一种装配式梁式桥加固构件及加固方法

1.本发明属于桥梁加固技术领域，具体涉及一种装配式构件加固梁式桥结构及加固方法。


背景技术：

2.目前，对梁式桥的加固方法主要有设置体外预应力，粘贴钢板或纤维材料，增大结构截面等方法，采用设置体外预应力方法，存在施工难度大，内力变化大不易控制等缺点，当结构高度较小时，采用粘贴钢板或者纤维材料往往达不到效果，而传统的增大结构截面的方法需要架设满堂式支架和模板，施工工期长，影响桥下通航和线路运行，同时结构自重增加较大。
3.可见，传统的梁式桥加固方法并不能解决桥梁受力过大的问题，并没有有效减小梁式桥的受荷载作用下的最大内力分布，梁体在恒载和活载作用下，受力弯矩过大，超出了梁体的可承受能力范围，特别是变形过大的问题，仍然没能得到根本有效的解决。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种装配式构件加固梁式桥结构及加固方法。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种装配式梁式桥加固构件，所述梁式桥包括梁体以及承载所述梁体的桥墩和承台，加固构件包括混凝土支墩、双肢、双肢底部铰、钢横杆、下h型钢、上h型钢、加劲板、顶板和角度调节支柱；两个所述双肢通过所述钢横杆连接形成装配式构件；若干所述装配式构件叠加，在其顶部的所述双肢上安装有所述下h型钢，在其底部的所述双肢通过所述双肢底部铰以及所述混凝土支墩支撑在所述承台上，所述下h型钢上设有所述上h型钢，所述上h型钢顶部通过加劲板设有所述顶板，所述顶板支撑在所述梁体底部的加固位，所述上h型钢和所述下h型钢之间通过角度调节支柱连接。
7.进一步，所述双肢采用钢箱梁结构，每个所述装配式构件采用等长的两根所述钢横杆，两根所述钢横杆在所述双肢之间等间距布置。
8.进一步，加固构件在所述梁式桥一个跨中沿所述梁体方向成对对称设置，其倾斜角度α由所述梁体加固位位置和所述承台位置决定，所述梁体加固位位置取l/3至l/2的区间值，l 为所述梁式桥的一个跨径，一个跨径为两个所述桥墩之间的距离。
9.进一步，所述顶板的长度等于所述梁体梁底横向宽度，所述顶板的宽度由加固设计计算确定，所述顶板采用胶黏剂和螺栓与所述梁体梁底连接固定，螺栓采用双排对称布置。
10.进一步，所述上h型钢与所述顶板的之间的所述加劲板平行设置有两块，还包括侧板，其与所述加劲板以及所述上h型钢与所述顶板围成箱型。
11.进一步，所述双肢上设有l型连接板，所述装配式构件通过所述l型连接板连接。
12.进一步，所述上h型钢包括第一上翼缘板、第一下翼缘板以及连接所述第一上翼缘板和所述第一下翼缘板的第一腹板，所述上翼缘板和所述下翼缘板之间还设有加劲肋。
13.进一步，所述下h型钢包括第二上翼缘板、第二下翼缘板以及连接所述第二上翼缘板和所述第二下翼缘板的第二腹板，所述第二上翼缘板和所述第二下翼缘板之间设有加劲肋。
14.进一步，所述第一下翼缘板和所述第二上翼缘板之间设有所述角度调节支柱，所述角度调节支柱包括上支撑柱、下支撑柱以及调平螺母，所述上支撑柱焊接固定在所述上h型钢的所述第一下翼缘板底部，所述上支撑柱的下端套有所述调平螺母，所述调平螺母与所述上支撑柱构成转动连接，所述调平螺母可以相对所述上支撑柱转动，所述下支撑柱的末端穿过所述下h型钢的所述第二上翼缘板通过螺母固定，所述下支撑柱与所述调平螺母构成螺纹连接，所述上支撑柱为中空结构，所述下支撑柱可以缩入所述上支撑柱中间。
15.本发明还提供上述装配式梁式桥加固构件的加固方法，具体包括以下步骤：
16.s1、在所述梁式桥的两个所述桥墩之间沿所述梁体方向用混凝土浇筑两个所述承台和所述混凝土支墩；
17.s2、在所述梁体的梁底加固位下方位置搭设脚手架或制作梁底工作平台，对梁底混凝土结构进行修复，进行梁底承托结构的施工，首先将梁底的混凝土碳化层及保护层剥落部位凿除，采用高压水枪冲洗，对锈断钢筋采用等直径短钢筋代替，将等直径短钢筋两端与原钢筋进行焊接连接，最后采用碎石环氧混凝土修复混凝土保护层；
18.s3、在所述梁体的梁底加固位梁底纵筋和箍筋的间隙部位钻孔，在加固位梁底钻孔位置安装用于固定所述顶板的固定螺栓；
19.s4、在所述顶板与梁底的固定螺栓对应位置进行钻孔，在所述顶板的上表面均匀涂胶黏剂，将所述顶板与梁底粘贴，并采用膨胀螺栓将所述顶板和梁底牢固连接，之后将所述加劲板与所述顶板的焊接连接，所述加劲板的焊接施工由中间加劲板开始，先中间后两边对称进行；
20.s5、将所述上型钢与所述加劲板焊接连接；
21.s6、将所述钢横杆与所述双肢焊接连接，形成装配式构件，将所述下h型钢与一个所述装配式构件的顶部焊接连接；
22.s7、将若干所述装配式构件组装，将焊接有所述下h型钢的所述装配式构件安装在顶部形成支腿组件；
23.s8、在所述混凝土支墩上安装所述双肢底部铰，在所述梁式桥的所述梁体底部两个所述桥墩之间对称安装所述支腿组件，采用吊装设备将所述支腿组件的底部与所述双肢底部铰对准，同时采用多根拉索控制，使得所述支腿组件以所述双肢底部铰圆心进行转动，将所述支腿组件调整到设计倾角α，在所述下h型钢和所述上h型钢的中间安装所述角度调节支柱。
24.进一步，所述的混凝土支墩及所述承台在固定安装装支腿组件之前需进行受力分析和结构设计，计算所述混凝土支墩的受力，对所述混凝土支墩进行设计和配筋计算，同时对所述承台进行强度校核和结构设计验算。
25.进一步，所述下h型钢与所述双肢顶面焊接连接时，应保证所述下h型钢的所述第二腹板位于装配式构件平面的中心，不发生偏移。所述下h型钢与所述上h型钢的所述第一
腹板和所述第二腹板要重合位于同一平面内，不发生偏移。
26.进一步，对所述顶板和所述梁体梁底的连接要进行抗剪和抗弯验算，确保所述顶板与梁底的连接牢固，不发生滑移和螺栓拔出破坏。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
28.1、本发明提出的装配式梁式桥加固构件，通过增设左右对称的装配式构件，结合梁底的承托连接构造，形成新的承重结构，该加固结构的构造合理，所有构件都可在工厂预制加工，对预制构件进行现场拼接，加固施工速度快，除了在梁底加固点下方搭设支架以外，在梁式桥下方其他位置无需搭设支架，加固施工不会对原有的梁体，桥墩，承台，桥台和基础造成新的损坏，且能修复梁体已有的裂缝和损伤，加固施工效率高，加固效益显著。
29.2、本发明提出的装配式梁式桥加固构件，采用装配式构件作为加固设计的承载构件，原来梁式桥的部分荷载由装配式构件承担，装配式构件为轴向受压构件，具有设计合理，支撑性能好的优点，同时，采用钢横杆将双肢横向连接成整体，整个装配式构件具有较大的横向刚度，不会发生侧倾和失稳破坏，横向稳定性好。
30.3、本发明提出了梁底加固位的承托连接构造，具有受力明确合理，传力途径清晰的优点，并且具有较高的承载能力，承托连接构造可对装配式构件的斜向反力进行合理的传递和支承，确保梁底与装配式构件的有效连接和荷载传递。
31.4、通过在梁底加固位设置承托连接构造，装配式构件与梁底加固位的连接采用双h型钢螺栓连接，具有优良的连接性能，通过角度调节支柱可以消除制造误差，有效的解决了梁底平面和装配式构件的连接问题。
32.5、本发明提出的装配式梁式桥加固构件，在加固施工过程中，不会影响桥下的通航和桥下线路的运行，同时可满足加固后的桥下净空要求，加固后的桥梁结构不会影响桥梁下方正常的通航以及桥下线路的正常通行，这是本发明所具有的特别的优点。
33.6.通过对称布置的装配式构件、双h型钢连接构造和梁底的承托连接构造，对梁式桥本体提供了主梁跨径内的多道支承，主梁原有跨径得到大幅度减小，优化了原有梁式桥的受力，显著减小了梁的恒载和活载弯矩受力效应。
34.7、加固后的梁式桥结构由梁和两个装配式构件共同承受外荷载，极大的减轻了原有梁式桥的负担，该加固结构显著提高梁式桥的抗弯抗剪承载能力，加固效果显著；
35.8、加固后将对梁底加固位置的损伤进行修复，显著减小梁式桥在跨径内的竖向位移，有效阻止了梁式桥在超载作用下的裂缝的开展，并且可以保护梁式桥内部受力钢筋免遭裸露和锈蚀，显著减轻了梁式桥的荷载负担和运营风险，显著提高了梁式桥结构的抗弯抗剪承载能力和耐久性能，有效延长桥梁使用寿命。
附图说明
36.图1为本发明实施例的正视图；
37.图2为本发明实施例的侧视图；
38.图3为本发明实施例的部分剖面示意图一；
39.图4为本发明实施例中装配构件结构示意图；
40.图5为本发明实施例的部分结构示意图二；
41.图6为本发明实施例的部分结构示意图三；
42.附图标记说明：1为梁体，2为桥墩，3为承台，4混凝土支墩，5为双肢，6为双肢底部铰，7为钢横杆，8为下h型钢，81为第二上翼缘板，82为第二腹板，83为第二下翼缘板， 9为上h型钢，91为第一上翼缘板，92为第一腹板，93为第一下翼缘板，10为加劲肋，11 为加劲板，12为顶板，13为侧板，14为角度调节支柱，141为上支撑柱，142为下支撑柱， 143为调平螺母，15为l型连接板。
具体实施方式
43.下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
44.如图1、图2和图5所示，一种装配式梁式桥加固构件，所述梁式桥包括梁体(1)以及承载所述梁体(1)的桥墩(2)和承台(3)，加固构件包括混凝土支墩(4)、双肢(5)、双肢底部铰(6)、钢横杆(7)、下h型钢(8)、上h型钢(9)、加劲板(11)、顶板(12)和角度调节支柱(14)；两个所述双肢(5)通过所述钢横杆(7)连接形成装配式构件；若干所述装配式构件叠加，在其顶部的所述双肢(5)上安装有所述下h型钢(8)，在其底部的所述双肢(5)通过所述双肢底部铰(6)以及所述混凝土支墩(4)支撑在所述承台(3)上，所述下h型钢(8)上设有所述上h型钢(9)，所述上h型钢(9)顶部通过加劲板(11)设有所述顶板(12)，所述顶板(12)支撑在所述梁体(1)底部的加固位，所述上h型钢(8)和所述下h型钢(9)之间通过角度调节支柱(14)连接。
45.如图4所示，所述双肢(5)采用钢箱梁结构，每个所述装配式构件采用等长的两根所述钢横杆(7)，两根所述钢横杆(7)在所述双肢(5)之间等间距布置。
46.如图2所示，加固构件在所述梁式桥一个跨中沿所述梁体(1)方向成对对称设置，其倾斜角度α由所述梁体(1)加固位位置和所述承台(3)位置决定，所述梁体(1)加固位位置取l/3至l/2的区间值，l为所述梁式桥的一个跨径，一个跨径是指两个所述桥墩(2)之间的距离。
47.所述顶板(12)的长度等于所述梁体(1)梁底横向宽度，所述顶板(12)的宽度由加固设计计算确定，所述顶板(12)采用胶黏剂和螺栓与所述梁体(1)梁底连接固定，螺栓采用双排对称布置。
48.如图3所示，所述上h型钢(9)与所述顶板(12)的之间的所述加劲板(11)平行设置有两块，还包括侧板(13)，其与所述加劲板(11)以及所述上h型钢(9)与所述顶板(12) 围成箱型。
49.如图4所示，所述双肢(5)上设有l型连接板(15)，所述装配式构件通过所述l型连接板(15)连接。
50.如图2、图3和图6所示，所述上h型钢(9)包括第一上翼缘板(91)、第一下翼缘板 (93)以及连接所述第一上翼缘板(91)和所述第一下翼缘板(93)的第一腹板(92)，所述上翼缘板(91)和所述下翼缘板(93)之间还设有加劲肋(10)。
51.如图2、图3和图6所示，所述下h型钢(8)包括第二上翼缘板(81)、第二下翼缘板 (83)以及连接所述第二上翼缘板(81)和所述第二下翼缘板(83)的第二腹板(82)，所述第二上翼缘板(81)和所述第二下翼缘板(83)之间设有加劲肋(10)。
52.如图6所示，所述第一下翼缘板(93)和所述第二上翼缘板(81)之间设有所述角度
调节支柱(14)，所述角度调节支柱(14)包括上支撑柱(141)、下支撑柱(142)以及调平螺母(143)，所述上支撑柱(141)焊接固定在所述上h型钢(9)的所述第一下翼缘板(93) 底部，所述上支撑柱(141)的下端套有所述调平螺母(143)，所述调平螺母(143)与所述上支撑柱(141)构成转动连接，所述调平螺母(143)可以相对所述上支撑柱(141)自由转动，所述下支撑柱(142)的末端穿过所述下h型钢(8)的所述第二上翼缘板(81)通过螺母固定，所述下支撑柱(142)与所述调平螺母(143)构成螺纹连接，所述上支撑柱(141) 为中空结构，所述下支撑柱(142)可以缩入所述上支撑柱(141)中间。
53.加固方法
54.上述装配式梁式桥加固构件的加固方法，具体包括以下步骤：
55.s1、在所述梁式桥的两个所述桥墩(1)中沿所述梁体(1)方向用混凝土浇筑两个所述承台(3)和所述混凝土支墩(4)；
56.s2、在所述梁体(1)的梁底加固位下方位置搭设脚手架或制作梁底工作平台，对梁底混凝土结构进行修复，进行梁底承托结构的施工，首先将梁底的混凝土碳化层及保护层剥落部位凿除，采用高压水枪冲洗，对锈断钢筋采用等直径短钢筋代替，将等直径短钢筋两端与原钢筋进行焊接连接，最后采用碎石环氧混凝土修复混凝土保护层；
57.s3、在所述梁体(1)的梁底加固位梁底纵筋和箍筋的间隙部位钻孔，在加固位梁底钻孔位置安装用于固定所述顶板(12)的固定螺栓；
58.s4、在所述顶板(12)与梁底的固定螺栓对应位置进行钻孔，在所述顶板(12)的上表面均匀涂胶黏剂，将所述顶板(12)与梁底粘贴，并采用膨胀螺栓将所述顶板(12)和梁底牢固连接，之后将所述加劲板(11)与所述顶板(12)的焊接连接，所述加劲板(11)的焊接施工由中间加劲板开始，先中间后两边对称进行；
59.s5、将所述上型钢(9)与所述加劲板(11)焊接连接；；
60.s6、将所述钢横杆(7)与所述双肢(5)焊接连接，形成装配式构件，将所述下h型钢 (8)与一个所述装配式构件的顶部焊接连接；
61.s8、将若干所述装配式构件组装，将焊接有所述下h型钢(8)的所述装配式构件安装在顶部形成支腿组件；
62.s9、在所述混凝土支墩(4)上安装所述双肢底部铰(6)，在所述梁式桥的所述梁体(1) 底部两个所述桥墩(2)之间对称安装所述支腿组件，采用吊装设备将所述支腿组件的底部与所述双肢底部铰(6)对准，同时采用多根拉索控制，使得所述支腿组件以所述双肢底部铰(6) 圆心进行转动，将所述支腿组件调整到设计倾角α，在所述下h型钢(8)和所述上h型钢(9) 的中间安装所述角度调节支柱(14)。
63.以上所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，凡是根据本发明技术实质对上述实施例所作的任何简单的修改、改进、变更、替换或变型，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。