CN111778882B - 一种双曲拱桥主拱肋改造成板拱的加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双曲拱桥主拱肋改造成板拱的加固方法，包括以下步骤；步骤一、通过水下基础检查、现场挖探、动力触探的手段，采集基础土层力学性质，进而探测土的质量，评价地基土承载力，对基础结构参数进行恢复并验算，总结数据以复核双曲拱桥基础结构承载能力；步骤二、当双曲拱桥基础结构承载能力满足改造之后的要求后，在主拱肋下方，通过钢丝绳挂设悬挂体系施工平台；步骤三、对双曲拱桥主拱肋、拱波进行植筋，然后绑扎钢筋，安装底模、浇筑混凝土，待养生等强达到设计强度后拆模，将双曲拱桥主拱肋改造成板拱；采用上述方法，能够明显提高双曲拱桥结构承载力和整体性，同时最大限度的保留双曲拱桥这一特色建筑。

Description

一种双曲拱桥主拱肋改造成板拱的加固方法

技术领域

本发明涉及桥梁改造加固技术领域，具体涉及一种双曲拱桥主拱肋改造成板拱的加固方法。

背景技术

双曲拱桥作为我国独创的一种桥型，是我国劳动人民的智慧结晶，它有着节约材料用量、施工过程简单、建造费用低等显著优点，适用于我国当时的经济条件及技术水平，因此得到了广泛的应用，短时间内遍及全国。上世纪六十年代中期，双曲拱桥建设之初，我国经济还比较落后，交通量比较小，当时设计水平和设计荷载标准偏低、构件预制安装施工质量较当前使用要求差距较大，加上结构本身整体性较差、横向联系能力不足以及钢筋用量过小等一系列因素，在长期大交通量、重荷载作用下，很多双曲拱桥均产生了一系列病害，甚至成为危桥，难以在当下日益增长的交通量下长期运营，对双曲拱桥的改造变得迫在眉睫。

双曲拱桥最常见的病害是径向裂缝，常发生在拱脚和拱顶部位，其产生主要原因有拱脚负弯矩引起、墩台水平位移、以及双曲拱桥的整体性差等。目前改造方法较多，基本可以归纳为增大拱圈截面和配筋、加强拱肋拱波横向联系、改变拱上建筑形式等三大类。

常见的增大主拱圈截面和配筋加固方法有主拱肋外包钢筋混凝土加固法、主拱肋和拱波底面外包钢筋混凝土加固法、主拱圈下缘增设钢筋混凝土底板同时主拱肋外包钢筋混凝土加固法、拱背上缘现浇钢筋混凝土等。

上述加固法均能提高主拱圈承载能力和刚度、稳定性和抗裂性，加固效果较明显，但主拱肋外包钢筋混凝土加固法较其他加固法对主拱圈整体性改善较小，拱背上缘现浇钢筋混凝土加固法需中断交通；主拱圈下缘增设钢筋混凝土底板加固法，可调整中性轴位置，大幅度提升主拱圈的强度和整体性，但施工工艺要求高，施工较复杂。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种双曲拱桥主拱肋改造成板拱的加固方法，通过对旧桥主拱肋进行加固，将双曲拱改造成板拱，提高主拱肋的承载力，同时各拱肋连接在一起，加强拱肋、拱波之间的横向联系，提高结构的整体性，同时最大限度的保留双曲拱桥这一特色建筑。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种双曲拱桥主拱肋改造成板拱的加固方法，包括以下步骤；

步骤一、通过水下基础检查、现场挖探、动力触探等手段，采集基础土层力学性质，进而探测土的质量，评价地基土承载力，对基础结构参数进行恢复并验算，总结数据以复核双曲拱桥基础结构承载能力；

步骤二、当双曲拱桥基础结构承载能力满足改造之后的要求后，在主拱肋下方，通过钢丝绳挂设悬挂体系施工平台；

步骤三、对双曲拱桥主拱肋、拱波进行植筋，然后焊接、绑扎钢筋，安装底模、浇筑混凝土，待养生等强达到设计强度后拆模，将双曲拱桥主拱肋改造成板拱；

步骤二中通过钢丝绳挂设悬挂体系施工平台，包括以下步骤：

1)在主拱拱脚处，采用钢管和镀锌脚手板搭建首节施工平台；

2)搭架人员站在首节施工平台上，用冲击钻在主拱肋底部预设位置钻孔，保证钻孔深度不少于10cm；将带有孔的角钢用螺栓锚固在主拱肋底部；

3)横向主杆下穿首节施工平台的外挑纵杆，在锚固点处用钢丝绳拴住，钢丝绳另一端绑接在主拱肋底部的角钢锚固点上；

4)横向主杆安装后，在其上铺设纵杆，纵杆采用锁扣与横向主杆固定，纵杆安装后，安装镀锌脚手板，镀锌脚手板采用钢丝绑扎固定在纵杆上。

作为本发明进一步的方案：步骤三中对双曲拱桥主拱肋、拱波进行植筋，然后绑扎钢筋，安装底模、浇筑混凝土，待养生等强达到设计强度后拆模，将双曲拱桥主拱肋改造成板拱，包括以下步骤：

1)检查被植筋的主拱肋、拱波的混凝土面是否完好，用钢筋探测仪测出植筋处混凝土内的钢筋位置，核对、标记植筋部位；

2)按照标记的钻孔位置使用冲击钻进行钻孔；

3)钻孔结束后，逐个清除孔内杂质，利用高压水枪清孔，用毛刷刷三遍，确保孔壁无杂物；

4)检查钢筋是否顺直，使用钢筋除锈机除去钢筋的锈渍，首先启动气缸，根据要处理的钢筋长度调整好移动板和放置管的位置，之后将钢筋的一端从放置管中穿过并安装在夹管中，通过紧固螺丝夹紧夹管中的钢筋；启动第一电机，第一电机的输出轴带动夹管在固定架中转动，夹管带动钢筋转动；同时启动第一伺服电机和第二电机，并打开出水管上的阀门一，通过启动第一伺服电机，带动丝杆转动，带动除锈机构在丝杆的水平方向上来回移动；通过启动第二电机，带动螺杆转动，螺杆带动刷头转动，刷头中钢丝对转动中的钢筋进行除锈；通过打开出水管上的阀门一，使储液槽一中储存的乙醇液体，经过出水管和第一支管到达储液槽二，再通过第二排水孔排出，对正在除锈中的钢筋进行清理；如此往复，处理完所有有锈渍的钢筋为止；清理过程中产生的废液，通过排水槽和第一排水孔排至收集盒中，并通过排水管排出，进行回收再利用。

5)根据植筋胶生产厂家的使用说明、种类要求配置植筋胶，采用植筋胶注射器逐一对钻孔进行注胶；

6)插入处理好的钢筋，按照植筋固化时间表的规定时间进行操作，等待植筋胶养生期结束，对钢筋逐个进行人工绑扎；

7)当钢筋绑扎结束后，在主拱肋底部两侧的植筋底端焊接带有螺纹的拉筋，通过拉筋和中部设置的两个拉杆固定安装模板；

8)在桥面钻孔后，套PVC管，接溜槽运砼至相关浇筑区域，进行浇筑混凝土；

9)待混凝土养生等强达到设计强度后拆模，将双曲拱桥主拱肋改造成板拱。

作为本发明进一步的方案：钢筋除锈使用的钢筋除锈机，包括收集盒，所述收集盒内部底板上放置有底座，所述收集盒外部一侧固定安装有排水管，所述底座远离排水管的一侧顶部固定安装有第一电机，所述第一电机的输出轴固定连接有夹管，所述夹管转动安装在底座上，所述夹管一端顶部螺纹连接有紧固螺丝，所述底座另一侧固定安装有气缸，所述气缸的活塞杆固定连接有移动板，所述移动板安装在底座上，所述移动板顶部安装有放置管，所述底座一侧顶部固定安装有移动机构，所述移动机构上安装有除锈机构。

作为本发明进一步的方案：所述底座安装第一电机的一侧顶部设置有固定架，固定架顶部开设有安装孔一，所述夹管转动安装在安装孔一中，所述底座顶部开设有第一滑槽，所述第一滑槽底部等间距开设有若干个第一排水孔，所述底座底部等间距开设有若干个排水槽，所述排水槽位置与第一排水孔位置一一对应，所述底座远离第一电机的一侧设置有支撑台，支撑台上固定安装有气缸，所述移动板底部设有第一滑台，所述移动板通过第一滑台滑动安装在第一滑槽中，所述气缸的活塞杆固定连接在移动板底部，且固定住移动板在第一滑槽中的位置，所述移动板顶部开设有安装孔二，所述放置管固定安装在安装孔二中。

作为本发明进一步的方案：所述移动机构包括固定板，所述固定板底端固定焊接在底座顶部，所述固定板顶部两端固定连接有两个第一安装板，两个所述第一安装板之间固定安装有两个导杆，两个所述第一安装板之间转动安装有丝杆，所述固定板顶部靠近第一电机的一端固定安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴固定连接在丝杆的一端。

作为本发明进一步的方案：所述除锈机构包括移动箱，所述移动箱顶部盖有第一盖板，所述第一盖板顶部一侧固定安装有进水管，所述移动箱顶端内部开设有储液槽一，所述储液槽一底部一侧固定安装有出水管，所述出水管底端固定安装有阀门二，所述出水管底端两侧固定安装有两个第一支管，所述阀门二位于第一支管上方，所述移动箱正面两端设有两个安装筒，两个所述安装筒关于移动箱竖直中线对称设置，所述安装筒内部固定安装有第二电机，所述第二电机的输出轴固定连接有螺杆，所述螺杆另一端螺纹连接有刷头，所述刷头底端设有固定圆台，所述固定圆台顶部开设有储液槽二，所述储液槽二底部开设有若干个第二排水孔，所述第二排水孔等角度分布，所述固定圆台底部固定安装有若干个钢丝，所述固定圆台顶部安装有第二盖板，所述第一支管另一端固定安装在第二盖板的一侧，所述刷头的连接杆贯穿第二盖板螺纹连接在螺杆上。

本发明的有益效果：

首先启动气缸，根据要处理的钢筋长度调整好移动板和放置管的位置，方便对钢筋进行装夹；之后将钢筋的一端从放置管中穿过并安装在夹管中，通过紧固螺丝夹紧夹管中的钢筋，其中夹管和放置管的内部直径大于钢筋的直径，方便装夹的同时，也能够对不同直径的钢筋进行处理，增加了装置的多样性；启动第一电机，第一电机的输出轴带动夹管在固定架中转动，夹管带动钢筋转动，钢筋另一端在放置管转动；同时启动第一伺服电机和第二电机，并打开出水管上的阀门一，通过启动第一伺服电机，带动丝杆转动，带动除锈机构在丝杆的水平方向上来回移动，通过第一伺服电机和丝杆配合运动，使得除锈机构对钢筋除锈更加充分，除锈效果更加好；通过启动第二电机，带动螺杆转动，螺杆带动刷头转动，刷头中钢丝的对转动中的钢筋进行除锈，转动的刷头能够无死角的清理钢筋，使钢筋除锈清理更加完全；通过打开出水管上的阀门一，使储液槽一中储存的乙醇液体，经过出水管和第一支管到达储液槽二，再通过第二排水孔排出，对正在除锈中的钢筋进行清理，在除锈过程中，通过乙醇液体对钢筋进行清理，会更加方便去除清理后的绣渣；如此往复，处理完所有有锈渍的钢筋为止；清理过程中产生的废液，通过排水槽和第一排水孔排至收集盒中，并通过排水管排出，进行回收再利用；通过第一电机带动钢筋转动、第二电机带动刷头转动，以及第一伺服电机带动除锈机构往复运动使得钢筋在不同方向上都得到充分处理，提高了钢筋除锈工作的效率，同时也节约了人力资源，并且得到很好的除锈效果，刷头能够在处理不同直径钢筋时，通过刷头的连接杆与螺杆的螺纹连接，微调刷头位置，便于更好除锈。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明中钢筋除锈机整体结构示意图；

图2是本发明中钢筋除锈机的底座结构示意图；

图3是本发明中钢筋除锈机的移动板结构示意图；

图4是本发明中钢筋除锈机的移动机构结构示意图；

图5是本发明中钢筋除锈机的除锈机构结构示意图；

图6是本发明中钢筋除锈机的除锈机构正面剖面结构示意图；

图7是本发明中钢筋除锈机的除锈机构侧面剖面结构示意图。

图中：1、收集盒；2、底座；3、第一电机；4、夹管；5、紧固螺丝；6、移动机构；7、除锈机构；8、移动板；9、气缸；10、放置管；11、排水管；21、固定架；22、排水槽；23、第一滑槽；24、第一排水孔；61、固定板；62、第一伺服电机；63、第一安装板；64、导杆；65、丝杆；71、移动箱；72、进水管；73、出水管；74、第一支管；75、第二电机；76、螺杆；77、刷头；78、第一盖板；79、第二盖板；81、第一滑台；711、安装筒；712、储液槽一；771、第二排水孔；772、钢丝；773、储液槽二；774、固定圆台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7所示，一种双曲拱桥主拱肋改造成板拱的加固方法，包括以下步骤；

步骤一、通过水下基础检查、现场挖探、动力触探等手段，采集基础土层力学性质，进而探测土的质量，评价地基土承载力，对基础结构参数进行恢复并验算，总结数据以复核双曲拱桥基础结构承载能力。

步骤二、当双曲拱桥基础结构承载能力满足改造之后的要求后，在主拱肋下方，通过钢丝绳挂设悬挂体系施工平台。

步骤三、对双曲拱桥主拱肋、拱波进行植筋，然后焊接、绑扎钢筋，安装底模、浇筑混凝土，待养生等强达到设计强度后拆模，将双曲拱桥主拱肋改造成板拱，设计强度由人工提前设计计算出。

步骤二中通过钢丝绳挂设悬挂体系施工平台，包括以下步骤：

1)在主拱拱脚处，采用φ48钢管和镀锌脚手板搭建首节施工平台。

2)搭架人员站在首节施工平台上，用冲击钻在主拱肋底部预设位置钻孔，保证钻孔深度不少于10cm；将带有孔的角钢(L8×100)用φ16螺栓锚固在主拱肋底部，预设位置人工设定。

3)横向主杆下穿首节施工平台的外挑纵杆，在锚固点处用φ12.5钢丝绳拴住，钢丝绳另一端绑接在主拱肋底部的角钢锚固点上。

4)横向主杆安装后，在其上铺设纵杆，纵杆采用锁扣与横向主杆固定，纵杆安装后，安装镀锌脚手板，镀锌脚手板采用钢丝绑扎固定在纵杆上。

步骤三中对双曲拱桥主拱肋、拱波进行植筋，然后绑扎钢筋，安装底模、浇筑混凝土，待养生等强达到设计强度后拆模，将双曲拱桥主拱肋改造成板拱，包括以下步骤：

1)检查被植筋的主拱肋、拱波的混凝土面是否完好，用钢筋探测仪测出植筋处混凝土内的钢筋位置，核对、标记植筋部位，以便钻孔时避让钢筋，如设计植筋位置有钢筋，可以对植筋位置做适当调整。

2)按照标记的钻孔位置使用冲击钻进行钻孔，孔径的选定，按照产品提供说明执行。如C12植筋，孔径为16mm；孔口稍微向上，孔的深度应根据设计具体要求确定，植筋胶厂商提供的配套资料作为参考；孔的深度必须等于设计值，植筋深度取用钢筋直径的10d实际操作，根据孔径和对应深度要求钻孔，经检查满足要求后方可终孔。

3)钻孔结束后，逐个清除孔内杂质，利用高压水枪清孔，用毛刷刷三遍，确保孔壁无杂物。

4)检查钢筋是否顺直，使用钢筋除锈机除去钢筋的锈渍，首先启动气缸9，根据要处理的钢筋长度调整好移动板8和放置管10的位置，之后将钢筋的一端从放置管10中穿过并安装在夹管4中，通过紧固螺丝5夹紧夹管4中的钢筋；启动第一电机3，第一电机3的输出轴带动夹管4在固定架21中转动，夹管4带动钢筋转动；转动刷头77调整好刷头77的位置；同时启动第一伺服电机62和第二电机75，并打开出水管73上的阀门一，通过启动第一伺服电机62，带动丝杆65转动，带动除锈机构7在丝杆65的水平方向上来回移动；通过启动第二电机75，带动螺杆76转动，螺杆76带动刷头77转动，刷头77中钢丝772对转动中的钢筋进行除锈；通过打开出水管73上的阀门一，使储液槽一712中储存的乙醇液体，经过出水管73和第一支管74到达储液槽二773，再通过第二排水孔771排出，对正在除锈中的钢筋进行清理；如此往复，处理完所有有锈渍的钢筋为止；清理过程中产生的废液，通过排水槽22和第一排水孔24排至收集盒1中，并通过排水管11排出，进行回收再利用。

5)根据植筋胶生产厂家的使用说明、种类要求配置植筋胶，采用植筋胶注射器逐一对钻孔进行注胶；注胶要一次完成，首先将植筋胶直接放入胶枪中，将搅拌头旋到胶的头部，扣动胶枪直到胶流出为止，第一次打出的胶不用，待胶流出成均匀灰色方可使用。注胶时，将搅拌头插入孔的底部开始注胶，注入孔内约2/3即可。每次扣动胶枪后，停顿5-6秒钟，再扣动下一次胶枪。注射下一个孔时，按下胶枪后面的舌头，因为胶枪为自动加压，避免胶继续流出，造成浪费。更换新的胶时，按下胶枪后面的舌头，拉出拉杆，将胶枪取出。

6)插入处理好的钢筋，此时需用手将其旋转着缓缓插入孔底，使胶与钢筋全面粘结，并防止孔内植筋胶外溢，按照植筋固化时间表的规定时间进行操作，使得植筋胶均匀附着在钢筋的表面及缝隙中，插好、固定后的钢筋不可再扰动，待植筋胶养生期结束后再进行钢筋焊接、绑扎及其它各项工作。插筋、养护期间，桥上应避免震动的影响，自然养护，温度低于5℃，应改用耐低温改性结构胶，养生时间一般在24小时以上，等待植筋胶养生期结束，对钢筋逐个进行人工绑扎，严格控制钢筋数量、间距、保护层，确保钢筋保护层厚度(净保护层4cm)误差不大于10mm。

7)当钢筋绑扎结束后，在主拱肋底部两侧的植筋底端焊接带有螺纹的拉筋，通过拉筋和中部设置的两个拉杆固定安装模板，主拱间新增拱肋底模两侧拉杆植筋需在植筋阶段完成，钻孔深度不小于10cm，Ф16mm植筋与拉筋焊接连接，单面焊接长度不小于16cm，确保焊缝饱满。底模采用木模，提前在桥面开料，2cm木胶板面板与10#方木钉在一起，钢筋拉杆位置开好对拉孔。模板安装到位后拉杆需安装双螺母。底模与主拱肋底部之间的接缝要紧密，加垫双面胶布防止漏浆。模板各部位支撑、拉杆要稳固。安装完毕后，仔细检查各部位尺寸以及稳定性。

8)在桥面钻孔后，套PVC管，接溜槽运砼至相关浇筑区域，进行浇筑混凝土；砼运输车运送至桥面，试验室人员测定砼工作性能，因运输线路长，搅拌车到现场时，先搅拌2-3分钟。砼振捣时严禁碰撞钢筋和模板，浇注砼时要留足够数量的砼试件。因桥面钻孔孔径较小，采用木制漏斗配合振捣棒辅助缓慢下料。浇筑时需安排专人轻敲浇筑部位底模确定是否浇筑饱满，避免出现空洞情况，同时观察吊模是否出现涨模及吊架稳定性。同纵轴位置的两相邻新增主拱需同步浇筑，确保双拱圈整体荷载平衡；横桥向三列新增主拱，先浇筑中间列，再先后浇筑两侧两列；单拱肋浇筑顺序为由两拱脚处对称、缓慢浇筑至拱顶处；为提高所需承载力且控制恒载增加，可将板拱中设置空心部分,并可分为三种方案：方案一、主拱肋与拱波之间浇筑混凝土，在混凝土中部开设圆孔，构成空心部分；方案二、主拱肋之间浇筑混凝土连接在一起，拱波部分不浇筑，构成空心部分；方案三、一组主拱肋与拱波之间浇筑混凝土，相邻的另一组主拱肋与拱波之间不浇筑混凝土，构成空心部分。

9)待混凝土养生等强达到设计强度后拆模，将双曲拱桥主拱肋改造成板拱。

钢筋除锈使用的钢筋除锈机，包括收集盒1，所述收集盒1内部底板上放置有底座2，所述收集盒1外部一侧固定安装有排水管11，所述底座2远离排水管11的一侧顶部固定安装有第一电机3，所述第一电机3的输出轴固定连接有夹管4，所述夹管4转动安装在底座2上，所述夹管4一端顶部螺纹连接有紧固螺丝5，所述底座2另一侧固定安装有气缸9，所述气缸9的活塞杆固定连接有移动板8，所述移动板8安装在底座2上，所述移动板8顶部安装有放置管10，所述底座2一侧顶部固定安装有移动机构6，所述移动机构6上安装有除锈机构7。

所述底座2安装第一电机3的一侧顶部设置有固定架21，固定架21顶部开设有安装孔一，所述夹管4转动安装在安装孔一中，所述底座2顶部开设有第一滑槽23，所述第一滑槽23底部等间距开设有若干个第一排水孔24，所述底座2底部等间距开设有若干个排水槽22，所述排水槽22位置与第一排水孔24位置一一对应，所述底座2远离第一电机3的一侧设置有支撑台，支撑台上固定安装有气缸9，所述移动板8底部设有第一滑台81，所述移动板8通过第一滑台81滑动安装在第一滑槽23中，所述气缸9的活塞杆固定连接在移动板8底部，且固定住移动板8在第一滑槽23中的位置，所述移动板8顶部开设有安装孔二，所述放置管10固定安装在安装孔二中。

所述移动机构6包括固定板61，所述固定板61底端固定焊接在底座2顶部，所述固定板61顶部两端固定连接有两个第一安装板63，两个所述第一安装板63之间固定安装有两个导杆64，两个所述第一安装板63之间转动安装有丝杆65，所述固定板61顶部靠近第一电机3的一端固定安装有第一伺服电机62，所述第一伺服电机62的输出轴固定连接在丝杆65的一端。

所述除锈机构7包括移动箱71，所述移动箱71顶部盖有第一盖板78，所述第一盖板78顶部一侧固定安装有进水管72，所述移动箱71顶端内部开设有储液槽一712，所述储液槽一712底部一侧固定安装有出水管73，所述出水管73底端固定安装有阀门二，所述出水管73底端两侧固定安装有两个第一支管74，所述阀门二位于第一支管74上方，所述移动箱71正面两端设有两个安装筒711，两个所述安装筒711关于移动箱71竖直中线对称设置，所述安装筒711内部固定安装有第二电机75，所述第二电机75的输出轴固定连接有螺杆76，所述螺杆76另一端螺纹连接有刷头77，所述刷头77底端设有固定圆台774，所述固定圆台774顶部开设有储液槽二773，所述储液槽二773底部开设有若干个第二排水孔771，所述第二排水孔771等角度分布，所述固定圆台774底部固定安装有若干个钢丝772，所述固定圆台774顶部安装有第二盖板79，所述第一支管74另一端固定安装在第二盖板79的一侧，所述刷头77的连接杆贯穿第二盖板79螺纹连接在螺杆76上，所述固定圆台774与第二盖板79适配，所述刷头77转动时不影响第二盖板79。

本发明的工作原理：首先启动气缸9，根据要处理的钢筋长度调整好移动板8和放置管10的位置，方便对钢筋进行装夹；之后将钢筋的一端从放置管10中穿过并安装在夹管4中，通过紧固螺丝5夹紧夹管4中的钢筋，其中夹管4和放置管10的内部直径大于钢筋的直径，方便装夹的同时，也能够对不同直径的钢筋进行处理，增加了装置的多样性；启动第一电机3，第一电机3的输出轴带动夹管4在固定架21中转动，夹管4带动钢筋转动，钢筋另一端在放置管10转动；同时启动第一伺服电机62和第二电机75，并打开出水管73上的阀门一，通过启动第一伺服电机62，带动丝杆65转动，带动除锈机构7在丝杆65的水平方向上来回移动，通过第一伺服电机62和丝杆65配合运动，使得除锈机构7对钢筋除锈更加充分，除锈效果更加好；通过启动第二电机75，带动螺杆76转动，螺杆76带动刷头77转动，刷头77中钢丝772对转动中的钢筋进行除锈，转动的刷头77能够无死角的清理钢筋，使钢筋除锈清理更加完全；通过打开出水管73上的阀门一，使储液槽一712中储存的乙醇液体，经过出水管73和第一支管74到达储液槽二773，再通过第二排水孔771排出，对正在除锈中的钢筋进行清理，在除锈过程中，通过乙醇液体对钢筋进行清理，会更加方便去除清理后的绣渣；如此往复，处理完所有有锈渍的钢筋为止；清理过程中产生的废液，通过排水槽22和第一排水孔24排至收集盒1中，并通过排水管11排出，进行回收再利用；通过第一电机3带动钢筋转动、第二电机75带动刷头77转动，以及第一伺服电机62带动除锈机构7往复运动使得钢筋在不同方向上都得到充分处理，提高了钢筋除锈工作的效率，同时也节约了人力资源，并且得到很好的除锈效果；刷头77能够在处理不同直径钢筋时，通过刷头77的连接杆与螺杆76的螺纹连接，微调刷头77位置，便于更好除锈。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种双曲拱桥主拱肋改造成板拱的加固方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤一、通过水下基础检查、现场挖探、动力触探的手段，采集基础土层的力学性质，进而探测土的质量，评价地基土的承载力，对基础结构参数进行恢复并验算，总结数据以复核双曲拱桥基础结构承载能力；

步骤二、当双曲拱桥基础结构承载能力满足改造之后的要求后，在主拱肋下方，通过钢丝绳挂设悬挂体系施工平台；

步骤三、对双曲拱桥主拱肋、拱波进行植筋，然后绑扎钢筋，安装底模、浇筑混凝土，待混凝土养生等强达到设计强度后拆模，将双曲拱桥主拱肋改造成板拱；

步骤二中通过钢丝绳挂设悬挂体系施工平台，包括以下步骤：

1）在主拱拱脚处，采用钢管和镀锌脚手板搭建首节施工平台；

2）搭架人员站在首节施工平台上，用冲击钻在主拱肋底部预设位置钻孔，保证钻孔深度不少于10cm；将带有孔的角钢用螺栓锚固在主拱肋底部，预设位置人工设定；

3）横向主杆下穿首节施工平台的外挑纵杆，在锚固点处用钢丝绳拴住，钢丝绳另一端绑接在主拱肋底部的角钢锚固点上；

4）横向主杆安装后，在其上铺设纵杆，纵杆采用锁扣与横向主杆固定，纵杆安装后，安装镀锌脚手板，镀锌脚手板采用钢丝绑扎固定在纵杆上；

步骤三中对双曲拱桥主拱肋、拱波进行植筋，然后绑扎钢筋，安装底模、浇筑混凝土，待混凝土养生等强达到设计强度后拆模，将双曲拱桥主拱肋改造成板拱，包括以下步骤：

1）检查被植筋的主拱肋、拱波的混凝土面是否完好，用钢筋探测仪测出植筋处混凝土内的钢筋位置，核对、标记植筋部位，以便钻孔时避让钢筋，当设计植筋位置有钢筋，对植筋位置做调整；

2）按照标记的钻孔位置使用冲击钻进行钻孔，孔径的选定，按照产品提供说明执行；孔口稍微向上，孔的深度应根据设计具体要求确定，植筋胶厂商提供的配套资料作为参考;孔的深度必须等于设计值，根据孔径和对应深度要求钻孔，经检查满足要求后方可终孔；

3）钻孔结束后，逐个清除孔内杂质，利用高压水枪清孔，用毛刷刷三遍，确保孔壁无杂物；

4）检查钢筋是否顺直，使用钢筋除锈机除去钢筋的锈渍，首先启动气缸（9），根据要处理的钢筋长度调整好移动板（8）和放置管（10）的位置，之后将钢筋的一端从放置管（10）中穿过并安装在夹管（4）中，通过紧固螺丝（5）夹紧夹管（4）中的钢筋；启动第一电机（3），第一电机（3）的输出轴带动夹管（4）在固定架（21）中转动，夹管（4）带动钢筋转动；转动刷头（77）调整好刷头（77）的位置；同时启动第一伺服电机（62）和第二电机（75），并打开出水管（73）上的阀门一，通过启动第一伺服电机（62），带动丝杆（65）转动，带动除锈机构（7）在丝杆（65）的水平方向上来回移动；通过启动第二电机（75），带动螺杆（76）转动，螺杆（76）带动刷头（77）转动，刷头（77）中钢丝（772）对转动中的钢筋进行除锈；通过打开出水管（73）上的阀门一，使储液槽一（712）中储存的乙醇液体，经过出水管（73）和第一支管（74）到达储液槽二（773），再通过第二排水孔（771）排出，对正在除锈中的钢筋进行清理；如此往复，处理完所有有锈渍的钢筋为止；清理过程中产生的废液，通过排水槽（22）和第一排水孔（24）排至收集盒（1）中，并通过排水管（11）排出，进行回收再利用；

5）根据植筋胶生产厂家的使用说明、种类要求配置植筋胶，采用植筋胶注射器逐一对钻孔进行注胶；注胶要一次完成，首先将植筋胶直接放入胶枪中，将搅拌头旋到胶的头部，扣动胶枪直到胶流出为止，第一次打出的胶不用，待胶流出成均匀灰色方可使用；注胶时，将搅拌头插入孔的底部开始注胶，注入孔内2/3即可；每次扣动胶枪后，停顿5-6秒钟，再扣动下一次胶枪；注射下一个孔时，按下胶枪后面的舌头，因为胶枪为自动加压，避免胶继续流出，造成浪费；更换新的胶时，按下胶枪后面的舌头，拉出拉杆，将胶枪取出；

6）插入处理好的钢筋，此时需用手将其旋转着缓缓插入孔底，使胶与钢筋全面粘结，并防止孔内植筋胶外溢，按照植筋固化时间表的规定时间进行操作，使得植筋胶均匀附着在钢筋的表面及缝隙中，插好、固定后的钢筋不可再扰动，待植筋胶养生期结束后再进行钢筋焊接、绑扎及其它各项工作；插筋、养护期间，桥上应避免震动的影响，自然养护，温度低于5℃，应改用耐低温改性结构胶，养生时间一般在24小时以上，等待植筋胶养生期结束，对钢筋逐个进行人工绑扎，严格控制钢筋数量、间距、保护层，确保钢筋保护层厚度误差不大于10mm，钢筋保护层中净保护层为4cm；

7）当钢筋绑扎结束后，在主拱肋底部两侧的植筋底端焊接带有螺纹的拉筋，通过拉筋和中部设置的两个拉杆固定安装模板，主拱间新增拱肋底模两侧拉杆植筋需在植筋阶段完成，钻孔深度不小于10cm，Ф16mm植筋与拉筋焊接连接，单面焊接长度不小于16cm，确保焊缝饱满；底模采用木模，提前在桥面开料，2cm木胶板面板与方木钉在一起，钢筋拉杆位置开好对拉孔；模板安装到位后拉杆需安装双螺母；底模与主拱肋底部之间的接缝要紧密，加垫双面胶布防止漏浆；模板各部位支撑、拉杆要稳固；安装完毕后，仔细检查各部位尺寸以及稳定性；

8）在桥面钻孔后，套PVC管，接溜槽运砼至相关浇筑区域，进行浇筑混凝土；砼运输车运送至桥面，试验室人员测定砼工作性能，因运输线路长，搅拌车到现场时，先搅拌2-3分钟；砼振捣时严禁碰撞钢筋和模板，浇注砼时要留足够数量的砼试件；因桥面钻孔孔径较小，采用木制漏斗配合振捣棒辅助缓慢下料；浇筑时需安排专人轻敲浇筑部位底模确定是否浇筑饱满，避免出现空洞情况，同时观察吊模是否出现涨模及吊架稳定性；同纵轴位置的两相邻新增主拱需同步浇筑，确保双拱圈整体荷载平衡；横桥向三列新增主拱，先浇筑中间列，再浇筑两侧两列；单拱肋浇筑顺序为由两拱脚处对称、缓慢浇筑至拱顶处；为提高所需承载力且控制恒载增加，将板拱中设置空心部分,并分为三种方案：方案一、主拱肋与拱波之间浇筑混凝土，在混凝土中部开设圆孔，构成空心部分；方案二、主拱肋之间浇筑混凝土连接在一起，拱波部分不浇筑，构成空心部分；方案三、一组主拱肋与拱波之间浇筑混凝土，相邻的另一组主拱肋与拱波之间不浇筑混凝土，构成空心部分；

9）待混凝土养生等强达到设计强度后拆模，将双曲拱桥主拱肋改造成板拱；

钢筋除锈使用的钢筋除锈机，包括收集盒（1），所述收集盒（1）内部底板上放置有底座（2），所述收集盒（1）外部一侧固定安装有排水管（11），所述底座（2）远离排水管（11）的一侧顶部固定安装有第一电机（3），所述第一电机（3）的输出轴固定连接有夹管（4），所述夹管（4）转动安装在底座（2）上，所述夹管（4）一端顶部螺纹连接有紧固螺丝（5），所述底座（2）另一侧固定安装有气缸（9），所述气缸（9）的活塞杆固定连接有移动板（8），所述移动板（8）安装在底座（2）上，所述移动板（8）顶部安装有放置管（10），所述底座（2）一侧顶部固定安装有移动机构（6），所述移动机构（6）上安装有除锈机构（7）；

所述底座（2）安装第一电机（3）的一侧顶部设置有固定架（21），固定架（21）顶部开设有安装孔一，所述夹管（4）转动安装在安装孔一中，所述底座（2）顶部开设有第一滑槽（23），所述第一滑槽（23）底部等间距开设有若干个第一排水孔（24），所述底座（2）底部等间距开设有若干个排水槽（22），所述排水槽（22）位置与第一排水孔（24）位置一一对应，所述底座（2）远离第一电机（3）的一侧设置有支撑台，支撑台上固定安装有气缸（9），所述移动板（8）底部设有第一滑台（81），所述移动板（8）通过第一滑台（81）滑动安装在第一滑槽（23）中，所述气缸（9）的活塞杆固定连接在移动板（8）底部，且固定住移动板（8）在第一滑槽（23）中的位置，所述移动板（8）顶部开设有安装孔二，所述放置管（10）固定安装在安装孔二中；

所述移动机构（6）包括固定板（61），所述固定板（61）底端固定焊接在底座（2）顶部，所述固定板（61）顶部两端固定连接有两个第一安装板（63），两个所述第一安装板（63）之间固定安装有两个导杆（64），两个所述第一安装板（63）之间转动安装有丝杆（65），所述固定板（61）顶部靠近第一电机（3）的一端固定安装有第一伺服电机（62），所述第一伺服电机（62）的输出轴固定连接在丝杆（65）的一端；

所述除锈机构（7）包括移动箱（71），所述移动箱（71）顶部盖有第一盖板（78），所述第一盖板（78）顶部一侧固定安装有进水管（72），所述移动箱（71）顶端内部开设有储液槽一（712），所述储液槽一（712）底部一侧固定安装有出水管（73），所述出水管（73）底端固定安装有阀门二，所述出水管（73）底端两侧固定安装有两个第一支管（74），所述阀门二位于第一支管（74）上方，所述移动箱（71）正面两端设有两个安装筒（711），两个所述安装筒（711）关于移动箱（71）竖直中线对称设置，所述安装筒（711）内部固定安装有第二电机（75），所述第二电机（75）的输出轴固定连接有螺杆（76），所述螺杆（76）另一端螺纹连接有刷头（77），所述刷头（77）底端设有固定圆台（774），所述固定圆台（774）顶部开设有储液槽二（773），所述储液槽二（773）底部开设有若干个第二排水孔（771），所述第二排水孔（771）等角度分布，所述固定圆台（774）底部固定安装有若干个钢丝（772），所述固定圆台（774）顶部安装有第二盖板（79），所述第一支管（74）另一端固定安装在第二盖板（79）的一侧，所述刷头（77）的连接杆贯穿第二盖板（79）螺纹连接在螺杆（76）上；

钢筋除锈机的工作方法：

首先启动气缸（9），根据要处理的钢筋长度调整好移动板（8）和放置管（10）的位置，方便对钢筋进行装夹；之后将钢筋的一端从放置管（10）中穿过并安装在夹管（4）中，通过紧固螺丝（5）夹紧夹管（4）中的钢筋，其中夹管（4）和放置管（10）的内部直径大于钢筋的直径，方便装夹的同时，也能够对不同直径的钢筋进行处理，增加了装置的多样性；启动第一电机（3），第一电机（3）的输出轴带动夹管（4）在固定架（21）中转动，夹管（4）带动钢筋转动，钢筋另一端在放置管（10）转动；同时启动第一伺服电机（62）和第二电机（75），并打开出水管（73）上的阀门一，通过启动第一伺服电机（62），带动丝杆（65）转动，带动除锈机构（7）在丝杆（65）的水平方向上来回移动，通过第一伺服电机（62）和丝杆（65）配合运动，使得除锈机构（7）对钢筋除锈更加充分，除锈效果更加好；通过启动第二电机（75），带动螺杆（76）转动，螺杆（76）带动刷头（77）转动，刷头（77）中钢丝（772）对转动中的钢筋进行除锈，转动的刷头（77）能够无死角的清理钢筋，使钢筋除锈清理更加完全；通过打开出水管（73）上的阀门一，使储液槽一（712）中储存的乙醇液体，经过出水管（73）和第一支管（74）到达储液槽二（773），再通过第二排水孔（771）排出，对正在除锈中的钢筋进行清理，在除锈过程中，通过乙醇液体对钢筋进行清理，会更加方便去除清理后的绣渣；如此往复，处理完所有有锈渍的钢筋为止；清理过程中产生的废液，通过排水槽（22）和第一排水孔（24）排至收集盒（1）中，并通过排水管（11）排出，进行回收再利用；通过第一电机（3）带动钢筋转动、第二电机（75）带动刷头（77）转动，以及第一伺服电机（62）带动除锈机构（7）往复运动使得钢筋在不同方向上都得到充分处理，提高了钢筋除锈工作的效率，同时也节约了人力资源，并且得到很好的除锈效果；刷头（77）能够在处理不同直径钢筋时，通过刷头（77）的连接杆与螺杆（76）的螺纹连接，微调刷头（77）位置，便于更好除锈。

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