CN215210463U - 一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，包括波纹钢板、高强螺栓、橡胶垫块、拱圈、灌浆孔、排气孔、混凝土基础、桥台、锚固钢筋、第一锚固螺栓孔、第二锚固螺栓孔。利用高强锚固螺栓将波纹钢板固定于拱圈底部，同时波纹钢板尾端插入混凝土基础中，对相邻波纹钢板采用焊接形式，形成完整拱圈加固结构，可有效解决单孔圬工拱桥的拱圈变形开裂、掉块、错台等病害问题，解决了现有技术中的横向位移补偿不足，充分发挥加固钢结构的整体刚度优势。本实用新型结构简单，施工速度快，且在结构上具有横向补偿位移的优良特性，可充分发挥钢材的抗拉性能强、变形性能优越的能力，在拱桥加固方面具有良好的适应性。

Description

一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁设施技术领域，具体为一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构。

背景技术

圬工拱桥系石拱桥以及拱圈不配钢筋的混凝土拱桥，跨越能力较小。我国公路桥中70％为拱桥。在我国大部分县、乡等桥梁工程中，圬工拱桥是较为常见的形式。另外，由于我国是一个多山的国家，石料资源丰富，因此拱桥取材以石料为主。

在建设年代上，我国圬工拱桥多新建或改扩建于上世纪90年代，并于2008年曾进行过一次全面的停工整顿。迄今为止，我国有大量圬工拱桥已经服役超过30年，侧墙均与主拱圈脱裂、脱离是常见的病害形式。在县、乡小宽幅溪流、河水支流中，单孔圬工拱桥是一种极为常见的桥梁形式，该桥梁的主要破坏形式为自然因素作用下的基础局部脱空、垮塌，以及车辆荷载和自然因素耦合作用下的拱圈下挠变形，从而导致实腹拱侧墙与主拱圈的脱开。针对单孔圬工拱桥现有修复形式中，多以钢结构和混凝土材料的补强为主，但在修复方案上并未充分利用钢结构的整体刚性，未将钢材料的抗拉性能、抗变形能力的优越性能充分发挥；此外，由于单孔圬工拱的单孔特性，桥基础直接设置在土质岸堤，在长期服役中主结构还会发生横向位移偏差累计，在重复荷载作用下会加速侧墙与主拱圈的脱裂。

基于此，本实用新型提出一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，希以解决现有技术中的横向位移补偿不足，充分发挥加固钢结构的整体刚度优势。

发明内容

本实用新型提供了一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，旨在解决拱桥的拱圈变形开裂、掉块、错台等病害问题的同时，解决现有技术中的横向位移补偿不足，充分发挥加固钢结构的整体刚度优势。

为实现上述结构简单、施工方便、适应性强的优点，本实用新型提供如下技术方案：一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，包括波纹钢板、高强螺栓、橡胶垫块、拱圈、灌浆孔、排气孔、混凝土基础、桥台、锚固钢筋，第一锚固螺栓孔、灌浆孔、排气孔安装在波纹钢板上，第二锚固螺栓孔安装在拱圈底部；在单孔圬工拱桥起拱面位置波纹钢板尾端插入混凝土基础中；所述橡胶垫块位于波纹钢板与拱圈底部之间，橡胶垫块的位置与第一锚固螺栓孔和第二锚固螺栓孔一一对应，通过高强螺栓依次穿过波纹钢板、第一锚固螺栓孔、橡胶垫块和第二锚固螺栓孔，将波纹钢板牢牢固定于拱圈底部；波纹钢板与拱圈底部之间的间隙采用灌浆材料填充，单块波纹钢板安装完毕后，相邻波纹钢板采用焊接固定连接，形成完整拱圈；所述锚固钢筋均匀分布在混凝土基础内部。

所述波纹钢板的波形规格均为200cm×55cm×6mm，波纹钢板需提前钻好第一锚固螺栓孔、灌浆孔及排气孔，波纹钢板的弧度与拱圈弧度一致，相邻波纹钢板通过焊接固定连接，在单孔圬工拱桥起拱面位置将纹钢板尾端插入混凝土基础中，在拱圈底部完成拼接形成完整拱圈。

所述高强螺栓为带螺母的M16高强螺栓，长度为16cm，且螺栓、螺母表面优选为进行镀锌处理，以防止螺栓、螺母在雨水渗透下发生锈蚀和腐蚀；高强螺栓插入钻孔前，需在钻孔内注入植筋胶，插入钻孔后，在高强螺栓与波纹钢板搭接处，需采用密封胶胶进行密封。

所述高强螺栓的外径尺寸与第一锚固螺栓孔和第二锚固螺栓孔的内径尺寸配套，高强螺栓安装时须依次穿过波纹钢板、第一锚固螺栓孔、橡胶垫块和第二锚固螺栓孔。

所述橡胶垫块与拱圈接触面尺寸为3cm×3cm，厚为1cm，与波纹钢板接触面须与波纹钢板的波纹弧度一致且配套。

所述锚固钢筋分为横向锚固钢筋和纵向锚固钢筋，横向锚固钢筋选用HRB400钢筋；纵向锚固钢筋选用HPB300钢筋。

所述混凝土基础为新增混凝土基础，横向锚固钢筋按照250mm等间距横向分布，最外侧钢筋距离混凝土基础表面50mm；纵向锚固钢筋按照125mm等间距纵向分布，最外侧钢筋距离混凝土基础表面75mm。

所述波纹钢板的钢板材质优选为不低于Q355B级别标准，以保障波纹钢板的工作强度和韧性。

所述灌浆材料优选为C40混凝土，以保证灌浆后桥体的结构强度。

所述混凝土基础为新增混凝土基础，混凝土材料为C30自密实混凝土，以保证混凝土材料在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动，降低施工难度；所述的混凝土钢筋为直径12mm的HRB400钢筋与直径10mm的HRB300钢筋。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，具备以下有益效果：

该波纹钢板套拱加固结构，通过将单块波纹钢板固定于拱底后，再焊接成型的形式，减小了施工难度，节约了人力成本。同时，通过将起拱位置的波纹钢板插入新增混凝土基础中，通过混凝土的粘结性能和包裹作用增强钢结构的整体稳定度，针对单孔圬工拱桥的结构形式，加固效果明显，可以充分发挥钢材的抗变形能力。

该波纹钢板套拱加固结构，在波纹钢板与拱圈之间注入C40混凝土，加强了波纹钢板与拱圈链接，可使波纹钢板紧紧的贴附在拱圈上，与拱圈融为一个整体，进一步提升加固效果。此外，在福建省某县小跨距桥梁的单孔圬工拱桥加固工程中，本实用新型提供的方法在注入C40混凝土后，在竣工后一年的跟踪监测中，发现对拱圈原有的病害有一定程度的修复，且桥拱主体的未见明显横向位移，实腹拱侧墙与主拱圈的接触良好。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型纹钢板的钻孔示意图；

图3为本实用新型图1中A局部示意图；

图4为本实用新型混凝土基础中钢筋布置示意图。

图中：1-波纹钢板、2-高强螺栓、3-橡胶垫块、4-拱圈、5-第一锚固螺栓孔、6-第二锚固螺栓孔、7-灌浆孔、8-排气孔、9-混凝土基础、10-桥台、11-横向锚固钢筋、12-纵向锚固钢筋。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，包括波纹钢板1、高强螺栓2、橡胶垫块3、拱圈4、灌浆孔7、排气孔8、混凝土基础9、桥台10、横向锚固钢筋11、纵向锚固钢筋12，第一锚固螺栓孔5、灌浆孔7、排气孔8安装在第一波纹钢板1上，第二锚固螺栓孔6安装在拱圈4底部；在单孔圬工拱桥起拱面位置波纹钢板1尾端插入混凝土基础9中，所述橡胶3垫块位于波纹钢板1与拱圈4底部之间，橡胶垫块3的位置与第一锚固螺栓孔5和第二锚固螺栓孔6一一对应；通过高强螺栓2依次穿过波纹钢板1、第一锚固螺栓孔5、橡胶垫块3和第二锚固螺栓孔7，并在高强螺栓外露段，套上垫片和紧固螺母，交替拧紧，将波纹钢板1牢牢固定于拱圈4底部；波纹钢板1与拱圈4底部之间的间隙采用灌浆材料填充，单块波纹钢板1安装完毕后，对相邻波纹钢板1采用焊接固定连接，形成完整拱圈；横向锚固钢筋11选用HRB400钢筋；纵向锚固钢筋12选用HPB300钢筋；所述混凝土基础9为新增混凝土基础，横向锚固钢筋11按照250mm等间距横向分布，最外侧钢筋距离混凝土基础表面50mm；纵向锚固钢筋12按照125mm等间距纵向分布，最外侧钢筋距离混凝土基础表面75mm。

图1显示，施工前，按照设计尺寸对锚固钢板覆盖范围、植入高强螺栓2的第二锚固螺栓孔6的拱圈4底部进行放样。放样完毕后对拱圈4表面进行处理，铲除表面松散空洞的表面砂浆，对存在病害的部位应先修复病害，然后用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，露出新面，再用硬毛刷沾洗涤剂洗刷表面，或用清水冲洗，待完全干燥后可进行后续结构加固；

图2显示，根据拱底上实际的第二锚固螺栓孔6，对所要安装的波纹钢板1进行配套打上第一锚固螺栓孔5，以及灌浆孔7和排气孔8。

图3显示，用冲击钻在拱圈4的第二锚固螺栓孔位6放样处进行钻孔，初钻时要慢，待钻头定位稳定后，再全速钻进。钻孔时应尽量减少钻孔时的振动，防止造成蹦边破坏，但必须用凿毛器将孔壁凿毛，成孔尽量垂直于植筋结构平面。第二锚固螺栓孔6成形后，及时将孔内清洁干净，并保持干燥。

图3显示，把植筋胶放入胶枪中，从第二锚固螺栓孔6的孔底向外注入粘结剂，注满孔洞的2/3，保证植筋(高强螺栓3)后饱满。

图3显示，将加工好并除锈后的高强螺栓2轻砸击至孔底，螺杆插入要缓慢，防止粘结剂在螺杆的快速挤压下喷出，造成螺杆与胶体之间不能完全紧密结合；螺杆插到孔底后，调整好外露部分位置，用绑丝或其他方法固定好螺杆。

图3显示，将弯曲成形并钻好孔的波纹钢板1套在拱圈4底部的高强螺栓2上，调整水平，并加上垫片、紧固螺母，交替拧紧和固定，完成波纹钢板1的安装。待全部波纹钢板安装完成后，对相邻波纹钢板的交界处，采用焊接固定连接。

图3显示，波纹钢板1安装完成后，通过灌浆孔7注入C40混凝土灌浆材料，压力以不小于0.5MPa为宜。同时要不断轻轻敲打钢板确保填充密实，不存在空洞。

图4、图1显示，在桥台10处新增混凝土基础9，混凝土基础9采用C30自密实混凝土现浇，配筋选用直径12mm的HRB400钢筋作为横向锚固钢筋11和直径10mm的HRB300钢筋作为纵向锚固钢筋12，部分纵向锚固钢筋12植入原桥台中，增加混凝土基础9与桥台10的连结性和整体性，最后将波纹钢板1尾端插入混凝土基础9中，待混凝土基础9凝固成形。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，其特征在于包括波纹钢板、高强螺栓、橡胶垫块、拱圈、灌浆孔、排气孔、混凝土基础、桥台、锚固钢筋，所述波纹钢板上安装有第一锚固螺栓孔、灌浆孔和排气孔，所述拱圈底部安装有第二锚固螺栓孔；在单孔圬工拱桥起拱面位置波纹钢板一端插入混凝土基础中；所述橡胶垫块位于波纹钢板与拱圈底部之间，橡胶垫块的位置与第一锚固螺栓孔和第二锚固螺栓孔一一对应，高强螺栓依次穿过波纹钢板、第一锚固螺栓孔、橡胶垫块和第二锚固螺栓孔，将波纹钢板固定于拱圈底部；波纹钢板与拱圈底部之间的间隙采用灌浆材料填充，相邻波纹钢板采用焊接固定连接，形成完整拱圈；所述锚固钢筋均匀分布在混凝土基础内部。

2.根据权利要求1所述的一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，其特征在于：所述波纹钢板的波形规格均为200cm×55cm×6mm，波纹钢板的弧度与拱圈弧度一致。

3.根据权利要求1所述的一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，其特征在于：所述波纹钢板共有2块，在拱圈底部完成安装后进行拼接，形成完整拱圈。

4.根据权利要求1所述的一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，其特征在于：所述高强螺栓的外径尺寸与第一锚固螺栓孔和第二锚固螺栓孔的内径尺寸配套。

5.根据权利要求1所述的一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，其特征在于：所述橡胶垫块与拱圈接触面尺寸为3cm×3cm，厚为1cm，与波纹钢板接触面与波纹钢板的波纹弧度一致且配套。

6.根据权利要求1所述的一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，其特征在于：所述锚固钢筋分为横向锚固钢筋和纵向锚固钢筋，横向锚固钢筋选用HRB400钢筋，横向锚固钢筋按照250mm等间距横向分布在混凝土基础内，最外侧钢筋距离混凝土基础表面50mm；纵向锚固钢筋选用HPB300钢筋，纵向锚固钢筋按照125mm等间距纵向分布在混凝土基础内，最外侧钢筋距离混凝土基础表面75mm。

7.根据权利要求1所述的一种适用于单孔圬工拱桥的波纹钢板套拱加固结构，其特征在于：所述橡胶垫块为中间预留有圆形通孔的正方形橡胶垫块，圆形通孔的内径大于高强螺栓外径尺寸，二者差值在2mm内；正方形橡胶垫块的外廓尺寸为15cm*15cm的正方形，厚度为3-5mm。

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