一種板梁橋加固結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于板梁橋加固技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種板梁橋的加固結(jié)構(gòu)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)役橋梁的實(shí)際通行荷載的增加，大量舊橋已不能滿(mǎn)足使用要求。在現(xiàn)役公路橋梁中，有相當(dāng)大的部分需要承載力提升或維修加固。特別是對(duì)于那些有一定承載潛力且損壞不大的橋梁，通過(guò)適當(dāng)?shù)募庸檀胧?，可增?qiáng)橋梁的承載能力，恢復(fù)和提升其通行能力，延長(zhǎng)其壽命。這樣不但節(jié)約資金，而且施工速度快，還避免了舊橋拆除帶來(lái)的污染問(wèn)題。
[0003]在公路橋梁和城市橋梁建設(shè)中，板梁橋具有受力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、可標(biāo)準(zhǔn)化集中預(yù)制生產(chǎn)、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，是中小跨徑橋梁中應(yīng)用較為廣泛的橋型。裝配式板梁橋通過(guò)鉸縫或濕接縫將預(yù)制板連成整體，從而將行車(chē)道板的局部荷載傳遞至各個(gè)相鄰的預(yù)制板，改善了單板的受力情況。隨著交通量增大，重載交通增多，大量早期修建的板橋由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，出現(xiàn)了不同程度的病害。例如，橋面鋪裝層出現(xiàn)了沿板間企口縫的縱向裂縫;空心板企口縫混凝土破碎、脫落，并出現(xiàn)大面積滲漏。一些鉸縫發(fā)生了破壞，使得板與板之間的咬合力大大減小，力的傳遞作用大幅降低，此時(shí)輪重將由單塊板獨(dú)自承受，即形成單板受力現(xiàn)象。由于此類(lèi)病害數(shù)量較大，如果全部采用更換梁板的加固方案，耗資巨大，且要中斷交通。
[0004]對(duì)于板梁橋單板受力問(wèn)題的處理方法較常用的有橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法和粘貼加固法，具體如下:
[0005]1、體外預(yù)應(yīng)力加固法:通過(guò)增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力束對(duì)板梁主動(dòng)施加預(yù)壓力，用預(yù)壓力產(chǎn)生的反彎矩抵消或減輕外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，以改善結(jié)構(gòu)受力狀況。但是該方法不能改善鉸縫的受力情況，不能提高結(jié)構(gòu)的剛度，且錨固點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，會(huì)產(chǎn)生較大的次內(nèi)力，鋼束的耐久性也不易保證。拉索貫穿于橋內(nèi)部時(shí)，需要在各空心板上橫向開(kāi)孔，施工量大，成本高，不便于實(shí)施，還需破壞空心板原結(jié)構(gòu)，影響空心板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而且采用體外或體內(nèi)受力橫向夾緊加固結(jié)構(gòu)時(shí)，若鉸縫再次破壞或者相鄰兩空心板之間接觸面磨損變形，則會(huì)導(dǎo)致拉索松脫，使夾板對(duì)橋梁的橫向夾緊加固作用失效，長(zhǎng)期可靠性較差，不利于保證質(zhì)量。
[0006]2、粘貼加固法:主要包括粘貼鋼板加固法和粘貼纖維復(fù)合材料加固法。粘貼鋼板加固法是利用粘結(jié)劑和錨栓把鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱部位，使鋼板與被加固的混凝土結(jié)構(gòu)形成整體，以提高結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度。但該方法同樣不能提高橋梁的剛度，并且鋼板和混凝土之間會(huì)由于收縮徐變和溫度應(yīng)力等因素造成受力的不同步，對(duì)原橋產(chǎn)生次內(nèi)力。粘貼纖維復(fù)合材料加固法是利用專(zhuān)用的結(jié)構(gòu)膠將高強(qiáng)度的纖維復(fù)合材料粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件表面，使復(fù)合材料與原構(gòu)件形成整體。纖維復(fù)合材料自重很輕，強(qiáng)度也優(yōu)于普通鋼材，但幾乎不提高結(jié)構(gòu)剛度，且膠體易出現(xiàn)老化、混凝土與復(fù)合材料不能共同受力。
[0007]3、橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法:將原橋的混凝土調(diào)平層改造成主梁的結(jié)構(gòu)層，通過(guò)增大主梁有效高度及抗彎能力來(lái)改善行車(chē)條件和橋梁橫向分布荷載能力，屬于混凝土梁受壓區(qū)加固法。該加固方法實(shí)施的前提是原主梁具有足夠的配筋率且橋梁結(jié)構(gòu)處于良好的工作狀態(tài)。該方法的缺點(diǎn)在于鑿除或鑿毛橋面進(jìn)行鋪裝時(shí)，全部工作均由人工作業(yè)完成，用工量較大，工期較長(zhǎng)，而且影響現(xiàn)有交通。
[0008]另外，申請(qǐng)?zhí)枮?01210426296.4的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種橫向整體夾聯(lián)加固的混凝土空心板橋的方法，可在一定程度上提高混凝土空心板橋的橫向整體結(jié)構(gòu)性能，避免單板受力，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。但是，加固件工字鋼梁懸吊在梁板底部，影響橋梁外觀;并且，對(duì)于那些經(jīng)常承受超載作用而現(xiàn)有結(jié)構(gòu)已不能滿(mǎn)足荷載要求的板橋以及早期修建設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低的板橋，還需要通過(guò)其他途徑尋求加固方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種板梁橋加固結(jié)構(gòu)。該板梁橋加固結(jié)構(gòu)可大幅度地提升橋梁的承載力，并增大橋梁橫向整體的剛度，使全橋各片主梁受力更加均勻，避免形成單板受力的狀態(tài)，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種板梁橋加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括設(shè)置在板梁橋板梁下方的波紋鋼板拱殼、設(shè)置在板梁橋左側(cè)橋臺(tái)上的左側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)和設(shè)置在板梁橋右側(cè)橋臺(tái)上的右側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)，所述波紋鋼板拱殼的左端與左側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)固定連接，所述波紋鋼板拱殼的右端與右側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)固定連接，所述板梁橋的上游側(cè)和下游側(cè)均設(shè)置有鋼板端墻，所述鋼板端墻的上邊緣與板梁相連接，所述鋼板端墻的下邊緣與波紋鋼板拱殼相連接，所述波紋鋼板拱殼、左側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)、左側(cè)橋臺(tái)、板梁、右側(cè)橋臺(tái)、右側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)和鋼板端墻圍成的空間內(nèi)澆筑有混凝土填充體。
[0011]上述的一種板梁橋的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述混凝土填充體內(nèi)與所述波紋鋼板拱殼頂部相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有鋼筋網(wǎng)，所述鋼筋網(wǎng)與所述波紋鋼板拱殼相連接。
[0012]上述的一種板梁橋加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述混凝土填充體采用自密實(shí)混凝土饒筑而成。
[0013]上述的一種板梁橋加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述混凝土填充體內(nèi)設(shè)置有與拱橋行車(chē)方向相垂直的鋼管，所述鋼管通過(guò)連接鋼筋與波紋鋼板拱殼連接。
[0014]上述的一種板梁橋加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述波紋鋼板拱殼包括多個(gè)鋼板拱殼單元，多個(gè)所述鋼板拱殼單元沿與拱橋行車(chē)方向相垂直的方向依次布設(shè)，每個(gè)鋼板拱殼單元包括依次連接的多個(gè)單片波紋鋼板，所述鋼板拱殼單元上相鄰兩個(gè)單片波紋鋼板相互搭接，且相鄰兩個(gè)所述單片波紋鋼板通過(guò)穿過(guò)其搭接部的第一連接件相連接，相鄰兩個(gè)所述鋼板拱殼單元相互搭接，相鄰兩個(gè)所述鋼板拱殼單元通過(guò)穿過(guò)其搭接部的第二連接件相連接。
[0015]上述的一種板梁橋加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一連接件包括第一錨固段和第一螺紋連接段，所述第一錨固段伸入所述混凝土填充體的一端設(shè)置有第一錨接彎鉤，所述第一錨固段的另一端與所述第一螺紋連接段的一端相連接，所述第一螺紋連接段的另一端從相鄰兩個(gè)單片波紋鋼板的搭接部穿出，所述混凝土填充體內(nèi)設(shè)置有套在所述第一螺紋連接段上的第一內(nèi)螺母，所述混凝土填充體的外側(cè)設(shè)置有套在所述第一螺紋連接段上的第一外螺母;所述第二連接件包括第二錨固段和第二螺紋連接段，所述第二錨固段伸入所述混凝土填充體的一端設(shè)置有第二錨接彎鉤，所述第二錨固段的另一端與所述第二螺紋連接段的一端相連接，所述第二螺紋連接段的另一端從相鄰兩個(gè)鋼板拱殼單元的搭接部穿出，所述混凝土填充體內(nèi)設(shè)置有套在所述第二螺紋連接段上的第二內(nèi)螺母，所述混凝土填充體的外側(cè)設(shè)置有套在所述第二螺紋連接段上的第二外螺母。
[0016]為了快速、有效的施工上述板梁橋加固結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提供了一種板梁橋加固結(jié)構(gòu)的施工方法。本發(fā)明板梁橋加固結(jié)構(gòu)的施工方法采用的技術(shù)方案是:一種板梁橋加固結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0017]步驟一、補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)施工:在板梁橋左側(cè)橋臺(tái)的內(nèi)側(cè)施工左側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)，所述左側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)與所述左側(cè)橋臺(tái)固定連接，所述左側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)上設(shè)置有朝向所述右側(cè)橋臺(tái)伸出的左側(cè)伸出部;在板梁橋右側(cè)橋臺(tái)的內(nèi)側(cè)施工右側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)所述右側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)與所述右側(cè)橋臺(tái)固定連接，所述右側(cè)補(bǔ)強(qiáng)基礎(chǔ)上設(shè)置有朝向所述左側(cè)橋臺(tái)伸出的右側(cè)伸出部；
[0018]步驟二、波紋鋼板拱殼施工:在波紋鋼板拱殼施工時(shí)，包括以下步驟:
[0019]步驟201、在所述左側(cè)伸出部上設(shè)置有與板梁橋行車(chē)方向相垂直的左側(cè)導(dǎo)軌，在所述右側(cè)伸出部上設(shè)置有與板梁橋行車(chē)方向相垂直的右側(cè)導(dǎo)軌；
[0020]步驟202、在板梁橋的上游側(cè)或下游側(cè)搭設(shè)腳手架，并使所述腳手架頂部的形狀與待施工的波紋鋼板拱殼的形狀相適配；
[0021]步驟203、在所述腳手架頂部將多個(gè)單片波紋鋼板依次搭接構(gòu)成鋼板拱殼單元，并使鋼板拱殼單元上相鄰兩個(gè)所述單片波紋鋼板通過(guò)穿過(guò)其搭接部的第一連接件相連接；
[0022]步驟204、將鋼板拱殼單元的左端伸入所述左側(cè)導(dǎo)軌且與所述左側(cè)導(dǎo)軌呈滑動(dòng)配合，將鋼板拱殼單元的右端伸入所述右側(cè)導(dǎo)軌且與所述右側(cè)導(dǎo)軌呈滑動(dòng)配合，再使鋼板拱殼單元沿所述左側(cè)導(dǎo)軌和右側(cè)導(dǎo)軌滑動(dòng)至板梁橋的板梁下方，并在鋼板拱殼單元與板梁之間預(yù)留有用于澆筑混凝土的間隙；
[0023]步驟205、重復(fù)步驟202和步驟203，完成多個(gè)鋼板拱殼單元的安裝，將相鄰兩個(gè)鋼板拱殼單元相搭接，并使相鄰兩個(gè)所述鋼板拱殼單元通過(guò)穿過(guò)其搭接部的第二連接件相連接從而構(gòu)成波紋鋼板拱殼；
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