CN109487710B - 一种基于预制装配原则的拱桥加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于预制装配原则的拱桥加固方法,所述加固方法通过拱桥的拱肋弧度设计制作出可内外侧凹凸拼装的高强混凝土预制块，沿拱轴线方向的相邻预制块则通过连接装置进行拼装连接形成加固整体；且在距两侧拱脚约1/3跨径位置处设置顶推装置对各预制块实现预压力施加，从而使加固拱肋整体产生小弧度的反拱。本发明利用预制块横断面内外侧凹凸拼装、拱轴线方向凹凸拼接，实现“集零为整”的施工特色，可实现快速拼装加固；采用顶推装置对加固拱肋提供预压力，再通过横向联系实现加固拱肋与拱桥拱肋形成受力整体，达到共同受力的目的，可提升拱桥的刚度和承载能力。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程加固技术领域，尤其是一种基于预制装配原则的拱桥加固方法。
背景技术
拱桥由于其曲线圆润的美感、施工简便、取材方便等优点，在中国的桥梁建造上历史悠久。然而，随着我国社会经济不断的发展，交通量的急剧增长，使得在役桥梁大比例出现病害，大量在役桥梁需要进行加固和改造，以满足公路运输功能的需要。采取合理的加固处理方式，既能提高公路的通行能力，又能延长其使用寿命，节省了大量投资，实现了桥梁的可持续性发展。
目前，拱桥加固技术主要有粘贴钢板加固法、贴纤维增强复合材料加固法、通过改善主拱圈受力状况的“释能法”以及预应力钢绞线法等。粘贴钢板加固法操作简单方便，但其粘贴界面易被氧化腐蚀而导致钢板剥离破坏；贴纤维增强复合材料加固法对有效粘结要求很高，施工过程中不易处理；“释能法”因拱上建筑的存在对释能槽的开凿技术要求高，施工难度大；预应力钢绞线法是通过在预制块中穿插预应力钢绞线，并将其粘接于拱桥下缘进行加固，此法由于钢绞线呈弧形布置，而无法对拱桥起到很大的加固效果且锚固端局部混凝土易损伤。因此，需要一种合理且施工简便、加固效果好的加固方法，来解决现有拱桥加固方法的不足之处。
发明内容
本发明所要解决的技术问题针对上述现有技术中的不足，提供一种基于预制装配原则的拱桥加固方法；利用凹凸形预制块件的拼装特点，既保证了施工的简易性、高效性，又满足了结构的整体特性，有着“集零为整”的优点；同时，通过利用顶推装置对加固拱肋整体产生小弧度的反拱，使得整体结构具有预拱度，从而让加固拱肋和拱桥拱肋形成整体共同受力。
为有效解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种基于预制装配原则的拱桥加固方法，包括以下步骤：
(1)根据拱桥拱肋弧度设计制作预制块，所述预制块分为三类，包括凹凸形预制块、拱脚预制块及拱顶预制块，且所述预制块分为内侧预制块及外侧预制块两层，且所述预制板为高强度混凝土预制板；
(2)对拱桥拱肋外侧面、拱脚和承台交接面以及承台表面进行凿毛和植筋处理，在拱脚处安装所述拱脚预制块，并浇筑水泥砂浆，使拱脚预制块与拱脚以及承台整体成型；
(3)在所述拱脚预制块上先拼接内侧预制块，并用水泥砂浆粘接在拱桥拱肋侧面，在所述内侧预制块基础上，通过内侧预制块及外侧预制块的凹凸特性安装外侧预制块，进而使内外侧预制块形成整体，通过改变外侧预制块的长度使内外侧预制块的接缝位置错开形成组合预制块；
(4)在所述拱桥的拱肋线方向，将相邻组合预制块按照凹凸特性依次进行拼接，从两侧拱脚位置沿跨中位置对称施工；
(5)在距两侧拱脚约1/3跨径处设置有顶推系统，所述顶推系统是由凸形预制块、顶推装置、凹形预制块组成；
(6)最后在跨中位置通过所述拱顶预制块双边衔接实现闭合，待所有预制块安装到位后，利用所述顶推系统对整个加固拱肋施加预压力，从而形成一定的预拱度，当加固拱肋定型后，再通过对各个预制块之间用连接装置连接并在接缝处进行灌浆处理，使得所有预制块形成整体。
特别的，所述步骤(1)还包括：
所述凹凸拼装预制块的内外两侧以及左右两侧均为凹凸分布，即内侧预制块为部分外表面区域向内凹陷，所述外侧预制块为部分内表面区域向内侧凸出，且无论是内侧预制块还是外侧预制块，沿拱轴线方向均呈一凸一凹的弧形块状结构。
特别的，所述步骤(5)还包括：
所述在距拱脚1/3跨径的拱肋处，沿拱肋方向在两相邻凹预制块和凸预制块之间布置顶推构件，通过所述顶推构件对加固拱肋施加预压力，使其产生一定反拱效应，所述顶推构件是由顶推装置和钢护筒构成，为避免所述顶推装置出现回缩现象，在其外侧安装可伸缩固定的钢护筒用来抵消可能出现的回缩影响以免预拱度消失。
特别的，所述步骤(6)还包括：
所述连接装置由连接键及栓钉组成，所述连接键连接相邻的组合预制块接缝处，并通过在连接键上钉入栓钉使相邻的组合预制块形成整体。
特别的，所述拱桥为石拱桥或者钢筋混凝土拱肋桥。
本发明的有益效果为：利用拼装凹凸形预制块对拱桥进行加固，实现了“集零为整”的施工特色，既方便施工，又能完好的形成整体结构；同时，通过设置顶推系统，利用顶推装置对两侧构件进行轴向挤压，使装配式加固结构内部产生预压力，从而在整个加固结构产生反拱，为所加固的拱桥提供一定的预拱度；由拱桥拱肋和新加的内外侧两层装配式拱肋形成整体共同受力，当拱桥上受荷载作用时，通过预制块构件的拼搭与拱肋的结合能很好地分配外部荷载，极大减少了拱肋的进一步损伤情况而起到加固作用。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为采用本发明拱桥加固方法加固后的拱桥侧视图；
图2为本发明的凹凸拼装预制块结构示意图；
图3为本发明的拱脚预制块结构示意图；
图4为本发明的拱顶预制块结构示意图；
图5为本发明的连接装置示意图；
图6为本发明的内外侧预制块构成的组合预制块示意图；
图7(a)为本发明的内侧预制块结构示意图；
图7(b)为本发明的外侧预制块的结构示意图；
图8为本发明的顶推系统组合结构示意图。
附图标记说明：
1-拱桥拱肋、2-拱脚、3-承台、4-凹凸形拼装预制块、5-拱脚预制块、6-拱顶预制块、7-组合预制块、8-连接装置、81-连接键、82-栓钉、9-顶推构件、91-顶推装置、92-钢护筒、10-凸形预制块、11-凹形预制块、12-内侧预制块、13-外侧预制块。
具体实施方式
实施例1：
参见图1至图8所示，本实施例公开的一种基于预制装配原则的拱桥加固方法，该方法包括以下步骤：
(1)根据拱桥拱肋弧度设计制作预制块，所述拱桥包括拱肋1、拱脚2以及承台3，所述预制块包括凹凸形拼装预制块4、拱脚预制块5及拱顶预制块6，且所述凹凸预制块包括内侧预制块12及外侧预制块13两层，所述内侧预制块12为为部分外表面区域向内凹陷的弧形块状结构，所述外侧预制块13为部分内表面区域向内侧凸出的弧形块状结构，且所述预制板为高强度混凝土预制板；
(2)将所述拱桥的拱肋1的外侧面、拱脚2和承台3的交接面以及承台3的表面进行凿毛和植筋处理，在拱脚2上安装所述拱脚预制块5，浇筑水泥砂浆，使拱脚预制块5与拱脚2以及承台3整体成型，其中，所述拱脚预制块5是根据拱脚2与承台3的连接形式及承台3的形状进行设计；
(3)在所述拱脚预制块5上先拼接内侧预制块12，并用水泥砂浆粘接在拱桥拱肋1侧面，在所述内侧预制块12基础上，通过内侧预制块12及外侧预制块13的凹凸特性安装外侧预制块13，所述外侧预制块13的长度小于内侧预制块12的长度，从而使内预制块12及外侧预制块13的接缝错开形成组合预制块7；
(4)在所述拱桥的拱肋线1方向，将所述组合预制块7的两两相邻之间按照凹凸特性依次拼接，从两侧拱脚2位置沿跨中位置对称施工；
(5)其中，在距两侧拱脚2约1/3跨径处设置有顶推系统，所述顶推系统是由凸形预制块10、顶推构件9、凹形预制块11组成，其中所述顶推构件是由顶推装置91和可伸缩并固定的钢护筒92组成，在安装预制块过程中，可仅通过控制钢护筒92的伸缩来起传力作用；
(6)最后在跨中位置通过所述拱顶预制块6双边衔接实现闭合，待所有预制块安装到位后，利用顶推装置91对整个加固拱肋施加预压力并同时改变钢护筒92的伸缩长度，当达到一定预拱度之后，固定顶推装置91和钢护筒92，钢护筒92的作用是为避免顶推装置91应长期工作而产生回缩效应，用来抵消回缩影响，当加固拱肋定型后，利用连接装置8对各个预制块4进行连接，使其形成受力整体，其中，所述连接装置8是由连接键81及栓钉82组成，其工作机理是：先将所述连接键81粘贴在两两相邻的凹凸形预制块4的接缝处，然后在连接键81上钉入栓钉82，最后在接缝处进行灌浆处理，使两两相邻的预制块形成整体。
申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某步骤，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的方法，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些步骤的其它实施方式。
申请人又一声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的实现方法及装置结构，但本发明并不局限于上述实施方式，即不意味着本发明必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (5)
1.一种基于预制装配原则的拱桥加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）根据拱桥拱肋弧度设计制作预制块，所述预制块分为三类，包括凹凸形预制块、拱脚预制块及拱顶预制块，且所述预制块分为内侧预制块及外侧预制块两层，且所述预制块为高强度混凝土预制块；
（2）对拱桥拱肋外侧面、拱脚和承台交接面以及承台表面进行凿毛和植筋处理，在拱脚处安装所述拱脚预制块，并浇筑水泥砂浆，使拱脚预制块与拱脚以及承台整体成型；
（3）在所述拱脚预制块上先拼接内侧预制块，并用水泥砂浆粘接在拱桥拱肋侧面，在所述内侧预制块基础上，通过内侧预制块及外侧预制块的凹凸特性安装外侧预制块，进而使内外侧预制块形成整体，通过改变外侧预制块的长度使内外侧预制块的接缝位置错开形成组合预制块；
（4）在所述拱桥的拱肋线方向，将相邻组合预制块按照凹凸特性依次进行拼接，从两侧拱脚位置沿跨中位置对称施工；
（5）其中，在距两侧拱脚1/3跨径处设置有顶推系统，所述顶推系统是由凸形预制块、顶推构件、凹形预制块组成；
（6）最后在跨中位置通过所述拱顶预制块双边衔接实现闭合，待所有预制块安装到位后，利用所述顶推系统对整个加固拱肋施加预压力，从而形成一定的预拱度，当加固拱肋定型后，利用连接装置对各个预制块进行连接并在接缝处进行灌浆处理，使其形成受力整体。
2.根据权利要求1所述基于预制装配原则的拱桥加固方法，其特征在于，所述步骤（1）：
所述凹凸拼装预制块的内外两侧以及左右两侧均为凹凸分布，即内侧预制块为部分外表面区域向内凹陷，所述外侧预制块为部分内表面区域向内侧凸出，且无论是内侧预制块还是外侧预制块，沿拱轴线方向均呈一凸一凹的弧形块状结构。
3.根据权利要求1所述的基于预制装配原则的拱桥加固方法，其特征在于，所述步骤（5）：
在距拱脚1/3跨径的拱肋处，沿拱肋方向在两相邻凹预制块和凸预制块之间布置顶推构件，通过所述顶推构件对加固拱肋施加预压力，使其产生一定反拱效应，所述顶推构件是由顶推装置和钢护筒构成，其中，钢护筒的作用是为抵消所述顶推装置由于长期工作而出现回缩现象。
4.根据权利要求1所述的基于预制装配原则的拱桥加固方法，其特征在于，所述步骤（6）：
所述连接装置是由连接键及栓钉组成 ，将所述连接键粘贴在相邻的两块预制块接缝处，并通过在连接键上钉入栓钉构成连接装置使其更好的起到连接效果，从而使得相邻的两块预制块形成整体。
5.根据权利要求1所述的基于预制装配原则的拱桥加固方法，其特征在于：
所述拱桥为石拱桥或者钢筋混凝土拱肋桥。
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| GR01 | Patent grant | ||
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