CN114016443B - 用框架式加固结构加固的腹拱构造 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用框架式加固结构加固的腹拱构造，包括腹拱，所述腹拱设有增强构造，增强构造包括纵向肋和横隔板，纵向肋沿腹拱的纵向浇筑于腹拱内侧拱顶部位，横隔板沿腹拱跨越方向固定浇筑于腹拱的内侧，且与纵向肋浇筑连接于一体形成对腹拱的空间增强框架结构；本发明形成增强空间框架结构，明显提高腹拱结构抵御各种荷载作用的抗力；增强横隔板主钢筋能够有效约束腹拱受载的张开变形，阻止腹拱跨中竖向裂缝扩展；施工相对简便，较增设钢筋混凝土增强腹拱，显著降低材料用量和加固结构自重，并具有更好的加固效果，减少加固植筋对原腹拱的损伤，现场加固施工作业显著减少；与粘贴碳纤维或钢板相比，显著提高腹拱加固效果。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构和桥梁道路工程领域，特别涉及一种用框架式加固结构加固的腹拱构造。
背景技术
空腹式拱桥是山区道路常用桥梁之一。从结构上看，空腹式拱桥为在拱桥主拱圈上设置腹拱，一般腹拱由在主拱结构上设置横墙或立柱来支撑预制或现浇的小跨径混凝土腹拱板,然后在其上形成拱桥的桥面系，从而减轻桥梁恒载并增大桥梁泻水面积。一般地，腹拱结构由腹拱板与其两端设置于主拱结构上的横墙或立柱刚性连接形成，当腹拱结构矢跨比较小，加之长期使用致使腹拱结构连接部位性能退化，腹拱可能遭受正弯矩作用而产生跨中横向开裂。特别地，考虑适应环境气温变化的需要，主拱拱脚上方的边腹拱与桥台或中间墩的连接均采用简单搭接方式，因而边腹拱的腹拱板更易遭受正弯矩作用，而在腹拱板跨中产生较严重的横向贯通开裂，致使结构性安全风险增大，势必进行结构性加固。现有技术中，腹拱结构加固的方法常见的有两种：一是在腹拱底面粘贴碳纤维布或钢板，该加固措施在腹拱受载下挠变形时，在凹形腹拱底面粘贴的加固材料将产生受拉崩离，难以起到需要的加固作用；二是在腹拱底面增设钢筋混凝土增强层，以增厚腹拱结构，该加固植筋对原腹拱结构损伤大，施工作业面大，材料用量大，自重增加多。
因此，需要一种腹拱加固构造及方法，具有良好的加固效果，明显提高腹拱的承载能力，有效改善和阻止腹拱板跨中裂缝的发展，并施工简便，不明显增加结构自重，降低加固施工对原腹拱造成明显损伤，从而保证桥梁的安全使用，具有显著的技术经济综合效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用框架式加固结构加固的腹拱构造，具有良好的加固效果，明显提高腹拱的承载能力，有效改善和阻止腹拱板跨中裂缝的发展，并施工简便，不明显增加结构自重，降低加固施工对原腹拱造成明显损伤，从而保证桥梁的安全使用，具有显著的技术经济综合效益。
本发明的用框架式加固结构加固的腹拱构造，包括腹拱，所述腹拱设有增强构造，所述增强构造包括纵向肋和横隔板，所述纵向肋沿腹拱的纵向浇筑于腹拱内侧拱顶部位，所述横隔板沿腹拱跨越方向固定浇筑于腹拱的内侧，且与纵向肋浇筑连接于一体形成对腹拱的空间增强框架结构。
进一步，所述腹拱由预制腹拱板沿纵向拼接形成，每个所述预制腹拱板至少设有一个所述横隔板，该横隔板分别沿各预制腹拱板跨越方向固定浇筑于腹拱板的内侧。
进一步，所述腹拱为一整体结构，所述横隔板为多个且沿腹拱纵向并列按设定间距设置。
进一步，所述横隔板向下延至腹拱的拱脚附近。
进一步，所述纵向肋内设有纵向肋骨架钢筋，所述纵向肋骨架钢筋包括纵向肋主钢筋和纵向肋箍筋，所述纵向肋主钢筋沿纵向肋长度方向布置。
进一步，所述纵向肋箍筋为U形结构，U形结构的两上肢植入所述腹拱内。
进一步，所述横隔板内设有横隔板骨架钢筋，所述横隔板骨架钢筋包括横隔板主钢筋、架立钢筋和横隔板箍筋，横隔板主钢筋布置于所述横隔板内靠近底部并沿腹拱跨越方向通长布置，所述架立钢筋在所述横隔板内沿腹拱内侧面弧度方向适形通长设置，所述横隔板箍筋套于架立钢筋和横隔板主钢筋。
进一步，所述横隔板主钢筋靠下布置且横向两端分别植入腹拱的对应位置。
进一步，所述横隔板的架立钢筋穿过纵向肋的纵向肋主钢筋上方。
进一步，所述横隔板主钢筋两端折弯并分别垂直植入腹拱。
本发明的有益效果是：本发明的用框架式加固结构加固的腹拱构造，采用加劲横隔板与新增纵肋相结合的加固构造，在原腹拱内侧(下部)浇筑设置加劲横隔板，并以新增纵肋将并列设置的多道加劲横隔板刚性串连，对原腹拱结构形成增强空间框架结构，明显提高腹拱结构抵御各种荷载作用的抗力；整体加固结构力学原理明确，即增强横隔板主钢筋能够有效约束腹拱受载的张开变形，阻止腹拱跨中竖向裂缝扩展；同时，施工相对简便，较在原腹拱下部全面增设钢筋混凝土增强腹拱层，显著减少加固植筋对原腹拱的损伤，现场加固施工作业显著减少，显著降低材料用量和加固结构自重，并具有更好的加固效果；与在凹形腹拱底面粘贴碳纤维或钢板相比，显著提高腹拱加固效果；同时，本加固结构基本不改变桥梁视觉外观形态，对桥梁立面造型无改变，内置的增强横隔板因视觉光线差异基本不影响原有桥梁观感。
由此，本发明对于空腹式拱桥的腹拱跨中部位结构性裂缝病害具有很好的加固效果，使拱桥的加固既能明显提高腹拱的承载能力，改善和阻止裂缝的发展，并不明显增加结构自重，避免大量的加固植筋对原腹拱造成较大的损伤，从而保证桥梁的安全使用，具有显著的技术经济综合效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的桥梁结构示意图；
图2为腹拱的横断面结构示意图；
图3为图2的A-A向(纵向断面)剖视图；
图4为图1的仰视图；
图5为横端面钢筋布置图；
图6为纵断面钢筋布置图。
具体实施方式
如图所示，本实施例的用框架式加固结构加固的腹拱构造，如图所示，包括腹拱3，所述腹拱3设有增强构造，所述增强构造包括纵向肋4和横隔板5，所述纵向肋4沿腹拱的纵向浇筑于腹拱内侧拱顶部位，所述横隔板5沿腹拱跨越方向固定浇筑于腹拱3的内侧，且与纵向肋4浇筑连接于一体形成对腹拱3的空间增强框架结构；如图1所示，腹拱3用于拱桥，拱桥还包括桥面1和主拱圈2，在此不再赘述；
这里的纵向指的腹拱的长度方向(桥梁宽度方向)，横向指的是拱圈的跨越方向(两拱脚之间)，以下没有特别说明，均以本方位的说明为准；
本结构中，横隔板5上部为弧形边沿，与腹拱3内侧适形浇筑成一体，同时与纵向肋4之间固定浇筑为一体，与腹拱3共同形成整体的框架式固定结构，框架结构整体使得腹拱承受弯矩的能力增强，能够较大的增加腹拱本身的抵抗弯矩的能力，当重载作用于腹拱时，通过纵向肋传递至横隔板并至两个拱脚，有效分散腹拱所承受的正弯矩，特别是腹拱长度较长而设置多个横隔板，总体上受力相互协调，不但对裂缝的修复具有较好的阻止发展的效果，增加了腹拱的承载能力，同时，该框架结构还可直接在新桥的腹拱上使用，起到防止裂纹产生的效果；同时，本结构能够有效增加结构整体强度和承载能力，因而，新桥建设可在设计上减少腹拱用料，节约成本的同时，减轻桥梁整体重量。
本实施例中，所述腹拱3由预制腹拱板沿纵向拼接形成，每个所述预制腹拱板至少设有一个所述横隔板5，该横隔板5分别沿各预制腹拱板跨越方向固定浇筑于腹拱板的内侧；实际施工时，腹拱3由预制腹拱板沿纵向拼接形成，而在修复裂缝时，此时横隔板的数量可与预制腹拱板一一对应也可每个预制腹拱板设置两个，根据设计情况而定；此时的纵向肋板在修复加强时可沿长度方向通长整个腹拱，也可以是分段设置，均能达到发明目的。
也可以采用下列结构：即所述腹拱为一整体结构，所述横隔板为多个且沿腹拱纵向并列按设定间距设置；同样也能达到发明目的；无论采用预制腹拱板通过拼接的方式还是整体浇筑的方式，最终均形成框架式加固结构。
本实施例中，所述横隔板5向下延至腹拱3的拱脚附近，即下边沿位于拱脚(拱弧形的底端)附近，一般距离拱脚十五厘米以上，预留出横隔板内部钢筋植入腹拱的位置，避免拱脚处遭到破坏；本结构可尽量保证横隔板能最大限度参与承载，保证成品强度。
本实施例中，所述纵向肋4内设有纵向肋骨架钢筋，所述纵向肋骨架钢筋包括纵向肋主钢筋401和纵向肋箍筋402，所述纵向肋主钢筋401沿纵向肋4长度方向布置(垂直于腹拱的跨越方向，即腹拱的纵向)；骨架钢筋用于增加混凝土整体强度，在此不再赘述；如图所示，纵向肋箍筋402外箍于纵向肋主钢筋401，保证了纵向肋的整体强度，从而保证纵向肋本身的加强效果；纵向肋箍筋402可根据纵向肋长度而沿长度方向设置多个，在此不再赘述；同理，纵向肋主筋401也根据纵向肋本身的的截面大小设置，在此不再赘述。
本实施例中，所述纵向肋箍筋402为U形结构，U形结构的两上肢植入所述腹拱内，如图所示，U形结构的两上肢沿横向布置，植入腹拱后，裂缝a位于U形结构中间，即承受弯矩最大的部位位于U形结构纵向肋箍筋的中间，从受力上箍筋直接参与，使得纵向肋整体参与承载，进一步增加承载能力。
本实施例中，所述横隔板5内设有横隔板骨架钢筋，所述横隔板骨架钢筋包括横隔板主钢筋501、架立钢筋503和横隔板箍筋502，横隔板主钢筋501布置于所述横隔板内靠近底部并沿腹拱3跨越方向通长布置，所述架立钢筋503在所述横隔板5内沿腹拱3内侧面弧度方向适形通长设置，所述横隔板箍筋502套箍于架立钢筋503和横隔板主钢筋；如图所示，横隔板主钢筋501为直钢筋组，为四根(可以为更多)呈阵列排列，架立钢筋503为弧形(与拱圈适形)且为两根并列设置，使得横隔板在直径(或弦)方向以及弧方向形成高强度约束，保证整体强度；如图所示，横隔板箍筋502为多组，在横向并列排列，将隔板主钢筋和架立钢筋套箍成一体，使三者协同受力，使得横隔板整体强度得到有效增强，同时，增加与纵向肋以及腹拱之间的连接强度，最终保证框架式结构的整体性。
本实施例中，所述横隔板主钢筋501靠下布置且横向两端分别植入腹拱3的对应位置；该结构使得横隔板5、纵向肋4以及腹拱3构成的框架结构进一步成为整体，提高抗弯矩能力，避免裂缝的发生和发展；如图所示，横隔板主钢筋横向两端分别折弯并垂直于腹拱内侧植入腹拱，植入时对腹拱破坏较轻，且在受到由弯矩产生的拉力时增加抵抗力。
本实施例中，所述横隔板5的架立钢筋穿过纵向肋的纵向肋主钢筋上方，一般为垂直穿过，同时横隔板箍筋502自然也穿过纵向肋4的纵向肋主钢筋401上方，使得横隔板钢筋骨架与纵向肋钢筋骨架之间形成垂直交叉、相互嵌套约束，整体受力协调，进一步增加承载能力。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种用框架式加固结构加固的腹拱构造，其特征在于：包括腹拱，所述腹拱设有增强构造，所述增强构造包括纵向肋和横隔板，所述纵向肋沿腹拱的纵向浇筑于腹拱内侧拱顶部位，所述横隔板沿腹拱跨越方向固定浇筑于腹拱的内侧，且与纵向肋浇筑连接于一体形成对腹拱的空间增强框架结构；
所述横隔板向下延至腹拱的拱脚附近。
2.根据权利要求1所述的用框架式加固结构加固的腹拱构造，其特征在于：所述腹拱由预制腹拱板沿纵向拼接形成，每个所述预制腹拱板至少设有一个所述横隔板，该横隔板分别沿各预制腹拱板跨越方向固定浇筑于腹拱板的内侧。
3.根据权利要求1所述的用框架式加固结构加固的腹拱构造，其特征在于：所述腹拱为一整体结构，所述横隔板为多个且沿腹拱纵向并列按设定间距设置。
4.根据权利要求3所述的用框架式加固结构加固的腹拱构造，其特征在于：所述纵向肋内设有纵向肋骨架钢筋，所述纵向肋骨架钢筋包括纵向肋主钢筋和纵向肋箍筋，所述纵向肋主钢筋沿纵向肋长度方向布置。
5.根据权利要求4所述的用框架式加固结构加固的腹拱构造，其特征在于：所述纵向肋箍筋为U形结构，U形结构的两上肢植入所述腹拱内。
6.根据权利要求4所述的用框架式加固结构加固的腹拱构造，其特征在于：所述横隔板内设有横隔板骨架钢筋，所述横隔板骨架钢筋包括横隔板主钢筋、架立钢筋和横隔板箍筋，横隔板主钢筋布置于所述横隔板内靠近底部并沿腹拱跨越方向通长布置，所述架立钢筋在所述横隔板内沿腹拱内侧面弧度方向适形通长设置，所述横隔板箍筋套于架立钢筋和横隔板主钢筋。
7.根据权利要求6所述的用框架式加固结构加固的腹拱构造，其特征在于：所述横隔板主钢筋靠下布置且横向两端分别植入腹拱的对应位置。
8.根据权利要求7所述的用框架式加固结构加固的腹拱构造，其特征在于：所述横隔板的架立钢筋穿过纵向肋的纵向肋主钢筋上方。
9.根据权利要求7所述的用框架式加固结构加固的腹拱构造，其特征在于：所述横隔板主钢筋两端折弯并分别垂直植入腹拱。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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