CN109137762B - 一种波形拱板双曲拱桥加固方法 - Google Patents

一种波形拱板双曲拱桥加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明提拱了一种波形拱板双曲拱桥加固方法，包括在主拱圈供肋外侧浇筑主拱圈拱肋加固层，在主拱圈拱板上浇筑主拱圈拱板加固层，主拱圈拱板加固层与拱板凹槽区域形成空腔，与现有技术中直接将拱板上的凹槽区域填平的加固方法相比，本发明在增大截面抗弯惯性矩的同时，材料用量较少，在新浇筑混凝土达到强度标准值以前，对结构的受力有利，并且不改变其双曲拱桥的特质，保留了桥梁的历史风貌；本发明还将原有填料更换为轻质填料，减轻了结构的自重，减小了原结构恒载作用下的应力水平，使得加固层分担的荷载更大，充分发挥了加固层的承载能力。

Description

一种波形拱板双曲拱桥加固方法
技术领域
本发明涉及桥梁加固领域，具体涉及一种波形拱板双曲拱桥加固方法。
背景技术
双曲拱桥因为充分利用了预制装配的优点，适应无支架施工和无大型起吊机具的情况，因而在六、七十年代得到了广泛的应用。然而随着服役年限的增加以及自身结构整体性差等原因，不少双曲拱桥都出现了较为严重的裂缝，其承载能力受到影响，存在安全隐患，因此对已建成的双曲拱桥进行加固、改造意义重大。
双曲拱桥的主拱圈一般都是多肋多波的，主要由拱肋、拱波、拱板以及横向联系组成，其中拱板又分为填平式拱板和波形拱板（实际结构中多以折线代替，故又称为折线拱板）。现有技术中，对于波形拱板双曲拱桥的加固的方式是用混凝土将波形拱板间的凹槽填平，然后改造成为填平式拱板，虽然改造成填平式拱板后承载能力增大，但是，加固过程中增加的混凝土会增大原桥体的载荷，在新增的混凝土还未凝固达到一定强度之前，会对原桥体结构受力造成不利影响；还有技术直接在拱肋和拱波围成区域填充混凝土，直接将其改造成为板拱，虽然承载力得到提升，但是它增加的荷载大，同样存在加固层未达到一定强度之前，结构受力不利的问题，并且主拱圈的截面已经变成了板拱的形式，对于有纪念意义的波形拱板双曲拱桥是非常可惜。
因此，如何提拱一种新的加固波形拱板双曲拱桥的技术方案，避免施工过程中对桥体造成不利影响，保留波形拱板结构，成为了本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提拱了一种波形拱板双曲拱桥加固方法，包括在主拱圈供肋外侧浇筑主拱圈拱肋加固层，在主拱圈拱板上浇筑主拱圈拱板加固层，主拱圈拱板加固层与拱板凹槽区域形成空腔，与现有技术中直接将拱板上的凹槽区域填平的加固方法相比，本发明在增大截面抗弯惯性矩的同时，材料用量较少，在新浇筑混凝土达到强度标准值以前，对结构的受力有利，并且不改变其双曲拱桥的特质，保留了桥梁的历史风貌；本发明还将原有填料更换为轻质填料，减轻了结构的自重，减小了原结构恒载作用下的应力水平，使得加固层分担的荷载更大，充分发挥了加固层的承载能力。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种波形拱板双曲拱桥加固方法，包括如下步骤：
（1）拆除桥面的护栏、人行道板以及桥面铺装；
（2）挖除主拱圈实腹段的主拱圈上方及主拱圈空腹段的腹拱圈上方的填料，对主拱圈裂缝进行封闭处理；
（3）在主拱圈拱肋侧面及底面浇筑主拱圈拱肋加固层，在拱板上浇筑主拱圈拱板加固层，使得主拱圈拱肋上方的拱板加固层下表面与拱板上表面之间形成空腔，且主拱圈拱板加固层在沿拱桥长度方向贯通，主拱圈拱板加固层两端分别连接于拱桥两端的边拱肋上；
（4）主拱圈拱板加固层强度达到设计强度后，在腹拱圈侧面及拱腹浇筑腹拱圈加固层；
（5）在主拱圈实腹段的主拱圈拱板加固层上方及主拱圈空腹段的腹拱圈上方填充轻质填料；
（6）铺设桥面的护栏、人行道板以及桥面铺装。
优选地，在步骤（2）之前还包括在主拱圈拱脚处浇筑牛腿，对主拱圈需要浇筑加固层的表面凿毛、打磨及除尘。
优选地，步骤（3）中在在主拱圈拱肋侧面及底面浇筑主拱圈拱肋加固层包括如下步骤：
在主拱圈拱肋侧面及底面进行植筋形成基础钢筋；
在基础钢筋上绑扎横向设置的环向箍筋及竖向设置的纵向钢筋形成钢筋骨架；
基于钢筋骨架立模浇筑形成主拱圈拱肋加固层。
优选地，步骤（3）中在拱板上浇筑主拱圈拱板加固层包括如下步骤：
分别在拱板两相邻凸起区域顶部朝向两者之间拱肋的一侧通过凿除混凝土的方式形成支撑板安装部；
安装支撑板，支撑板两端分别设置在两支撑板安装部上，且在支撑板安装部植筋，将支撑板端部固定在支撑板安装部上；
在支撑板上表面绑扎横向设置的横向钢筋及竖向设置的纵向钢筋形成钢筋骨架；
基于钢筋骨架立模浇筑形成主拱圈拱板加固层。
优选地，所述支撑板可采用木板。
优选地，步骤（4）中在腹拱圈侧面及拱腹浇筑腹拱圈加固层包括如下步骤：
对腹拱圈上裂缝进行封闭；
在腹拱圈两侧及拱腹浇筑腹拱圈拱腹进行植筋形成基础钢筋；
在基础钢筋上绑扎横向设置的横向钢筋及竖向设置的纵向钢筋形成钢筋骨架；
基于钢筋骨架立模浇筑形成腹拱圈拱腹加固层。
优选地，在每次浇筑后对浇筑后的加固层进行混凝土养护。
优选地，在对主拱圈进行施工时，由主拱圈拱脚的方向向主拱圈拱顶的方向对称施工。
综上所述，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1、在主拱圈拱板上浇筑主拱圈拱板加固层，主拱圈拱板加固层下表面与主拱圈拱板之间形成空腔，将波形拱板双曲拱桥空腹段截面由开口型转变为闭口型，在增大截面抗弯惯性矩的同时，材料用量较少，在新浇筑混凝土达到强度标准值以前，对结构的受力有利；
2、主拱圈拱肋和拱板的加固方式，增大了结构承载能力的同时，基本不改变其双曲拱桥的特质，保留了桥梁的历史风貌；
3、对于承受车辆荷载开裂较为严重的腹拱圈浇筑U型加固层，能够更好地抑制原腹拱圈裂缝的开展，保证结构的安全性和耐久性；
4、拱圈上方填料更换为轻质填料，减轻了结构的自重，减小了原结构恒载作用下的应力水平，使得加固层分担的荷载更大，充分发挥了加固层的承载能力。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明公开的波形拱板双曲拱桥加固方法中加固后的波形拱板双曲拱桥的半剖图；
图2为本发明公开的波形拱板双曲拱桥加固方法中加固后的波形拱板双曲拱桥的主拱圈的半剖图；
图1中，省略主拱圈拱肋、拱板加固层；图2中省略腹拱圈的立柱。
附图标记说明：护栏1、填料2、主拱圈供肋3、主拱圈供肋加固层4、主拱圈拱板加固层5、空腔6、边供肋7、腹拱圈加固层8、牛腿9、基础钢筋10、环向箍筋11、纵向钢筋12、支撑板13、横向钢筋14。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1及图2所示，本发明公开了一种波形拱板双曲拱桥加固方法，包括如下步骤：
（1）拆除桥面的护栏、人行道板以及桥面铺装；
本发明中，桥面铺装包括机动车道及非机动车道的路面。
（2）挖除主拱圈实腹段的主拱圈上方及主拱圈空腹段的腹拱圈上方的填料，对主拱圈裂缝进行封闭处理；
在加工之前需要挖除护栏、人行道板以及桥面铺装，还需要挖除填料，从而对原双曲拱桥进行卸载，降低原结构的应力水平，保证加固后的效果。
（3）在主拱圈拱肋侧面及底面浇筑主拱圈拱肋加固层，在拱板上浇筑主拱圈拱板加固层，使得主拱圈拱肋上方的拱板加固层下表面与拱板上表面之间形成空腔，且主拱圈拱板加固层在沿拱桥长度方向贯通，主拱圈拱板加固层两端分别连接于拱桥两端的边拱肋上；
（4）主拱圈拱板加固层强度达到设计强度后，在腹拱圈侧面及拱腹浇筑腹拱圈加固层；
（5）在主拱圈实腹段的主拱圈拱板加固层上方及主拱圈空腹段的腹拱圈上方填充轻质填料；
（6）铺设桥面的护栏、人行道板以及桥面铺装。
由于已建造的波形拱板双曲拱桥填料大多采用的普通混凝土，本发明中将填料换为轻质混凝土，减轻了结构的自重，减小了原结构恒载作用下的应力水平，使得加固层分担的荷载更大，充分发挥了加固层的承载能力。本发明中，轻质混凝土可采用陶粒混凝土。
本发明提拱了一种波形拱板双曲拱桥加固方法，包括在主拱圈供肋外侧浇筑主拱圈拱肋加固层，在主拱圈拱板上浇筑主拱圈拱板加固层，主拱圈拱板加固层与拱板凹槽区域形成空腔，与现有技术中直接将拱板上的凹槽区域填平的加固方法相比，本发明在增大截面抗弯惯性矩的同时，材料用量较少，在新浇筑混凝土达到强度标准值以前，对结构的受力有利，并且不改变其双曲拱桥的特质，保留了桥梁的历史风貌；本发明还将原有填料更换为轻质填料，减轻了结构的自重，减小了原结构恒载作用下的应力水平，使得加固层分担的荷载更大，充分发挥了加固层的承载能力。
具体实施时，在步骤（2）之前还包括在主拱圈拱脚处浇筑牛腿，对主拱圈需要浇筑加固层的表面凿毛、打磨及除尘。
为了进一步提高加固的强度，本发明还在拱脚与供肋相连处浇筑了牛腿。牛腿能够将拱脚的作用力分散传递给供肋，避免了供肋表面的损坏，此外，为了提高主拱圈表面的加固层的混凝土浇筑效果，还需要对混凝土表面进行凿毛、打磨及除尘，是新浇筑的混凝土与主拱圈表面更好的结合。
具体实施时，步骤（3）中在在主拱圈拱肋侧面及底面浇筑主拱圈拱肋加固层包括如下步骤：
在主拱圈拱肋侧面及底面进行植筋形成基础钢筋；
在基础钢筋上绑扎横向设置的环向箍筋及竖向设置的纵向钢筋形成钢筋骨架；
基于钢筋骨架立模浇筑形成主拱圈拱肋加固层。
本发明中所有的加固层均是基于钢筋骨架进行立模浇筑得到，其加固层为钢筋混凝土结构，其施工工艺成熟，并且具有较好的力学性能，适合用于对拱桥进行加固。
具体实施时，步骤（3）中在拱板上浇筑主拱圈拱板加固层包括如下步骤：
分别在拱板两相邻凸起区域顶部朝向两者之间拱肋的一侧通过凿除混凝土的方式形成支撑板安装部；
安装支撑板，支撑板两端分别设置在两支撑板安装部上，且在支撑板安装部植筋，将支撑板端部固定在支撑板安装部上；
在支撑板上表面绑扎横向设置的横向钢筋及竖向设置的纵向钢筋形成钢筋骨架；
基于钢筋骨架立模浇筑形成主拱圈拱板加固层。
如图2所示，主拱圈拱板加固层的钢筋骨架上端高于拱板顶端，这样，在进行主拱圈拱板加固层浇筑时，可以使主拱圈拱板加固层成为一个沿拱桥长度方向贯通的整体，从而增强主拱圈拱板加固层的强度。
现有技术直接采用将拱板之间的凹槽区域填平的方式来加固双曲拱桥，这样，在混凝土未凝固达到所需强度之前，实际上是加大拱桥承受的载荷，可能发生安全事故，还有技术是将拱肋、拱波围成的区域封闭，混凝土达到强度之后可以大幅提高承载能力，但是这种加固方式改变了波形拱板双曲拱桥主拱圈的截面形式，对于有纪念意义的波形拱板双曲拱桥是非常可惜。最重要的是这两种技术由于荷载增加较大，一般都需要搭设满堂支架，增加了施工成本，而本发明在的主拱圈拱背加固层实际上类似一个加固板，主拱圈采用模板将波形拱板间的凹陷区域封闭并在其上整体现浇一层混凝土的施工工艺，将波形拱板双曲拱桥空腹段截面由开口型转变为闭口型，在增大截面抗弯惯性矩的同时，材料用量较少，重量增加也相对较少，因此可搭设吊架进行施工，在新浇筑混凝土达到强度标准值以前，对结构的受力有利，基本不改变其双曲拱桥的特质，保留了桥梁的历史风貌。
具体实施时，所述支撑板可采用木板。
本发明中，支撑板可采用模板，木板具有自重低和成本低的优点。
具体实施时，步骤（4）中在腹拱圈侧面及拱腹浇筑腹拱圈加固层包括如下步骤：
对腹拱圈上裂缝进行封闭；
在腹拱圈两侧及拱腹浇筑腹拱圈拱腹进行植筋形成基础钢筋；
在基础钢筋上绑扎横向设置的横向钢筋及竖向设置的纵向钢筋形成钢筋骨架；
基于钢筋骨架立模浇筑形成腹拱圈拱腹加固层。
具体实施时，在每次浇筑后对浇筑后的加固层进行混凝土养护。
混凝土养护是人为造成一定的湿度和温度条件，使刚浇筑的混凝土得以正常的或加速其硬化和强度增长。在本发明中，为了尽快使混凝土凝固，因此在浇筑完成后还需要进行混凝土养护。
具体实施时，在对主拱圈进行施工时，由主拱圈拱脚的方向向主拱圈拱顶的方向对称施工。
在本发明中，为了保证拱圈加固过程中拱圈受力均匀不发生垮塌事故，因此，由拱圈两边向中间对称施工。
在本发明中，还可在腹拱圈拱脚处浇筑牛腿；横向钢筋为沿拱桥长度方向设置的钢筋；纵向钢筋为沿拱桥宽度方向设置的钢筋；本发明的图1中省去了主拱圈拱肋、拱板加固层，在图2中省去了腹拱圈部分。腹拱圈的立柱会与主拱圈拱板加固层存在交错的区域，在这些区域，可将主拱圈拱板加固层分段设置，在立柱两侧分别浇筑主拱圈拱板加固层，为保证连接的可靠性，支撑板通过植筋的方式与立柱相连。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种波形拱板双曲拱桥加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）拆除桥面的护栏、人行道板以及桥面铺装；
（2）挖除主拱圈实腹段的主拱圈上方及主拱圈空腹段的腹拱圈上方的填料，对主拱圈裂缝进行封闭处理；
（3）在主拱圈拱肋侧面及底面浇筑主拱圈拱肋加固层，在拱板上浇筑主拱圈拱板加固层，使得主拱圈拱肋上方的拱板加固层下表面与拱板上表面之间形成空腔，且主拱圈拱板加固层在沿拱桥长度方向贯通，主拱圈拱板加固层两端分别连接于拱桥两端的边拱肋上；
（4）主拱圈拱板加固层强度达到设计强度后，在腹拱圈侧面及拱腹浇筑腹拱圈加固层；
（5）在主拱圈实腹段的主拱圈拱板加固层上方及主拱圈空腹段的腹拱圈上方填充轻质填料；
（6）铺设桥面的护栏、人行道板以及桥面铺装；
步骤（3）中在拱板上浇筑主拱圈拱板加固层包括如下步骤：
分别在拱板两相邻凸起区域顶部朝向两者之间拱肋的一侧通过凿除混凝土的方式形成支撑板安装部；
安装支撑板，支撑板两端分别设置在两支撑板安装部上，且在支撑板安装部植筋，将支撑板端部固定在支撑板安装部上；
在支撑板上表面绑扎横向设置的横向钢筋及竖向设置的纵向钢筋形成钢筋骨架；
基于钢筋骨架立模浇筑形成主拱圈拱板加固层。
2.如权利要求1所述的波形拱板双曲拱桥加固方法，其特征在于，在步骤（2）之前还包括在主拱圈拱脚处浇筑牛腿，对主拱圈需要浇筑加固层的表面凿毛、打磨及除尘。
3.如权利要求1所述的波形拱板双曲拱桥加固方法，其特征在于，步骤（3）中在主拱圈拱肋侧面及底面浇筑主拱圈拱肋加固层包括如下步骤：
在主拱圈拱肋侧面及底面进行植筋形成基础钢筋；
在基础钢筋上绑扎横向设置的环向箍筋及竖向设置的纵向钢筋形成钢筋骨架；
基于钢筋骨架立模浇筑形成主拱圈拱肋加固层。
4.如权利要求1所述的波形拱板双曲拱桥加固方法，其特征在于，所述支撑板可采用木板。
5.如权利要求1所述的波形拱板双曲拱桥加固方法，其特征在于，步骤（4）中在腹拱圈侧面及拱腹浇筑腹拱圈加固层包括如下步骤：
对腹拱圈上裂缝进行封闭；
在腹拱圈两侧及拱腹浇筑腹拱圈拱腹进行植筋形成基础钢筋；
在基础钢筋上绑扎横向设置的横向钢筋及竖向设置的纵向钢筋形成钢筋骨架；
基于钢筋骨架立模浇筑形成腹拱圈拱腹加固层。
6.如权利要求1所述的波形拱板双曲拱桥加固方法，其特征在于，在每次浇筑后对浇筑后的加固层进行混凝土养护。
7.如权利要求1所述的波形拱板双曲拱桥加固方法，其特征在于，在对主拱圈进行施工时，由主拱圈拱脚的方向向主拱圈拱顶的方向对称施工。
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