一种覆土波纹钢板-混凝土组合拱桥的加强方法技术

本发明专利技术公开了一种覆土波纹钢板-混凝土组合拱桥的加强方法，本发明专利技术中的波纹钢板-混凝土组合拱圈，可使拱圈强度、刚度大大增强，上侧钢板顶部的混凝土提高了拱圈耐久性、抗震性及防火性；钢筋混凝土圈梁保护了路基护坡，提高了复合结构的整体横向刚度；钢筋混凝土卸载板可扩大结构受力区域，减小汽车活载对拱圈产生的应力及变形；镀锌波纹钢管可减轻组合拱圈的恒载，降低了组合拱圈的应力及变形，提高了结构跨径及美感。此加强方法具有工程造价低、施工速度快、耐久性好、维护成本低、环保等特点，在中小跨径桥涵中具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，本专利技术中的波纹钢板-混凝土组合拱圈，可使拱圈强度、刚度大大增强，上侧钢板顶部的混凝土提高了拱圈耐久性、抗震性及防火性；钢筋混凝土圈梁保护了路基护坡，提高了复合结构的整体横向刚度；钢筋混凝土卸载板可扩大结构受力区域，减小汽车活载对拱圈产生的应力及变形；镀锌波纹钢管可减轻组合拱圈的恒载，降低了组合拱圈的应力及变形，提高了结构跨径及美感。此加强方法具有工程造价低、施工速度快、耐久性好、维护成本低、环保等特点，在中小跨径桥涵中具有良好的应用前景。【专利说明】
本专利技术属于覆土波纹钢板桥加强领域，具体涉及一种适用于覆土波纹钢板-混凝土组合拱桥的加强方法。
技术介绍
中、小桥涵在公路和铁路工程中占有重要的地位。而现今中、小桥涵绝大多数为钢筋混凝土及圬工结构。圬工及钢筋混凝土结构设计施工工期较长，且极易在运营阶段产生开裂、剥落、渗水、钢筋锈蚀等病害，严重地影响了中、小桥涵结构的安全性、适用性及耐久性。同时在后期维护加固上，甚至还要花费比新建桥涵更多的资金、人力。而与圬工及钢筋混凝土结构相比，覆土波纹钢板结构具有工程造价低、变形适应力强、耐久性好、施工方便、对环境扰动少的特点，被广泛运用在小跨径桥涵中，在膨胀土、软土及多年冻土地区具有广阔的应用前景。据研究表明，此种结构波纹钢板拱壳仅承受结构总荷载的30%左右，而其余部分均有其周围的土体承担，土及波纹钢板结构协同作用显著。对于很多覆土波纹钢板拱桥结构，因施工等各种原因，在其拱顶的覆土厚度不可能达到规范要求的最小高度。目前国内外修建的覆土波纹钢板拱桥跨径基本在10nT20m之间，亟需增大结构的跨越能力以扩大其应用范围，而增大跨径后，结构内力增加的问题就必须克服。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有中小桥涵耐久性差、施工周期长、造价高及现有覆土波纹钢板桥涵跨径较小、抗屈曲能力弱、抗震性能不强、拱顶填土高度不够等不足，提供，通过加强结构、减少荷载两方面来克服上述中小桥涵及一般覆土波纹钢板桥的缺陷。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现:，该方法包括以下步骤:Cl)开挖桥址土层并对地基进行处理，铺置碎石垫层，并放置钢筋混凝土拱座5。 (2)将第一波纹钢板和第二波纹钢板通过高强螺栓连接，第二波纹钢板反置于第一波纹钢板下部，之后在横纵向通过高强螺栓进行拼接形成加劲波纹钢板拱圈；拼接时，力口劲波纹钢板拱圈的相邻横向接缝错开30-50cm ；(3)将加劲波纹钢板拱圈安装在钢筋混凝土拱座上，从拱脚向拱圈空腔内压浆灌注混凝土，待混凝土达到设计强度的90%后，在第一波纹钢板顶部浇筑混凝土，最终形成波纹钢板-混凝土组合拱圈；其中，混凝土为轻质高强细骨料混凝土，在第一波纹钢板顶部浇筑的混凝土的厚度应超过第一波纹钢板波峰至少15_ ；(4)在波纹钢板-混凝土组合拱圈的两侧安装钢筋混凝土圈梁，待第一波纹钢板顶部的混凝土达到设计强度的90%后，分层填筑压实砂土，在到达波纹钢管标高时，安装波纹钢管；(5)在压实砂土的填筑高度达到距离波纹钢板-混凝土组合拱圈拱顶0.1-0.3m处，放置钢筋混凝土卸载板，直至完成所有土层回填压实工作；其中，钢筋混凝土卸载板厚度为20-25cm，与桥面同宽，在纵向覆盖波纹钢板-混凝土组合拱圈的轮廓，同时向两边延伸1-1.5m ；(6)压实砂土达到桥面结构层底面标高后，分层铺设碎石路基、浙青混凝土底基层及浙青混凝土面层，形成桥面结构层，在桥面两侧安装桥梁的防撞栏杆。 进一步地，所述压实砂土每层的厚度为0.5-0.6m ;在波纹钢板-混凝土组合拱圈附近压实砂土的压实度为0.92-0.95，其他区域压实砂土的压实度为0.96-0.98。 本专利技术有益效果如下:1、本专利技术将波纹钢板拼装通过高强螺栓连接，并在其形成的空腔及上侧波纹钢板顶部浇筑轻质高强混凝土形成波纹钢板-混凝土组合拱圈，可使受力拱圈强度、刚度大大增强，并提供顶部混凝土浇筑模板，同时上侧钢板顶部的混凝土提高了拱圈纵横向刚度、耐久性、抗震性、防火性，一定程度上克服了该类型结构拱圈屈曲及波纹钢板锈蚀的问题，进而减少运营使用时拱圈的加固维护费用。 2、本专利技术在桥宽两侧设置钢筋混凝土圈梁，保护了填土路基护坡，提高了钢-土复合结构的整体横向刚度，进一步提高了填土和组合拱圈的整体性和抗震性。 3、本专利技术在填土中放置钢筋混凝土卸载板可扩大了结构受力的区域，减弱拱顶填土高度不足的不利影响，使钢壳结构受力更加均匀，同时大大减小汽车活载对拱圈产生的应力及变形。 4、本专利技术在填土中放置镀锌波纹钢管可减轻组合拱圈所受的恒载，降低了组合拱圈结构的应力及变形，提高了覆土波纹钢板拱桥的跨径及美感，同时在洪水暴雨季节，也可作为泄洪孔。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术覆土波纹钢板-混凝土组合拱桥立面图；图2是本专利技术覆土波纹钢板-混凝土组合拱桥构造1-1横断面图；图3是波纹钢板-混凝土组合拱圈1-1横断面图；图4是波纹钢板及波纹钢管2-2横断面图；图5是波纹钢板拱拼接图；图6是本专利技术土层回填施工图；图中，波纹钢板-混凝土组合拱圈1、钢筋混凝土卸载板2、波纹钢管3、压实砂土 4、钢筋混凝土拱座5、碎石垫层6、桥面结构层7、防撞栏杆8、地基9、高强螺栓10、混凝土 11、第一波纹钢板12、钢筋混凝土圈梁13、第二波纹钢板14。 【具体实施方式】 如图1到图6所示，本专利技术覆土波纹钢板-混凝土组合拱桥的加强方法，包括以下步骤:1、开挖桥址土层，平整夯实地基9，铺置碎石垫层6，并放置钢筋混凝土拱座5。 2、将第一波纹钢板12和第二波纹钢板14通过高强螺栓10连接，第二波纹钢板14反置于第一波纹钢板12下部，之后在横纵向通过高强螺栓10进行拼接形成加劲波纹钢板拱圈；拼接时，加劲波纹钢板拱圈的相邻横向接缝错开3(T50cm ;得到的加劲波纹钢板拱圈可提高受力拱圈纵横向强度、刚度增强。 3、将加劲波纹钢板拱圈安装在钢筋混凝土拱座5上，从拱脚向拱圈空腔内压浆灌注混凝土 11，待混凝土 11达到设计强度的90%后，在第一波纹钢板12顶部浇筑混凝土 11，最终形成波纹钢板-混凝土组合拱圈I ;其中，混凝土 11为轻质高强细骨料混凝土，在第一波纹钢板12顶部浇筑的混凝土 11的厚度应超过第一波纹钢板12波峰至少15_，以达到保护波纹钢板的目的。形成的波纹钢板-混凝土组合拱圈I可使结构强度、刚度进一步大幅度地增强，并提供顶部混凝土浇筑模板，同时第一波纹钢板12顶部混凝土 11提高了波纹钢板-混凝土组合拱圈I的纵横向刚度、耐久性、抗震性、防火性，一定程度上克服了该类型结构拱圈屈曲及波纹钢板锈蚀的问题，进而减少运营使用时拱圈的加固维护费用。 4、在波纹钢板-混凝土组合拱圈I的两侧安装钢筋混凝土圈梁13，待第一波纹钢板12顶部的混凝土 11达到设计强度的90%后，分层填筑压实砂土 4，在到达波纹钢管3标高时，安装波纹钢管3 ;其中压实砂土 4每层的厚度为0.5^0.6m ;在波纹钢板-混凝土组合拱圈I附近压实砂土 4的压实度为0.92-0.95，其他区域压实砂土 4的压实度为0.96-0.98，波纹钢管3可采用一般的整装钢管，也可采用管片拼装而成。设置的钢筋混凝土圈梁13，保护了填本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种覆土波纹钢板‑混凝土组合拱桥的加强方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）开挖桥址土层并对地基（9）进行处理，铺置碎石垫层（6），并放置钢筋混凝土拱座（5）；（2）将第一波纹钢板（12）和第二波纹钢板（14）通过高强螺栓（10）连接，第二波纹钢板（14）反置于第一波纹钢板（12）下部，之后在横纵向通过高强螺栓（10）进行拼接形成加劲波纹钢板拱圈；拼接时，加劲波纹钢板拱圈的相邻横向接缝错开30‑50cm；（3）将加劲波纹钢板拱圈安装在钢筋混凝土拱座（5）上，从拱脚向拱圈空腔内压浆灌注混凝土（11），待混凝土（11）达到设计强度的90%后，在第一波纹钢板（12）顶部浇筑混凝土（11），最终形成波纹钢板‑混凝土组合拱圈（1）；其中，混凝土（11）为轻质高强细骨料混凝土，在第一波纹钢板（12）顶部浇筑的混凝土（11）的厚度应超过第一波纹钢板（12）波峰至少15mm；（4）在波纹钢板‑混凝土组合拱圈（1）的两侧安装钢筋混凝土圈梁（13），待第一波纹钢板（12）顶部的混凝土（11）达到设计强度的90%后，分层填筑压实砂土（4），在到达波纹钢管（3）标高时，安装波纹钢管（3）；（5）在压实砂土（4）的填筑高度达到距离波纹钢板‑混凝土组合拱圈（1）拱顶0.1‑0.3m处，放置钢筋混凝土卸载板（2），直至完成所有土层回填压实工作；其中，钢筋混凝土卸载板（2）厚度为20‑25cm，与桥面同宽，在纵向覆盖波纹钢板‑混凝土组合拱圈（1）的轮廓，同时向两边延伸1‑1.5m；（6）压实砂土（4）达到桥面结构层（7）底面标高后，分层铺设碎石路基、沥青混凝土底基层及沥青混凝土面层，形成桥面结构层（7），在桥面两侧安装桥梁的防撞栏杆（8）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：项贻强，何晓阳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33