一种石拱桥加固结构及方法与流程

本发明属于桥梁建筑技术领域，具体涉及一种对老旧病害石拱桥进行加固的结构及加固方法。

背景技术：

石拱桥在我国早期公路建设中得到了大量采用，其作为我国桥梁四大基本形式之一，有着用料省、结构巧、强度高等特点。但随着时间的推移，交通量的激增，车辆荷载增加等环境因素的影响以及结构本身的自然劣化，很多石拱桥结构病害显现，出现了不同程度的缺损和退化，桥面和拱圈出现了明显的裂缝和裂纹现象，需要进行加固。传统的加固方法，通常采用套拱加固拱圈，操作过程复杂，造价高，工期长，在短时间内难以满足车辆通行要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对石拱桥拱圈和桥面破损的病害，提供一种新的加固方式，在提高石拱桥的使用寿命的前提下，降低加固成本，缩短施工周期。

本发明提供一种石拱桥加固结构，技术方案如下：

一种石拱桥加固结构，其特征在于：包括多个条形支撑基座、两贝雷梁、多根横向分配梁、多根纵向分配梁，以及桥面板，多个支撑基座分别横桥向固定在石拱桥每个桥墩正上方，两贝雷梁为加强弦杆贝雷梁，两贝雷梁分别顺桥向固定在所述支撑基座两端顶部，所述多根横向分配梁均横桥向设置并横跨在两贝雷梁下弦杆上，所述多根纵向分配梁均顺桥向设置并固定在横向分配梁上，所述桥面板铺设在所述纵向分配梁上。

本发明还提供一种石拱桥加固方法，其特征在于：

(1)在石拱桥每个桥墩正上方，横桥向采用钢筋混凝土浇筑1到2个支撑基座，浇筑时在每个支撑基座两端分别预埋两根竖向的限位杆，每个支撑基座上的限位杆沿支撑基座中心线设置；

(2)顺桥向在靠近支撑基座两端的顶部安装贝雷梁，所述贝雷梁均采用单层三片加强弦杆结构，将贝雷梁下弦杆置于支撑基座端部的两限位杆之间；

(3)贝雷梁安装好后，在支撑基座每端的两限位杆顶部之间焊接一横向压杆，所述横向压杆紧压在贝雷梁下弦杆顶面；

(4)横桥向在贝雷梁下弦杆顶部设置多根横向分配梁，每根横向分配梁两端均设斜撑与贝雷梁上弦杆焊接；然后顺桥向在横向分配梁顶部设置多根纵向分配梁，在纵向分配梁顶部铺设桥面板。

本发明利用原有石拱桥墩柱作为承重基础，采用贝雷型钢的装配结构加固拱圈和桥面，通过纵向分配梁、横向分配梁将载荷加载在贝雷梁下弦杆上的下承式结构，使贝雷梁既为承重结构，又可作为桥梁两侧的护栏，具有结构简单，造价低，施工快速方便等特点，且安全牢固，强度和刚度均可满足车辆通行要求。

附图说明

图1是本发明的石拱桥加固结构横桥向结构示意图；

图2是本发明的石拱桥加固结构顺桥向布置示意图；

图3是图2中的a处局部放大图；

图4是支撑基座的纵向侧视示意图；

图5是支撑基座的横向侧视示意图；

图6是骑马螺栓固定横向分配梁与贝雷梁下弦杆的结构示意图；

图7是图6的侧视图；

图8是本发明的桥面板设置结构示意图；

图9是支撑基座在石拱桥桥墩上方设置的结构示意图；

图10是图9中的b处局部放大图，更清楚显示支撑基座在石拱桥上的设置方式。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明提供的石拱桥加固结构，包括多个条形支撑基座1、两贝雷梁2、多根横向分配梁3、多根纵向分配梁4，以及桥面板5，多个支撑基座1分别横桥向固定在石拱桥6每个桥墩正上方，所述贝雷梁2采用单层三片加强弦杆结构，两贝雷梁分别顺桥向固定在靠近支撑基座1两端的顶部；所述多根横向分配梁3均横桥向设置并横跨在两贝雷梁2的下弦杆21上，横向分配梁3端部设斜撑7与贝雷梁2的上弦杆22焊接；所述多根纵向分配梁4均顺桥向设置并固定在横向分配梁3上，所述桥面板5铺设在所述纵向分配梁4上。

如图4、图5所示，所述支撑基座1横截面为矩形。支撑基座采用钢筋混凝土浇筑在石拱桥桥墩正上方，每个支撑基座两端分别设两根竖向设置的限位杆8，限位杆下8端预埋在支撑基座中。

如图1所示，所述贝雷梁的下弦杆21位于支撑基座端部的两限位杆8之间，两限位杆8上端之间焊接一横向压杆9，所述横向压杆9紧压在贝雷梁下弦杆21顶部。

如图1所示，所述贝雷梁为单层三片加强型结构，贝雷梁上弦杆22通过斜撑7与横向分配梁4端部固定连接，确保贝雷梁的整体稳定性。本发明具体实施时，根据被加固的石拱桥的长度，每条贝雷梁可采用多个贝雷梁段连接而成。

如图6、图7所示，横向分配梁3与贝雷梁下弦杆21通过骑马螺栓10固定，所述骑马螺栓10的开口向下，将横向分配梁3卡在骑马螺栓开口内，骑马螺栓10下端位于贝雷梁下弦杆21的下方，并穿插一块垫板11，通过两个螺母12将垫板11固定在贝雷梁下弦杆21的下方，从而使横向分配梁与贝雷梁下弦杆之间固定。

本发明具体实施时，横向分配梁可采用工钢；纵向分配梁采用槽钢，开口向下布置，相邻纵向分配梁中心间距为22cm。

如图1、图8所示，桥面板5铺设在纵向分配梁4上。桥面板5采用10mm厚钢板，桥面板上横桥向每隔1m焊接一根钢筋13。本发明的桥面板通过纵向分配梁、横向分配梁将载荷加载在贝雷梁的下弦杆上，所以此结构为下承式结构，贝雷梁同时可作为石拱桥加固后的桥面两侧防护装置，可省去护栏制作，突出了本发明安装简单，施工周期短，成本低等特点，有利于加快施工进度。

如图2、图3所示，为了更好的保证加固后的桥面和桥两端既有道路的顺接，在石拱桥两端分别顺桥向设置一三角桁架14，三角桁架14横桥向宽度不小于两贝雷梁之间的间距，高度不高于加固后桥面板的高度。

采用上述结构对石拱桥进行加固的方法，具体步骤如下：

(1)如图9、图10所示，在石拱桥6每个桥墩正上方，横桥向采用钢筋混凝土浇筑1到2个支撑基座1。支撑基座1的结构如图4、图5所示，其横截面为矩形，浇筑时在每个支撑基座两端分别预埋两根竖向的限位杆8，支撑基座每端的两根限位杆8的间距等于或略大于贝雷梁的宽度。每个支撑基座上的限位杆沿支撑基座中心线设置。

(2)如图1所示，顺桥向在支撑基座两端的顶部安装贝雷梁2，所述贝雷梁均采用单层三片加强弦杆结构，将贝雷梁下弦杆21置于支撑基座端部的两限位杆8之间。

作为本发明的一种具体实施方式，每条贝雷梁可采用3片3m×1.5m贝雷片，设置为三排单层结构，相邻贝雷片间距为25cm，上下弦杆均为加强弦杆，最外侧贝雷片上弦杆通过斜撑7与横向分配梁固定，确保贝雷梁的整体稳定性。

(3)如图1所示，贝雷梁2安装好后，在支撑基座1每端的两限位杆8顶部之间焊接一横向压杆9，所述横向压杆9紧压在贝雷梁下弦杆21顶面，将贝雷梁进一步固定。

(4)如图1所示，横桥向在贝雷梁下弦杆顶部设置多根横向分配梁3，每根横向分配梁3两端均设斜撑7与贝雷梁上弦杆22焊接；然后顺桥向在横向分配梁3顶部设置多根纵向分配梁4，在纵向分配梁4顶部铺设桥面板5。

如图6、图7所示，将横向分配梁3与贝雷梁2之间通过骑马螺栓7进行固定，具体固定方式是：骑马螺栓10的开口向下，将横向分配梁3卡在骑马螺栓开口内，骑马螺栓两端位于贝雷梁下弦杆21的下方，并穿插一块垫板11，在骑马螺栓下端安装螺母12将垫板11固定在贝雷梁下弦杆21的下方，从而使横向分配梁与贝雷梁下弦杆之间紧固。

考虑到连接强度，骑马螺栓10可采用φ20的圆钢。具体实施时，可将每片贝雷片的下弦杆均与横向分配梁用骑马螺栓连接，因此每根横向分配梁上设6根骑马螺栓。

横向分配梁可采用工字钢，纵向分配梁采用槽钢，开口向下布置，相邻纵向分配梁间距为22cm。横向分配梁与纵向分配梁间焊接固定；纵向分配梁与桥面板间焊接固定。桥面板采用10mm厚钢板。

如图8所示，在桥面板上可横桥向每隔1m焊接一根φ10钢筋13，对过往车辆起减速作用。

如图2、图3所示，本发明还可在石拱桥两桥头分别设置一三角桁架14，所述三角桁架14横桥向宽度不小于两贝雷梁之间的间距，高度不高于加固后桥面板的高度。三角桁架可采用i18工钢焊接而成，顶部也铺设钢板。三角桁架在石拱桥两端既有道路和加固后的桥面之间起过渡作用，在车辆来回通行时可最大程度降低对桥面加固结构的冲击，确保安全通行。