CN110804961A - 一种实腹式石拱桥加固方法及加固结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实腹式石拱桥加固方法及加固结构，将拱圈沿拱桥通行方向的中轴线分成两个区域依次施工，先从桥体侧面将拱圈上表面层的单次开挖范围内的砌块进行拆除；拆除完成后，对该单次开挖区域内拱圈上侧对应的填料进行开挖，对开挖孔进行清理，然后在开挖区安放钢筋笼，用拌好的膨胀混凝土对称浇筑，按拱顶向两侧拱脚的顺序对称施工形成加固拱圈，在进行浇筑前先把拆除的砌块堆砌回原处，并预留浇筑孔，然后对砌块在外侧做模板支撑。以解决目前的加固方法都会对石拱桥的外观造成或多或少的破坏，失去了对其历史价值保护的问题。属于拱桥修缮技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种实腹式石拱桥的加固方法及加固结构，属于拱桥修缮技术领域。
背景技术
石拱桥自古以来就是我国陆上交通的代表桥型,更是古代文明的一个重要元素。然而随着时间推移，人们对石拱桥的保护不到位，各结构构件病害严重，以及现代交通的发展路上荷载的增加，导致大量的石拱桥出现承载能力不足的现象，桥梁的安全状况较差。但目前，在我国的一些地区，仍有很大一部分石拱桥桥被服役于现在的道路之中，其仍然是交通运输中重要的一员。同时，石桥梁不仅可以作为桥梁物质遗产，还是中国传统文化、艺术、民俗等非物质文化遗产的重要一员。因此，对中国石拱桥梁的保护可谓意义重大，同时难度也颇大。对石拱桥的加固是非常有必要的，而在对这种具有历史意义的石拱桥的修缮则需要做到尽量不要破坏其原有面貌，这就需要我们用更合适的方式进行。
在拱桥拱圈上腹部两侧填实土壤或粒料后铺装路面，这种拱桥称为实腹拱桥。石拱桥具有取材方便、造型优美、耐久性强，一般实腹式圬工拱桥采用的都是石材砌体结构，砌体又可以分为料石砌体、毛石砌体，上部结构拱圈、拱上侧墙材料大都采用毛石砌体或者料石砌体，桥台、桥墩、基础等下部结构大都采用毛石砌体。石材和砂浆是实腹式圬工拱桥结构用到的主要材料，在对实腹式拱桥进行加固时，常用加固方法有增大主拱圈截面面积、提高主拱圈强度、改变结构体系、减轻拱上建筑恒载等，然而，不管是现有哪种方法都会对石拱桥的外观或多或少破坏，失去了对其历史价值的保护。
发明内容
本发明提供一种实腹式石拱桥加固方法及加固结构，以解决目前的加固方法都会对石拱桥的外观造成或多或少的破坏，失去了对其历史价值保护的问题。
为实现上述目的，拟采用这样一种实腹式石拱桥加固方法，该方法是在现有拱圈1的上部增设加固拱圈3，具体方法如下：
1)首先，对拱桥进行技术状况评定，初步了解桥的情况，并进行受力分析确定加固拱圈的厚度；
2)将拱圈沿拱桥通行的中轴线分成两个区域依次施工，先对其中一个区域进行施工，待施工完成后再对另一个区域进行施工，且每个区域的施工顺序为按下述步骤3)和步骤4)依次施工拱顶部、两侧拱腰部及两侧拱脚；
3)先从桥体侧面将拱圈上表面层的单次开挖及大于加固拱圈厚度范围内的砌块进行拆除；
4)拟单次开挖范围内的砌块拆除完成后，对该区域内拱圈上侧对应的填料进行开挖，对开挖孔进行清理，然后在该开挖区安放预制钢筋笼，用拌好的膨胀混凝土对该开挖区进行灌注，在进行浇筑前先把拆除的砌块堆砌回原处，并预留灌注孔，然后对砌块在外侧做模板支撑。
步骤1)中，用钻孔的方式对拱上填料进行抽检，对填料的材料和参数做好记录，为桥梁做有限元软件分析时提供填料的参数数据；
步骤3)施工前，用有限元分析软件对桥梁进行建模分析，确定加固拱圈的厚度以及沿拱圈弧长方向单次开挖的长度，沿拱圈弧长方向单次开挖的长度由受力分析和施工条件等因素决定，从而决定开挖的分段数，分别模拟该步骤的施工过程，分析其可行性，确定可行后才可进行后续施工；
步骤3)中，砌块拆除前对砌块的堆砌位置进行记录以便后期恢复，根据实际情况对砌块编号和选取拆除顺序，拆除砌块的面积大于拱圈上部单次开挖的面积以便进行开挖操作；
步骤4)中，加固拱圈的宽度小于原拱圈，堆砌的时候用切割机将加固拱圈范围内的开挖前拆除的砌块切成与砌筑位置匹配的横桥向尺寸，理论上，加固拱圈两侧砌块沿拱圈宽度方向的长度之和与原拱圈与加固拱圈宽度的差值相等。
本发明还提供一种实腹式石拱桥加固结构，包括加固拱圈，加固拱圈为混凝土浇筑结构，加固拱圈沿实腹式拱桥的拱圈贴合施工于拱圈的上侧，加固拱圈的宽度小于拱圈，加固拱圈的两侧通过拱桥原位置对应的砌块回填。
与现有技术相比，本发明通过对拱圈上部进行加固拱圈浇筑实现实腹式石拱桥的加固，加固前后并不会改变拱桥的外观，其外部砌体仍旧采用原始砌体并原位还原，在提高其承载力、延长其寿命的同时，做到对外观最好的保护。
附图说明
图1为本发明所述实腹式石拱桥加固前/加固后的正面示意图；
图2为图1的俯视图(虚线为将拱圈分成两个区域的拱桥通行方向的中轴线)；
图3为图1中拱顶处砌块拆除后的结构示意图；
图4为图3中拆除砌块处开挖填料后的俯视结构示意图；
图5为图1中两侧腰部砌块拆除后的结构示意图；
图6为图5中拆除砌块处开挖填料后的俯视结构示意图；
图7是图1中拱圈上侧拱脚的砌块拆除后的结构示意图；
图8是图7中拆除砌块处开挖填料后的俯视结构示意图；
图9是图8灌注完成后的俯视结构示意图；
图10是拱桥加固前的横断面图；
图11是图10中拱圈一个区域的该开挖段拆除砌块并开挖后的断面图；
图12是图11中的区域施工完成且另一区域某开挖段拆除砌块并开挖后的断面图；
图13是拱桥加固后的横断面图；
其中，附图标记1表示拱圈、2表示砌块、3表示加固拱圈、4表示挖空区域、5表示填料。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图1-5对本发明作进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
参照附图1至附图13，本实施例提供了一种实腹式石拱桥加固方法，即在现有拱圈1的上部增设加固拱圈3，具体方法如下：
1)首先，对拱桥进行技术状况评定，初步了解桥的情况，并进行受力分析确定加固拱圈3的厚度，用钻孔的方式对拱上填料进行抽检，对填料的材料和参数做好记录，为桥梁做有限元软件分析时提供填料的参数数据；
2)将拱圈1沿拱桥通行的中轴线分成两个区域依次施工，先对其中一个区域进行施工，待施工完成后再对另一个区域进行施工，且每个区域的施工顺序为按下述步骤3)和步骤4)依次施工拱顶部、两侧拱腰部及两侧拱脚；
3)先从桥体侧面将拱圈1上表面层的单次开挖及大于加固拱圈3厚度范围内的砌块2进行拆除，砌块2拆除前对砌块的堆砌位置进行记录以便后期恢复，根据实际情况对砌块2编号和选取拆除顺序，拆除砌块2的面积大于拱圈1上部单次开挖的面积以便进行开挖操作，步骤3)施工前，用有限元分析软件对桥梁进行建模分析，确定加固拱圈3的厚度以及沿拱圈1弧长方向单次开挖的长度，沿拱圈1弧长方向单次开挖的长度由受力分析和施工条件等因素决定，从而决定开挖的分段数，分别模拟该步骤的施工过程，分析其可行性，确定可行后才可进行后续施工；
4)拟单次开挖范围内的砌块2拆除完成后，对该区域内拱圈1上侧对应的填料5进行开挖，对开挖孔进行清理，然后在该开挖区安放预制钢筋笼，用拌好的膨胀混凝土对该开挖区进行灌注，在进行浇筑前先把拆除的砌块2堆砌回原处，并预留灌注孔，然后对砌块2在外侧做模板支撑，由于加固拱圈3的宽度小于拱圈1，堆砌的时候用切割机将加固拱圈3范围内的开挖前拆除的砌块2切成与砌筑位置匹配的横桥向尺寸，理论上，加固拱圈3两侧砌块2沿拱圈宽度方向的长度之和与拱圈1与加固拱圈3宽度的差值相等。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种实腹式石拱桥加固方法，其特征在于，该方法是在现有拱圈(1)的上部增设加固拱圈(3)，具体方法如下：
1)首先，对拱桥进行技术状况评定，初步了解桥的情况，确定加固拱圈(3)的厚度；
2)将拱圈(1)沿拱桥通行的中轴线分成两个区域依次施工，先对其中一个区域进行施工，待施工完成后再对另一个区域进行施工，且每个区域的施工顺序为按下述步骤3)和步骤4)依次施工拱顶部、两侧拱腰部及两侧拱脚；
3)先从桥体侧面将拱圈(1)上表面层的单次开挖及大于加固拱圈(3)厚度范围内的砌块2进行拆除；
4)拟单次开挖范围内的砌块(2)拆除完成后，对该区域内拱圈(1)上侧对应的填料(5)进行开挖，对开挖孔进行清理，然后在该开挖区安放预制钢筋笼，用拌好的膨胀混凝土对该开挖区进行灌注，在进行浇筑前先把拆除的砌块(2)堆砌回原处，并预留灌注孔，然后对砌块(2)在外侧做模板支撑。
2.根据权利要求1所述一种实腹式石拱桥加固方法，其特征在于：步骤1)中，用钻孔的方式对拱上填料进行抽检，对填料的材料和参数做好记录，为桥梁做有限元软件分析时提供填料的参数数据。
3.根据权利要求1所述一种实腹式石拱桥加固方法，其特征在于：步骤3)中，砌块(2)拆除前对砌块(2)的堆砌位置进行记录以便后期恢复，根据实际情况对砌块(2)编号和选取拆除顺序，拆除砌块的面积大于拱圈上部单次开挖的面积以便进行开挖操作。
4.根据权利要求2所述一种实腹式石拱桥加固方法，其特征在于：在步骤3)施工前，用有限元分析软件对桥梁进行建模分析，确定加固拱圈(3)的厚度以及沿拱圈(1)弧长方向单次开挖的长度，分别模拟该步骤的施工过程，分析其可行性，确定可行后才可进行后续施工。
5.根据权利要求1所述一种实腹式石拱桥加固方法，其特征在于：步骤4)中，加固拱圈(3)的宽度小于拱圈(1)，堆砌的时候用切割机将加固拱圈(3)范围内的开挖前拆除的砌块(2)切成与砌筑位置匹配的横桥向尺寸。
6.一种实腹式石拱桥加固结构，其特征在于：包括加固拱圈(3)，加固拱圈(3)为混凝土浇筑结构，加固拱圈(3)沿实腹式拱桥的拱圈(1)贴合施工于拱圈(1)的上侧以替代拱圈(1)上侧的部分填料(5)，加固拱圈(3)的宽度小于拱圈(1)，加固拱圈(3)的两侧通过拱桥原位置对应的砌块(2)回填。
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