CN113846576B - 设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，包括位于桥洞内的桥洞护壁，桥洞护壁包括褶皱钢板制作而成的拱形的金属表层和浇筑在金属表层与桥洞壁部的土体之间的混凝土内层，混凝土内层将金属表层同桥洞壁部的土体连接在一起，浇筑所述混凝土内层的过程中金属表层构成浇筑模板和模板支撑，混凝土内层内设有若干沿金属表层周向分布的注浆管，注浆管沿桥洞的深度方向延伸，注浆管的周面上设有若干出浆孔，浇筑管同金属表层固定在一起，浇筑所述混凝土内层时混凝土通过注浆管注入。本发明具有施工时封闭道路时间段、土方挖除量少的优点，用于解决现有的拱桥加固施工过程在对上下道路都需要进行封闭而且封闭时间长、土方挖除量大的问题。

Description

设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构

技术领域

本申请涉及地下建筑施工技术领域，尤其涉及一种设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构。

背景技术

在道路的施工过程中，当道路进行立体交叉时，会在高位的道路上修建拱桥供（多数为单拱桥）低位的道路交叉通过，随着使用时间的推移，拱桥会产生破损强度下降而需要进行重新加固修缮。现有的加固修缮的方法为将桥洞进行脱宽，然后通过满堂支架作为模具支撑支撑住模具，然后在模具内注浆形成混凝土加固层，混凝土加固层固化后拆除满堂支架和模具。该加固修缮方法存在以下不足：通过满堂支架作为模具支撑支撑模具，需要封闭下方的道路进行封闭施工，从而影响下方的交通；模具需要拆除，耗时；加固层需要较厚才能够满足强度要求，加固层的增厚导致拓展时挖去的桥洞的土层厚度大时代桥洞的壁厚在施工过程中变薄，变薄不仅增大了土方挖除量而且使得修缮期间拱桥的强度下降较多，此时容易导致高位的道路行车时导致拱桥垮塌，固为了安全，高位的道路在施工期间也需要封闭。

发明内容

本发明旨在提供一种施工时封闭道路时间段、土方挖除量少的设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，用于解决现有的拱桥加固施工过程在对上下道路都需要进行封闭而且封闭时间长、土方挖除量大的问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，其特征是，包括位于桥洞内的桥洞护壁，桥洞护壁包括褶皱钢板制作而成的拱形的金属表层和浇筑在金属表层与桥洞壁部的土体之间的混凝土内层，混凝土内层将金属表层同桥洞壁部的土体连接在一起，浇筑所述混凝土内层的过程中金属表层构成浇筑模板和模板支撑，所述混凝土内层内设有若干沿金属表层周向分布的注浆管，注浆管沿桥洞的深度方向延伸，注浆管的周面上设有若干出浆孔，浇筑管同金属表层固定在一起，浇筑所述混凝土内层时混凝土通过所述注浆管注入。制作本发明的过程为：去除桥洞的桥洞原护壁而使得桥洞壁部的土体裸露；在桥洞内安装有褶皱钢板制作而成的拱形的金属表层，金属表层和桥洞壁部的土体之间形成填充间隙；经过浇筑管浇筑混凝土到所述填充间隙内形成将金属表层同土体连接在一起的混凝土内层，金属表层和混凝土内层构成桥洞新护壁，浇筑混凝土的过程中金属表层构成浇筑模板和模板支撑。本发明进行施工时，施工时封闭道路时间短（中需要在挖土方和安装金属表层时封闭地位的道路）而且对高位的道路无需封闭，土方的挖除量。不需要搭建满堂支架进行支撑，不需要撤除模板。褶皱钢板的厚度为8毫米以上。

作为优选，所述注浆管上设有若干沿注浆管延伸方向分布的支杆，所述支杆的一端同注浆管通过铰轴铰接在一起，所述铰轴垂直于注浆管，所述注浆管设有供支杆同注浆管连接的一端进出的避让通孔，支杆同注浆管连接的一端设有位于注浆管内的阻拦杆，支杆远离注浆管的一端位于所述桥洞壁部的土体内；浇筑混凝土内层前支杆能够以铰轴为轴转动到合拢在注浆管上；支杆能够以铰轴为轴转动到合拢在注浆管上时，阻拦杆阻拦在注浆管内，支杆位于所述桥洞壁部的土体的外部；在浇筑混凝土内层前，通过驱动杆插入注浆管内去驱动阻拦杆，从而使得支杆以铰轴为轴转动而同注浆管分开，驱动杆的内端超过阻拦杆时支杆展开到插入桥洞壁部的土体内；混凝土内层上设有填充在展开支杆时在桥洞壁部的土体内形成的沟槽内的混凝土凸块。混混凝土内层的强度和连接可靠性好。强度的增加不好导致施工时土方挖除量的增加。

作为优选，所述支杆的外表面上设有若干刺头，支杆位于桥洞壁部的土体内的部分上也设有所述刺头。能够提高桥洞新护壁同土体之间的连接可靠性。

作为优选 ，所述支杆为仅同注浆管连接的一端设有开口的盲管结构，所述刺头有四排，同一排刺头中的刺头沿支杆的延伸方向分布，四排刺头沿支杆的周向分布，两排刺头的分布方向同另外两排刺头的分布方向垂直，两排刺头沿铰轴的径向分布、另外两排刺头沿铰轴的轴向分布，沿铰轴径向分布的刺头同支杆固接在一起，支杆上设有两排沿铰轴轴向分布的刺头连接通孔，沿铰轴的轴向分布的两排刺头一一对应且能够伸缩地穿设在所述刺头连接通孔内，所述驱动杆为插入注浆管时驱动阻拦杆的一端封闭另一端敞开的盲管结构，所述驱动杆上设有若干能够同所有的支杆上的所述开口一一对应地对齐的出气孔，所述出气孔同所述开口对齐时，出气孔同开口密封对接在一起；支杆合拢在注浆管上时，沿铰轴轴向分布的两排刺头中的刺头收缩在支杆内；驱动杆驱动支杆以铰轴为轴转动而同注浆管分开后，先给驱动杆内鼓气而使得支杆内的气压上升到将两排沿铰轴轴向分布的刺头推出支杆，然后拔出驱动杆，最后通过注浆管进行注浆到支杆摆动时在土体内形成的沟槽和桥洞壁部的土体与金属表层之间的填充间隙内。能够提高结构强度和注浆注满间隙的可靠性。

作为优选，所述支杆内设有两片柔性密封膜，柔性密封膜的周缘同支杆密封连接在一起形成两个同支杆的内部空间断开的隔离腔，两排沿铰轴轴向分布的刺头的内端一一对应地位于两个所述隔离腔内。既能够方便地防止从刺头连接通孔处漏气，又能够使得刺头伸出时省力。

作为优选，沿铰轴轴向分布的刺头的内端设有防止刺头脱出支杆的倒钩。连接可靠性好。

作为优选，所述驱动杆的两端转动支撑在所述金属表层上或转动支撑在所述注浆管上，所述驱动杆设有所述出气孔的部位的外周面上设有突出于驱动杆且沿出气孔周向延伸的弹性密封环；驱动杆插入注浆管的过程中，弹性密封环同支杆同注浆管连接的一端错开、驱动杆的整个外周面同注浆管的内周面之间都间隔开、驱动杆的整个外周面同支杆同注浆管连接的一端之间间隔开，驱动杆插入注浆管到将所有的支杆同注浆管分开后、转动驱动杆而使得出气孔同开口对齐，出气孔同开口对齐时、支杆同注浆管连接的一端同驱动杆之间通过所述弹性密封环密封连接在一起。既能够使得制作过程中驱动杆插入去驱动支杆展开时省力，又能够保证开口和出气孔可靠地密封对接在一起而防止漏气。

作为优选，所述驱动杆偏心设置在所述注浆管内。能够使得驱动杆的外径最大化。

作为优选，支杆合拢到注浆管上时，支杆位于注浆管的外部。能够提高制作时的方便性和使得注浆管管径较小。

作为优选，所述金属表层沿桥洞深度方向的两端设有外挡边，位于金属表层两端的所述外挡边遮挡在金属表层和桥洞壁部的土体之间的填充间隙的两端而使得填充间隙形成一个封闭的腔体，所述混凝土内层填充满所述腔体和注浆管的内部空间。能够方便地防止注浆时浆外溢。

作为优选，桥洞硬化路面位于金属表层之间的部分的宽度为桥洞的设计宽度；所述金属表层沿桥洞宽度方向的两个端头位于桥洞硬化路面的宽度方向的两侧和混凝土内层之间，所述端头通过膨胀螺栓同所述桥洞硬化路面固定在一起。能够使得金属表层可靠地保持在设定的状态，防止注浆时金属表层向内收缩和热胀冷缩时产生外张而动作桥洞尺寸不符合要求。

作为优选，所述注浆管、支杆和刺头都为金属结构。能够提高混凝土层的强度和拱桥修复后的强度。

本发明具有如下有益效果：采用褶皱钢板制作金属表层作为桥洞的侧壁表面，而褶皱钢板在壁厚较薄的情况下能够具有较高的强度，从而能够降低护壁的厚度而形成薄型护壁，能够在拱桥加固强度要求不变的情况下，桥洞被拓宽时挖出的土方的厚度较低，从而降低了土方量和施工过程中导致的拱桥强度下降量，能够避免上方道路封闭；金属表层能够作为模具和模具支撑，进行注浆形成混凝土层时无需搭建满堂支架进行支撑，从而使得对低位道路的封闭时间短；模具无需撤除，能够缩短现场施工时间；支杆和注浆管能够作为混凝土的骨架，使得混凝土层的强度高；支杆能够合拢，能够在注浆管安装到位后再通过按压的方式进行展开，使得支杆的设计无需导致挖去的土方量增加；支杆展开时能够产生沟槽，混凝土注入后沟槽被填充而形成混凝土凸块，从而使得混凝土层同土体之间的连接强度好，起到提高拱桥强度的作用；设置刺头，能够进一步提高混凝土层的连接强度和拱桥的强度，部分刺头在支杆展开后再伸出，能够降低支杆展开时的受力和保证连接刺头同土体之间的连接效果；如果刺头都处于展开状态，则沿铰轴轴向延伸的刺头也会在土体内划出细沟，细沟则在注浆时不容易被填充满，从而影响刺头的抓地效果。

附图说明

图1是本发明沿延伸方向进行观察时的示意图；

图2位制作本发明的过程中驱动杆刚好驱动支杆展开时且沿延伸方向进行观察时的示意图

图3是图1的A处的局部放大示意图；

图4是图3的B处的局部放大示意图；

图5是图2的C—C剖视且支杆处于展开状态时的示意图；

图6是图5的D处的局部放大示意图；

图7是图2的C—C剖视、支杆合拢在注浆管上且驱动杆没有插入浇筑管内时的示意图；

图8是图7的E处的局部放大示意图；

图9是图1的C—C剖视示意图。

图中：桥洞1、桥洞壁部的土体2、金属表层3、填充间隙4、注浆管5、出浆孔6、支杆7、铰轴8、避让通孔9、支杆同注浆管连接的一端10、阻拦杆11、刺头12、沿铰轴径向分布的刺头13、刺头连接通孔14、沿铰轴轴向分布的刺头15、倒钩16、外挡边17、盲孔18、轴头19、出气孔20、弹性密封环21、沟槽22、柔性密封膜23、隔离腔24、桥洞硬化路面25、地沟26、膨胀螺栓27、高位的道路28、低位的道路29、驱动杆30、开口31、混凝土凸块32、混凝土内层33。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的阐述。

参见图1到图9，一种设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，通过以下步骤进行制作：A、去除桥洞1的桥洞表层而使得桥洞壁部的土体2裸露；B、在桥洞内安装有褶皱钢板制作而成的拱形的金属表层3，金属表层的厚度为8毫米以上。金属表层和桥洞壁部的土体之间形成填充间隙4；C、在所述填充间隙内浇筑混凝土形成将金属表层同土体连接在一起的混凝土内层33，金属表层和混凝土内层构成桥洞护壁，浇筑混凝土的过程中金属表层构成浇筑模板和模板支撑。金属表层位于填充间隙一侧的表面上固定有若干沿金属表层周向分布的注浆管5，注浆管沿桥洞的深度方向延伸，注浆管的周面上设有若干出浆孔6；C步中浇筑混凝土时通过注浆管注入，然后从出浆孔流出而填充满填充间隙。注浆管上设有若干沿注浆管延伸方向分布的支杆7，支杆的一端同注浆管通过铰轴8铰接在一起，铰轴垂直于注浆管，注浆管设有供支杆同注浆管连接的一端进出的避让通孔9，支杆同注浆管连接的一端10设有位于注浆管内的阻拦杆11；支杆以铰轴为轴转动到合拢在注浆管上时，阻拦杆阻拦在注浆管内、支杆位于注浆管的外部、支杆位于填充间隙内。在浇筑混凝土前，通过驱动杆30插入注浆管内去驱动阻拦杆，从而使得支杆以铰轴为轴转动而同注浆管分开，驱动杆的内端超过阻拦杆时支杆展开到插入桥洞壁部的土体内。支杆的外表面上设有若干刺头12，支杆展开时、有刺头位于桥洞壁部的土体内，本实施例中刺头全部位于桥洞壁部的土体内。支杆为仅同注浆管连接的一端设有开口31的盲管结构，刺头有四排，同一排刺头中的刺头沿支杆的延伸方向分布，四排刺头沿支杆的周向分布，两排刺头的分布方向同另外两排刺头的分布方向垂直，两排刺头沿铰轴的径向分布、另外两排刺头沿铰轴的轴向分布，沿铰轴径向分布的刺头13同支杆固接在一起，支杆上设有两排沿铰轴轴向分布的刺头连接通孔14，沿铰轴的轴向分布的两排刺头一一对应且能够伸缩地穿设在所述刺头连接通孔内，沿铰轴轴向分布的刺头15的内端设有防止刺头脱出支杆的倒钩16。金属表层沿桥洞深度方向的两端设有外挡边17，位于金属表层两端的外挡边遮挡在填充间隙的两端而使得填充间隙形成一个封闭的腔体。驱动杆驱动阻拦杆的一端设有转动连接在一个外挡边的盲孔18上的轴头19，驱动杆的另一端转动连接在另一个外挡边上。驱动杆偏心设置在所述注浆管内。驱动杆为插入注浆管时驱动阻拦杆的一端封闭另一端敞开的盲管结构，驱动杆上设有若干能够同所有的支杆上的所述开口一一对应地对齐的出气孔20。驱动杆设有出气孔的部位的外周面上设有突出于驱动杆且沿出气孔周向延伸的弹性密封环21；驱动杆插入注浆管的过程中，弹性密封环同支杆同注浆管连接的一端错开、驱动杆的整个外周面同注浆管的内周面之间都间隔开、驱动杆的整个外周面同支杆同注浆管连接的一端之间间隔开，驱动杆插入注浆管到将所有的支杆同注浆管分开后（即轴头支撑在盲孔内时）、转动驱动杆而使得出气孔同开口对齐，出气孔同开口对齐时、支杆同注浆管连接的一端同驱动杆之间通过所述弹性密封环密封连接在一起。支杆合拢在注浆管上（即初始状态）时，沿铰轴轴向分布的两排刺头中的刺头收缩在支杆内；驱动杆驱动支杆以铰轴为轴转动而同注浆管分开后，先给驱动杆内鼓气而使得支杆内的气压上升到将两排沿铰轴轴向分布的刺头推出支杆，然后拔出驱动杆，最后通过注浆管进行注浆到填充间隙和支杆摆动时在土体内形成的沟槽22内。混凝土在沟槽内形成混凝土凸块32。支杆内设有两片柔性密封膜23，柔性密封膜的周缘同支杆密封连接在一起形成两个同支杆的内部空间断开的隔离腔24，两排沿铰轴轴向分布的刺头的内端一一对应地位于两个隔离腔内。注浆管、支杆和刺头都为金属结构。A步骤中，挖去桥洞硬化路面沿桥洞宽度方向两侧而形成位于桥洞硬化路面25宽度方向两侧的两条地沟26，桥洞硬化路面位于两条地沟之间的距离为桥洞的设计宽度；B步骤中，金属表层沿桥洞宽度方向的两个端头一一对应插在两条沟槽内，端头通过膨胀螺栓27同桥洞硬化路面固定在一起，混凝土也填充满沟槽使得混凝土内层配合桥洞硬化路面夹持住端头。本发明施工过程中，高位的道路28不需要封闭，低位的道路29只需要在步骤A和步骤B中进行全封闭，如果桥洞宽度较宽，则整个施工过程中都不需要对低位的道路进行全封闭而仅在步骤A和步骤B中进行半封闭。

Claims (7)

1.一种设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，其特征是，包括位于桥洞内的桥洞护壁，桥洞护壁包括褶皱钢板制作而成的拱形的金属表层和浇筑在金属表层与桥洞壁部的土体之间的混凝土内层，混凝土内层将金属表层同桥洞壁部的土体连接在一起，浇筑所述混凝土内层的过程中金属表层构成浇筑模板和模板支撑，所述混凝土内层内设有若干沿金属表层周向分布的注浆管，注浆管沿桥洞的深度方向延伸，注浆管的周面上设有若干出浆孔，浇筑管同金属表层固定在一起，浇筑所述混凝土内层时混凝土通过所述注浆管注入，所述注浆管上设有若干沿注浆管延伸方向分布的支杆，所述支杆的一端同注浆管通过铰轴铰接在一起，所述铰轴垂直于注浆管，所述注浆管设有供支杆同注浆管连接的一端进出的避让通孔，支杆同注浆管连接的一端设有位于注浆管内的阻拦杆，支杆远离注浆管的一端位于所述桥洞壁部的土体内；浇筑混凝土内层前支杆能够以铰轴为轴转动到合拢在注浆管上；支杆能够以铰轴为轴转动到合拢在注浆管上时，阻拦杆阻拦在注浆管内，支杆位于所述桥洞壁部的土体的外部；在浇筑混凝土内层前，通过驱动杆插入注浆管内去驱动阻拦杆，从而使得支杆以铰轴为轴转动而同注浆管分开，驱动杆的内端超过阻拦杆时支杆展开到插入桥洞壁部的土体内，所述支杆的外表面上设有若干刺头，支杆位于桥洞壁部的土体内的部分上也设有所述刺头，所述支杆为仅同注浆管连接的一端设有开口的盲管结构，所述刺头有四排，同一排刺头中的刺头沿支杆的延伸方向分布，四排刺头沿支杆的周向分布，两排刺头的分布方向同另外两排刺头的分布方向垂直，两排刺头沿铰轴的径向分布、另外两排刺头沿铰轴的轴向分布，沿铰轴径向分布的刺头同支杆固接在一起，支杆上设有两排沿铰轴轴向分布的刺头连接通孔，沿铰轴的轴向分布的两排刺头一一对应且能够伸缩地穿设在所述刺头连接通孔内，所述驱动杆为插入注浆管时驱动阻拦杆的一端封闭另一端敞开的盲管结构，所述驱动杆上设有若干能够同所有的支杆上的所述开口一一对应地对齐的出气孔，所述出气孔同所述开口对齐时，出气孔同开口密封对接在一起；支杆合拢在注浆管上时，沿铰轴轴向分布的两排刺头中的刺头收缩在支杆内；驱动杆驱动支杆以铰轴为轴转动而同注浆管分开后，先给驱动杆内鼓气而使得支杆内的气压上升到将两排沿铰轴轴向分布的刺头推出支杆，然后拔出驱动杆，最后通过注浆管进行注浆到支杆摆动时在土体内形成的沟槽和桥洞壁部的土体与金属表层之间的填充间隙内。

2.根据权利要求1所述的设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，其特征是，所述支杆内设有两片柔性密封膜，柔性密封膜的周缘同支杆密封连接在一起形成两个同支杆的内部空间断开的隔离腔，两排沿铰轴轴向分布的刺头的内端一一对应地位于两个所述隔离腔内。

3.根据权利要求1或2所述的设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，其特征是，沿铰轴轴向分布的刺头的内端设有防止刺头脱出支杆的倒钩。

4.根据权利要求1或2所述的设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，其特征是，所述驱动杆的两端转动支撑在所述金属表层上或转动支撑在所述注浆管上，所述驱动杆设有所述出气孔的部位的外周面上设有突出于驱动杆且沿出气孔周向延伸的弹性密封环；驱动杆插入注浆管的过程中，弹性密封环同支杆同注浆管连接的一端错开、驱动杆的整个外周面同注浆管的内周面之间都间隔开、驱动杆的整个外周面同支杆同注浆管连接的一端之间间隔开，驱动杆插入注浆管到将所有的支杆同注浆管分开后、转动驱动杆而使得出气孔同开口对齐，出气孔同开口对齐时、支杆同注浆管连接的一端同驱动杆之间通过所述弹性密封环密封连接在一起。

5.根据权利要求1或2所述的设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，其特征是，支杆合拢到注浆管上时，支杆位于注浆管的外部。

6.根据权利要求1或2所述的设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，其特征是，所述金属表层沿桥洞深度方向的两端设有外挡边，位于金属表层两端的所述外挡边遮挡在金属表层和桥洞壁部的土体之间的填充间隙的两端而使得填充间隙形成一个封闭的腔体，所述混凝土内层填充满所述腔体和注浆管的内部空间。

7.根据权利要求1或2所述的设褶皱钢板表层的薄壁型拱桥护壁结构，其特征是，桥洞硬化路面位于金属表层之间的部分的宽度为桥洞的设计宽度；所述金属表层沿桥洞宽度方向的两个端头位于桥洞硬化路面的宽度方向的两侧和混凝土内层之间，所述端头通过膨胀螺栓同所述桥洞硬化路面固定在一起。

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