钢箱梁桥墩处的加固结构及具有此结构钢箱梁的施工方法与流程

本发明涉及一种钢箱梁桥墩处的加固结构及具有此结构钢箱梁的施工方法，尤其是双合成的加固结构及具有此结构钢箱梁的施工方法。

背景技术：

如图9a及图9b所示，传统技术在负弯矩区间的下翼缘上浇注混凝土作为钢箱梁的双合成加固结构，并由浇注混凝土抵抗压缩增大钢箱梁的效率，同时节省高价钢材的使用量。此时浇注于负弯矩区间下翼缘上的混凝土，在整个浇注区间以等截面浇注，或者以部分桥墩处更厚的变截面来浇注。但是，上述传统技术，30-50年以上长期使用时，发生钢材和混凝土合成连接部分界面分离、混凝土弯裂、向混凝土层里的漏水及滞水现象，而且在桥墩处桥梁支座上面的混凝土上出现冲切裂缝。这种冲切裂缝会显著缩短整个钢箱梁的寿命。由于在钢箱梁的单位段连接部位上，连接单位段之间的高抗拉螺栓及螺母，会埋没在下翼缘浇注混凝土里，使用中无法检查高抗拉螺栓及螺母的松动等，因此维护管理困难。钢箱梁的情况，桥墩处会作用较大负弯矩，为对应此作用，制造钢箱梁时，存在整个钢箱梁的成本提高的问题。因此，需要能够防止钢箱梁桥墩处的冲切裂缝，能够防止埋没在混凝土里的螺栓及螺母的松动，能够控制作用于桥墩处较大负弯矩的技术开发。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供在钢箱梁桥墩处下翼缘的上部合成高强度混凝土，且在此高强度混凝土上，径向配置并埋设由细长的钢板、数个钢棒及凸头构成的冲切加固夹，并由此高强度混凝土，经济上不仅能增加压缩强度，而且还由冲切加固夹遏制冲切裂缝，从而寿命显著增大的钢箱梁桥墩处双合成加固结构及具有此结构钢箱梁的施工方法。

进一步的，埋没于混凝土并接合钢箱梁单位段的螺栓及螺母时，在螺母的内侧形成凹槽，在此凹槽里填充焊液来接合，由此可防止发生冲击、震动等或长期使用中的螺母松动，且检查及维护容易的钢箱梁桥墩处双合成加固结构及具有此结构钢箱梁的施工方法。

进一步的，在钢箱梁桥墩处上翼缘上，沿桥轴方向结合上翼缘加固件或上翼缘加固肋筋，或者在下翼缘上，沿桥轴方向结合下翼缘加固肋筋或下翼缘加固件，以此有效加固发生最大应力的钢箱梁桥墩处，增大钢箱梁的耐久性、稳定性及经济性的钢箱梁桥墩处双合成加固结构及具有此结构钢箱梁的施工方法。

进一步的，在钢箱梁的上翼缘上，沿桥轴方向临时用螺栓栓柱或临时焊接上翼缘加固件，及(或者)在下翼缘上，沿桥轴方向临时用螺栓栓柱或临时焊接下翼缘加固件，并在上述钢箱梁上加载荷重后，把临时焊接的上翼缘加固件及(或者)下翼缘加固件完全焊接附着，然后拆除加载的荷重，以此在钢箱梁导入由预弯曲引起的预应力，无另设设备也能增大钢箱梁弯曲阻力的钢箱梁桥墩处双合成加固结构及具有此结构钢箱梁的施工方法。

通过本发明，可提供在钢箱梁桥墩处下翼缘的上面合成高强度混凝土，且在此高强度混凝土上，径向配置并埋设由细长的钢板、数个钢棒及凸头构成的冲切加固夹，并由此高强度混凝土，经济上不仅能增加压缩强度，而且还由冲切加固夹遏制冲切裂缝，从而寿命显著增大的效果。而且，埋没于混凝土并接合钢箱梁单位段的螺栓及螺母时，在螺母的内侧形成凹槽，在此凹槽里填充焊液来接合，由此可防止发生冲击、震动等或长期使用中的螺母松动，且检查及维护容易的效果。而且，钢箱梁桥墩处上翼缘上，沿桥轴方向结合上翼缘加固件或上翼缘加固肋筋，或者在下翼缘上，沿桥轴方向结合下翼缘加固肋筋或下翼缘加固件，以此有效加固发生最大应力的钢箱梁桥墩处，增大钢箱梁的耐久性、稳定性及经济性的效果。在钢箱梁的上翼缘上，沿桥轴方向临时用螺栓栓柱或临时焊接上翼缘加固件，及(或者)在下翼缘上，沿桥轴方向临时用螺栓栓柱或临时焊接下翼缘加固件，并在上述钢箱梁上加载荷重后，把临时焊接的上翼缘加固件及(或者)下翼缘加固件完全焊接附着，然后拆除加载的荷重，以此在钢箱梁导入由预弯曲引起的预应力，无另设设备也能增大钢箱梁弯曲阻力的效果。

附图说明

图1a是根据本发明一例的钢箱梁桥墩处双合成加固结构的侧视图。

图1b是图1aA-A′剖视图。

图1c及图1d是图1a的钢箱梁桥墩处上翼缘及下翼缘的平面图。

图2a是根据本发明一例的钢箱梁桥墩处双合成加固结构其他实施例的侧视图。

图2b是图2aA-A′剖视图。

图2c及图2d是图2a的钢箱梁桥墩处上翼缘及下翼缘的平面图。

图3a及图3b是根据本发明一例的钢箱梁桥墩处双合成加固结构浇注高强度混凝土的其他实施例斜视图。

图4a是根据本发明一例的钢箱梁桥墩处双合成加固结构的冲切加固夹斜视图。

图4b是图4a的冲切加固夹安装形状的立体斜视图。

图5a是根据本发明一例的钢箱梁桥墩处双合成加固结构的高抗拉螺栓及螺母的斜视图。

图5b是图5a的螺母平面图。

图5c及图5d是图5a的高抗拉螺栓及螺母实施例侧视图。

图5e是根据本发明一例的钢箱梁桥墩处双合成加固结构，安装防止高抗拉螺栓及螺母松动的防螺母松动夹图。

图6a至图6i是根据本发明一例的具有钢箱梁桥墩处双合成加固结构的钢箱梁施工方法图。

图7a是图6d的在钢箱梁上翼缘上面结合上翼缘加固件的形状扩大侧视图及平面图。

图7b是图6d的在钢箱梁下翼缘上面结合下翼缘加固件的形状扩大侧视图及平面图。

图8是在图6e的钢箱梁上加载荷重的形状平面图。

图9a是根据传统技术的在钢箱梁桥墩处下翼缘上浇注混凝土的形状侧视图。

图9b是图10a的A-A′，B-B′剖视图。

附图标记的说明：

1：钢箱梁

11：桥墩处单位段

13：负弯矩单位段

15：上翼缘

17：下翼缘

19：腹部

21：隔板

23：阻挡器

25：放落水板

26：钻孔部

30：高强度混凝土

40：冲切加固夹

41：钢板

43：钢棒

45：凸头

49：抗剪钢筋

51：高抗拉螺栓

53：螺母

54：凹槽

56：防螺母松动夹

57：内侧螺旋弹簧

58：外侧螺旋弹簧

60：上翼缘加固件

70：上翼缘加固肋筋

80：下翼缘加固肋筋

90：下翼缘加固件

100：支撑板

具体实施方式

参照图1a至图2d，根据本发明一实施例的钢箱梁(1)桥墩处双合成加固结构，可在由数个单位段连接构成的钢箱梁(1)负弯矩区间下翼缘(17)的上面，浇注高强度混凝土(30)并安装数个冲切加固夹(40)、抗剪钢筋(49)。上述钢箱梁(1)单位段，由高抗拉螺栓(51)及螺母(53)连接，也可在钢箱梁(1)上翼缘(15)结合上翼缘加固件(60)、上翼缘加固肋筋(70)等，也可在下翼缘(17)结合下翼缘加固肋筋(80)、下部翼缘加固件(90)等。钢箱梁(1)由上翼缘(15)、下翼缘(17)及腹部(19)构成的数个单位段连接组成，而在单位段上可再结合隔板(21)、垂直加固件、防漏水板(25)等。隔板(21)以闭合单位段的断面安装。此时在上述单位段内侧，为轻易安装下述的防漏水板(25)、上翼缘加固件(60)、上翼缘加固肋筋(70)、下翼缘加固肋筋(80)、下翼缘加固件(90)等，可在隔板(21)上形成数个通孔。防漏水板(25)配备在高强度混凝土(30)上侧周围，与浇注在钢箱梁(1)上的高强度混凝土(30)上侧结合，防止水向高强度混凝土(30)里的渗透，防止因冻融的高强度混凝土(30)龟裂。而且，提高高强度混凝土(30)和钢箱梁(1)的合成性能，在使用中当压缩力作用时，使高强度混凝土(30)和钢箱梁(1)成为完全的合成行为，在长期使用时也防止其性能下降，附加地也能起到水平加固件的作用。上述防漏水板(25)与钢箱梁(1)分别制作并结合在钢箱梁(1)的腹部(19)上。由于防漏水板(25)配备在钢箱梁(1)要浇注高强度混凝土(30)位置的上侧，因此防漏水板(25)为排除在其下侧混凝土上发生的气泡等，要形成数个钻孔(26)区为佳。高强度混凝土(30)浇注在钢箱梁(1)桥墩处下翼缘的上面时，在整个浇注区间以等截面浇注，或以桥墩处更厚的变截面浇注(参照图1a，图1b)。而且，高强度混凝土(30)在整个浇注区间以等截面浇注的同时，接触腹部(19)的部分和桥梁支座的部分，为使加固截面增大，一部分可突出形成(参照图3a)，也可以桥墩处更厚的变截面浇注的同时，接触腹部(19)的部分和桥梁支座的部分，为使加固截面增大，一部分突出形成(参照图3b)。而且，上述高强度混凝土(30)的内侧，可配备纵向及横向的钢筋，两侧端部则配备连接钢箱梁(1)下翼缘(17)和腹部(19)的T字型阻挡器(23)，因此长期使用中也能够防止高强度混凝土(30)的损坏。

参照图4a及图4b，冲切加固夹(40)在钢箱梁(1)桥墩处下翼缘(17)的上侧，以径向多个配置并埋于高强度混凝土(30)里，以此遏制桥墩处冲切裂缝的发生。冲切加固夹(40)，包括埋在上述高强度混凝土(30)上面的细长钢板(41)；与上述细长钢板(41)结合并向下侧延长埋设在高强度混凝土(30)里的数个钢棒(43)；在上述数个各钢棒(43)下侧端部上形成的凸头(45)。由桥墩处桥梁支座发生的集中反力，使钢箱梁(1)下翼缘(17)上侧浇注的混凝土上，会发生断头四棱锥形状的冲切裂缝。通过此冲切裂缝，发生水分的渗透和钢筋的腐蚀，结果钢箱梁(1)的整个寿命会大幅缩短。径向配置的本实施例冲切加固夹(40)，很大程度上遏制上述冲切裂缝的发生。即数个钢棒(43)会遏制径向发生的冲切裂缝。而且，在钢棒(43)上侧结合的细长钢板(41)捆扎各个钢棒(43)，由此在个别钢棒(43)上发生的脆弱点，由邻近钢棒(43)来补充，从而整个冲切加固夹(40)会协力遏制冲切裂缝的发生。而且，由于冲切加固夹(40)以径向沿桥梁支座周围方向配置，因此对以断头四棱角形状发生的冲切裂缝的遏制非常有效。并且细长的钢板(41)对冲切加固夹(40)的安装非常方便。即在桥墩处纵向及横向配置钢筋后，拿起冲切加固夹(40)的细长钢板(41)径向配置，并搁置在上述纵向或者横向的钢筋上侧，仅此一举就可非常容易地配置。冲切加固夹(40)可再包括在下部相连数个钢棒(43)的细长钢板(41)形状结合构件。在此结合构件上沿长度方向形成插入钢棒(43)的通孔，而此通孔的一侧形成能够硬插入钢棒(43)的开口。上述结合构件把上述钢棒(43)在下侧结合，从而大大增加冲切加固夹(40)的强度。即位于冲切裂缝线上的凸头(45)，不能正常固定在混凝土上。此时，结合构件使位于上述冲切裂缝线上的凸头(45)与其他邻接凸头(45)结合，使位于裂缝线上的凸头(45)能够充分承受剪切裂缝。因此，即使冲切裂缝发生在任何地点，上述结合构件，能够使冲切加固夹(40)的作用无任何问题。在结合构件上形成的开口，是为了在纵向及横向钢筋配置的下翼缘(17)上安装冲切加固夹(40)后在下部容易结合。即由于冲切加固夹(40)是先配置纵向及横向钢筋后安装，因此如果先结合结合构件，冲切加固夹则会不可能安装。

参照图1a，图2a等，高抗拉螺栓(51)及螺母(53)，用于钢箱梁(1)单位段的相连接上。上述高抗拉螺栓(51)及螺母(53)中，安装在浇注高强度混凝土(30)位置的螺栓及螺母，会埋在此高强度混凝土(30)里。

参照图5a及图5b，高抗拉螺栓(51)及螺母(53)埋在高强度混凝土(30)内时，为防止上述高抗拉螺栓(51)和螺母(53)的松动，在螺母(53)的内侧形成凹槽(54)并结合高抗拉螺栓(51)和螺母(53)后，在螺母(53)的凹槽(54)里填充焊液来接合。凹槽(54)的下侧可形成平面形状或半圆形状。此时，若发生冲击、震动等或者在长期使用中，也能够防止高抗拉螺栓(51)和螺母(53)的松动，因此无需高抗拉螺栓(51)及螺母(53)的检查及维护。即长期使用中不发生埋在混凝土内的螺母(53)松动问题，因此能够确保完全性。上述凹槽(54)在螺母(53)的内侧配备一个以上，可只配备在螺母(53)的一侧(参照图5c)，或者也可在螺母(53)两侧都配备(参照图5d)。由于两侧都配备了凹槽，即便螺母(53)锁紧在任何一侧，操作者都能够焊接。参照图1、图2、图5e，连接钢箱梁单位段的高抗拉螺栓及螺母，可再包括防止螺母松动的防螺母松动夹(56)上述防螺母松动夹(56)，包括锁紧在上述螺母的内侧螺旋弹簧(57)和从上述内侧螺旋弹簧(57)的上端和下端延长，并形成在上述内侧螺旋弹簧(57)外侧的外侧螺旋弹簧(58)来构成。此防螺母松动夹(56)以一条线构成，且在外侧螺旋弹簧(58)的中间处会段落。即防螺母松动夹(56)由小直径内侧螺旋弹簧(57)和大直径外侧螺旋弹簧(58)构成，内侧螺旋弹簧(57)锁紧在螺母上。因此，内侧螺旋弹簧(57)形成的内径比上述螺栓的螺纹直径小，随着螺栓上的螺纹锁紧，内侧螺旋弹簧(57)钻进螺栓的螺纹扣之间，螺栓的螺纹把间距拉开，同时连接在内侧螺旋弹簧(57)两端的外侧螺旋弹簧(58)也会分离拉开。此被拉开外侧螺旋弹簧(58)的一端压迫螺母，以此防止螺母的松动。上述防螺母松动夹(56)内侧螺旋弹簧(57)和外侧螺旋弹簧(58)的截面，由三角形、四角形、六角形或圆形中任何均可。

参照图1、图2、图6至图8，在上述钢箱梁(1)上翼缘(15)的下面和下翼缘(17)的上面，沿桥轴方向可各结合上翼缘加固肋筋(70)和下翼缘加固肋筋(80)。而且，在钢箱梁(1)上翼缘(15)的上面，沿桥轴方向可结合上翼缘加固件(60)，下翼缘(17)的上面，沿桥轴方向可结合下翼缘加固件(90)。上翼缘加固肋筋(70)和下翼缘加固肋筋(80)，在上翼缘(15)及下翼缘(17)上，沿下方及上方高高度安装，因此大大增加上翼缘(15)及下翼缘(17)的弯曲强度。上翼缘加固件(60)，以带状矩形板加固上翼缘(15)并增加弯曲强度。而且，上述下翼缘加固件(90)，可以一字型形状或形状形成，这不仅加固了下翼缘(17)，而且大大增加了弯曲强度。

以下，参照图详细说明根据本发明一例的具有钢箱梁(1)桥墩处双合成加固结构的钢箱梁(1)施工方法。

参照图6a至图6i，根据本发明一例的具有钢箱梁(1)桥墩处双合成加固结构的钢箱梁(1)施工方法，包括制作单位段的阶段；把单位段以临时螺栓栓住连接后搁置在临时地点上的阶段；在钢箱梁(1)上安装上翼缘加固件(60)及(或)下翼缘加固件(90)并以临时螺栓栓住或临时焊接的阶段；在钢箱梁(1)加载荷重的阶段；在钢箱梁(1)上完全焊接附着上翼缘加固件(60)及(或)下翼缘加固件(90)的阶段；拆除加载荷重的阶段；完全接合单位段的阶段；在钢箱梁(1)上径向配置抗剪钢筋(49)和冲切加固夹(40)的阶段；在钢箱梁(1)上浇注高强度混凝土(30)的阶段。另外，钢箱梁(1)桥墩处双合成加固结构，参照上述的说明。参照图6a，制作单位段的阶段，是制作桥墩处单位段(11)和邻接桥墩处单位段(11)两侧的负弯矩单位段(13)的阶段。上述桥墩处单位段(11)和负弯矩单位段(13)，是钢箱梁(1)负弯矩区间的单位段。在此阶段可预先制作结合在钢箱梁(1)的上翼缘加固件(60)、下翼缘加固件(90)等(参照图6b)。参照图6c，把单位段搁置在临时地点上的阶段，是把上述桥墩处单位段(11)和负弯矩单位段(13)，以临时螺栓连接并临时制作钢箱梁(1)后搁置在两个临时地点上的阶段。参照图6d，在钢箱梁(1)上安装上翼缘加固件(60)及(或)下翼缘加固件(90)并以临时螺栓栓住或临时焊接的阶段，是在上述钢箱梁(1)部翼缘(15)的上面，安装上翼缘加固件(60)并以临时螺栓栓住或临时焊接，或在上述钢箱梁(1)下翼缘(17)的上面，安装下翼缘加固件(90)并以临时螺栓栓住或临时焊接，或者，在上述钢箱梁(1)上翼缘(15)其上面，安装上翼缘加固件(60)并临时栓住或临时焊接，而在下翼缘(17)其上面，安装下翼缘加固件(90)并临时栓住或临时焊接的阶段。即上翼缘加固件(60)和下翼缘加固件(90)，可安装其中一个或两个。另外，把钢箱梁(1)和上翼缘加固件(60)临时栓住时，在钢箱梁(1)上形成贯穿高抗拉螺栓(51)的通孔，在上翼缘加固件(60)上贯穿高抗拉螺栓(51)后，还可形成在下述阶段加载荷重，当钢箱梁(1)沿下方发生位移时，能够收容其位移量的长孔(参照图7a)。上述长孔可形成在上翼缘加固件(60)上。而且，上述长孔在钢箱梁(1)和下翼缘加固件(90)的情况下也同样可适用(参照图7b)。

参照图6d及图6e，在钢箱梁(1)上加载荷重的阶段是在上述钢箱梁(1)上加载荷重的阶段。此时，当荷重加载时也可配备支撑板(100)，荷重的加载会在一个地点以上加载(参照图8)。

参照图6e，在钢箱梁(1)上焊接附着上翼缘加固件(60)及(或)下翼缘加固件(90)的阶段，是在上述钢箱梁(1)上完全焊接附着临时螺栓栓住或临时焊接的上翼缘加固件(60)及(或)下翼缘加固件(90)的阶段。即上述阶段中在钢箱梁(1)上翼缘(15)的上面，安装上翼缘加固件(60)并临时栓住或临时焊接时，把上述上翼缘加固件(60)在钢箱梁(1)上完全焊接附着，在上述阶段中在钢箱梁(1)下翼缘(17)的上面，安装下翼缘加固件(90)并临时栓住或临时焊接时，把上述下翼缘加固件(90)在钢箱梁(1)上完全焊接附着，而且，在上述阶段中，在钢箱梁(1)上翼缘(15)的上面安装上翼缘加固件(60)，同时在下翼缘(17)的上面安装下翼缘加固件(90)，并临时栓住或临时焊接时，把上述上翼缘加固件(60)和下翼缘加固件(90)，在钢箱梁(1)上完全焊接附着的阶段。换句话说，上翼缘加固件(60)和下翼缘加固件(90)，以在前阶段临时安装状态下直接会完全焊接附着。

参照图6f，拆除加载荷重的阶段，是拆除上述加载的荷重，并在钢箱梁(1)上导入依预弯曲的预应力的阶段。即根据上翼缘加固件(60)和下翼缘加固件(90)的安装与否，在上翼缘(15)或(及)下翼缘(17)导入依预弯曲的预应力。参照图6g，完全接合单位段的阶段，是解除上述桥墩处单位段(11)和相邻此桥墩处单位段两侧的上述负弯矩单位段(13)的连接，把它们和中央部位的正弯矩单位段，搬到现场并临时栓住后，搁置在桥台和桥墩上用高抗拉螺栓及螺母完全接合的阶段。参照图6h，在钢箱梁(1)上径向配置抗剪钢筋(49)和冲切加固夹(40)的阶段，是在上述钢箱梁(1)桥墩处下翼缘(17)的上面，径向配置抗剪钢筋(49)和冲切加固夹(40)的阶段。冲切加固夹(40)是在细长钢板(41)上，结合数个钢棒(43)的形态。安装此冲切加固夹(40)的时候，在桥墩处下翼缘(17)的上侧纵横交错着钢筋。因此从此纵向及横向钢筋之间会插入并安装冲切加固夹(40)的钢棒(43)。此后，在纵向及横向钢筋的上侧，搁置细长的钢板(41)，以此能够非常容易地进行安装。而且，当冲切加固夹(40)的高度不适当的时候，在纵向及横向钢筋和细长钢板(41)之间搁置支持构件，以此能够非常容易地进行安装。参照图6i，在钢箱梁(1)上浇注高强度混凝土(30)的阶段，是在上述钢箱梁(1)桥墩处下翼缘(17)的上面，浇注高强度混凝土(30)的阶段。

总之，以上就是本发明的各个技术要点，尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以得出多种相似的启示和变通，并作出相应的简单变化与修改，类似于这样的变换均落入本发明的保护范围之内。