预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构加固改造方法
【专利摘要】本发明公开了一种预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构加固改造方法。基于本发明，预应力混凝土桁式组合拱桥在其主孔中段内设置的横向联系结构由桁架式隔板改造为墙式隔板，由于墙式隔板与中箱内周面咬合，因而能够有效抑制主孔中段处发生的平行四边形式的横截面变形，并且不会随着这样的横截面变形而断裂损坏。从而，本发明能够有效改进预应力混凝土桁式组合拱桥的整体受力性能，恢复并提高既有预应力混凝土桁式组合拱桥的使用性能。
【专利说明】预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构加固改造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及拱桥的加固改造技术，特别涉及一种预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构加固改造方法。
【背景技术】
[0002]预应力混凝土桁式组合拱桥具有省料、自重轻，跨越能力大、施工机具简单等特点，是上世纪末在中国大力推广的一种桥型。
[0003]请参见图1，预应力混凝土桁式组合拱桥在其主孔中段10的上弦两端设有两道断缝100，因此，其主孔中段10的受力特性介于拱(即，轴压受力)和梁(即，弯曲受力)之间。尤其是，当环境温度降低时，主孔中段10更趋向于梁的受力特性。
[0004]然而，预应力混凝土桁式组合拱桥的既有设计并未考虑车辆荷载的横向分布系数(偏载系数)的影响，或对车辆荷载的横向分布系数考虑不足，因此，在车辆偏载作用下，容易在受力特性更趋向于梁的主孔中段10引起桥体的横截面发生平行四边形式的变形，并由此导致主孔中段10的横向联系结构断裂损坏。
[0005]请参见图2，上述的横向联系结构主要是指分布在主孔中段10的实腹部11、空实腹交接部12、空腹部上弦13、空腹部下弦14内的桁架式隔板21?24。
[0006]请再参见图3，以分布在实腹部11的桁架式隔板21为例，实腹部11的两侧具有一对侧箱111和112，该对侧箱111和112的上部设置有顶板(即，桥面板)113、下部设置有底板114，并且，一对侧箱111和112与顶板113和底板114共同包围形成有中箱110，该桁架式隔板21即设置在实腹部11的中箱110内。并且，该桁架式隔板21只在横向方向上的两端与中箱110的内侧壁(即，边箱111和112的外侧壁)通过嵌填混凝土 115连接，但与顶板113和底板114之间留有间隙。相应地，空实腹交接部12、空腹部上弦13、空腹部下弦14内的桁架式隔板22?24同理。
[0007]基于上述结构，当桥体在主孔中段10处发生平行四边形式的横截面变形时，桁架式隔板21?24均不足以抵抗这样的横截面变形，因而会随着这样的横截面变形而断裂损坏。
[0008]可见，预应力混凝土桁式组合拱桥的部分桥体在既定的车辆荷载作用下，有限次的使用后即发生严重的开裂损坏，并且长期得不到根治，严重影响正常使用。
【发明内容】
[0009]有鉴于此，本发明提供一种预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构加固改造方法，该横向联系结构加固改造方法包括:
[0010]将主孔中段在各预定位置处设置的桁架式隔板从中箱内拆除；
[0011]于主孔中段的上述各预定位置处对中箱内周面种植拉结钢筋；
[0012]利用种植的拉结钢筋安装钢筋网片；
[0013]对安装的钢筋网片浇筑混凝土，以形成与中箱内周面咬合的墙式隔板。
[0014]优选地，在浇筑形成墙式隔板之前，该横向联系结构加固改造方法进一步包括:在中箱的顶面形成透孔键槽、并在中箱的底面形成半孔键槽。
[0015]优选地，在浇筑形成墙式隔板之前，该横向联系结构加固改造方法进一步包括:对中箱的内周面以及透孔键槽和半孔键槽进行表面凿毛处理。
[0016]优选地，浇筑形成的墙式隔板中间预留有检查孔。
[0017]本发明还提供另一种预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构加固改造方法，该横向联系结构加固改造方法包括:
[0018]将主孔中段在各预定位置处设置的桁架式隔板与中箱侧面之间的嵌填混凝土清除;
[0019]于桁架式隔板的空洞处、以及环绕该桁架式隔板的中箱内周面种植拉结钢筋；
[0020]利用种植的拉结钢筋安装钢筋网片；
[0021]采用喷射混凝土工艺，对桁架式隔板的空洞处安装的钢筋网片喷射浇筑混凝土、并对该桁架式隔板与中箱内周面之间的间隙处安装的钢筋网片喷射浇筑混凝土，以形成与中箱内周面咬合的墙式隔板。
[0022]优选地，在形成墙式隔板之前，该横向联系结构加固改造方法进一步包括:在中箱的顶面形成透孔键槽、并在中箱的底面形成半孔键槽。
[0023]优选地，在对安装的钢筋网片喷射浇筑填充之前，该横向联系结构加固改造方法进一步包括:对桁架式隔板的空洞周面、中箱的内周面、以及透孔键槽和半孔键槽进行表面凿毛处理。
[0024]优选地，喷射浇筑形成的墙式隔板中间预留有检查孔。
[0025]如上可见，基于本发明，预应力混凝土桁式组合拱桥在其主孔中段内设置的横向联系结构由桁架式隔板改造为墙式隔板，由于墙式隔板与中箱内周面咬合，因而能够有效抑制主孔中段处发生的平行四边形式的横截面变形，并且不会随着这样的横截面变形而断裂损坏。从而，本发明能够有效改进预应力混凝土桁式组合拱桥的整体受力性能，恢复并提高既有预应力混凝土桁式组合拱桥的使用性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为预应力混凝土桁式组合拱桥的整体外形结构示意图；
[0027]图2为预应力混凝土桁式组合拱桥的局部横向联系结构分布示意图；
[0028]图3为图2中A-A处剖面的局部放大示意图；
[0029]图4为本发明实施例中的一种横向联系结构加固改造方法的示例性流程示意图；
[0030]图5为图2中的A-A处剖面经如图4所示流程加固改造后的结构示意图；
[0031]图6a和图6b分别为图5中的B-B处剖面和C-C处剖面的结构示意图；
[0032]图7为本发明实施例中的另一种横向联系结构加固改造方法的示例性流程示意图；
[0033]图8为图2中的A-A处剖面经如图7所示流程加固改造后的结构示意图；
[0034]图9a和图9b分别为图8中的D-D处剖面和E-E处剖面的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
[0036]在本发明的实施例中，旨在将预应力混凝土桁式组合拱桥的主孔中段内设置的横向联系结构由桁架式隔板改造为墙式隔板，并使改造形成的墙式隔板与中箱内周面咬合。相应地，与中箱内周面咬合的墙式隔板不会随着主孔中段处发生的平行四边形式的横截面变形而断裂损坏，并且，利用与中箱内周面咬合的墙式隔板能够抑制主孔中段处发生的平行四边形式的横截面变形。从而，对预应力混凝土桁式组合拱桥的整体受力性能实施有效改进，以恢复并提高既有预应力混凝土桁式组合拱桥的使用性能。
[0037]请参见图4，在本发明的实施例中，一种预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构加固改造方法包括:
[0038]步骤401，将主孔中段在各预定位置处设置的桁架式隔板(S卩，图2中示出的桁架式隔板21?24)从中箱内拆除；
[0039]步骤402，于主孔中段的上述各预定位置处(即，被拆除的桁架式隔板的原装设位置)对中箱内周面种植拉结钢筋；
[0040]步骤403，利用种植的拉结钢筋在主孔中段的上述各预定位置处安装钢筋网片；实际应用中，每处预定位置可以安装双层钢筋网片；
[0041]步骤404，对安装的钢筋网片浇筑混凝土，以在主孔中段的上述各预定位置处形成与中箱内周面咬合的墙式隔板。实际应用中，本步骤中浇筑的混凝土优选地选用高性能的无收缩混凝土。
[0042]至此，上述流程结束。其中，在执行上述流程之前，首先需要检查桥体是否存在供作业人员进出中箱的作业人孔，若不存在，则需要另行开设。
[0043]请参见图5并同时结合图2和图3以及图6a和图6b，以对图2中示出的实腹部11的改造为例，经步骤401之后，图3中示出的桁架式隔板21从中箱110内被拆除，再经步骤402?404之后，中箱110内即形成墙式隔板50，其中，该墙式隔板50在横向方向上的两端通过其内部的钢筋网片与中箱110的内侧壁(即，边箱111和112的外侧壁)连接，并且该墙式隔板50在纵向方向上的两端也通过其内部的钢筋网片与中箱110的内顶面和内底面(即，顶板113和底板114)连接。
[0044]在上述的横向联系结构加固改造方法中，为了确保墙式隔板能够与中箱内周面咬合，可以在步骤404之前通过下述方式在中箱内周面形成咬合结构:
[0045]首先，在步骤404之前于中箱的顶面形成透孔键槽、并在中箱的底面形成半孔键槽，其中，透孔键槽可用作混凝土浇筑工艺的浇筑口，从而，当从透孔键槽浇筑形成的墙式隔板后，墙式隔板会在透孔键槽和半孔键槽分别形成咬合键，从而即可分别通过透孔键槽和半孔键槽与中箱的顶面和底面咬合。
[0046]仍参见图5并同时结合图6a，以对图2中示出的实腹部11的改造为例，在利用步骤404浇筑形成墙式隔板50之前，先在中箱110的顶面形成透孔键槽61、并在中箱的底面形成半孔键槽62，从而使浇筑形成的墙式隔板在透孔键槽61和半孔键槽62分别形成咬合键51和52。
[0047]其次，在步骤404之前对中箱的内周面以及透孔键槽和半孔键槽进行表面凿毛处理，使中箱的内周面、以及透孔键槽和半孔键槽的内表面形成凿毛表面，相应地，浇筑形成的墙式隔板会在接触凿毛表面的边缘处形成咬合齿，并且咬合键的外表面也会形成咬合齿，从而，浇筑形成的墙式隔板即可通过凿毛表面与中箱的内周面咬合，并且，咬合键也会与透孔键槽和半孔键槽的内表面咬合。
[0048]请再参见图5并同时结合图6a和图6b，以对图2中示出的实腹部11的改造为例，在利用步骤404浇筑形成墙式隔板50之前，先对中箱110的内周面以及透孔键槽61和半孔键槽62进行表面凿毛处理，使中箱110的内周面、以及透孔键槽61和半孔键槽62的内表面形成凿毛表面，从而使浇筑形成的墙式隔板50在接触凿毛表面的边缘处形成咬合齿600。
[0049]实际应用中，在步骤404之前执行的透孔键槽和半孔键槽的成型、以及表面凿毛处理优选地在步骤403之前执行，以避免安装的钢筋网片阻碍施工。
[0050]此外，为了便于对墙式隔板实施后续的保养，浇筑形成的墙式隔板中间还预留有检查孔，例如，图5中示出的检查孔53。
[0051]除了上述的横向联系结构加固改造方法，本发明的实施例还提供了另一种可替代的方案。
[0052]请参见图7，在本发明的实施例中，另一种预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构加固改造方法包括:
[0053]步骤701，将主孔中段在各预定位置处设置的桁架式隔板(即，图2中示出的桁架式隔板21?24)与中箱侧面之间的嵌填混凝土清除；可选地，本步骤还可以进一步去除桁架式隔板的两端竖杆；
[0054]步骤702，于桁架式隔板的空洞周边处、以及环绕该桁架式隔板的中箱内周面种植拉结钢筋；
[0055]步骤703，利用种植的拉结钢筋在桁架式隔板的空洞处、以及该桁架式隔板与中箱内周面之间安装钢筋网片；
[0056]步骤704，采用喷射混凝土工艺，对桁架式隔板的空洞处安装的钢筋网片喷射浇筑填充混凝土、并对该桁架式隔板与中箱内周面之间的间隙处安装的钢筋网片喷射浇筑混凝土，以形成与中箱内周面咬合的墙式隔板。
[0057]至此，上述流程结束。其中，在执行上述流程之前，首先需要检查桥体是否存在供作业人员进出中箱的作业人孔，若不存在，则需要另行开设。
[0058]请参见图8并同时结合图2和图3以及图9a和图％，以对图2中示出的实腹部11的改造为例，经步骤701之后，图3中示出的桁架式隔板21在横向方向上的两端与中箱110内侧壁(S卩，边箱111和112的外侧壁)之间嵌填的混凝土 115被清除，并且可选地，桁架式隔板21在横向方向上的两端的竖杆也被去除(如图8中的桁架式隔板21两端的虚线部分所示)。此后，再经步骤702?704之后，桁架式隔板21的空洞内基于钢筋网形成混凝土填充部70a，桁架式隔板21与中箱内周面之间的间隙基于钢筋网形成混凝土填充部70b，即，中箱110内即形成由桁架式隔板21与混凝土填充部70a和70b构成墙式隔板70，其中，该墙式隔板70在横向方向上的两端通过其内部的钢筋网片与中箱110的内侧壁(即，边箱111和112的外侧壁)连接，并且该墙式隔板70在纵向方向上的两端也通过其内部的钢筋网片与中箱110的内顶面和内底面(即，顶板113和底板114)连接。
[0059]在上述的横向联系结构加固改造方法中，为了确保对桁架式隔板21的填充改造能够稳固、并确保填充改造得到的墙式隔板能够与中箱内周面咬合，可以在步骤704之前通过下述方式在桁架式隔板的空洞处、以及中箱内周面形成咬合结构:
[0060]首先，在步骤704之前于中箱的顶面形成透孔键槽、并在中箱的底面形成半孔键槽，从而，当对桁架式隔板及其周边喷射浇筑形成墙式隔板后，墙式隔板会在透孔键槽和半孔键槽分别形成咬合键，从而即可分别通过透孔键槽和半孔键槽与中箱的顶面和底面咬入口 ο
[0061]仍参见图8并同时结合图9a，以对图2中示出的实腹部11的改造为例，在利用步骤704对桁架式隔板21与中箱内周面之间喷射浇筑形成混凝土填充部70b之前，先在中箱110的顶面形成透孔键槽81、并在中箱的底面形成半孔键槽82，从而使喷射浇筑形成的墙式隔板在透孔键槽81和半孔键槽82分别形成咬合键71和72。
[0062]其次，在步骤704之前对桁架式隔板的空洞周面进行表面凿毛处理，以使在桁架式隔板的空洞填充的混凝土与桁架式隔板咬合；并且，在步骤704之前还对中箱的内周面以及透孔键槽和半孔键槽进行表面凿毛处理，使中箱的内周面、以及透孔键槽和半孔键槽的内表面形成凿毛表面，相应地，在桁架式隔板的空洞处喷射浇筑形成的混凝土填充部的边缘会形成与桁架式隔板的空洞周面咬合的咬合齿，并且，在桁架式隔板与中箱内周面之间喷射浇筑形成的混凝土填充部、以及咬合键的外表面也都会形成咬合齿，从而，桁架式隔板的空洞处的混凝土填充部会与桁架式隔板咬合嵌接，而桁架式隔板与中箱内周面之间的混凝土填充部即可通过凿毛表面与中箱的内周面咬合，并且，咬合键也会与透孔键槽和半孔键槽的内表面咬合。
[0063]请再参见图8并同时结合图9a和图9b，以对图2中示出的实腹部11的改造为例，在利用步骤704浇筑形成墙式隔板70之前，先对桁架式隔板21的空洞周面、中箱110的内周面、以及透孔键槽81和半孔键槽82进行表面凿毛处理，使桁架式隔板21的空洞周面、中箱110的内周面、以及透孔键槽81和半孔键槽82的内表面形成凿毛表面，从而使，喷射浇筑形成的混凝土填充部70a的边缘处形成咬合齿800a，使喷射浇筑形成的混凝土填充部70b的边缘处形成咬合齿800b。
[0064]实际应用中，在步骤704之前执行的透孔键槽和半孔键槽的成型、以及表面凿毛处理优选地在步骤703之前执行，以避免安装的钢筋网片阻碍施工。
[0065]此外，为了便于对墙式隔板实施后续的保养，喷射浇筑形成的墙式隔板中间还预留有检查孔，例如，图8中示出的检查孔73。
[0066]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构加固改造方法，其特征在于，该横向联系结构加固改造方法包括: 将主孔中段在各预定位置处设置的桁架式隔板从中箱内拆除； 于主孔中段的上述各预定位置处对中箱内周面种植拉结钢筋； 利用种植的拉结钢筋安装钢筋网片； 对安装的钢筋网片浇筑混凝土，以形成与中箱内周面咬合的墙式隔板。
2.根据权利要求1所述的横向联系结构加固改造方法，其特征在于，在浇筑形成墙式隔板之前，该横向联系结构加固改造方法进一步包括: 在中箱的顶面形成透孔键槽、并在中箱的底面形成半孔键槽。
3.根据权利要求2所述的横向联系结构加固改造方法，其特征在于，在浇筑形成墙式隔板之前，该横向联系结构加固改造方法进一步包括: 对中箱的内周面以及透孔键槽和半孔键槽进行表面凿毛处理。
4.根据权利要求1所述的横向联系结构加固改造方法，其特征在于，浇筑形成的墙式隔板中间预留有检查孔。
5.一种预应力混凝土桁式组合拱桥的横向联系结构加固改造方法，其特征在于，该横向联系结构加固改造方法包括: 将主孔中段在各预定位置处设置的桁架式隔板与中箱侧面之间的嵌填混凝土清除； 于桁架式隔板的空洞周边处、以及环绕该桁架式隔板的中箱内周面种植拉结钢筋； 利用种植的拉结钢筋安装钢筋网片； 采用喷射施工工艺，对桁架式隔板的空洞处安装的钢筋网片喷射浇筑填充混凝土、并对该桁架式隔板与中箱内周面之间的间隙处安装的钢筋网片喷射浇筑混凝土，以形成与中箱内周面咬合的墙式隔板。
6.根据权利要求5所述的横向联系结构加固改造方法，其特征在于，在形成墙式隔板之前，该横向联系结构加固改造方法进一步包括: 在中箱的顶面形成透孔键槽、并在中箱的底面形成半孔键槽。
7.根据权利要求6所述的横向联系结构加固改造方法，其特征在于，在对安装的钢筋网片喷射浇筑混凝土之前，该横向联系结构加固改造方法进一步包括: 对桁架式隔板的空洞周面、中箱的内周面以及透孔键槽和半孔键槽进行表面凿毛处理。
8.根据权利要求5所述的横向联系结构加固改造方法，其特征在于，喷射浇筑形成的墙式隔板中间预留有检查孔。
【文档编号】E01D4/00GK104499437SQ201410759367
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】杨珏, 唐纪祥, 金立赞, 姜迎秋 申请人:中冶建筑研究总院有限公司, 中国京冶工程技术有限公司