CN114892550A - 一种梁式桥加固装置及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种梁式桥加固装置，梁式桥包括桥梁本体和若干桥墩，加固装置包括拱形钢管构件、拱脚斜支承结构、开孔盖板、钢直撑、开孔钢板、锚栓与钢斜撑；若干所述拱脚斜支承结构设置在所述桥墩正上方的所述桥梁本体上，相邻两个所述拱脚斜支承结构之间安装有所述拱形钢管构件，所述拱形钢管构件的中部与桥梁本体之间设有所述钢直撑和所述钢斜撑。本发明通过拱形钢管构件、钢直撑与钢斜撑的结构，对梁式桥本体主梁跨中位置处提供多道竖向张拉力，通过钢直撑与钢斜撑将主梁的荷载内力传递给拱形钢管构件，优化了原有梁式桥的受力，显著减小了梁的恒载及活载弯矩受力效应，有效延长桥梁使用寿命。

Description

一种梁式桥加固装置及其实施方法

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及到一种梁式桥加固装置及其实施方法。

背景技术

我国早期修建的多跨简支梁桥、连续刚构桥、连续梁桥以及T型刚构桥等梁式桥，经过长期使用，随着车辆载重量和交通流量的不断增加，这些桥梁原有的设计荷载等级明显不满足后来实际的车辆荷载要求，桥梁安全储备不足，有些梁式桥出现了不同程度的运营损伤和病害，以及出现了不同程度的桥梁裂缝和桥梁变形过大的情况，导致了这些桥梁的承载能力出现了不同程度的下降，耐久性能急剧下降，存在着一定的安全隐患，国内已经出现了一些梁式桥在重载汽车作用下倒塌倾覆的事故。因此，从安全角度，提高现有梁式桥的荷载等级和承载能力，对现有的梁式桥进行加固改造显得十分必要，特别是对一些已经出现一定程度病害的梁式桥，急需进行加固改造和提升承载能力，以提高桥梁的承载能力和耐久性能，维护桥梁的日常安全运营，避免类似的安全事故发生。

目前，对梁式桥的加固方法主要有，对梁体施加体外预应力或在梁体外表面粘贴纤维布或薄钢板，这种对梁体本身的加固措施，只能加强梁体的强度却不能能改变梁体的受力特征，并没有有效减小梁式桥的受荷载作用下的最大内力分布，梁体在恒载和活载作用下，受力弯矩过大，超出了梁体的可承受能力范围，特别是变形过大的问题，仍然没能得到根本的解决。专利CN 106149572 A公开了一种采用拱形钢管和钢斜撑加固梁桥的加固方法，该方法在桥梁本体的桥墩与承台的连接处固定安装拱脚支承柱，在拱脚支承柱上安装拱形钢管构件，同时在拱形钢管构件上固定钢斜撑与固定在桥面底部的工字钢固定连接，提出了一种梁式桥加固方法，这种加固梁桥的方法通过拱形钢管构件与钢斜撑的结构，对梁式桥本体提供了主梁跨径内的多道竖向支承，主梁跨径得到大幅度减小优化了原有梁式桥的受力，显著减小了梁的恒载及活载弯矩受力效应。

这种采用拱形钢管和钢斜撑加固梁桥的加固方法和技术的不足之处在于占据桥下大量净空，阻碍了桥下交通运输，特别地当存在桥下建筑或有特殊结构时，这种加固装置无法有效实施，此外这种加固结构施工空间有限且对施工质量要求过高，不利于工程广泛推广应用。

因此，对现有的梁式桥，常规的加固方法不能解决其受力过大的问题，难以保证其承载能力要求及使用寿命，需要研究性价比好同时具有有效效果的加固方法。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种梁式桥加固装置及其实施方法。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种梁式桥加固装置，梁式桥包括桥梁本体和若干桥墩，加固装置包括拱形钢管构件、拱脚斜支承结构、开孔盖板、钢直撑、开孔钢板、锚栓与钢斜撑；若干所述拱脚斜支承结构设置在所述桥墩正上方的所述桥梁本体上，相邻两个所述脚斜支承结构之间安装有所述拱形钢管构件，所述拱形钢管构件的中部与桥梁本体之间设有所述钢直撑和所述钢斜撑，所述钢斜撑包括左钢斜撑和右钢斜撑，其对称设置在所述钢直撑的两侧，所述拱形钢管构件的两端设有开孔盖板，所述拱形钢管构件通过所述开孔盖板以及所述锚栓与所述拱脚斜支承结构连接，所述钢直撑、所述左钢斜撑和所述右钢斜撑的一端分别与所述拱形钢管构件连接，另一端汇交并在其端部设有所述开孔钢板，并通过所述锚栓与所述桥梁本体连接。

进一步，所述拱脚斜支承结构位于所述桥墩正上方的所述桥梁本体中部的行车道中心线上，通过配筋并浇筑混凝土形式与所述桥梁本体连接。浇筑所用材料为高强钢筋及高性能混凝土。所述拱脚斜支承结构倾斜角度同所述拱形钢管构件拱脚处与桥面夹角度数相同。

进一步，所述拱形钢管构件的拱轴线可根据实际工程要求进行调整。

进一步，所述锚栓可为高强度的地脚螺栓、膨胀螺栓或者化学螺栓。

进一步，所述钢直撑、所述左钢斜撑、所述右钢斜撑与所述拱形钢管构件之间焊接连接。

本发明还提供上述梁式桥加固装置的实施方法，具体包括以下步骤：

S1、在所述桥梁本体位于所述桥墩的正上方桥面相应位置配筋并浇筑混凝土形成所述拱脚斜支承结构(5)；

S2、在所述拱脚斜支承结构上与所述开孔盖板开孔处相应位置钻孔并安装所述锚栓，将所述开孔盖板通过所述锚栓固定在所述拱脚斜支承结构上；

S3、将所述拱形钢管构件起吊至与所述拱脚斜支承结构相对应的位置，同时通过缆风索及扣索进行预定位，对所述拱形钢管构件的两端同时进行施焊，将所述拱形钢管构件与所述开孔盖板焊接连接；

S4、在所述桥梁本体上位于所述开孔钢板开孔处对应位置处钻孔并安装所述锚栓，将所述开孔钢板通过所述锚栓固定于所述桥梁本体上；

S5、搭设临时支架，对称安装所述左钢斜撑和所述右钢斜撑，再安装所述钢直撑，每组所述钢斜撑与所述钢直撑的一端同时焊接在所述拱形钢管构件上，其另一端焊接在所述开孔钢板上。

进一步，在所述步骤S5中，施焊过程中对所述左钢斜撑、所述右钢斜撑与所述钢直撑从内侧起点分别按顺时针和逆时针两个相反方向焊接。

进一步，固定安装所述拱脚斜支承结构前，计算所述拱形钢管构件的弯矩及轴力，对所述拱脚斜支承结构进行设计和配筋计算，所述拱脚斜支承结构浇筑所用材料为高强钢筋及高性能混凝土，同时对所述桥墩的结构进行强度校核和验算。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1.通过拱形钢管构件、钢直撑与钢斜撑的结构，对梁式桥本体主梁跨中位置处提供多道竖向张拉力，通过钢直撑与钢斜撑将主梁的荷载内力传递给拱形钢管构件，优化了原有梁式桥的受力，显著减小了梁的恒载及活载弯矩受力效应。

2.加固后的梁式桥变成梁拱组合受力结构，外荷载由拱肋和梁共同承担，极大的减轻了梁式桥的负担，该组合结构体系显著增强梁式桥的抗弯抗剪承载能力，桥梁加固效果显著。

3.加固后的梁式桥显著减小梁式桥在跨径内的竖向位移，阻止了梁式桥在超载作用下的裂缝的开展，显著减轻了梁式桥的荷载负担和运营风险，显著提高了梁式桥结构的抗弯抗剪承载能力和耐久性能，有效延长桥梁使用寿命。

4.通过在梁式桥桥面上设置拱形钢管构件与钢直撑、钢斜撑的加固结构，与其他梁式桥加固方法相比，不影响原桥梁的交通运营，同时具有施工空间大、施工工艺简单和成本低等优点，有利于工程广泛推广应用。

附图说明

图1是采用本发明实施例加固后的桥梁整体结构示意图；

图2为本发明实施例加固结构桥梁跨中截面示意图；

图3为本发明实施例中开孔钢板连接处局部示意图；

图4为本发明实施例中锚栓与开孔钢板使用状态整体结构示意图；

图5为本发明实施例中锚栓与开孔盖板使用状态整体结构示意图；

图6为本发明实施例中拱脚斜支承结构局部示意图；

附图标记说明：1为桥梁本体桥面，2为桥墩，3为支座，4为拱形钢管构件，5为拱脚斜支承结构，6为开孔盖板，7为钢直撑，8为开孔钢板，9为锚栓，10为钢斜撑，10-1为左钢斜撑，10-2为右钢斜撑。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1、图2和图3所示，一种梁式桥加固装置，梁式桥包括桥梁本体1和若干桥墩2，加固装置包括拱形钢管构件4、拱脚斜支承结构5、开孔盖板6、钢直撑7、开孔钢板8、锚栓9与钢斜撑10；若干所述拱脚斜支承结构5设置在所述桥墩2正上方的所述桥梁本体1上，相邻两个所述脚斜支承结构5之间安装有所述拱形钢管构件4，所述拱形钢管构件4的中部与所述桥梁本体1之间设有所述钢直撑7和所述钢斜撑10，所述钢斜撑10包括左钢斜撑10-1和右钢斜撑10-2，其对称设置在所述钢直撑7的两侧，所述拱形钢管构件4的两端设有开孔盖板6，所述拱形钢管构件4通过所述开孔盖板6以及所述锚栓9与所述拱脚斜支承结构5连接，所述钢直撑7、所述左钢斜撑10-1和所述右钢斜撑10-2的一端分别与所述拱形钢管构件4连接，另一端汇交并在其端部设有所述开孔钢板8，并通过所述锚栓9与所述桥梁本体1连接。

如图6所示，所述拱脚斜支承结构5位于所述桥墩2及支座3正上方的所述桥梁本体1中部的行车道中心线上，通过配筋并浇筑混凝土形式与所述桥梁本体1连接。

如图4、图5所示，所述锚栓9可为高强度的地脚螺栓、膨胀螺栓或者化学螺栓。

所述钢直撑7、所述左钢斜撑10-1、所述右钢斜撑10-2与所述拱形钢管构件4之间焊接连接。

实施方法

上述梁式桥加固装置的实施方法，具体包括以下步骤：

S1在所述桥梁本体1位于所述桥墩2的正上方桥面相应位置配筋并浇筑混凝土形成所述拱脚斜支承结构5；

S2、在所述拱脚斜支承结构5上与所述开孔盖板6开孔处相应位置钻孔并安装所述锚栓9，将所述开孔盖板6通过所述锚栓9固定在所述拱脚斜支承结构5上；

S3、将所述拱形钢管构件4起吊至与所述拱脚斜支承结构5相对应的位置，同时通过缆风索及扣索进行预定位，对所述拱形钢管构件4的两端同时进行施焊，将所述拱形钢管构件4与所述开孔盖板6焊接连接；

S4、在所述桥梁本体1上位于所述开孔钢板8开孔处对应位置处钻孔并安装所述锚栓9，将所述开孔钢板8通过所述锚栓9固定于所述桥梁本体1上；

S5、搭设临时支架，对称安装所述左钢斜撑10-1和所述右钢斜撑10-2，再安装所述钢直撑7，每组所述钢斜撑10与所述钢直撑7的一端同时焊接在所述拱形钢管构件4上，其另一端焊接在所述开孔钢板8上。

进一步，在所述步骤S5中，施焊过程中对所述左钢斜撑10-1、所述右钢斜撑10-2与所述钢直撑7从内侧起点分别按顺时针和逆时针两个相反方向焊接，以减小焊接应力及变形。

所述拱脚斜支承结构5浇筑所用材料为高强钢筋及高性能混凝土，相邻两拱脚斜支承结构5的受压截面中心线保持一致。

所述拱脚斜支承结构5是所述拱形钢管构件4的受力支承点，所述拱形钢管构件4的水平推力及弯矩传递给所述拱脚斜支承结构5，同时所述拱脚斜支承结构5将部分水平推力和弯矩传递给所述桥梁本体1与所述桥墩2连接处，通过计算得到所述拱形钢管构件4的拱脚弯矩及轴力，对所述拱脚斜支承结构5进行设计和配筋计算，同时对所述桥墩2进行强度校核和验算，确保所述拱形钢管构件4的下部拱脚支承点的受力安全和稳定。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种梁式桥加固装置，梁式桥包括桥梁本体(1)和若干桥墩(2)，其特征在于：包括拱形钢管构件(4)、拱脚斜支承结构(5)、开孔盖板(6)、钢直撑(7)、开孔钢板(8)、锚栓(9)与钢斜撑(10)；若干所述拱脚斜支承结构(5)设置在所述桥墩(2)正上方的所述桥梁本体(1)上，相邻两个所述拱脚斜支承结构(5)之间安装有所述拱形钢管构件(4)，所述拱形钢管构件(4)的中部与桥梁本体(1)之间设有所述钢直撑(7)和所述钢斜撑(10)，所述钢斜撑(10)包括左钢斜撑(10-1)和右钢斜撑(10-2)，其对称设置在所述钢直撑(7)的两侧，所述拱形钢管构件(4)的两端设有开孔盖板(6)，所述拱形钢管构件(4)通过所述开孔盖板(6)以及所述锚栓(9)与所述拱脚斜支承结构(5)连接，所述钢直撑(7)、所述左钢斜撑(10-1)和所述右钢斜撑(10-2)的一端分别与所述拱形钢管构件(4)连接，另一端汇交并在其端部设有所述开孔钢板(8)，并通过所述锚栓(9)与所述桥梁本体(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种梁式桥加固装置，其特征在于：所述拱脚斜支承结构(5)位于所述桥墩(2)正上方的所述桥梁本体(1)中部的行车道中心线上，通过配筋并浇筑混凝土形式与所述桥梁本体(1)连接。

3.根据权利要求1所述的一种梁式桥加固装置，其特征在于：所述锚栓(9)可为高强度的地脚螺栓、膨胀螺栓或者化学螺栓。

4.根据权利要求1所述的一种梁式桥加固装置，其特征在于：所述钢直撑(7)、所述左钢斜撑(10-1)、所述右钢斜撑(10-2)与所述拱形钢管构件(4)之间焊接连接。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种梁式桥加固装置的实施方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、在所述桥梁本体(1)位于所述桥墩(2)的正上方桥面相应位置配筋并浇筑混凝土形成所述拱脚斜支承结构(5)；

S2、在所述拱脚斜支承结构(5)上与所述开孔盖板(6)开孔处相应位置钻孔并安装所述锚栓(9)，将所述开孔盖板(6)通过所述锚栓(9)固定在所述拱脚斜支承结构(5)上；

S3、将所述拱形钢管构件(4)起吊至与所述拱脚斜支承结构(5)相对应的位置，同时通过缆风索及扣索进行预定位，对所述拱形钢管构件(4)的两端同时进行施焊，将所述拱形钢管构件(4)与所述开孔盖板(6)焊接连接；

S4、在所述桥梁本体(1)上位于所述开孔钢板(8)开孔处对应位置处钻孔并安装所述锚栓(9)，将所述开孔钢板(8)通过所述锚栓(9)固定于所述桥梁本体(1)上；

S5、搭设临时支架，对称安装所述左钢斜撑(10-1)和所述右钢斜撑(10-2)，再安装所述钢直撑(7)，每组所述钢斜撑(10)与所述钢直撑(7)的一端同时焊接在所述拱形钢管构件(4)上，其另一端焊接在所述开孔钢板(8)上。

6.根据权利要求5所述的一种梁式桥加固装置的实施方法，其特征在于：在所述步骤S5中，施焊过程中对所述左钢斜撑(10-1)、所述右钢斜撑(10-2)与所述钢直撑(7)从内侧起点分别按顺时针和逆时针两个相反方向焊接。

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