上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法技术

本发明专利技术公开一种上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法，即在原桥上增设钢上弦杆（1）、钢腹杆（2），并以原拱圈为下弦杆，形成桁架共同抵抗荷载；所述的钢上弦杆（1）布置于桥面上方；所述的钢腹杆（2）倾斜布置，上端通过焊接或螺栓连接与钢上弦杆（1）相连，下端与原拱圈相连。本发明专利技术构造简单、施工方便，通过增设钢上弦杆（1）和钢腹杆（2）并以原拱圈为下弦杆形成桁架，使之前由原拱圈单独承担的活载和部分恒载转为由拱和桁架共同承担，可以较少代价提高结构抗弯、剪变形能力和承载力，进而改善结构的力学性能，加固后的结构兼具拱和桁架的优点，特别适用于旧桥加固、提载和改造。

The method of strengthening, lifting and reforming the truss of the deck arch bridge

【技术实现步骤摘要】
上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法
本专利技术属于上承式拱桥加固
，具体涉及了一种上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法。
技术介绍
拱桥可将竖向荷载产生的轴力由拱顶向拱脚传递，转变为拱脚处的竖向力和水平推力，水平推力的存在大大减小了拱肋中的弯矩，使主拱截面材料强度得到充分发挥，跨越能力增大。在拱桥的结构体系中，上承式拱桥以结构刚度大、施工方便、造价较低等优势一直倍受青睐，尤其是在山区中修建桥梁时，上承式拱桥往往是最优选择，故其成为我国20世纪50～70年代的主导桥型之一。上承式拱桥目前最常用的结构形式有两大类：分别是普通型上承式拱桥和整体型上承式拱桥，前者由拱肋、拱上传力构件、主梁组成，拱肋是主要承重结构；后者则是由拱肋片和主梁组成，拱肋片是主要承重结构。但是，早期的上承式拱桥设计荷载较低，随着运营时间的增长，加之我国经济的快速发展，铁路、公路的交通量和荷载都在不断增加，许多上承式拱桥破损严重，承载能力不能达到现有的荷载水平，通行能力急剧下降，已经满足不了社会快速发展的需求。由于该类桥梁数量巨大，且往往是乡镇交通关键节点，若拆除重建，工程费用和社会成本十分高昂。因此，对这些出现病害的桥梁进行有效加固以延长其使用寿命，往往成为理想方案。目前拱桥的加固方法和技术很多，归纳起来不外乎属于从外因和内因两个角度对结构进行加固补强。即从外因角度通过结构的性能改变提高主拱圈的承载力以及从内因角度采用改变结构体系、减轻拱上建筑恒载重量提高主拱圈的承载力。对应于各种加固方法，目前常用的加固技术主要有以下几种：锚喷技术：该法起源于欧洲，其加固机理在于：利用锚入原主拱圈内的锚杆挂设钢筋网，再施喷加入适量速凝剂的混凝土至结构面层，直至形成复合主拱圈，并与原主拱圈共同协调变形、分担部分活载，从而达到提高桥梁承载力的目的。当主拱圈承重构件的截面不足，或施工质量不佳，或墩台地基沉降，或桥梁长期超载运营等原因引起开裂、变形时，一般可采用该种方法对主拱圈进行加固。但是，这种方法额外增加了结构的自重，且施工作业需在拱圈底部进行，施工难度较大，且施工质量难以控制。FRP片材加固技术：该法是将增强材料粘贴在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使之与结构形成整体，用以代替需增设的补强钢筋，提高桥梁的承载能力，达到补强的目的。该法施工便捷、不需大型施工机具，在要求提高承载力而不允许增加过多桥梁恒载的工程中特别适用。但是，采用此法加固时，若要使FRP片材发挥作用则必须让结构发生较大的变形，且该法仅可提高结构的极限承载力，不能有效提高正常使用状态承载力。钢筋混凝土套箍封闭主拱圈加固技术：其加固机理在于，通过有效保障措施，在原主拱圈外层环状封闭钢筋混凝土层，利用新增设钢筋混凝土套箍层与原主拱圈的共同协调变形、承担活载，达到提高桥梁承载力、防水蚀、抗风化的目的。但是这种方法同样增加了结构的恒载，且存在构件新、老混凝土不能完全协同工作的问题。顶推法加固技术：该法通过两拱脚的靠近变位产生的附加内力来减小在拱圈中已存在的结构内力和变位，从而使拱肋径向受力裂缝趋向闭合，同时抬高拱顶标高，理顺桥面纵坡，以恢复、提高拱桥承载能力。这种方法比其它现有方法更经济实用，可在不损坏原桥外貌、不缩小通航净空的情况下，完成桥梁的加固工作，但是该法无法应用于上承式拱桥的加固。体外索预应力加固技术：该法通过在两拱脚间布置预应力钢束来改善结构的应力分布，对于拱圈纵向开裂或横向开裂，以及桥台产生位移、拱顶下挠的桥梁有着不错的加固效果。但是这种方法会使桥下净空大幅度降低，将会影响通航，故仅用于一般不通航河道上的桥梁，且体外索存在锈蚀问题。粘贴钢板加固技术：该法用环氧树脂将钢板粘贴在结构受拉构件的表面，让钢板和桥梁结构形成一个整体，使两者共同受力。利用该法进行加固可充分发挥钢板的抗拉能力和混凝土的抗压能力，使桥梁的抗剪、抗弯能力明显提高，并能有效抑制拱桥中裂缝的产生和发展。但是粘贴钢板存在被动受力问题，当粘贴钢板发挥应有的作用时，被加固部位往往已变形较大，因此，在拱顶已发生较大下挠的情况下，加固效果不是很理想，且粘结剂存在老化失效问题，由于粘贴钢板加固后均须进行必要的表面防护，增加了加固桥梁的后期养护费用。20世纪50～70年代限于当时设计水平和荷载标准偏低，我国修建的上承式拱桥技术水平大都不高，结构钢材用量少，上承式拱桥存在着先天不足，特别是在长期重荷载、大交通量的运营情况下，大部分拱桥出现了不同程度的病害，许多甚至已成为危桥。对于存在着病害甚至隐藏着重大事故苗头的拱桥，若要全部拆除重建，不仅资金耗费巨大，而且在时间上也是不允许的。如果能采取有效的加固改造措施，恢复和提高它们的承载能力，使其继续为现代交通运输服务，则可以给国家带来巨大的社会、经济效益。
技术实现思路
为解决传统上承式拱桥加固、提载、改造技术中存在的突出问题，本专利技术提出一种上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法。本专利技术构造简单、施工方便，通过增设钢上弦杆和钢腹杆并以原拱圈为下弦杆形成桁架，使之前由原拱圈单独承担的活载和部分恒载转为由拱和桁架共同承担，可以较少代价提高结构抗弯、剪变形能力和承载力，进而改善结构的力学性能，加固后的结构兼具拱和桁架的优点，特别适用于旧桥加固、提载和改造。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法，即在原桥上增设钢上弦杆、钢腹杆，并以原拱圈为下弦杆，形成桁架共同抵抗荷载；所述的钢上弦杆布置于桥面上方；所述的钢腹杆倾斜布置，根数依据实际需求而定，上端通过焊接或螺栓连接与钢上弦杆相连，下端与原拱圈相连，连接方式根据原拱圈材料而定。本专利技术进一步说明，可用于空腹式上承式拱桥的加固，亦可用于传统上承式桁架拱的加固。本专利技术进一步说明，可在钢桁架间设横向连接，并在其上铺设桥面结构，以将原桥改造为双层甚至多层桥梁。本专利技术进一步说明，若拱顶与主梁间有足够的空间距离，则可不在桥面上方另设钢上弦杆，而将钢腹杆上端与主梁底部直接相连，形成以主梁为上弦杆、原拱圈为下弦杆的桁式结构。本专利技术进一步说明，原拱圈采用钢结构、混凝土结构、钢管混凝土结构或者劲性骨架混凝土结构。本专利技术进一步说明，原拱圈截面形式包括板式横断面、肋板式横断面、箱形横断面。本专利技术进一步说明，原拱圈为内倾布置或者为平行布置。本专利技术进一步说明，钢腹杆与原拱圈相连时，若原拱圈材料为钢或钢管混凝土，则先在其上设节点板，后进行焊接或螺栓连接；若原拱圈材料为钢筋混凝土，则先将其与钢腹杆的连接处凿开直至露出主筋，再在主筋上焊接钢板和抗剪连接件，最后安装钢腹杆，浇筑混凝土形成整体。本专利技术进一步说明，若钢腹杆从原拱圈处往上延伸时存在阻碍交通或其他不方便布置的情况，则可将其仅连接到主梁底部，而在桥面上方另设钢上弦杆，再用钢腹杆将其与桥面相连；亦可先在桥面处设钢下弦杆，再用钢腹杆将其与钢上弦杆相连。本专利技术的优点：1.提高结构强度承载力。本专利技术增设钢上弦杆和钢腹杆与拱圈一起形成桁架，可与拱圈共同承本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法，其特征在于：在原拱桥上增设钢上弦杆（1）和钢腹杆（2），并以原拱圈为下弦杆，形成桁架共同抵抗荷载；所述的钢上弦杆（1）布置于桥面上方；所述的钢腹杆（2）倾斜布置，钢腹杆（2）的上端通过焊接或螺栓连接与钢上弦杆（1）相连，钢腹杆（2）的下端与原拱圈相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法，其特征在于：在原拱桥上增设钢上弦杆（1）和钢腹杆（2），并以原拱圈为下弦杆，形成桁架共同抵抗荷载；所述的钢上弦杆（1）布置于桥面上方；所述的钢腹杆（2）倾斜布置，钢腹杆（2）的上端通过焊接或螺栓连接与钢上弦杆（1）相连，钢腹杆（2）的下端与原拱圈相连。


2.根据权利要求1所述的上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法，其特征在于：用于空腹式上承式拱桥的加固，或者用于传统上承式桁架拱的加固。


3.根据权利要求1所述的上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法，其特征在于：在桁架间设横向连接，并在其上铺设桥面结构，以将原桥改造为双层甚至多层桥梁。


4.根据权利要求1所述的上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法，其特征在于：若拱顶与主梁间有足够的空间距离，则可不在桥面上方另设钢上弦杆（1），而将钢腹杆（2）上端与主梁底部直接相连，形成以主梁为上弦杆、原拱圈为下弦杆的桁式结构。


5.根据权利要求1所述的上承式拱桥桁架加固、提载、改造的方法，其特征在于：原拱圈采用钢结构、混凝土结构、钢管混凝土结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉新，谢肖礼，
申请(专利权)人：广西恒正建设工程质量检测有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45