增顶板和新增底板；所述的新增承台和新增墩身固连；
所述的新增承台与原双幅主墩承台组成整体承台；所述的新增墩身与原双幅主墩墩身组成整体墩身；
所述的原双幅箱梁的内侧翼缘与新增顶板固连，原双幅箱梁内侧腹板、新增顶板和新增底板形成新箱室，新箱室与双幅箱梁组成整体箱梁；
在原双幅主墩处的新箱室内设有墩顶横隔板；在斜拉索锚固处的新箱室内设有锚固横隔板，锚固横隔板对称分布在原双幅主墩的两端；所述的墩顶横隔板固连在新增墩身上；在与墩顶横隔板对应的新增顶板上设有索塔；所述的斜拉索的一端安装在原双幅主墩一端的锚固横隔板上，斜拉索的另一端穿过索塔并安装在原双幅主墩另一端的锚固横隔板上，每条斜拉索均分布在对应的垂直平面上。
作为本发明的进一步说明，所述的新增承台、新增墩身、墩顶横隔板、新增底板、新增顶板和锚固横隔板均采用低收缩混凝土浇筑而成；所述的索塔采用钢纤维混凝土浇筑而成；所述的斜拉索采用直径为15.2mm的高强低松弛的钢绞线。低收缩混凝土的强度等级等于或略高于原桥对应部位混凝土的强度；钢纤维混凝土的强度等级与双幅箱梁相同。
作为本发明的进一步说明，所述的新增承台、新增墩身内对应配置普通钢筋。
作为本发明的进一步说明，所述的新增顶板、新增底板内对应配置预应力钢束和普通钢筋。
作为本发明的进一步说明，所述的墩顶横隔板在顺桥方向的两端面与索塔根部的对应端面的距离均为0.5m；所述的斜拉索锚固处的锚固横隔板厚度为0.5m；所述的墩顶横隔板和锚固横隔板内对应配置普通钢筋。与斜拉索锚固部位的锚固横隔板采用局部加厚设计；新增顶板上设有供斜拉索穿过的孔洞。
作为本发明的进一步说明，根据以下塔高优化模型确定索塔的高度：
s.t.
{x}＞{0}
{PD}+[AP]{x}≤{Pmax}
{Dmin}≤{DD}+[AD]{x}≤{Dmax}
{Mmin}≤{MD}+[AM]{x}≤{Mmax}
{Hmin}≤H≤{Hmax}；
式中：
s.t.表示满足以下条件；
f(x)——斜拉索初张力目标函数；
xi——斜拉索初张力；
n——单元数量；
{x}——斜拉索初张拉矩阵；
{0}——斜拉索拉力为零；
[AP]——索力影响矩阵，即单位初张力作用下索力；
{PD}——恒载作用下的索力矩阵；
{Pmax}——斜拉索的容许索力矩阵；
[AD]——主梁各节点位移影响矩阵，即主梁各节段位移；
{DD}——主梁各节点位移矩阵，其中{DD}＝{DL D1、DR D1、DL D2、DR D2、…、DL Dm、DR Dm}，DL Di和DR Di分别为恒载作用下第i号节点的位移，1≤i≤m；
{Dmax}——控制截面的位移上极限值；
{Dmin}——控制截面的位移下极限值；
{MD}——主梁各单元杆端弯矩矩阵，其中
{MD}＝{ML D1、MR D1、ML D2、MR D2、…、ML Dm、MR Dm}，ML Di和MR Di分别为恒载作用下第i号单元左、右端的弯矩，1≤i≤m；
[AM]——主梁各单元杆端弯矩影响矩阵，即主梁各单位杆端弯矩；
{Mmax}——控制截面的弯矩上极限值；
{Mmin}——控制截面的弯矩下极限值；
H——塔高；
Hmax——塔高的上极限值；
Hmin——塔高的下极限值；
由塔高优化模型可得当索塔高度为主跨跨度的0.11倍时，斜拉索在其容许应力范围内利用率最高。
作为本发明的进一步说明，斜拉索在索塔中采用分丝管构造，斜拉索索力按照以下初张力优化的数学模型确定：
minf(x)＝{x}T[G]{x}+2[F]{x}+D
s.t.
c1(x)＝{Dmin}-[AD]{x}-{DD}≤0
c1(x)＝{DD}+[AD]{x}-{Dmax}≤0
ci(x)＝{Pmin}-[AP]{x}-{PD}≤0
{x}≥{0}；
式中：
s.t.表示满足以下条件；
f(x)——斜拉索初张力目标函数；
{x}——斜拉索初张拉矩阵；
{x}T——斜拉索初张拉转秩矩阵；
[G]＝[AM]T[B][AM]+[AN]T[C][AN]；
[F]＝[MD]T[B][AM]+{ND}T[C][AN]；
D＝[MD]T[B][MD]+{ND}T[C][ND]；
[AP]——索力影响矩阵；
[AM]——主梁各单元杆端弯矩影响矩阵；
[AN]——主梁各单元杆端轴力影响矩阵；
[B]——单元柔度对单元弯矩的加权系数矩阵，1≤i≤m，(j＝i+1)，/>
Ei——第i号主梁单元的弹性模量，
Ii——第i号主梁单元的截面惯性矩，
Ai——第i号主梁单元的截面面积，
Li——第i号主梁单元的单位长度；
[C]——单元柔度对单元轴力的加权系数矩阵,1≤i≤m，(j＝i+1)，/>
{MD}——主梁各单元杆端弯矩矩阵，
{MD}＝{ML D1、MR D1、ML D2、MR D2、…、ML Dm、MR Dm}T，ML Di和MR Di分别为恒载作用下第i号单元左、右端的弯矩，1≤i≤m；
{ND}——主梁各单元杆端轴力矩阵，
{ND}＝{NL D1、NR D1、NL D2、NR D2、…、NL Dm、NR Dm}T，NL Di和NR Di分别为恒载作用下第i号单元左、右端的轴力，1≤i≤m；
[AD]——主梁各节点位移影响矩阵，即主梁各节段位移；
{DD}——主梁各节点位移矩阵,{DD}＝{DL D1、DR D1、DL D2、DR D2、…、DL Dm、DR Dm}T，DL Di和DR Di分别为恒载作用下等i号节点的位移，1≤i≤m；
{Dmax}——控制截面的位移上极限值；
{Dmin}——控制截面的位移下极限值；
{PD}——恒载作用下的索力矩阵；
{Pmin}——活载作用下拉索的最大压力矩阵；
ci(x)——控制函数；
{0}——斜拉索拉力为零。
作为本发明的进一步说明，所述索塔根部两侧的无索区长度为主跨跨径的0.11～0.22倍，中跨无索区长度为主跨跨径0.09～0.35倍。索塔根部无索区和中跨无索区的长度应根据连续刚构桥的主梁受力、挠度综合确定；索塔根部无索区长度越大,主梁最大正弯矩越小,最小负弯矩越大；中跨无索区长度越大,主梁最大正弯矩越大,最小负弯矩越小；当箱梁挠度较大时，中跨无索区长度值应取小值；当墩顶横隔板负弯矩过大时，索塔根部无索区长度应取小值。
上述双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一，对原双幅主墩承台内侧面进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再对原双幅主墩承台中间部分绑扎钢筋和浇筑C30低收缩混凝土并形成新增承台，新增承台的高度、顺桥向长度与原双幅主墩承台尺寸相同，原双幅主墩承台和新增承台组成整体承台；
步骤二，对原双幅主墩墩身内侧面进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再对原双幅主墩墩身中间绑扎钢筋和浇筑C40低收缩混凝土并形成新增墩身，新增墩身的高度、顺桥向长度与原双幅主墩墩身尺寸相同，原双幅主墩墩身和新增墩身组成整体墩身；
步骤三：对原双幅箱梁内侧翼缘、腹板外侧进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再绑扎普通钢筋、预应力管道和浇筑C55低收缩混凝土，在原双幅箱梁内侧的上、下两端形成顶板和底板，在原双幅箱梁内侧的部分空间浇筑C55低收缩混凝土形成墩顶横隔板；原双幅箱梁内侧、新增顶板和新增底板形成新箱室，新箱室与原双幅箱梁组成单箱三室的整体箱梁；墩顶横隔板的高度与原双幅箱梁高度相同，墩顶横隔板的顺桥长度与整体墩身长度相同，并且墩顶横隔板与整体墩身的上端固连；新箱室内还浇筑有多组锚固横隔板；混凝土强度达到设计强度90％，并且龄期至少为7天，张拉预应力钢束；
步骤四，在与墩顶横隔板对应的顶板上安装钢筋，并浇筑C55纤维混凝土形成索塔，在索塔上安装多组斜拉索分丝管，在锚固横隔板上安装索鞍；混凝土强度达到设计强度90％，并且龄期至少为7天，再安装斜拉索。
本发明中新增承台、新增墩身与对应原承台、墩身的接触面凿毛、植筋、涂刷界面剂可以增强新、旧混凝土之间的粘结；原双幅箱梁内侧翼缘、腹板外侧边缘之间设置的新增顶板、新增底板与原箱梁腹板、翼缘的接触面凿毛、植筋、涂刷界面剂可以增强新、旧混凝土之间的粘结。
与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：
本发明使原双幅箱梁变单箱多室的整体箱梁，梁体的抗弯承载力、抗剪承载力、抗扭承载力均得到较大的提高，箱梁的受力得到明显改善；斜拉索能够有效减小箱梁的挠度，改善桥梁的线型，提高结构的耐久性，延长结构的使用寿命；本发明给出了索塔高度的确定方法，使得应力利用率达到最高，提高桥梁的安全可靠性。
附图说明
图1是本发明加固后的立面图。
图2是本发明加固后的双幅主墩处的断面图。
图3是本发明加固后的双幅箱梁任一截面的断面图。
图4是本发明加固后的斜拉索锚固处的箱梁断面图。
图5是本发明加固后的斜拉索锚固处的局部箱梁立面图。
附图标记：1-新增承台，2-新增墩身，3-墩顶横隔板，4-索塔，5-斜拉索，6-新增底板，7-新增顶板，8-锚固横隔板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1：
一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，包括斜拉索5、以及设置在原双幅主墩承台之间的新增承台1、设置在原双幅主墩墩身之间的新增墩身2和设置在原双幅箱梁内侧腹板外边缘之间的新增顶板7和新增底板6；所述的新增承台1和新增墩身2固连；所述的新增承台1与原双幅主墩承台组成整体承台；所述的新增墩身2与原双幅主墩墩身组成整体墩身；所述的原双幅箱梁的内侧翼缘与新增顶板7固连，原双幅箱梁内侧腹板、新增顶板7和新增底板6形成新箱室，新箱室与双幅箱梁组成整体箱梁；
在原双幅主墩处的新箱室内设有墩顶横隔板3；在斜拉索锚固处的新箱室内设有锚固横隔板8，锚固横隔板对称分布在原双幅主墩的两端；所述的墩顶横隔板3固连在新增墩身2上；在与墩顶横隔板3对应的新增顶板上设有索塔4；所述的斜拉索5的一端安装在原双幅主墩一端的锚固横隔板上，斜拉索5的另一端穿过索塔4并安装在原双幅主墩另一端的锚固横隔板上，每条斜拉索5均分布在对应的垂直平面上。
所述的新增承台1、新增墩身2、墩顶横隔板3、新增底板6、新增顶板7和锚固横隔板8均采用低收缩混凝土浇筑而成；所述的索塔4采用钢纤维混凝土浇筑而成；所述的斜拉索5采用直径为15.2mm的高强低松弛的钢绞线。
所述的新增承台1、新增墩身2内对应配置普通钢筋。所述的新增顶板7、新增底板6内对应配置预应力钢束和普通钢筋。所述的墩顶横隔板3在顺桥方向的两端面与索塔4根部的对应端面的距离均为0.5m；所述的斜拉索5锚固处的锚固横隔板8厚度为0.5m；所述的墩顶横隔板3和锚固横隔板8内对应配置普通钢筋。
根据以下塔高优化模型确定索塔4的高度：
s.t.
{x}＞{0}
{PD}+[AP]{x}≤{Pmax}
{Dmin}≤{DD}+[AD]{x}≤{Dmax}
{Mmin}≤{MD}+[AM]{x}≤{Mmax}
{Hmin}≤H≤{Hmax}；
由塔高优化模型可得当索塔高度为主跨跨度的0.11倍时，斜拉索在其容许应力范围内利用率最高。
斜拉索5在索塔4中采用分丝管构造，斜拉索5索力按照以下初张力优化的数学模型确定：
minf(x)＝{x}T[G]{x}+2[F]{x}+D
s.t.
c1(x)＝{Dmin}-[AD]{x}-{DD}≤0
c1(x)＝{DD}+[AD]{x}-{Dmax}≤0
ci(x)＝{Pmin}-[AP]{x}-{PD}≤0
{x}≥{0}。
所述索塔4根部两侧的无索区长度为主跨跨径的0.11～0.22倍，中跨无索区长度为主跨跨径0.09～0.35倍。
本实施例的双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一，对原双幅主墩承台内侧面进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再对原双幅主墩承台中间部分绑扎钢筋和浇筑C30低收缩混凝土并形成新增承台1，新增承台1的高度、顺桥向长度与原双幅主墩承台尺寸相同，原双幅主墩承台和新增承台1组成整体承台；
步骤二，对原双幅主墩墩身内侧面进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再对原双幅主墩墩身中间绑扎钢筋和浇筑C40低收缩混凝土并形成新增墩身2，新增墩身2的高度、顺桥向长度与原双幅主墩墩身尺寸相同，原双幅主墩墩身和新增墩身2组成整体墩身；
步骤三：对原双幅箱梁内侧翼缘、腹板外侧进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再绑扎普通钢筋、预应力管道和浇筑C55低收缩混凝土，在原双幅箱梁内侧的上、下两端形成顶板7和底板6，在原双幅箱梁内侧的部分空间浇筑C55低收缩混凝土形成墩顶横隔板3；原双幅箱梁内侧、新增顶板7和新增底板6形成新箱室，新箱室与原双幅箱梁组成单箱三室的整体箱梁；墩顶横隔板3的高度与原双幅箱梁高度相同，墩顶横隔板3的顺桥长度与整体墩身长度相同，并且墩顶横隔板3与整体墩身的上端固连；新箱室内还浇筑有多组锚固横隔板8；混凝土强度达到设计强度90％，并且龄期至少为7天，张拉预应力钢束；
步骤四，在与墩顶横隔板3对应的顶板7上安装钢筋，并浇筑C55纤维混凝土形成索塔4，在索塔4上安装多组斜拉索分丝管，在锚固横隔板8上安装索鞍；混凝土强度达到设计强度90％，并且龄期至少为7天，再安装斜拉索5,斜拉索5的一端安装在墩顶横隔板3一侧锚固横隔板8的索鞍上，斜拉索5的另一端穿过索塔4分丝管并安装在墩顶横隔板3另一侧锚固横隔板8的索鞍上。
实施例2：
某原双幅连续刚构桥，主桥跨径为(90+160+90)m，梁高为3.0～8.5cm，原双幅桥净距为1.5m，混凝土强度等级：承台C30、墩身C40、主梁C55，经过多年运营后，中跨最大竖向挠度达到40.0cm，原箱梁的抗弯承载能力和抗剪承台能力不足。
采用本发明进行加固，经计算，中跨无索区长度为20.0m，每个索塔4布置三跟斜拉索5，斜拉索5在索塔4上的间距为1.0m，斜拉索5在主梁上的间距为13.33m，墩顶无索区长度(索塔4根部两侧的无索区长度)为60.0m，索塔4高度为17.6m，索塔4的横桥向宽度为1.5m，顺桥向长度为5.0m，墩顶横隔板3顺桥向长度为6.0m，横桥向宽度5.5m，新增顶板6、新增底板7厚度与原箱梁顶板、底板厚度相同，斜拉索5选取为22φ15.2的钢绞线。
双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构的施工方法为：
步骤一，对原双幅主墩承台内侧面进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再对原双幅主墩承台中间部分绑扎钢筋和浇筑C30低收缩混凝土并形成新增承台1，新增承台1的高度、顺桥向长度与原双幅主墩承台尺寸相同，原双幅主墩承台和新增承台1组成整体承台；
步骤二，对原双幅主墩墩身内侧面进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再对原双幅主墩墩身中间绑扎钢筋和浇筑C40低收缩混凝土并形成新增墩身2，新增墩身2的高度、顺桥向长度与原双幅主墩墩身尺寸相同，原双幅主墩墩身和新增墩身2组成整体墩身；
步骤三，对原双幅箱梁内侧翼缘、腹板外侧进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再绑扎普通钢筋、预应力管道和浇筑C55低收缩混凝土，在原双幅箱梁内侧的上、下两端形成顶板7和底板6，在原双幅箱梁内侧的部分空间浇筑C55低收缩混凝土形成墩顶横隔板3；原双幅箱梁内侧、新增顶板7和新增底板6形成新箱室，新箱室与原双幅箱梁组成单箱三室的整体箱梁；墩顶横隔板3的高度与原双幅箱梁高度相同，墩顶横隔板3的顺桥长度与整体墩身长度相同，并且墩顶横隔板3与整体墩身的上端固连；新箱室内还浇筑有多组锚固横隔板8，每组锚固横隔板8与索塔4的距离分别为43.33m、56.67m和70.0m；混凝土强度达到设计强度90％，并且龄期至少为7天，张拉预应力钢束；
步骤四，在与墩顶横隔板3对应的顶板7上安装钢筋，并浇筑C55纤维混凝土形成索塔4，在索塔4上安装多组斜拉索分丝管，在锚固横隔板8上安装索鞍；索塔4上分丝管距索塔底部的距离分别为14.0m、15.0m和16.0m；混凝土强度达到设计强度90％，并且龄期至少为7天，再安装斜拉索5，斜拉索5的一端安装在墩顶横隔板3一侧锚固横隔板8的索鞍上，斜拉索5的另一端穿过索塔4分丝管并安装在墩顶横隔板3另一侧锚固横隔板8的索鞍上，斜拉索5索力为2670kN。

Claims (7)

1.一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，其特征在于：包括斜拉索(5)、以及设置在原双幅主墩承台之间的新增承台(1)、设置在原双幅主墩墩身之间的新增墩身(2)和设置在原双幅箱梁内侧腹板外边缘之间的新增顶板(7)和新增底板(6)；所述的新增承台(1)和新增墩身(2)固连；
所述的新增承台(1)与原双幅主墩承台组成整体承台；所述的新增墩身(2)与原双幅主墩墩身组成整体墩身；
所述的原双幅箱梁的内侧翼缘与新增顶板(7)固连，原双幅箱梁内侧腹板、新增顶板(7)和新增底板(6)形成新箱室，新箱室与双幅箱梁组成整体箱梁；
在原双幅主墩处的新箱室内设有墩顶横隔板(3)；在斜拉索锚固处的新箱室内设有锚固横隔板(8)，锚固横隔板对称分布在原双幅主墩的两端；所述的墩顶横隔板(3)固连在新增墩身(2)上；在与墩顶横隔板(3)对应的新增顶板上设有索塔(4)；所述的斜拉索(5)的一端安装在原双幅主墩一端的锚固横隔板上，斜拉索(5)的另一端穿过索塔(4)并安装在原双幅主墩另一端的锚固横隔板上，每条斜拉索(5)均分布在对应的垂直平面上；
所述的新增承台(1)、新增墩身(2)内对应配置普通钢筋；
所述的新增顶板(7)、新增底板(6)内对应配置预应力钢束和普通钢筋。
2.根据权利要求1所述的一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，其特征在于：所述的新增承台(1)、新增墩身(2)、墩顶横隔板(3)、新增底板(6)、新增顶板(7)和锚固横隔板(8)均采用低收缩混凝土浇筑而成；所述的索塔(4)采用钢纤维混凝土浇筑而成；所述的斜拉索(5)采用直径为15.2mm的高强低松弛的钢绞线。
3.根据权利要求1所述的一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，其特征在于：所述的墩顶横隔板(3)在顺桥方向的两端面与索塔(4)根部的对应端面的距离均为0.5m；所述的斜拉索(5)锚固处的锚固横隔板(8)厚度为0.5m；所述的墩顶横隔板(3)和锚固横隔板(8)内对应配置普通钢筋。
4.根据权利要求1所述的一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，其特征在于：根据以下塔高优化模型确定索塔(4)的高度：
s.t.
{x}＞{0}
{PD}+[AP]{x}≤{Pmax}
{Dmin}≤{DD}+[AD]{x}≤{Dmax}
{Mmin}≤{MD}+[AM]{x}≤{Mmax}
{Hmin}≤H≤{Hmax}
式中：
s.t.表示满足以下条件；
f(x)——斜拉索初张力目标函数；
xi——斜拉索初张力；
n——单元数量；
{x}——斜拉索初张拉矩阵；
{0}——斜拉索拉力为零；
[AP]——索力影响矩阵，即单位初张力作用下索力；
{PD}——恒载作用下的索力矩阵；
{Pmax}——斜拉索的容许索力矩阵；
[AD]——主梁各节点位移影响矩阵，即主梁各节段位移；
{DD}——主梁各节点位移矩阵，其中
DL Di和DR Di分别为恒载作用下第i号节点的位移，1≤i≤m；
{Dmax}——控制截面的位移上极限值；
{Dmin}——控制截面的位移下极限值；
{MD}——主梁各单元杆端弯矩矩阵，其中
ML Di和MR Di分别为恒载作用下第i号单元左、右端的弯矩，1≤i≤m；
[AM]——主梁各单元杆端弯矩影响矩阵，即主梁各单位杆端弯矩；
{Mmax}——控制截面的弯矩上极限值；
{Mmin}——控制截面的弯矩下极限值；
H——塔高；
Hmax——塔高的上极限值；
Hmin——塔高的下极限值。
5.根据权利要求1所述的一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，其特征在于：斜拉索(5)在索塔(4)中采用分丝管构造，斜拉索(5)索力按照以下初张力优化的数学模型确定：
minf(x)＝{x}T[G]{x}+2[F]{x}+D
s.t.
c1(x)＝{Dmin}-[AD]{x}-{DD}≤0
c1(x)＝{DD}+[AD]{x}-{Dmax}≤0
ci(x)＝{Pmin}-[AP]{x}-{PD}≤0
{x}≥{0}
式中：
s.t.表示满足以下条件；
f(x)——斜拉索初张力目标函数；
{x}——斜拉索初张拉矩阵；
{x}T——斜拉索初张拉转秩矩阵；
[G]＝[AM]T[B][AM]+[AN]T[C][AN]；
[F]＝[MD]T[B][AM]+{ND}T[C][AN]；
D＝[MD]T[B][MD]+{ND}T[C][ND]；
[AP]——索力影响矩阵；
[AM]——主梁各单元杆端弯矩影响矩阵；
[AN]——主梁各单元杆端轴力影响矩阵；
[B]——单元柔度对单元弯矩的加权系数矩阵，1≤i≤m，(j＝i+1)，/>
Ei——第i号主梁单元的弹性模量，
Ii——第i号主梁单元的截面惯性矩，
Ai——第i号主梁单元的截面面积，
Li——第i号主梁单元的单位长度；
[C]——单元柔度对单元轴力的加权系数矩阵,1≤i≤m，(j＝i+1)，/>
{MD}——主梁各单元杆端弯矩矩阵，
ML Di和MR Di分别为恒载作用下第i号单元左、右端的弯矩，1≤i≤m；
{ND}——主梁各单元杆端轴力矩阵，
NL Di和NR Di分别为恒载作用下第i号单元左、右端的轴力，1≤i≤m；
[AD]——主梁各节点位移影响矩阵，即主梁各节段位移；
{DD}——主梁各节点位移矩阵,DL Di和DR Di分别为恒载作用下等i号节点的位移，1≤i≤m；
{Dmax}——控制截面的位移上极限值；
{Dmin}——控制截面的位移下极限值；
{PD}——恒载作用下的索力矩阵；
{Pmin}——活载作用下拉索的最大压力矩阵；
ci(x)——控制函数；
{0}——斜拉索拉力为零。
6.根据权利要求1所述的一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，其特征在于：所述索塔(4)根部两侧的无索区长度为主跨跨径的0.11～0.22倍，中跨无索区长度为主跨跨径0.09～0.35倍。
7.一种如权利要求1-6任一所述的双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，对原双幅主墩承台内侧面进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再对原双幅主墩承台中间部分绑扎钢筋和浇筑C30低收缩混凝土并形成新增承台(1)，新增承台(1)的高度、顺桥向长度与原双幅主墩承台尺寸相同，原双幅主墩承台和新增承台(1)组成整体承台；
步骤二，对原双幅主墩墩身内侧面进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再对原双幅主墩墩身中间绑扎钢筋和浇筑C40低收缩混凝土并形成新增墩身(2)，新增墩身(2)的高度、顺桥向长度与原双幅主墩墩身尺寸相同，原双幅主墩墩身和新增墩身(2)组成整体墩身；
步骤三：对原双幅箱梁内侧翼缘、腹板外侧进行凿毛、植筋和涂刷界面剂，再绑扎普通钢筋、预应力管道和浇筑C55低收缩混凝土，在原双幅箱梁内侧的上、下两端形成顶板(7)和底板(6)，在原双幅箱梁内侧的部分空间浇筑C55低收缩混凝土形成墩顶横隔板(3)；原双幅箱梁内侧、新增顶板(7)和新增底板(6)形成新箱室，新箱室与原双幅箱梁组成单箱三室的整体箱梁；墩顶横隔板(3)的高度与原双幅箱梁高度相同，墩顶横隔板(3)的顺桥长度与整体墩身长度相同，并且墩顶横隔板(3)与整体墩身的上端固连；新箱室内还浇筑有多组锚固横隔板(8)；混凝土强度达到设计强度90％，并且龄期至少为7天，张拉预应力钢束；
步骤四，在与墩顶横隔板(3)对应的顶板(7)上安装钢筋，并浇筑C55纤维混凝土形成索塔(4)，在索塔(4)上安装多组斜拉索分丝管，在锚固横隔板(8)上安装索鞍；混凝土强度达到设计强度90％，并且龄期至少为7天，再安装斜拉索(5)。
CN201811106903.2A 2018-09-21 2018-09-21 一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法 Active CN109024319B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811106903.2A CN109024319B (zh) 2018-09-21 2018-09-21 一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811106903.2A CN109024319B (zh) 2018-09-21 2018-09-21 一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109024319A CN109024319A (zh) 2018-12-18
CN109024319B true CN109024319B (zh) 2023-12-15

Family

ID=64617478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811106903.2A Active CN109024319B (zh) 2018-09-21 2018-09-21 一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109024319B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110704894B (zh) * 2019-08-22 2022-11-25 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 斜拉桥桥塔地震响应的计算方法
CN110886185A (zh) * 2019-12-03 2020-03-17 山东交通学院 一种带有锚固装置的箱梁及箱梁桥
CN111254803A (zh) * 2020-01-22 2020-06-09 中铁大桥科学研究院有限公司 一种三跨连续钢箱梁悬索桥的无索区线形控制方法
CN113026469A (zh) * 2021-03-25 2021-06-25 义乌浩盛新材料有限公司 一种应力消除路面

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002322611A (ja) * 2001-04-24 2002-11-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 吊り橋の耐震構造及び耐震補強方法
KR20040055769A (ko) * 2004-06-10 2004-06-26 연정흠 경사진 긴장재에 의한 연속교의 바닥판 보강공법
KR100991262B1 (ko) * 2010-02-11 2010-11-04 민경기술 주식회사 교량보강 및 경관 증진 방법
CN102286938A (zh) * 2011-07-28 2011-12-21 交通运输部公路科学研究所 适用于大跨径箱梁桥、连续刚构桥的斜拉体系加固结构
CN103147385A (zh) * 2013-03-13 2013-06-12 江苏省淮安市航道管理处 双拼式矮塔斜拉桥
CN203729193U (zh) * 2014-01-26 2014-07-23 长安大学 一种矮塔斜拉索加固的带挂梁t型刚构体系
CN104652293A (zh) * 2015-02-01 2015-05-27 北京工业大学 一种用于加固psc连续箱梁桥的斜拉桥结构及施工方法
CN105603890A (zh) * 2015-11-16 2016-05-25 上海应用技术学院 矮塔斜拉式体外拉索加固梁式桥
CN107100095A (zh) * 2017-06-14 2017-08-29 沈阳建筑大学 一种t型刚构桥斜拉加固结构及其施工方法
CN206457713U (zh) * 2016-12-28 2017-09-01 湖北省城建设计院有限公司 一种轻质混合梁单索面矮塔斜拉桥体系
CN107151987A (zh) * 2017-06-14 2017-09-12 沈阳建筑大学 一种双幅t型刚构桥的斜拉加固结构及其施工方法
CN107245959A (zh) * 2017-06-14 2017-10-13 暨南大学 一种双幅连续刚构桥的斜拉加固结构及其施工方法
CN206971094U (zh) * 2017-05-12 2018-02-06 中国建筑第八工程局有限公司 一种t型刚构桥的加固体系
CN207130634U (zh) * 2017-09-10 2018-03-23 湖北省交通规划设计院股份有限公司 一种采用钢板和钢拉杆连接既有t梁和新建t梁的结构
CN108221643A (zh) * 2018-01-12 2018-06-29 石家庄铁道大学 双柱式桥墩横向减振加固装置及其施工方法
CN209456906U (zh) * 2018-09-21 2019-10-01 湖北省交通规划设计院股份有限公司 一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002322611A (ja) * 2001-04-24 2002-11-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 吊り橋の耐震構造及び耐震補強方法
KR20040055769A (ko) * 2004-06-10 2004-06-26 연정흠 경사진 긴장재에 의한 연속교의 바닥판 보강공법
KR100991262B1 (ko) * 2010-02-11 2010-11-04 민경기술 주식회사 교량보강 및 경관 증진 방법
CN102286938A (zh) * 2011-07-28 2011-12-21 交通运输部公路科学研究所 适用于大跨径箱梁桥、连续刚构桥的斜拉体系加固结构
CN103147385A (zh) * 2013-03-13 2013-06-12 江苏省淮安市航道管理处 双拼式矮塔斜拉桥
CN203729193U (zh) * 2014-01-26 2014-07-23 长安大学 一种矮塔斜拉索加固的带挂梁t型刚构体系
CN104652293A (zh) * 2015-02-01 2015-05-27 北京工业大学 一种用于加固psc连续箱梁桥的斜拉桥结构及施工方法
CN105603890A (zh) * 2015-11-16 2016-05-25 上海应用技术学院 矮塔斜拉式体外拉索加固梁式桥
CN206457713U (zh) * 2016-12-28 2017-09-01 湖北省城建设计院有限公司 一种轻质混合梁单索面矮塔斜拉桥体系
CN206971094U (zh) * 2017-05-12 2018-02-06 中国建筑第八工程局有限公司 一种t型刚构桥的加固体系
CN107151987A (zh) * 2017-06-14 2017-09-12 沈阳建筑大学 一种双幅t型刚构桥的斜拉加固结构及其施工方法
CN107245959A (zh) * 2017-06-14 2017-10-13 暨南大学 一种双幅连续刚构桥的斜拉加固结构及其施工方法
CN107100095A (zh) * 2017-06-14 2017-08-29 沈阳建筑大学 一种t型刚构桥斜拉加固结构及其施工方法
CN207130634U (zh) * 2017-09-10 2018-03-23 湖北省交通规划设计院股份有限公司 一种采用钢板和钢拉杆连接既有t梁和新建t梁的结构
CN108221643A (zh) * 2018-01-12 2018-06-29 石家庄铁道大学 双柱式桥墩横向减振加固装置及其施工方法
CN209456906U (zh) * 2018-09-21 2019-10-01 湖北省交通规划设计院股份有限公司 一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T型刚构矮塔斜拉加固变体系研究;李世振;;市政技术(05);全文 *
东明黄河公路大桥主梁加固关键施工技术;徐刚年;王有志;王世民;王来永;;桥梁建设(05);全文 *
南盘江特大桥部分斜拉桥设计;陈军刚;陈孔令;张焱;;桥梁建设(05);全文 *
基于ANSYS的斜拉索加固T型刚构桥的有限元分析;胡继鹏;李猛;刘文捷;;建筑技术开发(01);全文 *
斜拉体系加固东明黄河公路大桥主梁锚固区段模型试验研究;徐刚年;王有志;袁泉;王来永;武俊彦;;世界桥梁(03);全文 *
附加自锚式悬索桥法加固连续箱梁桥效果分析;张文学;汪振;王鹏亮;陈华婷;;世界桥梁(06);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109024319A (zh) 2018-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109024319B (zh) 一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法
CN110067185B (zh) 一种钢管-钢板组合腹板钢混组合箱梁
CN104762871A (zh) 一种预应力混凝土-钢槽梁结合梁连续梁桥
CN112832146B (zh) 一种预制箱梁的体外预应力与增大截面组合加固方法
CN110593101A (zh) 一种组合梁斜拉桥的快速拼装施工方法
CN110878535A (zh) 用于刚桁架桥加固的斜拉调载系统及其加固方法
Hussein et al. Strengthening Prestressed Concrete Bridge Girders and Building Beams with Carbon Fiber Reinforced Polymer Sheets
CN210507098U (zh) 一种h型单塔双索面预应力混凝土斜拉桥主塔结构
CN112982787B (zh) 一种钢筋混凝土与预应力拉索耦合的大跨度梁
CN109629418B (zh) 一种密纵梁体系分段预应力叠合混凝土桥面板及施工方法
CN112360059B (zh) 一种采用frp组合筋的先张预应力叠合梁及其施工方法
CN107268458B (zh) 一种双幅连续刚构桥系杆拱加固结构及其施工方法
CN111395210B (zh) 一种用体外预应力筋提高桁架梁桥承载能力的方法
CN209456906U (zh) 一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构
CN109711041B (zh) 温度自适应塔梁顺桥向约束方法及系统
KR20130127305A (ko) 조인트 하이브리드 보강 교량용 거더
CN102808372A (zh) 一种简支的预制整浇叠合桥梁及施工方法
CN211228044U (zh) 一种预应力uhpc主梁的斜拉桥
CN210856938U (zh) 一种斜塔尖钢混结合段构造
CN211057586U (zh) 一种大跨度组合箱梁
KR20060017949A (ko) 편심거리 증가로 인한 내하력이 증강된 현장조립식프리스트레싱 강합성 거더 및 이를 이용한 연속교 시공방법
CN210458909U (zh) 温度自适应塔梁顺桥向恒温钢拉杆约束系统
CN116341073B (zh) 一种钢-uhpc组合梁斜拉桥主跨跨中桥面板的预压应力施加设计方法及其实施方法
CN110725216A (zh) 一种超高性能混凝土梁及其施工方法
CN215829808U (zh) 一种现浇大跨度预应力混凝土空腹桁架梁

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant