兩鉸拱橋雙側(cè)單向壓力桿加固結(jié)構(gòu)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩鉸拱橋雙側(cè)單向壓力桿加固結(jié)構(gòu)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有公路舊橋中，兩鉸拱橋以承載能力好、節(jié)省材料、施工簡便成為廣泛使用的橋型之一，且其拱鉸是受力的關(guān)鍵部位。隨著時間推移，受自然環(huán)境侵蝕，拱鉸易于出現(xiàn)鋼筋銹蝕、砼剝落等病害。如采用傳統(tǒng)的鑿除剝落混凝土，對已銹蝕鋼筋進行等強度替換等措施時，會導(dǎo)致施工風(fēng)險大，極易造成損傷破壞甚至橋梁垮塌。當(dāng)然還可采用一些其他的加固方法，如擴大截面法、改造為無鉸拱或平鉸拱等，雖然其施工風(fēng)險略有減小，但在成橋后會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力，造成不利的影響。
[0003]擴大截面法通常需要對已有結(jié)構(gòu)鑿除已損傷的砼范圍，然后植入鋼筋、最后澆筑砼進行加固，然而由于兩鉸拱橋拱鉸截面處的尺寸一般為正常截面尺寸的1/2，在環(huán)境侵蝕下，有效截面削弱嚴(yán)重，如鑿除剝落混凝土，會進一步削弱截面。如果維修過程中保護性措施不當(dāng)，極易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體垮塌破壞。無鉸拱改造方法雖在加固過程中風(fēng)險不大，但成橋后結(jié)構(gòu)變?yōu)槿纬o定體系，在靜載、活載、溫度或基礎(chǔ)不均勻沉降條件下，極易產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，因而結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布與原結(jié)構(gòu)有很大的差異，因而在某些截面應(yīng)力增加過多，從而引發(fā)該截面需要再次加固，同時還有可能使薄弱截面產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，造成潛在的損傷。
[0004]公開號為CN101603291A的中國發(fā)明專利公開了一種石拱橋拱腳破裂加固施工方法，該方法是在石拱橋拱腳裂縫周圍鉆設(shè)孔，并植入鋼筋等，該方法將加固體、被加固體和基座連成一體，但是其極易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體垮塌破壞。
[0005]公開號為CN101881005A的中國發(fā)明專利公開了一種雙曲拱橋的加固方法，其也存在有效截面削弱較為嚴(yán)重的問題，如果維修過程中保護性措施不當(dāng)，也極易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體垮塌破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種雙側(cè)單向壓力桿加固方法，只需對拱鉸的損傷砼表面進行簡單鑿毛清理，不需植入鋼筋；本發(fā)明通過支撐鋼板和加勁橫肋形成了內(nèi)部填充物的支架，降低了施工過程中由于截面過度削弱而可能垮塌的風(fēng)險；此外，加固完成后，由于與原結(jié)構(gòu)沒有植筋連接，在使用荷載作用下拱鉸上下兩側(cè)澆筑的內(nèi)部填充物只有在單側(cè)受到壓力時起作用，因而達到加固現(xiàn)有截面的目的；而在單側(cè)受拉時內(nèi)部填充物由于開裂而完全退出工作，拱鉸部位接近于原有鉸的工作狀態(tài)；因而加固后結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較小的附加內(nèi)力，其內(nèi)力分布狀態(tài)與原結(jié)構(gòu)差異很小，不會造成某些截面新的加固需求，從而較好的彌補了現(xiàn)有技術(shù)存在的弊端。
[0007]兩鉸拱橋雙側(cè)單向壓力桿加固結(jié)構(gòu)，包括包裹拱鉸的支撐鋼板，所述支撐鋼板與所述拱鉸之間設(shè)置有注漿縫，所述支撐鋼板上纏繞圍裹有加勁橫肋，所述拱鉸和支撐鋼板之間澆筑有內(nèi)部填充物；所述支撐鋼板與橋墩或橋臺之間的縫隙采用環(huán)氧樹脂膠封閉；所述支撐鋼板和加勁橫肋形成的鋼結(jié)構(gòu)外側(cè)涂刷有防銹漆；所述注漿縫外側(cè)涂刷有摻入阻銹劑的砼保護劑，所述防銹漆和砼保護劑形成整個結(jié)構(gòu)的耐久性防護層。
[0008]所述支撐鋼板的數(shù)量根據(jù)拱鉸的截面決定，一般地，所述拱鉸的截面為矩形，則一般包括四個所述支撐鋼板，所述支撐鋼板包裹著拱鉸形成了兩端開口的開口盒子結(jié)構(gòu)。如果拱鉸的截面為五邊形，則所述支撐鋼板的數(shù)量為五個，所述支撐鋼板包裹著拱鉸形成橫截面為五邊形的兩端開口的開口盒子結(jié)構(gòu)。以此類推，如果拱鉸的橫截面為六邊形、七邊形等多邊形，則所述支撐鋼板的數(shù)量相應(yīng)為六個、七個等。
[0009]所述注漿縫中澆注內(nèi)部填充物，有利于拱橋的受力通過拱鉸向所述支撐鋼板傳遞，從而達到加固的目的。
[0010]在所述支撐鋼板和加勁橫肋形成的鋼結(jié)構(gòu)外側(cè)涂刷防銹漆，及在所述注漿縫外偵I上下緣等環(huán)箍鋼結(jié)構(gòu)與混凝土拱鉸的交接處涂刷摻有阻銹劑的砼保護劑，有利于延長所述加固結(jié)構(gòu)的使用使命。
[0011]上述方案優(yōu)選的是，所述支撐鋼板上鉆有排氣孔。在澆筑的過程中，混凝土中的氣體可以通過所述排氣孔向外排出，保證內(nèi)部填充物的密實，從而使得拱鉸和所述支撐鋼板之間的連接更加牢固，且受力更均勻，加固效果更好。
[0012]上述任一方案優(yōu)選的是，所述支撐鋼板的上、下側(cè)分別鉆有兩個或三個排氣孔。
[0013]上述任一方案優(yōu)選的是，所述內(nèi)部填充物為混凝土。采用混凝土，能夠達到拱鉸和支撐鋼板之間很好的連接。
[0014]上述任一方案優(yōu)選的是，所述支撐鋼板與橋墩或橋臺之間的縫隙采用環(huán)氧樹脂膠封閉。采用環(huán)氧樹脂膠封閉鋼板與橋墩或橋臺之間的縫隙，可以保證澆筑時不漏漿，利于確保加固完成后效果美觀。
[0015]上述任一方案優(yōu)選的是，所述混凝土為細石混凝土。細石混凝土的粒徑小、強度大，既便于澆筑，又有很好的密實性，加固效果好，加固后的拱橋使用更安全。
[0016]上述任一方案優(yōu)選的是，所述加勁橫肋至少分三道纏繞圍裹在所述支撐鋼板外偵牝這樣通過橫肋對支撐鋼板的限制作用形成橫向約束以便于增強砼壓桿的抗壓強度，在提高結(jié)構(gòu)承載力的同時，也能延長所述加固結(jié)構(gòu)的使用壽命。
[0017]上述任一方案優(yōu)選的是，若干相鄰支撐鋼板之間的接邊處中，與所述注漿縫平行接觸的支撐鋼板和與其相鄰的支撐鋼板之間的接邊處采用現(xiàn)場焊接接縫，其余的接邊處采用工廠焊接接縫。其他的支撐鋼板之間的接邊處采用工廠焊接接縫時，易于保證質(zhì)量；與所述注漿縫平行接觸的支撐鋼板和與其相鄰的支撐鋼板之間的接邊處采用現(xiàn)場焊接接縫，方便在橋梁現(xiàn)場根據(jù)拱鉸尺寸適當(dāng)裁減后焊接，從而靈活保證支撐鋼板圍成的環(huán)箍鋼結(jié)構(gòu)盡可能與結(jié)構(gòu)密貼并留出適當(dāng)距離的注漿縫。
[0018]如果是四個所述支撐鋼板包裹著拱鉸形成橫截面為矩形的兩端開口的開口盒子，貝1J，四個連接處中，與所述注漿縫平行接觸的支撐鋼板和與其相鄰的支撐鋼板之間的兩個接邊處采用現(xiàn)場焊接接縫，其余的兩個接邊處采用工廠焊接接縫。如果是五個所述支撐鋼板包裹著拱鉸形成橫截面為五邊形的兩端開口的開口盒子，則五個連接處中的三個連接處用工廠焊接接縫，與所述注漿縫平行接觸的支撐鋼板與相鄰支撐鋼板之間的兩個連接處采用現(xiàn)場焊接接縫。以此類推，對于六個、七個等所述支撐鋼板包裹著拱鉸形成橫截面形成六邊形、七邊形的兩端開口的開口盒子等，則，六個、七個連接處中的大部分連接處采用工廠焊接接縫，與所述注漿縫平行接觸的支撐鋼板與相鄰支撐鋼板之間的連接處采用現(xiàn)場焊接接縫。
[0019]上述任一方案優(yōu)選的是，所述排氣孔為直徑是l-3cm的圓孔。排氣孔的直徑太大，容易使得支撐鋼板的使用性能下降，太小又不能滿足氣體排出的要求，而導(dǎo)致內(nèi)部填充物的密實性較差；排氣孔的直徑在所述范圍內(nèi)，既能滿足澆筑過程中排氣的需要，同時又不會對支撐鋼板的性能產(chǎn)生影響。
[0020]上述任一方案優(yōu)選的是，所述排氣孔為直徑是Icm的圓孔。
[0021]上述任一方案優(yōu)選的是，所述支撐鋼板是依據(jù)所述拱鉸的尺寸切割剪裁制成。
[0022]上述任一方案優(yōu)選的是，所述注漿縫的寬度大小為2-5cm。注漿縫的尺寸過大，會導(dǎo)致加固結(jié)構(gòu)整體性不強，難以提供足夠的橫向約束力；注漿縫的尺寸太小又難以保證細石混凝土的順利澆筑。而注漿縫的尺寸處于所述范圍內(nèi)，既能使得所述加固結(jié)構(gòu)能夠滿足使用要求，又能時拱鉸與支撐鋼板之間實現(xiàn)良好的連接。
[0023]上述任一方案優(yōu)選的是，所述注漿縫的寬度大小為3cm。
[0024]上述任一方案優(yōu)選的是，所述加勁橫肋是將成