本發(fā)明涉及橋梁工程，特別是一種雙幅t型剛構橋背塔斜拉加固結構及其施工方法。

背景技術：

大量的t型剛構橋在投入使用后，常出現(xiàn)一些病害，其中較為典型的病害是，在t型剛構橋的t構(實際工程中，常將橋墩與t構主梁組成的結構稱為t構)的橋墩上方的t構主梁的頂部因抗彎承載能力不足而產(chǎn)生裂縫。

針對這一技術問題，cn106012872a專利文獻披露了一種連續(xù)剛構橋無背索斜拉加固體系，該加固體系包括在連續(xù)剛構橋橋墩原有承臺兩側增設的加固承臺；以連續(xù)剛構橋順橋向中心線對稱設置的斜索塔，斜索塔底部固定在加固承臺上，頂部通過橫梁相互連接；斜拉索托梁設于連續(xù)剛構橋箱梁下方；斜拉索托梁分兩側設置斜拉索，每側斜拉索的一端與斜索塔固定，另一端與斜拉索托梁固定。

該加固方法應用于解決t型剛構橋上述病害時，存在以下技術問題：

(1)斜索塔底部固定在加固承臺上，加固承臺在水中施工時，施工難度大、費用高；斜索由橋面以上和橋面以下兩個部分構成，高度較高，對于高墩橋，其斜索塔工程量十分龐大。

(2)為使斜拉索能作用于主梁而設置的托梁布置于梁底，其長度需大于橋梁的寬度，一般橋梁的寬度有10多米，甚至20多米，導致托梁的結構十分龐大，耗費材料多，經(jīng)濟性不佳，同時過大的托梁自重給斜拉索帶來相當大的負擔。

(3)不能很好適應雙幅t型剛構橋的加固：對于雙幅t型剛構橋，單獨一個雙幅t型剛構橋的橋墩處就需要兩套背塔斜拉加固結構，工程量十分龐大，對于全橋而言，則更甚。

(4)缺乏一套有效、完整的施工技術方案可供參考。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是針對雙幅t型剛構橋提供一種結構簡單小型化、成本低、施工快捷的背塔斜拉加固結構及其施工方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種雙幅t型剛構橋背塔斜拉加固結構，包括主塔和斜拉索；在雙幅t型剛構橋的橋墩上方的t構主梁的兩內(nèi)腹板之間有塔基橫梁，塔基橫梁底部埋設有兩端穿過內(nèi)腹板的塑料波紋管，塑料波紋管內(nèi)穿設有張拉后錨固于內(nèi)腹板上的預應力鋼筋；所述主塔位于塔基橫梁的頂面中部，主塔朝向邊跨方向傾斜，其傾斜角度θ按下式計算：

式中：

qzt為主塔每米長的重量(kn/m)，

hzt為主塔頂面至橋面間的豎直高度(m)，

δm為卸載彎矩(kn·m)，具體為加固時需要對t構中心線處t構主梁卸載的彎矩值；

主塔上部有上下間隔設置的四個索孔a，四個索孔a與橋面的垂直距離分別為l/3、5l/12、l/2、7l/12，其中l(wèi)為t構懸臂長度；在主塔中跨方向的兩內(nèi)腹板之間有間隔設置的四個錨固梁，四個錨固梁順橋向與t構中心線的距離分別為l/3、l/2、2l/3、5l/6，其中l(wèi)為t構懸臂長度；四個錨固梁中分別有索孔b；所述斜拉索的兩端分別穿過相互對應的索孔a和索孔b，張拉后錨固在主塔和錨固梁上。

上述雙幅t型剛構橋背塔斜拉加固結構的施工方法，包括以下步驟：

步驟一：對設置塔基橫梁處的內(nèi)腹板進行表面鑿毛、植筋后搭設模板，綁扎鋼筋，然后在內(nèi)腹板上開設孔道，將塑料波紋管穿過孔道布置于塔基橫梁的底部，然后采用混凝土澆筑形成塔基橫梁，5～10天后，在塑料波紋管內(nèi)穿預應力鋼筋，將預應力鋼筋張拉后錨固于內(nèi)腹板上；

步驟二：在塔基橫梁的頂面中部搭設模板、綁扎鋼筋，澆筑混凝土形成主塔，并在主塔中預留索孔a；

步驟三：對設置錨固梁處的內(nèi)腹板進行表面鑿毛、植筋后搭設模板，綁扎鋼筋，然后澆筑混凝土形成錨固梁，并在錨固梁中預留索孔b；

步驟四：將斜拉索兩端分別穿過相互對應的的索孔a和索孔b，然后按以下公式計算出的張拉力fp進行張拉

式中：

l為t構懸臂長度(m)，

δm為卸載彎矩(kn·m)，具體為加固時需要對t構中心線處t構主梁卸載的彎矩值；

斜拉索張拉后錨固于主塔和錨固梁上，結束施工。

本發(fā)明的有益效果是：

1、用本發(fā)明加固雙幅t型剛構橋僅需一套背塔斜拉加固結構，與傳統(tǒng)技術相比較可省去一半工程量，經(jīng)濟性好，節(jié)省工期，解決了傳統(tǒng)技術橋下施工(傳統(tǒng)技術需在橋下設加固承臺及橋下主塔等結構)難度大、施工周期長的問題。

2、在雙幅t型剛構橋兩幅之間設置塔基橫梁，塔基橫梁內(nèi)配置預應力鋼筋，可有效保證塔基橫梁具有良好的強度和抗裂性能，為主塔提供了可靠基礎。

3、錨固梁設置在雙幅t型剛構橋兩幅之間，為斜拉索的錨固提供了構造措施，與現(xiàn)有技術中的托架相比，錨固梁結構小，重量輕，耗材少，經(jīng)濟性好，不會給斜拉索帶來大的負擔。

4、按照限定的位置布設錨固梁和主塔中的索孔a，并按照計算公式限定的張拉力對每根斜拉索進行張拉，可使t構中心線處t構主梁卸載的彎矩值恰好達到δm；每根斜拉索均采用相同的張拉力fp進行張拉，方便施工，斜拉索的選型也十分方便；在加固設計得出卸載彎矩δm后，按照本發(fā)明計算公式，可快速計算出張拉力fp。

5、按照限定的位置布設錨固梁和主塔中的索孔a；按照張拉力計算公式對每根斜拉索進行張拉；同時使主塔朝向邊跨方向傾斜，傾斜角度按限定的計算公式求得，可使主塔自重的水平分力在主塔底部產(chǎn)生的彎矩恰好與各根斜拉索張拉力的水平分力在主塔底部產(chǎn)生的彎矩之和相平衡，使主塔處于良好的受力狀態(tài)。

6、本發(fā)明為雙幅t型剛構橋的加固提供了一套完整、有效、獨特的施工方案，可實現(xiàn)對t構中心線處t構主梁彎矩的卸載，達到加固雙幅t型剛構橋的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明雙幅t型剛構橋背塔斜拉加固結構的立面圖，其中zxx表示t構中心線、zk表示中跨方向、bk表示邊跨方向；

圖2為圖1中a-a的剖視圖；

圖中：1—雙幅t型剛構橋、2—塔基橫梁、3—內(nèi)腹板、4—塑料波紋管、5—預應力鋼筋、6—主塔、7—索孔a、8—錨固梁、9—斜拉索、10—橋墩、11—t構主梁、12—索孔b。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。

結合圖1，本實施例雙幅t型剛構橋1的橋梁組合為(80+150+80)m，t構懸臂長度l＝60m，在前部橋墩10和后部橋墩(未圖示)上方的t構主梁11的頂部均出現(xiàn)了因抗彎承載能力不足引起裂縫，裂縫的最大寬度為0.36mm。采用本發(fā)明進行加固，加固時需要對t構中心線處t構主梁卸載的彎矩值為60700kn·m，即卸載彎矩δm＝60700kn·m。

結合圖1和圖2，該雙幅t型剛構橋1的背塔斜拉加固結構(圖1只給出對應前部橋墩的加固結構，對應后部橋墩的加固結構與其相同，未圖示)包括主塔6和斜拉索9；主塔6順橋向長度為3m、橫橋向寬度為2m，主塔頂面至橋面間的豎直高度hzt＝40m，采用c50混凝土(其容重按25kn/m³計算)澆筑，則其每米長的重量qzt＝25×3×2＝150kn/m，主塔建在雙幅t型剛構橋1的橋墩10上方的兩內(nèi)腹板3之間的塔基橫梁2的頂面中部。塔基橫梁2順橋向長6m、橫橋向寬10m(等于兩內(nèi)腹板3之間的凈距)、高3m，塔基橫梁的底部埋設有5道φ90mm的塑料波紋管4，每道塑料波紋管內(nèi)穿設有由14根φ^s15.20-1x7型鋼絞線構成的預應力鋼筋5，預應力鋼筋張拉后錨固于內(nèi)腹板上。

主塔朝向邊跨方向傾斜，根據(jù)計算公式，其傾斜角度

在主塔上部、距離橋面20m、25m、30m、35m處分別埋設有四個φ273mm的索孔a7。在主塔中跨方向、順橋向距離t構中心線20m、30m、40m、50m處的兩內(nèi)腹板之間設有四個順橋向長4m、橫橋向寬10m(等于兩內(nèi)腹板之間的凈距)、高1m的錨固梁8，錨固梁中開設有φ273mm的索孔b12。在相互對應的索孔a與索孔b之間分別穿250a-22型斜拉索9，斜拉索張拉后錨固在主塔和錨固梁上。

本實施例背塔斜拉加固結構的施工按以下步驟進行：

步驟一：對設置塔基橫梁處的內(nèi)腹板進行表面鑿毛、植筋后按塔基橫梁設定的尺寸搭設模板、綁扎鋼筋，同時在兩個內(nèi)腹板上各開設5個相互間隔40cm、直徑94mm、距離塔基橫梁底部50cm的孔道，將φ90mm的塑料波紋管兩端穿過孔道置于塔基橫梁的底部，然后采用c50混凝土澆筑形成塔基橫梁，7天后，在塑料波紋管內(nèi)穿設預應力鋼筋，將其張拉后錨固于內(nèi)腹板上。

步驟二：對設置主塔處的塔基橫梁的頂面中部進行表面鑿毛、植筋后按主塔設定的尺寸搭設模板、綁扎鋼筋，然后采用c50混凝土澆筑形成主塔；同時在主塔中按設計的位置和設定的尺寸埋設4個索孔a。

步驟三：對設置錨固梁的內(nèi)腹板進行表面鑿毛、植筋后按錨固梁設定的尺寸搭設模板，綁扎鋼筋，然后澆筑c50混凝土形成4個錨固梁，并在錨固梁中按設定的尺寸預留索孔b。

步驟四：將斜拉索兩端分別穿過相互對應的索孔a和索孔b后進行張拉，張拉力

斜拉索張拉完成后錨固于主塔和錨固梁上，結束施工。