当前位置: 首页 > 专利查询>长安大学专利>正文

一种圬工拱桥加固结构及其施工方法技术

技术编号:13119215 阅读:1134 留言:0更新日期:2016-04-06 09:22
本发明专利技术公开了一种圬工拱桥加固结构,包括两侧加宽基础、两侧加宽拱座以及由自密实混凝土和波纹钢板拱壳组成的补强拱圈。该加固结构能够大幅度地提升病害拱桥的承载力,加固作业对既有拱圈的力学性能影响较小。本发明专利技术还公开了一种圬工拱桥加固结构的施工方法,包括以下步骤:加宽基础施工;加宽拱座施工;波纹钢板拱壳施工;封堵端板施工;混凝土填充体施工。该施工方法通过在拱形脚手架及延伸拱座分组拼装波纹钢板拱壳,通过牵引移动,逐步就位,能够快速、有效的实现圬工拱桥加固结构的施工。

【技术实现步骤摘要】
一种圬工拱桥加固结构及其施工方法
本专利技术属于圬工拱桥加固
,具体涉及一种圬工拱桥加固结构及其施工方法。
技术介绍
随着使用年限的增加,在河水的冲刷、腐蚀,以及外界环境的风化作用下,目前相当数量的圬工拱桥拱桥主拱圈、腹拱圈等构件已发生损坏,从而导致承载力下降。同时,随着现役桥梁的实际通行荷载的增加,大量旧拱桥已不能满足使用要求,需要承载力提升或维修加固。在桥梁工程中,石拱桥是非常古老的桥型,同时也是现阶段省县乡道上最主要的桥型之一。近年来,随着省县乡道车流量增加以及超载车、重型车增多,加剧了石拱桥病害的产生。特别是以前依照旧规范甚至没有规范指导下修建的石拱桥,由于设计荷载等级偏低,已经不能满足现阶段交通通行的要求。另外,随着服役年限的增长,桥梁的病害问题也越来越突出,需要处理的拱桥数量也越来越多。石拱桥的破坏带有很大的突发性,给桥梁的安全带来很大的威胁。如果对这些桥进行拆除重建,不仅要耗费巨大的人力、物力、财力,还需要中断交通,这对经济的影响是不可估量的。特别是对于那些有一定承载潜力且损坏不大的桥梁,通过适当的加固措施,可增强桥梁的承载能力,恢复和提升其通行能力,延长其寿命。这样不但节约资金,而且施工速度快,还避免了旧桥拆除带来的污染问题。目前对拱桥的修复和加固方法可以分为两大类:1、通过增大主拱圈截面面积方法和提高主拱圈强度方法(例如,粘贴钢板和碳纤维布),提高主拱圈承载力;2、通过改变结构体系或减轻拱上建筑恒重,减小主拱圈内力,维持主拱圈承载功能。已有研究结果表明,粘贴钢板或纤维布对以受压为主的拱圈改善效果不明显,且石砌拱圈表面的风化层会明显影响钢板或纤维布与原拱圈的共同工作效果。所以,当主拱圈承重构件的断面不足,或承载构件施工质量不佳或已发生性能劣化,或由于桥梁长期超载运营等原因引起开裂、变形时,一般需要采用增加主拱圈截面面积的方法进行加固。增加主拱圈截面面积的方法可采用在原拱圈上缘(拱背)浇注混凝土、在原拱圈下缘浇注混凝土和在拱圈四周新增钢筋混凝土套箍3种方法。1、在原主拱圈上缘(拱背)浇注混凝土,特别对于实腹式拱桥的实腹段需要拆除上部结构,施工周期长,费用高,又要中断交通。2、在桥下净空容许、桥下泄水面积容许缩小时,可采用在原拱圈下面喷射混凝土或紧贴原拱圈下面浇筑钢筋混凝土新拱圈的方法。如果在原拱圈下缘浇注普通混凝土,由于一般加厚层都比较薄,模板是曲面形、钢筋是曲线形,泵送进去的混凝土在重力作用下垂直下落,堆积在钢筋、模板间,导致混凝土根本浇注不进去;即使浇注进去,也会存在结合不密实的问题。通过振动器振动后,混凝土仍不密实,大量混凝土堆积在模板浇注口,施工时难度较大。3、在拱圈四周新增钢筋混凝土套箍的方法可以通过增加截面面积增加承载力,但由于混凝土面积较大,新增混凝土产生较大自重;通常只有拱圈区段性设置,才能减少混凝土用量,但是,区段性设置将导致突变截面成为加固后拱圈的薄弱点。申请号为201110247277.0的中国专利技术专利公开了一种圬工拱桥的加固方法通过植筋和浇注混凝土的方式,沿拱圈的两侧形成一体结构的钢筋混凝土肋,对称布置的截面为L形的钢筋混凝土肋可以将荷载直接传递至拱座。上述各种通过扩大截面面积提高承载力方法,无论采用喷射混凝土还是浇筑混凝土工艺,大面积的植筋时均会对原有拱圈结构造成损伤,影响原拱圈的完整性。申请号为201410031178.2的中国专利技术专利公开了一种采用钢波纹板加固危桥的方法。专利设计采用顶推法使钢波纹板拱进入桥梁拱圈内;并提出向钢波纹板拱与桥梁拱圈内圆周面之间的间隙中浇筑混凝土或喷砂浆形成填充层。该方案存在以下3方面问题:1、钢波纹板拱顶推法就位,实施难度较大;2、如上所述,采用普通混凝土填充无法达到设计要求的密实状态;3、向钢波纹板拱与桥梁拱圈内圆周面之间的间隙中喷砂浆的工艺根本无法实施。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足,提供一种圬工拱桥加固结构。该加固结构能够大幅度地提升桥梁的承载力,并由于该加固结构无需在拱圈内植筋,从而对拱圈的力学性能影响非常小,在保证原圬工拱桥结构的同时,实现了对圬工拱桥的有效加固。为实现上述目的,本专利技术圬工拱桥加固结构采用的技术方案是:一种圬工拱桥加固结构,其特征在于:包括左侧加宽基础、右侧加宽基础、左侧加宽拱座、右侧加宽拱座和波纹钢板拱壳,所述左侧加宽基础设置在拱桥的左侧基础内侧且与所述左侧基础相连接,所述右侧加宽基础设置在拱桥的右侧基础内侧且与所述右侧基础相连接,所述左侧加宽拱座设置在所述左侧加宽基础上且与拱桥的左侧拱座相连接,所述右侧加宽拱座设置在所述右侧加宽基础上且与拱桥的右侧拱座相连接,所述波纹钢板拱壳设置在拱桥的拱圈下方,所述波纹钢板拱壳的左端与左侧拱座相连接,所述波纹钢板拱壳的右端与右侧拱座相连接,所述波纹钢板拱壳与拱圈之间浇筑有混凝土填充体,所述拱桥的上游侧和下游侧均设置有用于封堵所述混凝土填充体的封堵端板。上述的一种圬工拱桥加固结构,其特征在于:所述混凝土填充体采用自密实混凝土浇筑而成。上述的一种圬工拱桥加固结构,其特征在于:所述波纹钢板拱壳与拱圈之间的距离沿拱圈的拱顶位置到所述左侧拱座的方向逐渐增大,所述波纹钢板拱壳与拱圈之间的距离沿拱圈的拱顶位置到右侧拱座的方向逐渐增大。上述的一种圬工拱桥加固结构,其特征在于:所述波纹钢板拱壳包括多个钢板拱壳单元,多个所述钢板拱壳单元沿与拱桥行车方向相垂直的方向依次布设,每个钢板拱壳单元包括沿拱圈的走向依次连接的多个单片波纹钢板,所述钢板拱壳单元上相邻两个单片波纹钢板相互搭接,且相邻两个所述单片波纹钢板通过穿过其搭接部的第一连接件相连接,相邻两个所述钢板拱壳单元相互搭接,相邻两个所述钢板拱壳单元通过穿过其搭接部的第二连接件相连接。上述的一种圬工拱桥加固结构,其特征在于:所述第一连接件包括第一锚固段和第一螺纹连接段,所述第一锚固段伸入所述混凝土填充体的一端设置有第一锚接弯钩,所述第一锚固段的另一端与所述第一螺纹连接段的一端相连接,所述第一螺纹连接段的另一端从相邻两个单片波纹钢板的搭接部穿出,所述混凝土填充体内设置有套在所述第一螺纹连接段上的第一内螺母,所述混凝土填充体的外侧设置有套在所述第一螺纹连接段上的第一外螺母;所述第二连接件包括第二锚固段和第二螺纹连接段,所述第二锚固段伸入所述混凝土填充体的一端设置有第二锚接弯钩,所述第二锚固段的另一端与所述第二螺纹连接段的一端相连接,所述第二螺纹连接段的另一端从相邻两个钢板拱壳单元的搭接部穿出,所述混凝土填充体内设置有套在所述第二螺纹连接段上的第二内螺母,所述混凝土填充体的外侧设置有套在所述第二螺纹连接段上的第二外螺母。上述的一种圬工拱桥加固结构,其特征在于:所述第一外螺母和与其相邻的单片波纹钢板之间设置有第一弹簧垫圈,所述第一外螺母远离所述第一弹簧垫圈的一侧设置有第一锁紧螺母;所述第二外螺母和与其相邻的钢板拱壳单元之间设置有第二弹簧垫圈,所述第二外螺母远离所述第二弹簧垫圈的一侧设置有第二锁紧螺母。上述的一种圬工拱桥加固结构,其特征在于:所述封堵端板的上边缘与拱圈锚固连接,所述封堵端板的下边缘与波纹钢板拱壳相焊接。为了快速、有效的施工上述圬工拱桥加固结构,本专利技术还提供了一种圬工拱桥加固结构的施工方法。本发本文档来自技高网
...
一种圬工拱桥加固结构及其施工方法

【技术保护点】
一种圬工拱桥加固结构,其特征在于:包括左侧加宽基础(1)、右侧加宽基础(12)、左侧加宽拱座(4)、右侧加宽拱座(13)和波纹钢板拱壳(14),所述左侧加宽基础(1)设置在拱桥的左侧基础(2)内侧且与所述左侧基础(2)相连接,所述右侧加宽基础(12)设置在拱桥的右侧基础(11)内侧且与所述右侧基础(11)相连接,所述左侧加宽拱座(4)设置在所述左侧加宽基础(1)上且与拱桥的左侧拱座(3)相连接,所述右侧加宽拱座(13)设置在所述右侧加宽基础(12)上且与拱桥的右侧拱座(10)相连接,所述波纹钢板拱壳(14)设置在拱桥的拱圈(7)下方,所述波纹钢板拱壳(14)的左端与左侧拱座(3)相连接,所述波纹钢板拱壳(14)的右端与右侧拱座(10)相连接,所述波纹钢板拱壳(14)与拱圈(7)之间浇筑有混凝土填充体(8),所述拱桥的上游侧和下游侧均设置有用于封堵所述混凝土填充体(8)的封堵端板(16)。

【技术特征摘要】
1.一种圬工拱桥加固结构,其特征在于:包括左侧加宽基础(1)、右侧加宽基础(12)、左侧加宽拱座(4)、右侧加宽拱座(13)和波纹钢板拱壳(14),所述左侧加宽基础(1)设置在拱桥的左侧基础(2)内侧且与所述左侧基础(2)相连接,所述右侧加宽基础(12)设置在拱桥的右侧基础(11)内侧且与所述右侧基础(11)相连接,所述左侧加宽拱座(4)设置在所述左侧加宽基础(1)上且与拱桥的左侧拱座(3)相连接,所述右侧加宽拱座(13)设置在所述右侧加宽基础(12)上且与拱桥的右侧拱座(10)相连接,所述波纹钢板拱壳(14)设置在拱桥的拱圈(7)下方,所述波纹钢板拱壳(14)的左端与左侧拱座(3)相连接,所述波纹钢板拱壳(14)的右端与右侧拱座(10)相连接,所述波纹钢板拱壳(14)与拱圈(7)之间浇筑有混凝土填充体(8),所述拱桥的上游侧和下游侧均设置有用于封堵所述混凝土填充体(8)的封堵端板(16);所述混凝土填充体(8)采用自密实混凝土浇筑而成,所述波纹钢板拱壳(14)顶部上方浇筑有添加膨胀剂的自密实混凝土;所述波纹钢板拱壳(14)包括多个钢板拱壳单元(14-1),多个所述钢板拱壳单元(14-1)沿与拱桥行车方向相垂直的方向依次布设,每个钢板拱壳单元(14-1)包括沿拱圈(7)的走向依次连接的多个单片波纹钢板(14-1-1),所述钢板拱壳单元(14-1)上相邻两个单片波纹钢板(14-1-1)相互搭接,且相邻两个所述单片波纹钢板(14-1-1)通过穿过其搭接部的第一连接件(15)相连接,相邻两个所述钢板拱壳单元(14-1)相互搭接,相邻两个所述钢板拱壳单元(14-1)通过穿过其搭接部的第二连接件(18)相连接;所述第一连接件(15)包括第一锚固段(15-1)和第一螺纹连接段(15-2),所述第一锚固段(15-1)伸入所述混凝土填充体(8)的一端设置有第一锚接弯钩(15-3),所述第一锚固段(15-1)的另一端与所述第一螺纹连接段(15-2)的一端相连接,所述第一螺纹连接段(15-2)的另一端从相邻两个单片波纹钢板(14-1-1)的搭接部穿出,所述混凝土填充体(8)内设置有套在所述第一螺纹连接段(15-2)上的第一内螺母(15-4),所述混凝土填充体(8)的外侧设置有套在所述第一螺纹连接段(15-2)上的第一外螺母(15-5);所述第二连接件(18)包括第二锚固段(18-1)和第二螺纹连接段(18-2),所述第二锚固段(18-1)伸入所述混凝土填充体(8)的一端设置有第二锚接弯钩(18-3),所述第二锚固段(18-1)的另一端与所述第二螺纹连接段(18-2)的一端相连接,所述第二螺纹连接段(18-2)的另一端从相邻两个钢板拱壳单元(14-1)的搭接部穿出,所述混凝土填充体(8)内设置有套在所述第二螺纹连接段(18-2)上的第二内螺母(18-4),所述混凝土填充体(8)的外侧设置有套在所述第二螺纹连接段(18-2)上的第二外螺母(18-5);所述第一外螺母(15-5)和与其相邻的单片波纹钢板(14-1-1)之间设置有第一弹簧垫圈(15-6),所述第一外螺母(15-5)远离所述第一弹簧垫圈(15-6)的一侧设置有第一锁紧螺母(15-7);所述第二外螺母(18-5)和与其相邻的钢板拱壳单元(14-1)之间设置有第二弹簧垫圈(18-6),所述第二外螺母(18-5)远离所述第二弹簧垫圈(18-6)的一侧设置有第二锁紧螺母(18-7)。2.根据权利要求1所述的一种圬工拱桥加固结构,其特征在于:所述波纹钢板拱壳(14)与拱圈(7)之间的距离沿拱圈(7)的拱顶位置到所述左侧拱座(3)的方向逐渐增大,所述波纹钢板拱壳(14)与拱圈(7)之间的距离沿拱圈(7)的拱顶位置到右侧拱座(10)的方向逐渐增大。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:原喜忠王立鹏欧阳煜
申请(专利权)人:长安大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1