CN114622497B - 一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，包括步骤：一、预制预拱钢架；二、安装支座垫板；三、利用预拱钢架支撑主梁；四、固定预拱钢架。本发明通过在盖梁上设置支顶主梁的预拱钢架，对主梁提供了向上的支撑力，主动承担了主梁的荷载，不仅不增加主梁自重，对主梁起到了卸载的作用，同时增大了主梁的受力截面，改善了主梁中性轴，达到了三重加固效果，即提高了主梁的抗弯承载能力和刚度，以及改善了桥梁结构受力状况，加固效率高；通过橡胶支座将纵梁上的荷载直接传递给盖梁，传力方式稳定、可靠，形成了对主梁的主动加固，且施工速度快、难度低，特别适用于中小跨径桥梁的应急抢修，使用效果好。

Description

一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法

技术领域

本发明属于桥梁加固抢修技术领域，具体涉及一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法。

背景技术

桥梁结构在使用过程中会反复承受着行车荷载的磨损和冲击作用，遭受雨水、风沙、冰雪、日晒、冻融等自然因素的侵蚀破坏，加之材料性质逐年衰变，结构容易出现裂缝、变形超限、病害和承载能力不满足规范要求的情况，同时对于一些车辆撞击、超重车辆作用、自然灾害等因素导致主梁承载能力出现较大幅度下降的情况，需要通过快速抢修的加固措施，较大幅度地提高主梁结构承载能力，使之具有一定的安全储备。

混凝土梁桥上部结构的常用加固方法有：增大截面法、粘贴钢板加固法和体外预应力加固法等，但增大截面法会增加原结构桥梁的自重，对原桥梁结构产生不利的二次恒载效应，使加固效率降低；粘贴钢板加固法为被动加固方式，加固所采用的钢板存在应力滞后、加固效率较低的问题，且方法中所使用的结构胶与锚栓随着时间的增长存在失效的风险；体外预应力加固法中，锚固和转向装置处应力集中，易对主梁受力产生不利影响，同时所使用的体外力筋承受着桥体振动，易损坏，易燃，需要对其自由长度加以限制，且在极限状态下可能因延性不足而突然失效。上述方式所增加的加固材料自重均会作用在原主梁结构上，产生不利的二次恒载效应，且需要耗费大量时间，难以满足桥梁快速抢修的要求，因此，缺少一种设计合理、步骤简单、且不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，本发明步骤简单，操作便捷，通过在盖梁上设置支顶主梁的预拱钢架，对主梁提供了向上的支撑力，主动承担了主梁的荷载，不仅不增加主梁自重，对主梁起到了卸载的作用，同时增大了主梁的受力截面，改善了主梁中性轴，达到了三重加固效果，即提高了主梁的抗弯承载能力和刚度，以及改善了桥梁结构受力状况，加固效率高；通过橡胶支座将纵梁上的荷载直接传递给盖梁，传力方式稳定、可靠，形成了对主梁的主动加固，且施工速度快、难度低，特别适用于中小跨径桥梁的应急抢修，使用效果好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：所述桥梁包括两个盖梁和架设在两个所述盖梁之间的主梁，所述盖梁上设置有用于支撑所述主梁的主梁支座，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、预制预拱钢架：采用工字钢分别加工制作两个纵梁和两个横梁，利用滚弯机对两个所述纵梁均进行起拱，使所述纵梁的长度方向呈拱形，将两个横梁分别连接在两个所述纵梁的两端形成预拱钢架；

步骤二、安装支座垫板：在两个所述盖梁上分别安装一个支座垫板，所述支座垫板位于主梁支座的内侧；

步骤三、利用预拱钢架支撑主梁，具体过程如下：

步骤301、将所述预拱钢架吊设到主梁的下部，使所述预拱钢架的两端分别伸入所述主梁与所述支座垫板之间，且使所述纵梁的长度方向与所述主梁的长度方向一致；

步骤302、在两个所述支座垫板上均放置多个顶升千斤顶，多个所述顶升千斤顶沿所述横梁的长度方向布设，并将所述顶升千斤顶的柱塞端抵接所述横梁的下表面；

步骤303、通过多个所述顶升千斤顶同步顶升两个横梁，使所述横梁向所述主梁靠近，直至所述纵梁的上表面与所述主梁的下表面完全贴合。

步骤四、固定预拱钢架：在所述纵梁的下表面与所述支座垫板之间放置橡胶支座，通过第一锚栓将所述纵梁与所述主梁固定，使所述主梁和所述预拱钢架连接为一体，并将所述主梁和所述预拱钢架的荷载均传递给所述盖梁。

上述的一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，其特征在于：步骤一中，所述纵梁为等截面工字钢，以所述纵梁底面一端的中心为坐标原点o建立直角坐标系，以所述纵梁长度的延伸方向为x轴坐标，以坐标原点o垂直向上的方向为y轴坐标，根据公式

获得所述纵梁的起拱高度y；其中，0≤x≤L，L为所述纵梁的长度。

上述的一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，其特征在于：两个所述纵梁之间还设置有多个连接梁，多个所述连接梁沿纵梁的长度方向均匀布设。

上述的一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，其特征在于：通过第二锚栓将所述支座垫板固定在盖梁上，且所述支座垫板的长度大于两个纵梁下翼缘板外侧之间的距离。

上述的一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，其特征在于：步骤三中，吊设所述预拱钢架之前，先平整主梁的下表面，并在纵梁的上表面设置粘结层。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过对纵梁进行起拱操作，使纵梁具有一定的预拱度，便于在纵梁支撑主梁时，不仅能承担主梁上的活荷载和部分恒荷载，还能对主梁提供向上的支撑力，从而对主梁起到了卸载的作用，减缓了主梁受自重影响，而产生向下的挠度变形，形成了对主梁的主动加固，加固效率高，便于推广使用。

2、本发明通过将预拱钢架与主梁形成组合结构共同受力，相当于增加了主梁的截面高度，则主梁的截面惯性矩也会增加，且伴随着主梁截面的中性轴下移，有效提高了主梁的抗弯刚度和抗弯承载能力，且施工难度低，适用范围广，适用性强，使用效果好。

3、本发明方法步骤简单，操作便捷，通过设置粘结层，将纵梁与主梁进行初步固定，通过在纵梁上均主梁内锚入多个第一锚栓，实现纵梁与主梁的二次固定，再利用橡胶支座，将纵梁上的荷载直接传递给盖梁，传力方式稳定、可靠，避免了对主梁施加额外的荷载，且施工速度快、难度低，实用性强。

综上所述，本发明步骤简单，操作便捷，通过在盖梁上设置支顶主梁的预拱钢架，对主梁提供了向上的支撑力，主动承担了主梁的荷载，不仅不增加主梁自重，对主梁起到了卸载的作用，同时增大了主梁的受力截面，改善了主梁中性轴，达到了三重加固效果，即提高了主梁的抗弯承载能力和刚度，以及改善了桥梁结构受力状况，加固效率高；通过橡胶支座将纵梁上的荷载直接传递给盖梁，传力方式稳定、可靠，形成了对主梁的主动加固，且施工速度快、难度低，特别适用于中小跨径桥梁的应急抢修，使用效果好。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的施工方法流程框图。

图2为本发明步骤三的结构示意图。

图3为本发明步骤四的结构示意图。

图4为本发明纵梁的起拱高度示意图。

图5为图3去掉主梁支座的左视图。

图6为图5去掉主梁的俯视图。

附图标记说明:

1—主梁；              2—主梁支座；          3—盖梁；

4—纵梁；              5—横梁；              6—支座垫板；

7—顶升千斤顶；        8—第一锚栓；          9—第二锚栓；

10—橡胶支座；        11—连接梁。

具体实施方式

如图1至图6所示，本发明的一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，所述桥梁包括两个盖梁3和架设在两个所述盖梁3之间的主梁1，所述盖梁3上设置有用于支撑所述主梁1的主梁支座2，该方法包括以下步骤：

步骤一、预制预拱钢架：采用工字钢分别加工制作两个纵梁4和两个横梁5，利用滚弯机对两个所述纵梁4均进行起拱，使所述纵梁4的长度方向呈拱形，将两个横梁5分别连接在两个所述纵梁4的两端形成预拱钢架。

本实施例中，所述纵梁4为等截面工字钢，如图4所示，以所述纵梁4底面一端的中心为坐标原点o建立直角坐标系，以所述纵梁4长度的延伸方向为x轴坐标，以坐标原点o垂直向上的方向为y轴坐标，根据公式

获得所述纵梁4的起拱高度y；其中，0≤x≤L，L为所述纵梁4的长度。

实际施工时，主梁1可为T型桥梁或箱式桥梁，当主梁1存在梁高偏小、刚度较差、承载力不足、受拉区钢筋腐蚀受损和受拉区抗弯承载能力严重不足等情况，需要紧急抢修或快速加固主梁1，本发明提供了一种简单、便捷、易操作的抢修方法，施工前，先对纵梁4进行起拱操作，使纵梁4具有一定的预拱度，便于在纵梁4支撑主梁1时，一方面，预拱钢架不仅能承担主梁1上的活荷载和部分恒荷载，还能对主梁1提供向上的支撑力，从而对主梁1起到了卸载的作用，减缓了主梁1受自重影响，而产生向下的挠度变形，形成了对主梁1的主动加固，加固效率高；另一方面，预拱钢架与主梁1形成组合结构共同受力，相当于增加了主梁1的截面高度，则主梁1的截面惯性矩也会增加，且伴随着主梁截面的中性轴下移，有效提高了主梁1的抗弯刚度和抗弯承载能力，实现了对主梁1的加固，且施工难度低，适用范围广，适用性强，使用效果好。

实际施工时，当x＝0.5L时，

为纵梁4的最高起拱高度，即纵梁4呈水平状态放置时中部与端部之间的高度差，纵梁4的长度略小于相邻两个主梁支座2之间的距离，即与相邻两个主梁支座2之间的主梁1长度相适应，便于精准适配该主梁1，避免了纵梁4的最高起拱高度较小，无法对主梁1提供很好的支撑力，也避免了纵梁4的最高起拱高度过大，对主梁1的作用力过强而造成反向破坏。

本实施例中，两个所述纵梁4之间还设置有多个连接梁11，多个所述连接梁11沿纵梁4的长度方向均匀布设。

实际施工时，纵梁4、横梁5和连接梁11均为工字型钢梁，通过设置两个纵梁4，增加了预拱钢架的支撑强度和稳定性，将横梁5的两端分别与两个纵梁4的腹板焊接，从而将两个纵梁4连接为一体，形成预拱钢架，其中，纵梁4的上翼缘板宽度均小于下翼缘板宽度，不仅能够抵抗主梁1对纵梁4所施加的压力，还降低了用钢量，提高了经济实用性，通过在两个纵梁4之间设置多个连接梁11，增强了预拱钢架的抗扭刚度、整体性和稳定性，避免了预拱钢架在吊装和锚固过程中发生变形。

需要说明的是，纵梁4、横梁5和连接梁11之间的连接方式均为焊接。

步骤二、安装支座垫板：在两个所述盖梁3上分别安装一个支座垫板6，所述支座垫板6位于主梁支座2的内侧。

本实施例中，通过第二锚栓9将所述支座垫板6固定在盖梁3上，且所述支座垫板6的长度大于两个纵梁4下翼缘板外侧之间的距离。

实际施工时，支座垫板6为矩形板，第二锚栓9的数量为多个，多个第二锚栓9分别位于支座垫板6的四角，且均位于橡胶支座10的外侧，避免对固定预拱钢架造成影响，同将第二锚栓9穿过支座垫板6并锚入盖梁3中，实现了将支座垫板6固定在盖梁3上，保证了顶升预拱钢架时，多个顶升千斤顶7位于同一高度上且保持稳定，从而能够对预拱钢架提供稳定的顶升力。

需要说明的是，两个主梁支座2的相对面为主梁支座2的内侧。

步骤三、利用预拱钢架支撑主梁，如图2所示，具体过程如下：

步骤301、将所述预拱钢架吊设到主梁1的下部，使所述预拱钢架的两端分别伸入所述主梁1与所述支座垫板6之间，且所述纵梁4的长度方向与所述主梁1的长度方向一致。

步骤302、在两个所述支座垫板6上均放置多个顶升千斤顶7，多个所述顶升千斤顶7沿所述横梁5的长度方向布设，并将所述顶升千斤顶7的柱塞端抵接所述横梁5的下表面。

步骤303、通过多个所述顶升千斤顶7同步顶升两个横梁5，使所述横梁5向所述主梁1靠近，直至所述纵梁4的上表面与所述主梁1的下表面完全贴合。

实际施工时，通过起吊机将预拱钢架吊设到主梁1的下部，使预拱钢架上表面的最高点与主梁1的下表面贴合，即纵梁4的中部抵接主梁1的下表面，且保持纵梁4的长度方向与主梁1的长度方向保持一致，然后将顶升千斤顶7放置在横梁5的下部，且使顶升千斤顶7的垂直中心点位于横梁5腹板的下方，便于更好的对横梁5施加顶推力，避免顶推过程中横梁5发生倾覆；顶推时，多个顶升千斤顶7保持匀速同步顶推，使横梁5逐步靠近主梁1，从而带动纵梁4的两端靠近主梁1，直至纵梁4的上表面与主梁1的下表面完全贴合，即纵梁4由拱形被顶升为直线形，然后利用纵梁4自身想要恢复为拱形的特性，对主梁1持续施加向上的支撑力，其中，纵梁4中部对主梁1中部的顶升力最大，从而有效抵抗了主梁1向下的挠度变形，形成了对主梁1的主动加固。

需要说明的是，顶升千斤顶7的数量至少为四个，四个顶升千斤顶7平均分为两组，每个横梁5下部均放置有一组顶升千斤顶7，形成四点顶推力，便于对预拱钢架的两端施加平衡、稳定的顶推力，避免了预拱钢架因受力不一致而发生失稳变形，对主梁1形成二次破坏。

步骤四、固定预拱钢架：如图3、图5和图6所示，在所述纵梁4的下表面与所述支座垫板6之间放置橡胶支座10，并通过第一锚栓8将所述纵梁4与所述主梁1固定，使所述主梁1和所述预拱钢架连接为一体，并将所述主梁1和所述预拱钢架的荷载均传递给所述盖梁3。

本实施例中，在吊设预拱钢架之前，先平整主梁1的下表面，并在纵梁4的上表面设置粘结层；其中，粘结层为粘钢胶。

实际施工时，打磨主梁1的下表面，使主梁1的下表面尽可能光滑、平整，便于减小主梁1与纵梁4之间的空隙，然后在纵梁4上均匀涂抹粘钢胶，通过顶升千斤顶7，使纵梁4的上表面与主梁1的下表面完全贴合，从而利用粘钢胶将纵梁4与主梁1进行初步固定，然后在纵梁4与支座垫板6之间放置橡胶支座10，橡胶支座10的数量为四个，四个橡胶支座10分别位于两个纵梁4的两端下部，从而将纵梁4上的荷载传递给盖梁3，然后在纵梁4腹板两侧的上翼缘板上向主梁1内锚入多个第一锚栓8，多个第一锚栓8沿纵梁4的长度方向均匀布设，且多个第一锚栓8的纵向间距为50cm～60cm，第一锚栓8的锚入深度为10cm，由此完成纵梁4与主梁1的二次固定，然后取下顶升千斤顶7，使纵梁4上的荷载通过橡胶支座10传递给盖梁3，传力方式稳定、可靠，避免了对主梁1施加额外的荷载，降低了对主梁1结构的要求，适用范围广。

需要说明的是，当一段时间后，桥梁无需预拱钢架加固时，可以通过切割第一锚栓8，将预拱钢架取下，且未对预拱钢架造成破坏，便于重复利用，节约了经济成本。

综上所述，本发明将预拱钢架自身的结构恒载和所分担的主梁1的荷载直接传递至盖梁3，消除了加固材料自身恒载对主梁1的二次恒载效应，从而主动承担了主梁1的荷载，不仅不增加主梁1自重，对主梁1起到了卸载的作用，还对主梁1提供了向上的支撑力，同时增大了主梁1的受力截面，达到了三重加固效果：提高了主梁1的抗弯承载能力和刚度，以及改善了桥梁结构受力状况，加固效率高，且纵梁4即可承担主梁1的荷载，充分发挥了工字钢强度高的材料性能，施工结构简单、受力合理、操作便捷，实现了对桥梁的快速应急抢修，尤其适用于中小跨径桥梁的快速抢修，有助于桥梁尽早恢复使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，所述桥梁包括两个盖梁(3)和架设在两个所述盖梁(3)之间的主梁(1)，所述盖梁(3)上设置有用于支撑所述主梁(1)的主梁支座(2)，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、预制预拱钢架：采用工字钢分别加工制作两个纵梁(4)和两个横梁(5)，利用滚弯机对两个所述纵梁(4)均进行起拱，使所述纵梁(4)的长度方向呈拱形，将两个横梁(5)分别连接在两个所述纵梁(4)的两端形成预拱钢架；

步骤二、安装支座垫板：在两个所述盖梁(3)上分别安装一个支座垫板(6)，所述支座垫板(6)位于主梁支座(2)的内侧；

步骤三、利用预拱钢架支撑主梁，具体过程如下：

步骤301、将所述预拱钢架吊设到所述主梁(1)的下部，使所述预拱钢架的两端分别伸入所述主梁(1)与所述支座垫板(6)之间，且所述纵梁(4)的长度方向与所述主梁(1)的长度方向一致；

步骤302、在两个所述支座垫板(6)上均放置多个顶升千斤顶(7)，多个所述顶升千斤顶(7)沿所述横梁(5)的长度方向布设，并将所述顶升千斤顶(7)的柱塞端抵接所述横梁(5)的下表面；

步骤303、通过多个所述顶升千斤顶(7)同步顶升两个横梁(5)，使所述横梁(5)向所述主梁(1)靠近，直至所述纵梁(4)的上表面与所述主梁(1)的下表面完全贴合；

步骤四、固定预拱钢架：在所述纵梁(4)的下表面与所述支座垫板(6)之间放置橡胶支座(10)，并通过第一锚栓(8)将所述纵梁(4)与所述主梁(1)固定，使所述主梁(1)和所述预拱钢架连接为一体，并将所述主梁(1)和所述预拱钢架的荷载均传递给所述盖梁(3)。

2.按照权利要求1所述的一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，其特征在于：步骤一中，所述纵梁(4)为等截面工字钢，以所述纵梁(4)底面一端的中心为坐标原点o建立直角坐标系，以所述纵梁(4)长度的延伸方向为x轴坐标，以坐标原点o垂直向上的方向为y轴坐标，根据公式

获得所述纵梁(4)的起拱高度y；其中，0≤x≤L，L为所述纵梁(4)的长度。

3.按照权利要求1所述的一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，其特征在于：两个所述纵梁(4)之间还设置有多个连接梁(11)，多个所述连接梁(11)沿所述纵梁(4)的长度方向均匀布设。

4.按照权利要求1所述的一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，其特征在于：通过第二锚栓(9)将所述支座垫板(6)固定在盖梁(3)上，且所述支座垫板(6)的长度大于两个纵梁(4)下翼缘板外侧之间的距离。

5.按照权利要求1所述的一种不增加主梁自重的桥梁快速抢修方法，其特征在于：步骤三中，吊设所述预拱钢架之前，先平整主梁(1)的下表面，并在纵梁(4)的上表面设置粘结层。

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