一种加固大跨箱梁桥的内置桁架拱结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种内置桁架拱结构，包括支承台、连接部、施压装置、桁架加固装置以及钢管；施压装置以及支承台设置在钢管的两端；钢管上间隔设置若干桁架加固装置，每个桁架加固装置两侧设置有高强螺栓，高强螺栓与箱梁底板固定连接；连接部包括相互平行设置第二钢板和第三钢板，钢管穿过第三钢板的开孔，钢管端面与第二钢板连接，千斤顶的两端分别连接第一钢板和第二钢板，第一钢板与支承台固定连接；并公开一种简便的施工方法；通过两端支承台操控施压装置将顶推力施加在钢管桁架中，在跨中产生提升力，可阻止下挠梁段继续下挠，减轻箱梁腹板底板开裂的风险，保证梁体及车辆通行的安全；本发明专利技术原理明确，易于生产，便于维修，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种加固大跨箱梁桥的内置桁架拱结构及其施工方法
本专利技术属于桥梁工程的建设领域，涉及大跨径箱梁桥的加固具体涉及一种加固大跨箱梁桥的内置桁架拱结构及其施工方法。
技术介绍
随着国民经济和现代化交通运输事业的发展，大跨度桥梁日益增多，伴随运营期时间的增长，在已建成的大跨径箱梁桥，尤其是大跨径的连续梁和连续刚构桥中，有相当数量的桥梁出现跨中过度下挠和箱梁梁体开裂两大病害。跨中下挠会进一步加剧箱梁底板开裂，而箱梁梁体裂缝增多使结构刚度降低，进一步加剧跨中下挠，两者相互影响形成恶性循环。针对已出现病害的箱梁桥尤其是大跨径的连续梁和连续刚构桥，目前工程界采用较多、效果较明显的加固方法即通过施加体外预应力钢束对此类桥梁进行加固，但如何合理的布置体外预应力钢束，充分发挥体外预应力钢束的加固效果和后续二次张拉可行性等方面还有待进一步研究。鉴于体外预应力钢束加固技术在我国的研究应用时间较短，且加固的结构存在继续下挠和开裂的风险，因此，需要开发一种结构较为简单，性能稳定，可持续施加顶推力的加固方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种加固大跨箱梁桥的内置桁架拱结构及其施工方法，该装置包括三根平行的钢管节段，钢管线形延用箱梁底板线形，以一定的间距连接到两端的支承台上，通过两端支承台操控施压装置将顶推力施加在钢管桁架中，在跨中产生提升力，可阻止下挠梁段继续下挠，从而减轻箱梁腹板底板进一步开裂的风险，保证梁体及车辆正常通行的安全。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种加固大跨箱梁桥内置桁架拱结构，包括支承台、连接部、施压装置以及钢管；连接部连接钢管，施压装置以及支承台设置在钢管的两端；钢管上间隔设置若干桁架加固装置，每个桁架加固装置两侧设置有高强螺栓，高强螺栓与箱梁底板固定连接；连接部包括相互平行设置第二钢板和第三钢板，第三钢板的中心设有开孔，钢管穿过所述开孔，钢管的端面与第二钢板固定连接，第二钢板和第三钢板采用若干加强钢板固定连接；施压装置包括第一钢板和千斤顶，千斤顶的两端分别连接第一钢板和第二钢板，第一钢板与支承台固定连接。加强钢板的两端分别与第二钢板和第三钢板焊接固定，每个连接部上加强钢板至少有两组钢板十字交叉设置，加强钢板在第二钢板、第三钢板的位置中心与千斤顶在第二钢板的位置中心重合。桁架加固装置包括由第一桁架片组成的三组三角形桁架，所述三角形桁架的中心设置有固定圆环，所述三角形桁架的每个顶点设置有连接固定圆环的第二桁架片，钢管穿过固定圆环。第二桁架片与固定圆环之间设置有弹簧。桁架加固装置的底部两侧均设置有铰支座，铰支座固定连接高强螺栓；桁架加固装置的底部两侧与铰支座铰接。高强螺栓穿过桥梁底板两侧，桥梁底板外侧与高强螺栓连接处设置有加强板以及混凝土块。第一钢板上设置有垫板，钢管与第三钢板的连接处设置有加强肋板。靠近钢管轴线中心处相邻两桁架加固装置的间距大于靠近钢管两端相邻两桁架加固装置的间距。所述部件外表面均涂覆有防锈涂层。一种采用内置桁架拱结构建设的桥梁。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：内部桁架拱结构通过锚固于混凝土锚固台上的施压装置、连接部与桁架加固装置将钢管压缩、固定，安装在跨中已下挠的大跨径箱梁桥尤其是大跨径的连续梁、连续刚构桥中，正常使用状态下千斤顶压缩两端钢管，顶推力施加在钢管桁架中，钢管桁架产生的提升力通过桁架加固装置与箱梁底板的连接转移到箱梁，可阻止下挠梁段继续下挠，从而减轻箱梁腹板底板进一步开裂的风险，起到桥梁加固的作用。内部管式拱结构的钢管线型延用箱梁底板线形，钢管可分节段预制拼装，全部构件均可通过人洞运送到箱梁内部，施工方便，便于实现；在箱梁内部进行加固，并对伸出箱梁底板的螺帽用混凝土进行包裹，对箱梁的破坏程度大大减小，且不会碰到箱梁中预应力束，安全性高；桁架加固装置铰接在箱梁底部，可随钢管的伸缩而产生微小的纵桥向移动；箱梁内部温度高且较为潮湿，容易造成金属生锈，内部管式拱结构涂抹防锈漆可尽可能地减少金属生锈而对结构产生的不利影响；本专利技术概念清楚，原理明确，功能强大，易于生产，便于维修。进一步的，加强钢板的两端分别与第二钢板和第三钢板焊接固定，每个连接部上加强钢板至少有两组钢板十字交叉设置，加强钢板在第二钢板、第三钢板的位置中心与千斤顶在第二钢板的位置中心重合，使连接部更加坚固，同时施压装置对连接部施加的的力能有效传递至钢管。进一步的，桁架加固装置包括由第一桁架片组成的三组三角形桁架，所述三角形桁架的中心设置有固定圆环，所述三角形桁架的每个顶点设置有连接固定圆环的第二桁架片，钢管穿过固定圆环，三角形桁架结构稳定，钢管穿过三组三角形桁架中心使得钢管也形成三角形提高整体的稳定性。进一步的，高强螺栓伸出箱梁底板的一端设置有紧固螺母，紧固螺母由混凝土块12包裹，以保护紧固螺母免遭锈蚀，而且也弥补了因高强螺栓11穿孔而造成的对箱梁底板的破坏。进一步的，铰支座可使桁架加固装置与钢管沿纵桥向滑动，防止钢管弯曲。进一步的，钢板上设置金属垫板，加强钢管与金属垫板连接，第一钢板上的应力分布更均匀，不致局部应力过大使钢板产生变形。进一步的，第一钢板上设置有垫板，钢管与第三钢板的连接处设置有加强肋板，提高钢管与连接部的稳定性和牢固性，同时还能提高千斤顶出力的传导效果。进一步的，所有部件外表面涂覆防锈涂层，能有效预防箱梁内部过于潮湿而致使金属生锈。附图说明图1是本专利技术整体构造示意图。图2是本专利技术支承台整体构造示意图。图3是本专利技术施压装置及连接部示意图。图4是图3的爆炸示意图。图5本专利技术桁架加固装置整体示意图。图6是本专利技术实际工程中的应用。图7是本专利技术内置桁架拱结构钢管受力简图。附图中：1-支承台，2-连接部，21-第一钢板、22-第二钢板、23-第三钢板，3-施压装置，31-加强钢管，32-千斤顶，4-金属垫板，5-钢管，6-加强钢板，7-第一桁架片，8-弹簧，9-固定圆环，10-铰支座，11-高强螺栓，12-混凝土块，13-桁架加固装置，14-第二桁架片，15-横隔板具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。如图1和图6所示，加固大跨箱梁桥内置桁架拱结构，包括三支钢管5，钢管5的两端固定在支承台1上，支承台1与桥墩上部横隔板15固定连接，三支钢管5上间隔设置若干组桁架加固装置13，桁架加固装置13的底部与箱梁底部连接。如图2～图4所示，一种加固大跨箱梁桥内置桁架拱结构，包括支承台1、连接部2、施压装置3以及钢管5；连接部2连接钢管5，施压装置3以及支承台1设置在钢管5的两端；钢管5上间隔设置若干桁架加固装置13，每个桁架加固装置13两侧设置有高强螺栓11，高强螺栓与箱梁底板固定连接；连接部2包括相互平行设置第二钢板22和第三钢板23，第三钢板23的中心设有开孔，钢管5穿过所述开孔，钢管5的端面与第二钢板22固定连接，第二钢板22和第三钢板23采用若干加强钢板6固定连接；施压装置3包括第一钢板21和千斤顶32，千斤顶32的两端分别连接第一钢板21和第二钢板22，第一钢板21与支承台1固定连接。第一钢板21上设置有垫板，钢管5与第三钢板23的连接处设置有加强肋板。加强钢板6的两端分别与第二钢板22和第三钢板23焊接固定，每个连接部上加强钢板6至少有两组钢板十字交叉设置，加强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加固大跨箱梁桥内置桁架拱结构，其特征在于，包括支承台(1)、连接部(2)、施压装置(3)以及钢管(5)；连接部(2)连接钢管(5)，施压装置(3)以及支承台(1)设置在钢管(5)的两端；钢管(5)上间隔设置若干桁架加固装置(13)，每个桁架加固装置(13)两侧设置有高强螺栓(11)，高强螺栓与箱梁底板固定连接；连接部(2)包括相互平行设置第二钢板(22)和第三钢板(23)，第三钢板(23)的中心设有开孔，钢管(5)穿过所述开孔，钢管(5)的端面与第二钢板(22)固定连接，第二钢板(22)和第三钢板(23)采用若干加强钢板(6)固定连接；施压装置(3)包括第一钢板(21)和千斤顶(32)，千斤顶(32)的两端分别连接第一钢板(21)和第二钢板(22)，第一钢板(21)与支承台(1)固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种加固大跨箱梁桥内置桁架拱结构，其特征在于，包括支承台(1)、连接部(2)、施压装置(3)以及钢管(5)；连接部(2)连接钢管(5)，施压装置(3)以及支承台(1)设置在钢管(5)的两端；钢管(5)上间隔设置若干桁架加固装置(13)，每个桁架加固装置(13)两侧设置有高强螺栓(11)，高强螺栓与箱梁底板固定连接；连接部(2)包括相互平行设置第二钢板(22)和第三钢板(23)，第三钢板(23)的中心设有开孔，钢管(5)穿过所述开孔，钢管(5)的端面与第二钢板(22)固定连接，第二钢板(22)和第三钢板(23)采用若干加强钢板(6)固定连接；施压装置(3)包括第一钢板(21)和千斤顶(32)，千斤顶(32)的两端分别连接第一钢板(21)和第二钢板(22)，第一钢板(21)与支承台(1)固定连接。2.根据权利要求1所述的加固大跨箱梁桥内置桁架拱结构，其特征在于，加强钢板(6)的两端分别与第二钢板(22)和第三钢板(23)焊接固定，每个连接部(2)上加强钢板(6)至少有两组钢板十字交叉设置，加强钢板(6)在第二钢板(22)与第三钢板(23)的位置中心与千斤顶(32)在第二钢板的位置中心重合。3.根据权利要求1所述的加固大跨箱梁桥内置桁架拱结构，其特征在于，桁架加固装置(13)包括由第一桁架片(7)组成的三组三角形桁架，所述三角形桁架的中心设置有固定圆环(9)，所述三角形桁架的每个顶点设置有连接固定圆环(9)的第二桁架片(14)，钢管(5)穿过固定圆环(9)。4.根据权利要求3所述的加固大跨箱梁桥内置桁架拱结构，其特征在于，第二桁架片(14)与固定圆环(9)之间设置有弹簧(8)。5.根据权利要求3所述的加固大跨箱梁桥内置桁架拱结构，其特征在于，桁架加固装置(13)的底部两侧均设置有铰支座(10)，铰支座(10)固定连接高强螺栓(11)；桁架加固装置(13)的底部两侧与铰支座(10)铰接。6.根据权利要求5所述的加固...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙昊，张肖，高源，葛恒，张超，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61