钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法

文档序号:2285553阅读:270来源:国知局
专利名称:钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法
技术领域
本发明涉及到钢筋混凝土肋拱桥的加固方法,特别涉及到钢筋混凝土肋拱 桥关键截面的箱型封闭加固方法。
背景技术
桥梁作为交通大动脉的重要组成部分,在国家经济建设与社会发展中发挥 着极为重要的作用。同人的身体一样,桥梁也时常会发生病变,对其采取合理 的加固方法进行处理就显得尤为重要。通常,现有技术采用增大截面积、钢筋 混凝土套箍封闭主拱圈等加固方法对钢筋混凝土桥梁进行加固。其基本原理均 是增大钢筋混凝土桥梁的截面积,使主拱圈的承载能力得到提高。但是,对于 轻型结构体系的钢筋混凝土肋拱桥而言,采用增大截面积、钢筋混凝土套箍封 闭主拱圈等加固方法进行加固,会过分增加桥梁的自重,不仅不能有效提高钢 筋混凝土肋拱桥的承载力,反而对拱肋的受力产生不利影响,降低了桥梁的承 载能力,造成严重的安全隐患。

发明内容
为解决现有桥梁加固技术在钢筋混凝土肋拱桥加固中存在的过分增加桥梁 自重、对拱肋的受力产生不利影响等问题,本发明提出一种钢筋混凝土肋拱桥 的箱型封闭加固方法。本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法采用有限 元理论模型确定箱型封闭加固的最佳区段位置、最佳封闭加固层长度及厚度, 在最佳区段位置的拱腹、拱背和拱肋外侧表面设置钢筋网并在此钢筋网上浇注 钢筋混凝土箱型封闭加固层。
本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,包括以下步骤 1、采用有限元理论模型确定箱型封闭加固的最佳区段位置、最佳封闭加固 层长度及厚度;2、 在最佳区段位置的拱腹、拱背和拱肋外侧表面植入植筋胶锚杆,连接纵
向钢筋和横向箍筋,形成钢筋网;
3、 浇注模板位置放样定位;
4、 现场浇注钢筋混凝土,形成钢筋混凝土箱型封闭加固层。 本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法采用有限元理论模型确定箱
型封闭加固的最佳区段位置、最佳封闭加固层长度及厚度,包括根据钢筋混 凝土肋拱桥的受力模式和以往桥梁加固设计经验,初步拟定钢筋混凝土箱型封 闭层的加固位置及加固层长度,建立若干个钢筋混凝土肋拱桥箱型封闭加固的 模型,采用有限元软件计算前述各个模型拱肋荷载的横向分布数据并进行比较,
其中,荷载横向分布比率*值的均值五,=1>,^,越接近于1、且离散率
m^l[x,-i]、越接近于o的桥箱型封闭加固模型为最佳加固方案,此方案所
确定的'拱肋封闭加固层的位置为最佳区段位置,所确定的封闭加固层长度为最 佳加固长度;
再根据前述最佳区段位置和最佳加固长度,采用有限元软件计算不同封闭 加固层厚度J条件下肋拱的承载能力,建立加固层厚度J与拱肋承载能力的曲线 图,该曲线肋拱承载力随着加固层厚度J的增大从不断提高转向逐渐降低的拐点 时,拐点所表征的混凝土封闭加固层厚度"即为最佳加固厚度《s;
其中
A为荷载横向分布比率,"^,其中^和 分别为l号肋和2号肋的最大 应力;
AX二Z义,p,为荷载横向分布比率H直的均值,式中,x,为各截面荷载横向 分布比率值"/ = 1,2,3,...; p,为横向分布比率权重系数,鉴于各截面之间的横向 分布比率不存在相关性,因此/7,=1, / = 1,2,3,...。
Z)X-I;[X,-EX]、为离散率,式中,x,为各截面荷载横向分布比率值"/ = 1,2,3,...;五X为荷载横向分布比率H直的均值;p,为横向分布比率权重系数,鉴 于各截面之间的横向分布比率不存在相关性,因此p,l, / = 1,2,3,...。
本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法在最佳区段位置的拱腹、拱 背和拱肋外侧表面设置钢筋网,包括在拱腹、拱背和拱肋外侧表面有按梅花 形植入一定长度的植筋胶锚杆,在锚杆上连接纵向钢筋和横向箍筋形成钢筋网, 所述"按梅花形"是指按照正六边形的形式,在锚固区域内选取构成任意正六 边形的六个角点作为锚杆植入的钻孔位置。
本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法的植筋胶锚杆、纵向钢筋和 横向箍筋之间采用焊接或铰接的方式进行连接。
本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法在植筋胶锚杆上的钢筋网可 以是一层或一层以上。
本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法的锚杆直径为12mm、长度为 12 16mm,纵向钢筋的直径为20 28隨,横向箍筋的直径为12 20rnm,锚杆露 出拱肋表面的高度应比钢筋混凝土箱型封闭加固层的厚度少2 5cm。
本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法在此钢筋网上浇注钢筋混凝 土箱型封闭加固层,包括在拱肋的拱腹、拱背和拱肋外侧表面的钢筋网上搭 设并固定模板,现场浇注钢筋混凝土,形成一定长度和厚度的钢筋混凝土箱型 封闭加固层。
本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法在浇注钢筋混凝土箱型封闭 加固层时,先将肋拱混凝土表面凿毛按,再按照拱侧、拱腹和拱背的顺序浇注
混凝土。
本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法的有益效果为钢筋混凝土箱 型封闭加固层能够与原拱肋实现紧密接触、变形协调,将单肋承载转变成双肋 承载,有效提高了钢筋混凝土肋拱桥的承载能力。


附图1是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法箱型封闭加固区段的全桥正面示意附图2是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加同方法箱型封闭层的横断 面示意附图3是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法箱型封闭层的纵断 面示意附图4是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法箱型封闭层横断面 的配筋示意附图5是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法箱型封闭层的平面 配筋示意附图6是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法的布置植筋胶锚杆 位置的"梅花型"分布示意附图7是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法的植筋胶锚杆构造
示意图。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固 方法作进一步的说明。
具体实施方式
具体实施例1:
附图1是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法箱型封闭加固区段 的全桥正面示意图。图中,l是拱座,2是拱肋,3是橫系梁,4是垫梁,5是箱 型封闭层。由图可知,本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法在拱肋最 佳区段位置设置箱型封闭加固层,而非在拱肋全部进行封闭,不会因封闭加固 过分增加桥梁自重,不会对拱肋的受力产生不利影响。而采用箱型封闭的最佳 区段位置、最佳封闭长度及最佳封闭层混凝土厚度根据有限元理论模型试算得 到,能够保证封闭加固的实际效果。
附图2是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法箱型封闭层的横断 面示意图,附图3是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法箱型封闭层的纵断面示意图。图中,2是拱肋,3是横系梁,5是箱型封闭层。由图可知, 本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法的封闭加固层如同一个"箱框" 紧箍在肋拱外部四周,在肋拱的拱侧、拱腹和拱背上均有封闭加固层,因此, 将其称为"箱型封闭加固层"。结合附图l可知,本发明加固方法将所述"箱型 封闭加固层"按照最佳区段位置的要求分布设置在整个肋拱上,因此,将其称 为"箱型封闭加固方法"。
具体实施例2:
附图4是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法箱型封闭层横断面 的配筋示意图,附图5是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法箱型封 闭层的平面配筋示意图。图中,6是植筋胶锚杆,7是纵向钢筋,8是横向箍筋。 由图可知,本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法在拱肋最佳区段位置 的拱腹、拱背和拱肋外侧表面有按梅花形植入一定长度的植筋胶锚杆,在锚杆 上连接纵向钢筋和横向箍筋形成钢筋网。附图6是本发明钢筋混凝土肋拱桥的 箱型封闭加固方法的布置植筋胶锚杆位置的"梅花型"分布示意图。图中,9是 植筋胶锚杆孔。由图可知,所述"按梅花形"是指按照正六边形的形式,在锚 固区域内选取构成任意正六边形的六个角点作为锚杆植入的钻孔位置。由于其 布置形式与梅花的形状相似,故称之为梅花形布置形式。按照梅花形布置锚杆 位置分布打孔、清孔,然后,在锚孔中注入植筋胶,再将按照设计要求制作的 钢筋锚杆植入锚孔,使得混凝土与锚杆胶结在一起。待混凝土与锚杆胶结达到 一定强度后,再在锚杆上连接纵向钢筋和横向箍筋,形成钢筋网。其中,植筋 胶锚杆的直径为12腿、长度为12 16cm,纵向钢筋的直径为20 28mm,横向箍 筋的直径为12 20mm,锚杆露出拱肋表面的高度应比钢筋混凝土箱型封闭层的 厚度少2 5cm。
显然,本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法的植筋胶锚杆、纵向 钢筋和横向箍筋之间采用焊接或铰接的方式进行连接。
为保证箱型封闭加固层的质量,本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法在浇注混凝土时,先将肋拱混凝土表面凿毛,再按照拱侧、拱腹和拱背的 顺序进行浇注。在浇注过程中要严格控制混凝十的浇注密度。
当箱型封闭加固层较厚时,为保证封闭加固层的强度,本发明钢筋混凝土 肋拱桥的箱型封闭加固方法在植筋胶锚杆上的钢筋网可以是一层或一层以上。
附图7是本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法的植筋胶锚杆构造
示意图。图中,2是拱肋,5是箱型封闭层,6是植筋胶锚杆,7是纵向钢筋,8 是横向箍筋。由图可知,本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法的锚杆 深植于肋拱基体内,且分布合理,由纵向钢筋和横向箍筋组成的钢筋网被焊接 或铰接在锚杆上。然后,在钢筋网上搭设并固定模板,现场浇注钢筋混凝土, 形成一定长度和厚度的钢筋混凝土箱型封闭层。显然,采用本发明方法加固的 钢筋混凝土箱型封闭层能够与原拱肋实现紧密接触、变形协调,将单肋承载转 变成双肋承载,提高了钢筋混凝土肋拱桥的承载能力。
本发明钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法至少包括以下步骤 1、采用有限元理论模型确定箱型封闭加同的最佳区段位置、最佳封闭加固 层长度及厚度,包括
(1) 根据钢筋混凝土肋拱桥的受力模式和以往桥梁加固设计经验,初歩拟定 钢筋混凝土箱型封闭层的加固位置及加固层长度,建立若干个钢筋混凝土肋拱 桥箱型封闭加固的模型,采用有限元软件计算前述各个模型拱肋荷载的横向分 布数据并进行比较,其中,荷载横向分布比率*值的均值£X=s 越接近于1 、
且离散率1^=|:[1,-£1]、越接近于o的桥箱型封闭加固模型为最佳加固方案,
此方案所确定的'拱肋封闭加固层的位置为最佳区段位置,所确定的封闭加固层
长度为最佳加固长度;
(2) 再根据前述最佳区段位置和最佳加固长度,采用有限元软件计算不同封 闭加固层厚度J条件下肋拱的承载能力,建立加固层厚度J与拱肋承载能力的曲 线图,该曲线肋拱承载力随着加固层厚度d的增大从不断提高转向逐渐降低的拐点时,拐点所表征的混凝土封闭加固层厚度J即为最佳加固厚度^,。
其中A为荷载横向分布比率,*=^,其中^和 分别为1号肋和2号肋
的最大应力(我国钢筋混凝土肋拱桥以双肋式居多,该处的1号和2号拱肋主要
是针对一般钢筋混凝土双肋拱桥而论,其中l号肋为偏载肋,2号肋为轻载肋);
五X^2^,A为荷载横向分布比率H直的均值,式中,x,为各截面荷载横向分布 比率值"/ = 1,2,3,...; p,为横向分布比率权重系数,鉴于各截面之间的横向分布
比率不存在相关性,因此p, -I , "1,2,3,...。
Z)I = |;[Z,—议]、为离散率,式中,x,为 各截面荷载横向分布比率值h / = 1,2,3,...;五X^荷载横向分布比率H直的均值; p,为横向分布比率权重系数,鉴于各截面之间的横向分布比率不存在相关性, 肉此p, =1, / = 1,2,3,—。
2、 植入植筋胶锚杆,连接纵向钢筋和横向箍筋,形成钢筋网,包括
(1) 按照梅花形布置锚杆位置,分布打孔、清孔;
(2) 在锚孔中注入植筋胶,再将按照设计耍求制作钢筋锚杆植入锚孔,使得 混凝土与锚杆胶结在一起;
(3) 在锚杆上连接纵向钢筋和横向箍筋,形成钢筋网;
其中,植筋胶锚杆的直径为12mm、长度为12 16cm,纵向钢筋的直径为20 28mm,横向箍筋的直径为12 20mm,锚杆露出拱肋表面的高度应比钢筋混凝土 箱型封闭层的厚度少2 5cm。
3、 浇注模板位置放样定位,包括在拱肋的拱腹、拱背和拱肋外侧表面的 钢筋网卜.搭设并固定模板。
4、 现场浇注钢筋混凝土,形成钢筋混凝土箱型封闭加固层。
(1) 将肋拱混凝土表面凿毛,
(2) 按照拱侧、拱腹和拱背的顺序进行浇注,
(3) 在浇注过程中要严格控制混凝土的浇注密度。
权利要求
1、一种钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,其特征在于采用有限元理论模型确定箱型封闭加固的最佳区段位置、最佳封闭加固层长度及厚度,在最佳区段位置的拱腹、拱背和拱肋外侧表面设置钢筋网并在此钢筋网上浇注钢筋混凝土箱型封闭加固层。
2、 根据权利要求l所述钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,其特征在 于所述加固方法包括以下步骤-(1) 采用有限元理论模型确定箱型封闭加固的最佳区段位置、最佳封闭加固 层长度及厚度;(2) 在最佳区段位置的拱腹、拱背和拱肋外侧表面植入植筋胶锚杆,连接纵 向钢筋和横向箍筋,形成钢筋网;(3) 浇注模板位置放样定位;(4) 现场浇注钢筋混凝土,形成钢筋混凝土箱型封闭加固层。
3、 根据权利要求l所述钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,其特征在 于采用有限元理论模型确定箱型封闭加固的最佳区段位置、最佳封闭加固层 长度及厚度,包括根据钢筋混凝土肋拱桥的受力模式和以往桥梁加固设计经 验,初步拟定钢筋混凝土箱型封闭层的加固位置及加固层长度,建立若干个钢 筋混凝土肋拱桥箱型封闭加固的模型,采用有限元软件计算前述各个模型拱肋 荷载的横向分布数据并进行比较,其中,荷载横向分布比率A值的均值五1 = 2>,几越接近于1、且离散率议=|;[1,-M]、越接近于0的桥箱型封闭加固模型为最佳加固方案,此方案所确定^拱肋封闭加固层的位置为最佳区段位 置,所确定的封闭加固层长度为最佳加固长度;再根据前述最佳区段位置和最佳加固长度,采用有限元软件计算不同封闭 加固层厚度"条件下肋拱的承载能力,建立加固层厚度"与拱肋承载能力的曲线 图,该曲线肋拱承载力随着加固层厚度"的增大从不断提高转向逐渐降低的拐点 时,拐点所表征的混凝土封闭加固层厚度"即为最佳加固厚度^ ;其中-A为荷载横向分布比率,A = ^,其中^和 分别为1号肋和2号肋的最大 应力;EI-Zx,p,为荷载横向分布比率H直的均值,式屮,x,为各截面荷载横向 分布比率值/t, / = 1,2,3,...; A.为横向分布比率权重系数,鉴于各截面之间的横向 分布比率不存在相关性,因此^,=1, / = 1,2,3,...。1议=|;[《-£^2/)为离散率,式中,x,为各截面荷载横向分布比率值", = 1,2,3,...; EX为荷载横向分布比率H直的均值;p,为横向分布比率权重系数,鉴 于各截面之间的横向分布比率不存在相关性,因此p,-l, , = 1,2,3,...。
4、 根据权利要求1所述钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,其特征在 于在最佳区段位置的拱腹、拱背和拱肋外侧表面设置钢筋网,包括在拱腹、 拱背和拱肋外侧表面有按梅花形植入一定长度的植筋胶锚杆,在锚杆上连接纵 向钢筋和横向箍筋形成钢筋网,所述"按梅花形"是指按照正六边形的形式,在锚固区域内选取构成任意正六边形的六个角点作为锚杆植入的钻孔位置。
5、 根据权利要求1或4所述钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,其特 征在于植筋胶锚杆、纵向钢筋和横向箍筋之间采用焊接或铰接的方式进行连接。
6、 根据权利要求1或4所述钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,其特征在于在植筋胶锚杆上的钢筋网可以是一层或一层以上。
7、 根据权利要求1或4所述钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,其特 征在于植筋胶锚杆直径为12mm、长度为12 16cm,纵向钢筋的直径为20 28mm, 横向箍筋的直径为12 20mm,锚杆露出拱肋表面的高度应比钢筋混凝土箱型封 闭加固层的厚度少2 5cm。
8、 根据权利要求1所述钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,其特征在 于在钢筋网上浇注钢筋混凝土箱型封闭加固层,包括在肋拱的拱腹、拱背和拱肋外侧表面的钢筋网上搭设并固定模板,现场浇注钢筋混凝土,形成一定 长度和厚度的钢筋混凝土箱型封闭加固层。
9、根据权利要求l所述钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,其特征在 于在浇注钢筋混凝土箱型封闭加固层时,先将肋拱混凝土表面凿毛按,再按 照拱侧、拱腹和拱背的顺序浇注混凝土。
全文摘要
本发明公开了一种钢筋混凝土肋拱桥的箱型封闭加固方法,该方法包括以下步骤1.采用有限元理论模型确定箱型封闭加固的最佳区段位置、最佳封闭加固层长度及厚度;2.在最佳区段位置的拱腹、拱背和拱肋外侧表面植入植筋胶锚杆,连接纵向钢筋和横向箍筋,形成钢筋网;3.浇注模板位置放样定位;4.现场浇注钢筋混凝土,形成钢筋混凝土箱型封闭加固层。本发明的有益效果为钢筋混凝土箱型封闭加固层能够与原拱肋实现紧密接触、变形协调,将单肋承载转变成双肋承载,有效提高了钢筋混凝土肋拱桥的承载能力。
文档编号E01D22/00GK101435185SQ20081023336
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者周建庭, 祝小龙, 瑞 袁, 琦 陈 申请人:重庆交通大学
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1