一种钢混组合桥梁抗倾覆加固装置及其施工方法与流程

本发明涉及一种钢混组合桥梁抗倾覆加固装置及其施工方法，属于结构工程技术领域。

背景技术：

近几十年来，我国桥梁建设发展迅速，目前我国的桥梁特别是城市高架桥梁，多使用板式和盆式橡胶支座，桥面系直接放置在支座上，支座无法约束桥面系的竖向位移，且在匝道或拐弯等处曲线桥梁的选择上通常采用钢混组合桥梁。钢混组合桥梁与预应力混凝土箱梁相比较，其自重较小，在桥梁承受较大偏载作用时，桥面系可能由于较大的扭矩而更易产生倾覆的风险，再有我国中小跨径桥梁为了适应桥梁所处环境对桥型布置的要求，改善交通枢纽的外观，减少占用土地，避免桥梁基础与地下建筑位置之间的冲突，减少对自然环境的破坏等原因多采用独柱墩，所以必须在设计阶段确保该类桥梁在运营过程中具备足够合理的抗倾覆安全储备，同时在已经运营的这类桥梁也要采用合理的加固装置来提高其抗倾覆稳定性。因此，亟需一种能够满足桥梁结构受力特性及抵抗倾覆构造装置。

实际上，工程中已存在直接在桥墩与主梁间设置支撑构件(如钢结构)来提高支撑刚度，由于该支撑构件与桥墩(或盖梁)和主梁的连接方式一般为刚性连接，该刚性连接会大大限制主梁在温度、收缩徐变等作用下的纵桥向位移与转角位移，一旦该位移发生但受到限制，在次内力的作用下则会反过来破坏装置，大大降低其抗倾覆的能力；也有用链锁来加固稳定的，此类转置灵活性太大，在突发事件时不能及时消耗不利能量而会使梁体冲量过大而导致装置失效。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是提供一种钢混组合桥梁抗倾覆加固装置及其施工方法，该装置在桥梁严重超载偏载梁体受较大扭矩时，能控制梁体不发生倾覆，提高桥梁的抗倾覆稳定性，且该装置构造简单、施工方便、并且具有较高的经济性能。

技术方案：本发明提供了一种钢混组合桥梁抗倾覆加固装置，该加固装置包括主梁侧焊接钢板、预埋件、上销座、下销座、上连接件、下连接件和改制阻尼器；其中所述主梁侧钢板固定于主梁的侧面，上销座固定于主梁侧钢板上；所述预埋件固定于盖梁或墩柱的上表面且预埋件上固定有下销座；所述的改制阻尼器的上端通过上连接件和上销座连接，改制阻尼器的下端通过下连接件和下销座连接。

其中：

所述的钢混组合桥梁抗倾覆加固装置沿桥梁长度方向对称的分布于桥梁的两侧。

所述的主梁侧钢板固定于主梁的侧面的固定方式、上销座固定于主梁侧钢板上的固定方式均为或高强螺栓连接。

所述的预埋件固定于盖梁或墩柱的上表面且预埋件上固定有下销座，预埋件由钢板以及焊接在钢板上的钢筋组成，钢筋位于盖梁或墩柱的内部，钢板位于盖梁或墩柱的表面，且预埋件上固定下销座是指在预埋件中的钢板上表面焊接或用高强螺栓连接有下销座。

所述的预埋件中焊接在钢板上的钢筋与主梁钢筋、盖梁钢筋或墩柱钢筋错开布置。

所述的上连接件和下连接件为一端为球形、另一端为螺旋连接口的实体杆，其材质为钢材或高性能碳纤维材料。

所述的上销座和下销座均由两块带有半球形开槽的钢块或高性能碳纤维材料拼接组成，且半球形开槽位置相对应拼成球状开槽，所述的球状开槽用于固定上连接件和下连接件的球形端。

所述的上销座和下销座均由两块带有半球形开槽的钢块或高性能碳纤维材料拼接组成，其拼接方式为焊接或高强螺栓连接。

所述的改制阻尼器是将两端带有球形铰座的传统阻尼器的两端改制为螺旋卡口，分别与上连接件和下连接件的螺旋连接口相连接。

所述的改制阻尼器与上销座、下销座的连接位置、角度根据主梁、盖梁或墩柱的空间位置调整。

本发明还提供了一种钢混组合桥梁抗倾覆加固装置的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

1)在主梁的侧面固定连接主梁侧钢板，在盖梁或墩柱中布置预埋件，并将预埋件浇筑封固；

2)将上连接件的球形端安置于上销座的球状开槽中，并将上销座固定于主梁侧钢板上，且上连接件的螺旋连接口端方向朝下；

3)将下连接件的球形端安置于下销座的球状开槽中，并将下销座固定于预埋件的上表面，且下连接件的螺旋连接口端方向朝上；

4)将改制阻尼器的上、下两端的螺旋卡口分别接在上连接件、下连接件的螺旋连接口端。

5)沿着桥梁长度方向，将所述抗倾覆加固装置对称施工于桥梁的两侧。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

(1)通过改制阻尼器将主梁与盖梁或墩柱连接起来，可以有效的限制桥体的竖向位移，防止桥体在严重偏载下发生倾覆，且本发明中的改制阻尼器较其他装置能充分发挥阻尼器的消能性能，能够在爆炸、地震等突发事件发挥良好作用。

(2)相比现有技术中连接多为刚性连接或平面铰接，本发明中的连接件与销座的连接方式为空间铰接，不仅达到竖向支撑的力学效果，还使得铰接沿纵桥向方向及横桥向方向可自由发生有限的位移与转角，确保主梁在温度、收缩徐变等作用下可自由产生位移与转角，而不会因位移限制而引起较大的次内力而破坏本装置。

(3)本发明装置在桥梁的两侧安装，施工空间充足；且本发明装置既可以用在旧桥加固，也可以运用在新桥设计上，尤其是在旧桥加固应用中，不需要提升梁体等复杂操作，只需在梁体两侧安装即可。

附图说明

图1为本发明的整体立面图；

图2为图1中a-a局部剖面图；

图3为图2中b-b剖面图；

图4是销座立面图；

图5是连接件构造图；

图6是改制阻尼器构造图；

图7为本发明的施工流程图；

图中有：主梁1、主梁侧钢板2、上销座3.1、下销座3.2、上连接件4.1、下连接件4.2、改制阻尼器5、预埋件6、支座7、盖梁或墩柱8。

具体实施方式

本发明通过在主梁1与盖梁或墩柱8之间设置改制阻尼器5，并通过特制连接件及销座连接两者之间的竖向联系，从而在严重超载偏载、爆炸等情况下，梁体受较大扭矩时，控制梁体不发生倾覆，提高桥梁的抗倾覆稳定性，从而预防桥梁灾难性倒塌及避免人员伤亡，且本加固装置中改制阻尼器较其他装置能充分发挥阻尼器的消能性能，能够在爆炸、地震等突发事件发挥良好作用。

以下结合附图，对本发明的结构、施工过程进行详细说明：

如图1、图2所示，在主梁1的两侧、主梁1与盖梁或墩柱8之间分别对称设置两套加固装置，该加固装置包括主梁侧钢板2、预埋件6、上销座3.1、下销座3.2、上连接件4.1、下连接件4.2和改制阻尼器5；其中所述主梁侧钢板2焊接固定于主梁1的侧面，上销座3.1焊接固定于主梁侧钢板2上；预埋件6由钢板以及焊接在钢板上的钢筋组成，钢筋位于盖梁或墩柱8的内部，钢板位于盖梁或墩柱8的表面，且预埋件6中的钢板上表面焊接固定有下销座3.2；上销座3.1和下销座3.2均为带有球状开槽的钢块，由两块具有半球形开槽的钢块焊接组成(如图3、图4所示)，其球状开槽处分别与上连接件4.1和下连接件4.1的球形端(如图5所示)固定连接，上连接件4.1和下连接件4.1的螺旋连接口端分别于改制阻尼5的两端的螺旋卡口(如图6所示)连接。

对于旧桥添加本发明的加固装置时，可以凿开对应部分混凝土再预埋预埋件；对于新建桥梁添加本发明的加固装置时，在设计过程中考虑预埋预埋件。

所述的上销座3.1、下销座3.2、上连接件4.1、下连接件4.2的制作一定要与改制阻尼器5相互匹配，确保连接的稳定性。

所述的上销座3.1、下销座3.2、上连接件4.1、下连接件4.2的制作一定要与改制阻尼器5连接设置满足设计要求，确保连接件4可以承受较大的竖向力。

所述的改制阻尼器5根据安装作业区域的大小来定，如果安装作业区域较大可以选择机械式阻尼器改制；如果安装作业区域小可以选择液压式阻尼器改制。

抗倾覆加固装置包括主梁侧焊接钢板2、销座3、连接件4、改制阻尼器5、盖梁或墩柱内预埋件6。

实施例1旧桥加固

首先按照梁体吨位以及预计超载情况选择合理的改制阻尼器5；然后在主梁1侧焊接梁侧钢板2，把在盖梁或墩柱8中布置预埋件6对应的部位凿开，后布置预埋件6并浇筑封固；将上销座3.1焊接在梁侧钢板2上，下销座3.2焊接在预埋件6钢板上；在上销座3.1和下销座3.2拼装焊接的同时，将上连接件4.1和下连接件4.2的球形端安置在上销座3.1和下销座3.2球状开槽中；之后改制阻尼器5的上、下两端的螺旋卡口分别接在安装在上连接件4.1和下连接件4.1的螺旋连接口端。

实施例2新桥设计安装

首先按照梁体吨位以及预计超载情况选择合理的改制阻尼器5；然后在主梁1侧焊接梁侧钢板2，在设计的过程中考虑在盖梁或墩柱8中布置预埋件6；将上销座3.1焊接在梁侧钢板2上，下销座3.2焊接在预埋件6钢板上；在上销座3.1和下销座3.2拼装焊接的同时，要将上连接件4.1和下连接件4.2的球形端安置在上销座3.1和下销座3.2球状开槽中；之后改制阻尼器5的上、下两端的螺旋卡口分别接在安装在上连接件4.1和下连接件4.1的螺旋连接口端。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。