一种混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法及顶升结构技术

本发明专利技术公开了一种混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法及顶升结构，通过混凝土箱梁桥的工况验算，获得箱梁底板的反向顶升位置、顶升力和顶升位移；在所述反向顶升位置处安装钢横梁；在所述钢横梁下方安装反向顶升结构作为顶升支点，所述反向顶升结构包括支撑于钢横梁下方的千斤顶；根据所述顶升力和顶升位移，通过千斤顶在所述顶升支点处进行顶升；在箱梁底板安装钢纵梁并进行加固；卸载顶升力，拆除反向顶升结构，完成混凝土箱梁桥的加固。本发明专利技术解决加固构件承担桥梁自重问题以及减少加固构件应力滞后效应。

A method of strengthening concrete box girder bridge by reverse jacking and its jacking structure

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法及顶升结构
本专利技术属于桥梁
，具体涉及一种混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法及顶升结构。
技术介绍
预应力混凝土箱梁桥由于其结构强度高、整体性能好，通常用于中等及以上跨径桥梁上部结构形式。但是预应力混凝土箱梁桥随着运营期的增长受到外部环境的影响会出现一系列病害，例如预应力损失、超载车辆的长期作用导致的混凝土开裂、劣化等。随着病害的加深箱梁结构承载能力及刚度下降，处于带病服役的状态。因此需要对箱梁进行结构性加固，以提升或恢复桥梁结构的承载能力。目前国内外常用的桥梁加固方法大多数属于被动加固方式，例如粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维布加固法、截面增大加固法等，其中粘贴钢板或钢构件加固方法在混凝土桥梁加固中最为常见。以上现有预应力混凝土箱梁加固技术的缺点有以下三个方面：1)加固构件的二次受力问题：现有的预应力混凝土箱梁桥在加固时均为不卸载加固，即桥梁结构是在承受自重作用下进行的维修加固。这样所带来的问题是加固、改造前原有桥梁结构已有一定的变形。后加固的构件属于二次受力构件。原箱梁结构(一次受力构件)和加固构件(二次受力构件)之间存在变形不协调、受力不协调的问题；2)加固构件无法承担混凝土箱梁自重问题：原桥梁结构在加固前已经处于受力平衡状态：桥梁原结构自重与结构抗力相互平衡。而后增设的加固构件无法对原结构抗力提供贡献，因此也无法有效抵抗桥梁的原有结构自重。加固构件只能承担汽车荷载产生的效应；3)加固构件存在应力滞后效应：由于后加固的构件是二次受力构件，所以桥梁结构在加固前后存在分阶段受力的特点。即原结构自重由原桥梁结构承担，汽车荷载由加固后的“组合结构”承担。造成加固构件材料的强度发挥受原结构变形的限制，材料强度利用率低，应力存在滞后的现象；所以，可以看出即使后增设的加固构件设计的足够强大，其对于桥梁原有结构承载能力的恢复也是有限的。这就是被动加固方法固有的缺陷，它只能阻止桥梁原结构承载力的进一步降低，而无法恢复原结构的自身强度。此外，与预应力混凝土箱梁自重相比，汽车活载所占桥梁荷载比例很小，桥梁原结构的抗力主要用于抵抗箱梁自重。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法及顶升结构，解决加固构件承担桥梁自重问题以及减少加固构件应力滞后效应。本专利技术提供了如下的技术方案：一种混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法，包括以下步骤：通过混凝土箱梁桥的工况验算，获得箱梁底板的反向顶升位置、顶升力和顶升位移；在所述反向顶升位置处安装钢横梁；在所述钢横梁下方安装反向顶升结构作为顶升支点，所述反向顶升结构包括支撑于钢横梁下方的千斤顶；根据所述顶升力和顶升位移，通过千斤顶在所述顶升支点处进行顶升；在箱梁底板安装钢纵梁并进行加固；卸载顶升力，拆除反向顶升结构，完成混凝土箱梁桥的加固。优选的，所述反向顶升位置包括箱梁横隔板位置或箱梁的跨中位置。优选的，在所述顶升支点处进行顶升包括步骤：千斤顶加压，使箱梁抬升；千斤顶锁定，使箱梁保持抬升状态。优选的，根据顶升力和顶升位移在顶升支点处进行顶升时，箱梁在抬升后混凝土拉应力不超过设计限值。优选的，所述钢横梁和钢纵梁均采用混凝土后锚固的方式安装于箱梁底板。优选的，对于三跨预应力混凝土箱梁桥的反向顶升加固，在安装反向顶升结构作为顶升支点后，还包括以下步骤：根据工况验算获得中跨箱梁底板的顶升力和顶升位移，在中跨的顶升支点处进行主顶升，同时在边跨进行辅助顶升；在中跨的箱梁底板安装中跨钢纵梁并进行加固，然后卸载顶升力；根据工况验算获得边跨箱梁底板的顶升力和顶升位移，在边跨的顶升支点处进行主顶升，同时在中跨进行辅助顶升；在边跨的箱梁底板安装边跨钢纵梁并进行加固，然后卸载顶升力，拆除反向顶升结构。一种混凝土箱梁桥的反向顶升结构，包括底座、固接于底座上方的若干钢管以及设于所述钢管上方的千斤顶，所述千斤顶用于支撑安装于箱梁下方的钢横梁，两个相邻的所述钢管间连接有若干剪刀撑。优选的，所述钢管的上部和下部均固接有节点板，中部固接有横板，相邻两个钢管的横板间连接有钢横撑，所述剪刀撑呈交叉状连接于所述节点板与横板间。优选的，所述剪刀撑包括连接呈交叉状的若干加劲板，所述加劲板间通过连接板相连，所述加劲板与连接板通过螺栓相连。优选的，所述底座与地面间设有碎石垫层。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过对旧混凝土箱梁先进行“反向顶升”，再安装劲性钢梁的方案，使得劲性钢梁与旧混凝土箱梁一起承担原桥梁结构自重荷载，减少二次受力构件(劲性钢梁)的应力滞后效应，保证后加固的劲性钢梁与原混凝土箱梁共同协调受力，改善了桥梁加固效果，延长了桥梁的使用寿命；(2)本专利技术在反向顶升加固箱梁的过程中，通过工况验算获得顶升力和顶升位移的双控指标，控制梁体顶升的安全性，确保加固方法及过程可靠、有效；(3)本专利技术提供的反向顶升结构，强度高，结构简单，易搭建，操作便捷，可实现箱梁的灵活顶升。附图说明图1是三跨预应力混凝土连续箱梁桥的立面图；图2是图1中三跨预应力混凝土连续箱梁桥的横断面图；图3是箱梁安装钢横梁的结构示意图；图4是箱梁安装反向顶升结构的立面图；图5是图4中箱梁安装反向顶升结构的横断面图；图6是反向顶升结构的放大结构示意图；图7是第一次反向顶升的结构示意图；图8是箱梁桥第一次反向顶升的高度指标图；图9是箱梁桥第一次反向顶升的应力指标图；图10是安装中跨钢纵梁的立面图；图11是图10中安装中跨钢纵梁的横断面图；图12是第二次反向顶升的结构示意图；图13是箱梁桥第二次反向顶升的高度指标图；图14是箱梁桥第二次反向顶升的应力指标图；图15是安装边跨钢纵梁的立面图；图16是反向顶升加固后的混凝土箱梁桥示意图；图17是工况①顶升加载示意图；图18是工况②顶升加载示意图；图19是工况①顶升后箱梁顶板混凝土拉应力分布图；图20是工况①顶升后箱梁底板混凝土拉应力分布图；图21是工况②顶升后箱梁顶板混凝土拉应力分布图；图22是工况②顶升后箱梁底板混凝土拉应力分布图；图23是工况③顶升加载示意图；图24是工况③顶升后箱梁底板混凝土拉应力分布图；图25是工况④顶升后箱梁顶板混凝土拉应力分布图；图26是工况④顶升后箱梁底板混凝土拉应力分布图；图27是工况⑤顶升后箱梁底板混凝土拉应力分布图；图28是自重恒载作用下的旧混凝土桥梁挠度变形对比图；图29是自重加汽车荷载作用下的旧混凝土桥梁挠度变形对比图。图中标记为：1、钢横梁；2、千斤顶；3、钢管；4、底座；5、碎石垫层；6、箱梁；7、化学锚栓；8、剪刀撑；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法，其特征在于，包括以下步骤：/n通过混凝土箱梁桥的工况验算，获得箱梁底板的反向顶升位置、顶升力和顶升位移；/n在所述反向顶升位置处安装钢横梁；/n在所述钢横梁下方安装反向顶升结构作为顶升支点，所述反向顶升结构包括支撑于钢横梁下方的千斤顶；/n根据所述顶升力和顶升位移，通过千斤顶在所述顶升支点处进行顶升；/n在箱梁底板安装钢纵梁并进行加固；/n卸载顶升力，拆除反向顶升结构，完成混凝土箱梁桥的加固。/n

【技术特征摘要】
1.一种混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过混凝土箱梁桥的工况验算，获得箱梁底板的反向顶升位置、顶升力和顶升位移；
在所述反向顶升位置处安装钢横梁；
在所述钢横梁下方安装反向顶升结构作为顶升支点，所述反向顶升结构包括支撑于钢横梁下方的千斤顶；
根据所述顶升力和顶升位移，通过千斤顶在所述顶升支点处进行顶升；
在箱梁底板安装钢纵梁并进行加固；
卸载顶升力，拆除反向顶升结构，完成混凝土箱梁桥的加固。


2.根据权利要求1所述的混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法，其特征在于，所述反向顶升位置包括箱梁横隔板位置或箱梁的跨中位置。


3.根据权利要求1所述的混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法，其特征在于，在所述顶升支点处进行顶升包括步骤：
千斤顶加压，使箱梁抬升；
千斤顶锁定，使箱梁保持抬升状态。


4.根据权利要求1所述的混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法，其特征在于，根据顶升力和顶升位移在顶升支点处进行顶升时，箱梁在抬升后混凝土拉应力不超过设计限值。


5.根据权利要求1所述的混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法，其特征在于，所述钢横梁和钢纵梁均采用混凝土后锚固的方式安装于箱梁底板。


6.根据权利要求1所述的混凝土箱梁桥的反向顶升加固方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：付一小，刘华，耿东升，张军雷，孙英杰，崔海，周剑光，王大宝，栾嘉豪，
申请(专利权)人：中铁大桥南京桥隧诊治有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32