鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，所述主梁結(jié)構(gòu)包括有間距均勻設(shè)置的吊桿，吊桿下部設(shè)置有吊桿橫梁，包括：步驟一，在吊桿橫梁上安裝鋼縱梁，所述鋼縱梁將吊桿橫梁連接成一個(gè)整體；步驟二，在鋼縱梁的兩側(cè)設(shè)置混凝土縱梁。本發(fā)明對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)，增強(qiáng)了橋梁的縱向和橫向剛度，又對(duì)后續(xù)吊桿的更換起到了便利作用，而且施工工序簡(jiǎn)便，整體降低了施工成本。
【專利說明】鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼管混凝土拱橋的加固領(lǐng)域，特別是指無(wú)系桿、無(wú)縱梁的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自20世紀(jì)90年以來(lái)，鋼管混凝土拱橋在中國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，目前，己建成的鋼管混凝土拱橋約有200多座。
[0003]目前該類橋梁的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)各有不同，大部分已經(jīng)進(jìn)入吊桿更換周期，各種通病逐步顯現(xiàn)。特別是無(wú)系桿、無(wú)縱梁的鋼管混凝土鋪裝層損壞極其嚴(yán)重，而且短吊桿受力過大和因疲勞出現(xiàn)的各種病態(tài)，增加了對(duì)于此類橋梁的維修加固難度。
[0004]國(guó)內(nèi)，已有幾座鋼管拱橋?qū)χ髁航Y(jié)構(gòu)和吊桿進(jìn)行了加固、更換，部分橋梁達(dá)到了一定的加固效果，但還沒有達(dá)到加固之初的預(yù)想狀態(tài)。
[0005]對(duì)于大跨度、無(wú)系桿、無(wú)縱梁的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)加固技術(shù)無(wú)明確規(guī)范，而且加固設(shè)計(jì)和施工涉及因素較多，鋼管與混凝土各自的結(jié)構(gòu)關(guān)系如何選取，才能使二者的結(jié)合最優(yōu)，同樣缺乏研究。
[0006]由于施工偏差造成的，拱軸線與壓力線不重合等產(chǎn)生的附加應(yīng)力產(chǎn)生耦合，對(duì)鋼管混凝土極限承載力的影響有多大，值得深入研究。
[0007]基于現(xiàn)有的資料，雖然模型各有優(yōu)缺點(diǎn)，但缺乏計(jì)算鋼管拱強(qiáng)度和穩(wěn)定的符合實(shí)際的實(shí)用計(jì)算公式，對(duì)剛度加強(qiáng)的程度和如何平衡因過大剛度對(duì)結(jié)構(gòu)自身的影響沒有明確的規(guī)范。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法既能夠做到對(duì)原結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，又能夠?qū)罄m(xù)吊桿的更換起到便利作用。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，所述主梁結(jié)構(gòu)包括有間距均勻設(shè)置的吊桿，吊桿下部設(shè)置有吊桿橫梁，包括:
步驟一，在吊桿橫梁上安裝鋼縱梁，所述鋼縱梁將吊桿橫梁連接成一個(gè)整體；
步驟二，在鋼縱梁的兩側(cè)設(shè)置混凝土縱梁。
[0010]進(jìn)一步地，在步驟一前，拆除吊桿兩側(cè)的混凝土面板及吊桿橫梁上的混凝土。
[0011 ] 進(jìn)一步地，步驟一中，在所述鋼縱梁上安裝耳板，所述耳板與吊桿橫梁的側(cè)面密貼并通過定位螺栓固定。
[0012]進(jìn)一步地，所述耳板上還設(shè)置有耳板加勁板。
[0013]進(jìn)一步地，每個(gè)所述吊桿橫梁對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)鋼縱梁，每個(gè)所述鋼縱梁的長(zhǎng)度為:該吊桿橫梁的寬度+該吊桿橫梁到前一根吊桿橫梁1/2凈距+該吊桿橫梁到后一根吊桿橫梁1/2凈距。
[0014]進(jìn)一步地，步驟一中，將鋼縱梁全部定位完成后統(tǒng)一焊接，使鋼縱梁與吊桿橫梁連接成一個(gè)整體。
[0015]進(jìn)一步地，步驟二中，所述混凝土縱梁在拱角處斷開并通過剪力釘與鋼縱梁連接成整體。
[0016]進(jìn)一步地，所述混凝土縱梁在吊桿橫梁的兩側(cè)安裝牛腿。
[0017]進(jìn)一步地，所述混凝土縱梁通過U型鋼筋與其兩側(cè)的原混凝土橋面板連接。
[0018]進(jìn)一步地，在步驟二后，在鋼管混凝土拱橋的橋軸線位置設(shè)置一道橋軸線混凝土縱梁，所述橋軸線混凝土縱梁通過U型鋼筋與其兩側(cè)的原混凝土橋面板連接。
[0019]本發(fā)明對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)，增強(qiáng)了橋梁的縱向和橫向剛度，又對(duì)后續(xù)吊桿的更換起到了便利作用，而且施工工序簡(jiǎn)便，整體降低了施工成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中加固后橫斷面布置圖；
圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中加固后縱梁平面布置圖；
圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中吊桿橫梁處鋼縱梁橫斷面布置圖；
圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中混凝土縱梁橫斷面布置圖；
圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中剪力釘和U型鋼筋示意圖。
[0021]1、鋼縱梁，2、耳板，3、定位螺栓，4、耳板加勁板，5、橋軸線混凝土縱梁，6、混凝土縱梁，7、牛腿，8、U型鋼筋，9、剪力釘，10.吊桿，11、吊桿橫梁，12、伸縮縫。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0023]如圖1至圖5所示，本發(fā)明提供一種鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，其為在吊桿10處新增鋼縱梁I來(lái)完成加固。
[0024]所述主梁結(jié)構(gòu)包括有間距均勻設(shè)置的吊桿10，在吊桿橫梁11上安裝鋼縱梁1，所述鋼縱梁I將吊桿橫梁11連接成一個(gè)整體，并在鋼縱梁I的兩側(cè)設(shè)置混凝土縱梁6。本加固方法既做到對(duì)原結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，又對(duì)后續(xù)吊桿10的更換起到了便利作用。
[0025]本發(fā)明，首先需要拆除吊桿10兩側(cè)的混凝土面板及吊桿橫梁11上的混凝土。在具體實(shí)施例時(shí)，需要拆除吊桿10處的混凝土防撞護(hù)欄、吊桿10兩側(cè)的預(yù)制橋面板、吊桿橫梁11上濕接縫混凝土。將原來(lái)橋梁外側(cè)的兩道混凝土防撞護(hù)欄置換成鋼縱梁1，鋼縱梁I高度為1.2?1.3m,寬度為0.4m，鋼縱梁I的材料根據(jù)設(shè)計(jì)需要來(lái)選擇，例如采用Q345E鋼材，為了方便現(xiàn)場(chǎng)的施工，鋼縱梁I 一般采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式施工。
[0026]鋼縱梁I在吊桿橫梁11處向下伸出耳板2與吊桿橫梁11固定，鋼縱梁I還可作為后期更換吊桿10的分配梁使用，當(dāng)?shù)鯒U10臨時(shí)解除或斷裂時(shí)，該處的鋼縱梁I可承擔(dān)橋面恒載和動(dòng)載，并分配荷載至該吊桿10兩側(cè)的其他吊桿10上去，鋼縱梁I布置如附圖1、3。
[0027]本發(fā)明在鋼縱梁I兩側(cè)新增鋪了兩道混凝土縱梁6，混凝土縱梁6在拱角處斷開，供角是指混凝土縱梁6與鋼縱梁I的結(jié)合處，混凝土縱梁6的一側(cè)與鋼縱梁I通過剪力釘9連接成整體，另一側(cè)與原混凝土橋面板通過U型鋼筋8連接成整體，并在吊桿橫梁11兩側(cè)設(shè)置牛腿7，進(jìn)一步增強(qiáng)了橋梁的縱向剛度和橫向剛度。混凝土縱梁見附圖1、2、4。[0028]本發(fā)明還在橋的軸線位置增設(shè)了一道橋軸線混凝土縱梁5，橋軸線混凝土縱梁5在原橋的伸縮縫12處斷開，所述橋軸線混凝土縱梁5與兩側(cè)的原混凝土橋面板通過U型鋼筋8連接成整體，進(jìn)一步增強(qiáng)了橋梁的縱向剛度。
[0029]本發(fā)明通過兩道鋼縱梁1、五道混凝土縱梁對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了改變，起到系桿拱的作用，使得動(dòng)態(tài)懸浮體系變成了空間格構(gòu)體系，增加了橋面剛度和減小了橋面振動(dòng)振幅。
[0030]本發(fā)明在安裝鋼縱梁時(shí)具有以下步驟:
(I)、測(cè)量原橋橋面線型、吊桿索道管口標(biāo)高，作為后期施工過程中的原始標(biāo)高。
[0031](2)、利用風(fēng)鎬和混凝土切割機(jī)拆除:吊桿處混凝土防撞墻、吊桿10兩側(cè)混凝土鋪裝層和預(yù)制橋面板、吊桿橫梁11上的濕接縫混凝土。
[0032](3)、完成吊桿橫梁11傾斜度測(cè)量、凈距測(cè)量、頂面標(biāo)高測(cè)量。
[0033](4)、為保證鋼縱梁I的耳板2能與吊桿橫梁11側(cè)面密貼，通過吊桿橫梁11兩側(cè)傾斜度調(diào)整耳板2與鋼縱梁I腹板的安裝夾角(工廠預(yù)制的鋼縱梁1，要根據(jù)吊桿橫梁11傾斜度逐個(gè)放樣拼裝)。
[0034](5)、為保證鋼縱梁I現(xiàn)場(chǎng)安裝精度，減少現(xiàn)場(chǎng)施焊工作量。每個(gè)吊桿橫梁11對(duì)應(yīng)一塊鋼縱梁1，鋼縱梁寬度為吊桿橫梁寬度+其到前一根吊桿橫梁1/2凈距+其到后一根吊桿橫梁1/2凈距，每個(gè)吊桿橫梁11處的鋼縱梁I均因吊桿橫梁凈距和傾斜度不一致和不同，即單個(gè)鋼縱梁I只對(duì)應(yīng)一個(gè)吊桿橫梁11。
[0035](6)、為保證鋼縱梁I安裝的線形，根據(jù)吊桿橫梁11的頂面標(biāo)高和原橋線形，來(lái)預(yù)設(shè)吊桿橫梁11的抄墊高度和鑿毛深度。
[0036]抄墊一般采用立模后澆筑灌漿料，確保抄墊頂面線形與即將架設(shè)鋼縱梁I的線形一致，通過調(diào)整整體線形使吊桿橫梁11頂面的鑿毛個(gè)數(shù)盡量少與深度盡量小，保持鑿毛后的頂面線形與即將架設(shè)鋼縱梁I的線形一致。
[0037](7)、為保證鋼縱梁I安裝質(zhì)量，從原橋一側(cè)依次安裝至另一側(cè)，單跨內(nèi)鋼縱梁I全部定位完成后統(tǒng)一施焊，單跨合攏和全橋合攏宜在早晨低溫時(shí)段進(jìn)行。
[0038](9)、吊桿10兩側(cè)的混凝土縱梁6采用吊模施工，混凝土縱梁6在吊桿橫梁11的兩側(cè)設(shè)置牛腿，鋼縱梁I與混凝土縱梁6接觸處設(shè)置剪力釘9連接，混凝土縱梁6的另一側(cè)采用U型鋼筋8與原混凝土橋面板連接，保證了鋼縱梁1、混凝土縱梁6和原混凝土面板的整體性和橫向剛度。
[0039](10)、橋軸線混凝土縱梁5采用吊模施工，其兩側(cè)采用U型鋼筋8連接原混凝土橋面板，保證了混凝土縱梁6和原預(yù)制橋面板的整體性和橫向剛度。
[0040]為了進(jìn)一步保證鋼縱梁I與吊桿橫梁11連接，采取如下措施:
A、鋼縱梁的耳板2與吊桿橫梁11粘貼前必須除銹，耳板2的粘貼面縱向用打磨機(jī)全部打磨出金屬光澤，使光澤的紋路為橫向，打磨后的鋼縱梁粘貼面用丙酮清洗干凈。然后在鋼縱梁I上畫線定位，在設(shè)計(jì)位置鉆Φ 15mm的孔。
[0041]B、混凝土表面處理
按設(shè)計(jì)位置鑿開底板混凝土后，進(jìn)行整平處理，并在混凝土構(gòu)件粘結(jié)面，用硬毛刷沾高效洗滌劑，刷除表面油垢污物后用冷水沖洗，再對(duì)沾合面進(jìn)行打磨，除去2?3mm厚浮漿層，直至完全露出新面，并用無(wú)油壓縮空氣吹除粉粒。
[0042]C、鉆孔定位、清孔 先探測(cè)既有鋼筋混凝土中的預(yù)應(yīng)力鋼束(筋)及普通鋼筋的位置，如果與設(shè)計(jì)相沖突，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整鉆孔位置，然后用記號(hào)筆在孔位所對(duì)應(yīng)的混凝土表面上做記號(hào)，用電錘在記號(hào)上鉆孔。鉆孔完成后，先用硬毛刷刷走孔內(nèi)粉塵，再用高壓風(fēng)進(jìn)行吹孔，最后用干凈棉布沾丙酮或酒精徹底清洗孔道內(nèi)部。植入螺桿時(shí)必須保持孔內(nèi)無(wú)塵，干燥。
[0043]D、鋼縱梁安裝
將開孔、除銹打磨、清洗、驗(yàn)收合格后的鋼縱梁抬起，與已植螺桿進(jìn)行對(duì)孔安裝。安裝過程中，若開孔與個(gè)別已植螺桿有偏差，應(yīng)避免大力錘擊鋼縱梁I或螺桿以免損傷鋼板、砸斷或震松螺桿。應(yīng)將存在偏差的孔口標(biāo)記后將鋼縱梁I卸下，通過磁力鉆或氧割對(duì)存在偏差的孔進(jìn)行擴(kuò)孔后重新安裝。鋼縱梁I安裝到位后，為了保證注入的結(jié)構(gòu)膠的厚度均勻，應(yīng)在鋼縱梁I與混凝土之間對(duì)應(yīng)螺桿的位置放進(jìn)與結(jié)構(gòu)膠厚度相等的墊片或直徑相等的短鐵絲，將螺母擰緊。
[0044]E、植筋
按設(shè)計(jì)植筋位置用Φ 12鋼筋在梁體上鉆孔，孔徑15_，鉆孔深度不小于12cm —使用刷子及吹氣筒清孔，清除孔內(nèi)浮塵一配制植筋膠一使用專用注射槍將植筋膠從孔底部開始注膠，達(dá)孔深2/3左右一將鋼筋按一個(gè)方向緩緩旋入到孔底一檢查孔表面是否有膠水溢出以確?？變?nèi)充實(shí)一固化。
[0045]E、注膠、排氣管安裝
在鋼縱梁I調(diào)整到位前，應(yīng)在鋼縱梁I周邊、鋼縱梁I與混凝土粘貼面之間按50?IOOcm的間距品字形安裝長(zhǎng)度20cm左右(滿足注膠施工需要的長(zhǎng)度)的塑料軟管作為注膠及排氣管。
[0046]F、周邊封閉
周邊封閉的主要目的是:在所要粘貼鋼縱梁I與混凝土間形成一個(gè)封閉的空腔，并能承受注膠時(shí)所施加的壓力。周邊封閉應(yīng)做到強(qiáng)度足夠，邊線平順規(guī)整。為克服注膠時(shí)所施加的壓力提供足夠的支撐。封邊膠涂抹完成后應(yīng)及時(shí)對(duì)封邊膠表面及邊緣進(jìn)行修整，以達(dá)到邊線順直、表面平整、光滑的效果。
[0047]G、壓力注膠
在確認(rèn)封邊不漏氣后開始灌注結(jié)構(gòu)膠。當(dāng)相鄰注膠管開始有膠液流出后，在當(dāng)前注膠管持續(xù)灌注2?5分鐘，同時(shí)用小錘持續(xù)仔細(xì)敲擊檢查當(dāng)前注膠管與下一注膠管之間的注膠密實(shí)度，并觀察相鄰注膠管(排氣管)是否還有氣泡排出，在確認(rèn)該段膠液已密實(shí)且相鄰注膠管(排氣管)無(wú)氣泡排出后，方可將當(dāng)前注膠管封閉，移至下一注膠管繼續(xù)注膠。注膠過程中禁止搖晃注膠罐，以防止露出壓力注膠罐的出膠口而將氣泡注入鋼縱梁空腔內(nèi)部。
[0048]以上所述實(shí)施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，所述主梁結(jié)構(gòu)包括有間距均勻設(shè)置的吊桿，吊桿下部設(shè)置有吊桿橫梁，其特征在于，包括: 步驟一，在吊桿橫梁上安裝鋼縱梁，所述鋼縱梁將吊桿橫梁連接成一個(gè)整體； 步驟二，在鋼縱梁的兩側(cè)設(shè)置混凝土縱梁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，其特征在于，在步驟一前，拆除吊桿兩側(cè)的混凝土面板及吊桿橫梁上的混凝土。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，其特征在于，步驟一中，在所述鋼縱梁上安裝耳板，所述耳板與吊桿橫梁的側(cè)面密貼并通過定位螺栓固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，其特征在于，所述耳板上還設(shè)置有耳板加勁板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，其特征在于，每個(gè)所述吊桿橫梁對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)鋼縱梁，每個(gè)所述鋼縱梁的長(zhǎng)度為:該吊桿橫梁的寬度+該吊桿橫梁到前一根吊桿橫梁1/2凈距+該吊桿橫梁到后一根吊桿橫梁1/2凈距。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，其特征在于，步驟一中，將鋼縱梁全部定位完成后統(tǒng)一焊接，使鋼縱梁與吊桿橫梁連接成一個(gè)整體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，其特征在于，步驟二中，所述混凝土縱梁在拱角處斷開并通過剪力釘與鋼縱梁連接成整體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，其特征在于，所述混凝土縱梁在吊桿橫梁的兩側(cè)安裝牛腿。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，其特征在于，所述混凝土縱梁通過U型鋼筋與其兩側(cè)的原混凝土橋面板連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管混凝土拱橋主梁結(jié)構(gòu)的加固方法，其特征在于，在步驟二后，在鋼管混凝土拱橋的橋軸線位置設(shè)置一道橋軸線混凝土縱梁，所述橋軸線混凝土縱梁通過U型鋼筋與其兩側(cè)的原混凝土橋面板連接。
【文檔編號(hào)】E01D22/00GK103758046SQ201310747989
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】吳運(yùn)宏, 王戒躁, 江湧, 李偉, 陳志敏, 國(guó)洪光, 金博, 張超福, 楊先權(quán), 丁運(yùn)波, 張磊 申請(qǐng)人:中鐵大橋局股份有限公司, 中鐵大橋局武漢橋梁特種技術(shù)有限公司