CN110219230B - 钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造及施工方法，包括高强纹钢筋或预应力钢绞线、高强螺母或锚具、上支承钢架、下支承钢架，上支承钢架的根部点焊在钢管混凝土拱肋上弦杆和待更换腹杆的交点外侧，所述下支承钢架根部点焊在钢管混凝土拱肋下弦杆和待更换腹杆的交点外侧，高强螺纹钢筋或预应力钢绞线沿待更换腹杆的轴向连接上支承钢架和下支承钢架，高强螺纹钢筋或预应力钢绞线用高强螺栓或千斤顶施加力，并用高强螺母或锚具临时锚固于上支承钢架和下支承钢架上，本发明结构简单，设计合理，保证原桥的结构受力安全，施工方便、力学性能和经济效益良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造及施工方法。
背景技术
自1990年，我国修建第一座钢管混凝土拱桥——四川旺苍大桥以来。这种新桥型所具备的优势，适应了我国大规模的基础设施建设的需要，一经出现，便广受欢迎，迅速得到发展。钢管混凝土拱桥在我国的公路、市政和铁路桥梁建设中都得到了广泛的应用。
对于跨度较大的钢管混凝土拱桥，为减轻拱肋自重并提高结构承载效率，拱肋一般采用桁式结构。对于桁式结构而言，弦杆与腹杆连接节点的疲劳问题就显得非常关键，已有部分钢管混凝土桁架拱桥出现腹杆疲劳破坏的问题。随着钢管混凝土节点服役时间逐渐到达疲劳寿命，如何解决钢管混凝土节点的疲劳问题，保证在役钢管混凝土拱桥的工作，将会变得越来越重要。
发明内容
本发明提出一种钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造及施工方法。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造，包括高强纹钢筋或预应力钢绞线、高强螺母或锚具，还包括上支承钢架、下支承钢架，所述上支承钢架的根部点焊在钢管混凝土拱肋上弦杆和待更换腹杆的交点外侧，所述下支承钢架根部点焊在钢管混凝土拱肋下弦杆和待更换腹杆的交点外侧，高强螺纹钢筋或预应力钢绞线沿待更换腹杆的轴向连接上支承钢架和下支承钢架，高强螺纹钢筋或预应力钢绞线用高强螺栓或千斤顶施加力，并用高强螺母或锚具临时锚固于上支承钢架和下支承钢架上。
进一步的，上支承钢架、下支承钢架结构相同，均包括位于顶部的矩形钢板、位于根部的弧形钢板，弧形钢板经加劲钢板连接矩形钢板。
进一步的，矩形钢板两侧长边上开设有若干孔道，孔道沿矩形钢板宽度方向等距离排列。
进一步的，矩形钢板垂直于待更换的腹杆轴线。
进一步的，待更换腹杆上安装有应变计或应变片。
一种钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：将上支承钢架的根部点焊在拱肋上弦杆和待更换腹杆的交点外侧，将下支承钢架根部点焊在拱肋下弦杆和待更换腹杆的交点外侧，并使得上、下支承钢架的矩形钢板的中心点在待更换腹杆轴线的延长线上；
步骤2：打磨待更换腹杆的中间部位，然后沿轴线方向安装振弦式应变计或贴上电阻式应变片；
步骤3：将高强螺纹钢筋或预应力钢绞线穿过预留在上支承钢架和下支承钢架的孔道，高强螺纹钢筋用高强螺母拧紧逐渐施加力，预应力钢绞线用千斤顶张拉逐渐施加力，在拧紧高强螺母或千斤顶张拉过程中，同步测量待更换腹杆的应变变化情况，当待更换腹杆的轴力完全卸载时，临时固定高强螺纹钢筋或预应力钢绞线；
步骤4：切割待更换腹杆，打磨腹杆与弦杆的焊缝，定位新腹杆，并使得新腹杆轴线与原腹杆轴线重合，将新腹杆与拱肋上、下弦杆焊接，新腹杆尺寸应大于原腹杆，以保证新焊缝避开原有焊缝；
步骤5：逐渐松开高强螺母或千斤顶、锚具，使得高强螺纹钢筋或预应力钢绞线逐步卸载，完全卸载后，将上、下支承钢架分别从上、下拱肋移除，打磨留下的焊缝，并按原结构进行防腐涂装。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，保证原桥的结构受力安全，施工方便、力学性能和经济效益良好。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本发明的实施结构示意图；
图2为拱肋上弦杆与矩形钢板的连接结构示意图；
图3为图1的局部放大图。
图中：1-上支承钢架，2-下支承钢架，3-高强螺纹钢筋，4应变片，5-拱肋上弦杆，6-拱肋下弦杆，7-待更换腹杆，8-高强螺母，9-矩形钢板，10-加劲钢板，11-弧形钢板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1-3所示，种钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造，包括高强纹钢筋或预应力钢绞线、高强螺母或锚具，还包括上支承钢架、下支承钢架，所述上支承钢架的根部点焊在钢管混凝土拱肋上弦杆和待更换腹杆的交点外侧，所述下支承钢架根部点焊在钢管混凝土拱肋下弦杆和待更换腹杆的交点外侧，高强螺纹钢筋或预应力钢绞线沿待更换腹杆的轴向连接上支承钢架和下支承钢架，高强螺纹钢筋或预应力钢绞线用高强螺栓或千斤顶施加力，并用高强螺母或锚具临时锚固于上支承钢架和下支承钢架上。
在本实施例中，上支承钢架、下支承钢架结构相同，均包括位于顶部的矩形钢板、位于根部的弧形钢板，弧形钢板经加劲钢板与矩形钢板焊接成一体或制成一体。
在本实施例中，矩形钢板两侧长边上开设有若干孔道，孔道沿矩形钢板宽度方向等距离排列。
在本实施例中，矩形钢板垂直于待更换的腹杆轴线，矩形钢板在拱肋平面内的宽度约为50cm，平面外的长度应每边比拱肋弦杆直径长约30cm，钢板厚约2~3cm；矩形钢板应在两长边的边缘各预留约5个高强螺纹钢筋或预应力钢绞线孔道，孔道沿矩形钢板宽度方向等距离排列，根部的弧形钢板的直径等于拱肋弦杆直径，弧长约为拱肋弦杆周长的1/3，厚度约2~3cm，矩形钢板和弧形钢板之间设置钢板加劲肋，沿矩形钢板长度方向，每隔约10cm等距离设置加劲钢板，沿矩形钢板宽度方向，每隔约30cm等距离设置加劲钢板，加劲钢板厚度约1~2cm。
在本实施例中，待更换腹杆上安装有应变计或应变片，用以监测腹杆在高强螺纹钢筋或预应力钢绞线施加力时的受力情况。
一种钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：将上支承钢架的根部点焊在拱肋上弦杆和待更换腹杆的交点外侧，将下支承钢架根部点焊在拱肋下弦杆和待更换腹杆的交点外侧，并使得上、下支承钢架的矩形钢板的中心点在待更换腹杆轴线的延长线上；
步骤2：打磨待更换腹杆的中间部位，然后沿轴线方向安装振弦式应变计或贴上电阻式应变片；
步骤3：将高强螺纹钢筋或预应力钢绞线沿待更换腹杆轴向穿过预留在上支承钢架和下支承钢架的孔道，高强螺纹钢筋用高强螺母拧紧逐渐施加力，预应力钢绞线用千斤顶张拉逐渐施加力，在拧紧高强螺母或千斤顶张拉过程中，同步测量待更换腹杆的应变变化情况，当待更换腹杆的轴力完全卸载时，用高强螺母或锚具临时固定高强螺纹钢筋或预应力钢绞线；
步骤4：切割待更换腹杆，打磨腹杆与弦杆的焊缝，定位新腹杆，并使得新腹杆轴线与原腹杆轴线重合，将新腹杆与拱肋上、下弦杆焊接，新腹杆尺寸应大于原腹杆，以保证新焊缝避开原有焊缝；新的腹杆应略大于原腹杆
步骤5：逐渐松开高强螺母或千斤顶、锚具，使得高强螺纹钢筋或预应力钢绞线逐步卸载，完全卸载后，将上、下支承钢架分别从上、下拱肋移除，打磨留下的焊缝，并按原结构进行防腐涂装。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造，包括高强纹钢筋或预应力钢绞线、高强螺母或锚具，其特征在于：还包括上支承钢架、下支承钢架，所述上支承钢架的根部点焊在钢管混凝土拱肋上弦杆和待更换腹杆的交点外侧，所述下支承钢架根部点焊在钢管混凝土拱肋下弦杆和待更换腹杆的交点外侧，高强螺纹钢筋或预应力钢绞线沿待更换腹杆的轴向连接上支承钢架和下支承钢架，高强螺纹钢筋或预应力钢绞线用高强螺栓或千斤顶施加力，并用高强螺母或锚具临时锚固于上支承钢架和下支承钢架上；上支承钢架、下支承钢架结构相同，均包括位于顶部的矩形钢板、位于根部的弧形钢板，弧形钢板经加劲钢板连接矩形钢板；矩形钢板垂直于待更换的腹杆轴线；待更换腹杆上安装有应变计或应变片；矩形钢板垂直于待更换的腹杆轴线，矩形钢板在拱肋平面内的宽度为50cm，平面外的长度每边比拱肋弦杆直径长30cm，钢板厚2~3cm。
2.根据权利要求1所述的钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造，其特征在于：矩形钢板两侧长边上开设有若干孔道，孔道沿矩形钢板宽度方向等距离排列。
3.一种钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造的施工方法，采用如权利要求1所述的钢管混凝土桁架拱桥腹杆更换构造,其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将上支承钢架的根部点焊在拱肋上弦杆和待更换腹杆的交点外侧，将下支承钢架根部点焊在拱肋下弦杆和待更换腹杆的交点外侧，并使得上、下支承钢架的矩形钢板的中心点在待更换腹杆轴线的延长线上；
步骤2：打磨待更换腹杆的中间部位，然后沿轴线方向安装振弦式应变计或贴上电阻式应变片；
步骤3：将高强螺纹钢筋或预应力钢绞线穿过预留在上支承钢架和下支承钢架的孔道，高强螺纹钢筋用高强螺母拧紧逐渐施加力，预应力钢绞线用千斤顶张拉逐渐施加力，在拧紧高强螺母或千斤顶张拉过程中，同步测量待更换腹杆的应变变化情况，当待更换腹杆的轴力完全卸载时，临时固定高强螺纹钢筋或预应力钢绞线；
步骤4：切割待更换腹杆，打磨腹杆与弦杆的焊缝，定位新腹杆，并使得新腹杆轴线与原腹杆轴线重合，将新腹杆与拱肋上、下弦杆焊接，新腹杆尺寸应大于原腹杆，以保证新焊缝避开原有焊缝；
步骤5：逐渐松开高强螺母或千斤顶、锚具，使得高强螺纹钢筋或预应力钢绞线逐步卸载，完全卸载后，将上、下支承钢架分别从上、下拱肋移除，打磨留下的焊缝，并按原结构进行防腐涂装。
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