CN208415123U - 钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，包括主加强结构和辅助加强结构，主加强结构设于拱肋钢管内，且位于拱肋钢管与拱脚接触处，主加强结构包括环形钢板、圆筒形结构和十字撑，环形钢板外缘固定于圆筒形结构内壁上，圆筒形结构固定于拱肋钢管内壁上，十字撑固定于环形钢板上，且十字撑的两端固定于圆筒形结构内壁上。本实用新型提供一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，通过在钢管拱肋内部设置主加强结构和辅助加强结构，使拱肋混凝土与拱肋成为整体，有效抑制拱肋混凝土对拱肋钢管的挤压而产生的拱肋扩张，从而达到控制拱脚开裂的目的，在依托工程中取得良好效果。

Description

钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构。

背景技术

在内河航道整治工程中，由于航道通航的净空要求，主桥一般采用大跨径的钢管混凝土系杆拱、连续箱梁、斜拉桥等结构。钢管混凝土系杆拱桥不仅具有跨越能力强、施工简便等优点，还可以减少桥梁建筑高度，缩短引桥长度，从而显著降低桥梁造价，因此在内河航道整治中得到广泛的应用。

钢管混凝土系杆拱拱脚由钢管拱肋、系杆等通过混凝土浇注连成整体，拱肋埋入拱脚混凝土中，同时还要预埋预应力管道，因此拱脚里包括钢筋、拱肋钢管、预应力管道等，构造和应力分布十分复杂。在已经建成的下承式钢管混凝土系杆拱桥中，拱脚均存在不同程度的开裂现象。

尽管钢管拱成拱有所区别，但拱脚裂缝特征基本相同，主要分布在拱肋钢管21的埋入段区域。如图1a所示，拱脚1连接系杆3和拱肋2，拱肋2由拱肋钢管21和拱肋侧板22连接而成，拱脚1侧面裂缝G与拱肋2方向平行；如图1b所示，在拱脚1顶面显示裂缝G位于拱肋钢管21外侧混凝土最薄位置。裂缝在拱肋泵送灌注混凝土过程或者系杆拱受力体系形成出现，在施工过程中有所发展，桥梁正常运营一段时间后裂缝基本稳定。拱脚裂缝会渗透水分，严重影响桥梁耐久性，降低桥梁使用年限。

在钢管拱拱脚裂缝开裂时间、特征和发展过程的长期观测的基础上，结合拱脚、拱肋施工工艺，计算不同阶段多种工况下拱脚应力状态，分析拱脚开裂的主要原因，并在依托工程中通过多次试验研究：施工工程中泵送压注钢管拱肋混凝土和施工完成后拱肋内部微膨胀混凝土，均对钢管拱肋产生压力，钢管拱肋在拱肋内混凝土压力作用下，拱肋直径增大，同时对拱肋外侧拱脚混凝土产生挤压，显然这个压力使得拱脚侧面混凝土产生拉应力，当混凝土的拉应力超过混凝土的抗拉强度后，开裂就不可避免。因此拱肋泵送灌注混凝土和微膨胀混凝土固化过程对拱肋产生挤压力，是导致拱肋直径增大挤压钢管外侧混凝土，使得拱脚侧面最簿弱部位首先开裂，这就是拱脚开裂的主要原因。

实用新型内容

本实用新型提供一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，通过在钢管拱肋内部设置一个主加强结构和辅助加强结构，达到了控制拱脚开裂的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，包括主加强结构和辅助加强结构，主加强结构设于拱肋钢管内，且位于拱肋钢管与拱脚接触处，主加强结构包括环形钢板、圆筒形结构和十字撑，环形钢板、圆筒形结构及拱肋钢管同轴，环形钢板外缘固定于圆筒形结构内壁上，圆筒形结构固定于拱肋钢管内壁上，十字撑固定于环形钢板上，且十字撑的两端固定于圆筒形结构内壁上。

通过采用上述技术方案，泵送混凝土入拱肋钢管的过程中，拱肋钢管受张力作用，利用加强结构对拱肋钢管加固后，可有效减小拱肋钢管对拱脚混凝土的挤压，同时还有利于较高泵压时拱肋的整体刚度，从而缓解拱脚侧面出现裂缝的情况。

进一步地，所述十字撑包括两块互相垂直的T型板，环形钢板两侧对称设有十字撑。

通过采用上述技术方案，使用垫板不仅方便了两根角钢板的连接，还提高了两根角钢板的连接强度。

进一步地，所述辅助加强结构包括连接板，连接板连接两根拱肋侧板；连接板部分埋于拱脚内，剩余部分伸出拱脚伸入拱肋100cm，连接板上沿其长度方向开设方孔若干。

通过采用上述技术方案，可以有效减小对拱肋侧板外混凝土的挤压，同时还有利于较高泵压时的整体刚度，避免出现拱肋侧板爆管和部挤压情况。

进一步地，所述辅助加强结构包括设于拱肋钢管侧面的两排通孔，两排通孔关于拱肋钢管的轴线对称，通孔设于拱肋钢管埋入拱脚内的部分，设有通孔的拱肋钢管直径10-15cm，开孔间距为40-50cm。

通过采用上述技术方案，通孔可作为砼下料及振捣孔，保证拱肋钢管内混凝土的振捣密实，也有利于释放泵送灌注和混凝土膨胀过程中的压力，降低对拱肋的压力，同时还能增强拱脚混凝土和拱肋的整体性。

进一步地，所述辅助加强结构包括设于拱肋钢管四周的栓钉，栓钉设于拱肋钢管埋入拱脚内的部分。

通过采用上述技术方案，将通常使用的锚钉改为栓钉，可增强混凝土与拱肋钢管的连接性能，提高拱肋钢管和混凝土整体性。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过在钢管拱肋内部设置主加强结构和辅助加强结构，使拱肋混凝土与拱肋成为整体，有效抑制拱肋混凝土对拱肋钢管的挤压而产生的拱肋扩张，从而达到了控制拱脚开裂的效果。

2、主加强结构的特殊形状不会影响拱肋钢管内穿设钢筋，即不会对原有施工工艺流程产生影响。

附图说明

图1a是背景技术中拱脚与拱肋、系杆连接的正视图；

图1b是背景技术中俯视拱脚坡面的示意图；

图2a是具体实施方式中拱肋钢管内主加强结构的位置示意图；

图2b是具体实施方式中俯视拱脚坡面的示意图；

图2c是具体实施方式中主加强结构的结构示意图；

图3a是具体实施方式中拱肋的结构示意图；

图3b是连接板的结构示意图；

图4是具体实施方式中拱肋上的栓钉分布图。

图中，1、拱脚；2、拱肋；21、拱肋钢管；211、通孔；22、拱肋侧板；221、连接板；3、系杆；41、环形钢板；42、圆筒形结构；43、十字撑；431、T型板；5、栓钉；G、裂缝。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，通过在拱肋钢管21内部设置一个主加强结构和辅助加强结构，得以实现控制拱脚1开裂。

一、拱肋钢管21内部主加强结构包括三部分：环形钢板41、圆筒形结构42和十字撑43（见图2a、图2b、图2c）。

1、第一部分是固定于拱肋钢管21内壁的圆筒形结构42。圆筒形结构42长30-40cm，其钢板厚度与拱肋钢管21的钢板厚度相同，圆筒形结构42的外径略小于拱肋钢管21内径，与拱肋钢管21连接成整体。

2、第二部分是环形钢板41，环形钢板41外径略小于圆筒形结构42，两者连接成整体，环形钢板41的内径比其外径小15-20cm，环形钢板41的厚度同拱肋钢管21的钢板厚度。

3、第三部分是十字撑43，十字撑43由两根互相垂直的T型板431焊接而成，每根T型板431由两根长钢板呈“T”字形焊接而成，环形钢板41两侧各焊接固定有一个十字撑43，可在两个十字撑43之间焊接垫板。十字撑43的焊接过程为：先对称地在环形钢板41两侧各焊接固定一根T型板431，然后将一块长钢板截断成两根短钢板，两根短钢板位于已固定的T型板431两侧，且短钢板一端焊接固定于环形钢板41上，另一端焊接固定于已固定的T型板431上，短钢板与已固定的T型板431垂直，然后在短钢板上垂直焊接钢板以形成T形。

组成T型板431的长钢板宽度6-8cm，且厚度与拱肋钢管21的钢板厚度相同，T型板431的两端与圆筒形结构42内壁焊接固定。

二、辅助加强结构及施工工艺包括四部分：拱肋钢管21侧面开孔、拱肋侧板22和连接板221、拱肋钢管21四周锚钉改为栓钉3，以及优化拱脚混凝土配合比和施工工艺。

1、埋入拱脚1的拱肋钢管21侧面设有两排通孔211，两排通孔211关于拱肋钢管21的轴线对称。通孔211直径10-15cm，开孔间距为40-50cm（见图3a）。

2、两根拱肋钢管21之间连接两块拱肋侧板22，两块拱肋侧板22之间通过连接板221加固，连接板221与拱肋侧板22垂直，连接板221部分埋于拱脚1内，剩余部分伸出拱脚1并伸入拱肋2一米（见图3a）。连接板221上沿其长度方向开设方孔若干，连接板宽度为b，方孔边长为b/2，相邻方孔的间距、方孔与连接板221长边的距离、方孔与连接板221短边的距离均为b/4（见图3b）。上述结构有利于提高较高泵压时拱肋侧板22的整体刚度，有效减少对拱肋侧板22外混凝土的挤压，避免出现拱肋侧板22爆管和局部挤压情况。

3、埋入拱脚1内的拱肋钢管21四周锚钉改为栓钉3（见图4）。

4、优化拱脚混凝土配合比及施工工艺。

优化砼配比设计，选用级配良好、棱角方正，针片状含量≤10%的5-25碎石，砂率≤40%；水灰比控制在0.32-0.34之间，砼坍落度18-20cm，这样确保混凝土流动性、和易性及黏聚性较好，减少混凝土的收缩变形，同时在拱脚内侧附着两台ZKF-150G高频振动器，保证混凝土的密实性，控制拱脚混凝土的收缩裂纹。

上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，其特征在于：包括主加强结构和辅助加强结构，主加强结构设于拱肋钢管（21）内，且位于拱肋钢管（21）与拱脚（1）接触处，主加强结构包括环形钢板（41）、圆筒形结构（42）和十字撑（43），环形钢板（41）、圆筒形结构（42）及拱肋钢管（21）同轴，环形钢板（41）外缘固定于圆筒形结构（42）内壁上，圆筒形结构（42）固定于拱肋钢管（21）内壁上，十字撑（43）固定于环形钢板（41）上，且十字撑（43）的两端固定于圆筒形结构（42）内壁上。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，其特征在于：所述十字撑（43）包括两块互相垂直的T型板（431），环形钢板（41）两侧对称设有十字撑（43）。

3.根据权利要求1所述的钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，其特征在于：所述辅助加强结构包括连接板（221），连接板（221）连接两根拱肋侧板（22）；连接板（221）部分埋于拱脚（1）内，剩余部分伸出拱脚（1）伸入拱肋（2）100cm，连接板（221）上沿其长度方向开设方孔若干。

4.根据权利要求1所述的钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，其特征在于：所述辅助加强结构包括设于拱肋钢管（21）侧面的两排通孔（211），两排通孔（211）关于拱肋钢管（21）的轴线对称，通孔（211）设于拱肋钢管（21）埋入拱脚（1）内的部分。

5.根据权利要求4所述的钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，其特征在于：设有通孔（211）的拱肋钢管（21）直径10-15cm，开孔间距为40-50cm。

6.根据权利要求1所述的钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，其特征在于：所述辅助加强结构包括设于拱肋钢管（21）四周的栓钉（5），栓钉（5）设于拱肋钢管（21）埋入拱脚（1）内的部分。