一种钢桁梁桥原位加固方法与流程

本发明涉桥梁工程技术领域，具体地说是一种钢桁梁桥原位加固方法。

背景技术：

到目前为止，我国桥梁建设已经过相当长一段时间的发展，在此期间国内修建了大量的各式桥梁，钢桁梁也是其中之一。按照多数桥梁设计使用寿命100年的标准计算，截止目前，部分建设时间较早的桥梁经过几十年的服役，使用寿命已过半，为使桥梁完成100年的使用寿命，对老旧桥梁进行维护、加固已经迫在眉睫。

改革开放以来，中国经济飞速发展，交通需求日渐旺盛，部分老旧桥梁的交通功能已不能满足现有的交通需求。针对这种矛盾需要新建桥梁、或者将现有桥梁进行拓宽改造，提升其通行能力。现有桥位都是经过设计师给出的最合理的通道，因此每一座桥梁都十分珍贵，另择新址建桥不但建设周期长，造价也高；对还有几十年剩余寿命的桥梁进行拆除重建更是一种下策，不但造价昂贵，还会长时间中断交通，对社会影响较大；将桥梁移位至工厂进行加固也不能避免中断交通的影响。而对现有桥梁进行原位加固，既可以节省造价，还可以尽可能压缩断交时间，甚至可以通过合理的施工工序做到不断交。

综上所述，对有通行能力需要提升的桥梁日渐增多，而对该部分桥梁进行原位加固，利用最小代价实现上述目的，则成了最佳选择。本专利将针对钢桁梁，这种桥型的原位加固提出一套合理可行的加固方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钢桁梁桥原位加固方法，它能使钢桁梁在原位进行加固后满足交通荷载增大所需的承载能力，充分利用老桥的剩余寿命，避免过长时间中断交通。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种钢桁梁桥原位加固方法，其特征在于该方法包括：

根据主桁待加固部位的受力特点，将主桁待加固部位分为待加固主桁受压杆件、待加固主桁受拉杆件和节点板，同时又将加固主桁受压杆件分为加固需求较小的待加固主桁受压杆件和加固需求较大的待加固主桁受压杆件；

加固需求较小的待加固主桁受压杆件的加固，在待加固主桁受压杆件翼缘上栓接加固角钢，增大受压杆件受压截面，实现主桁受压杆件的加固；

加固需求较大的待加固主桁受压杆件的加固，待加固主桁受压杆件杆身灌注微膨胀混凝土，使混凝土与钢结构形成组合受压柱，实现待主桁受压杆的加固；

待加固主桁受拉杆件的加固，待加固主桁受拉杆件翼缘上栓接加固钢板，增大受拉杆件的受拉截面，实现对主桁受拉杆件的加固；

主桁节点板加固，在原节点板上栓接节点加固钢板，增大节点板受力截面，实现对主桁节点板的加固。

进一步地，加固需求较小的待加固主桁受压杆件的加固，其具体步骤为：

制作加固角钢，加固角钢的长度和待加固主桁受压杆件的长度相配合，在加固角钢的侧面打设螺栓孔，加固角钢端部焊接向外侧延伸的外扩角钢焊件；

将加固角钢运至桥位现场，将加固角钢吊装至安装位置，根据加固角钢上的螺栓孔位置，对待加固受压杆件进行匹配投孔，然后安装摩擦型高强螺栓，完成对待加固受压杆件的加固；

利用盖板对加固角钢端部外扩角钢焊件和节点板进行搭接，完成节点板和加固构件之间的连接。

进一步地，加固需求较大的待加固主桁受压杆件的加固，其具体步骤为：

计算微膨胀加固混凝土的填充区域；

在待加固受压杆件上焊接焊钉剪力键，并在混凝土填充区域绑扎钢筋；

围绕待加固受压杆件安装模板；

在混凝土填充区域浇筑微膨胀加固混凝土。

进一步地，待加固主桁受拉杆件的加固，其具体步骤为：

制作加固钢板，加固钢板的长度和待加固主桁受拉杆件的长度相配合，加固钢板上打设螺栓孔，加固钢板端部做扩大设计、加工；

将加固钢板运至桥位现场，将加固钢板吊装至安装位置，根据加固钢板上的螺栓孔位置，对待加固受拉杆件进行匹配投孔，然后安装摩擦型高强螺栓，完成对待加固受拉杆件的加固；

利用盖板对加固钢板端部扩大端头和节点板进行搭接，完成节点板和加固构件之间的连接。

进一步地，主桁节点板加固，其具体步骤为：

针对所需要加固的待加固节点板，按照节点板水平抗剪、杆件连接部位抗撕裂计算确定所需要的加固钢板的面积，根据规范要求确定铆钉或高强螺栓的数量及布置方式；

按照计算得到的加固钢板的面积，制作加固钢板，同时按照高强螺栓的设计位置，对加固钢板进行开孔，同时按照原有铆钉或高强螺栓群的位置，对加固钢板做挖空处理，形成挖空槽；

将加固钢板运至桥位现场，对节点板抗剪截面周围的原有铆钉或高强螺栓进行拆除；

将加固钢板吊装至安装位置，根据加固钢板上的螺栓孔位置，对待加固节点板进行匹配投孔，然后安装铆钉或高强螺栓，完成对待加固节点板的加固。

本发明是涵盖主桁压杆、拉杆、节点板加固以及节点板与加固件连接方法的一整套钢桁梁桥原位加固方案，利用该方法进行钢桁梁加固，不需要将老桥移至工厂，在桥梁原位既可以实现加固目的。本发明专利钢桁梁原位加固结构，具有针对性强，加固效率高，能够利用最少的材料实现精准加固，节省了造价，具有较高的经济性、合理性、安全性、巧妙性。

附图说明

图1为本发明主桁受压杆翼缘栓接角钢加固方案示意图。

图2为本发明主桁受压杆填充混凝土形成组合受压柱加固方案示意图。

图3为本发明主桁受拉杆翼缘栓接钢板加固方案示意图。

图4为本发明主桁节点板加固方案示意图。

图5为图4中加固钢板的结构示意图。

图6为图4中待加固节点板的结构示意图。

图7为本发明主桁节点板与加固构件连接方案示意图。

图8为图7中端头扩大加固钢板的结构示意图。

图9为图7中端头扩大加固角钢的结构示意图。

图10为图7中盖板的结构示意图。

图中包括：加固角钢11，摩擦型高强螺栓12，待加固受压杆件13，微膨胀加固混凝土21，焊钉剪力键22，钢筋23，待加固受压杆件24，加固钢板31，摩擦型高强螺栓32，待加固受拉杆件33，加固钢板41，待加固节点板42，新铆钉或高强螺栓43，原有铆钉或高强螺栓44，竖杆45，斜杆46，弦杆47，挖空槽48，端头扩大加固钢板51，端头扩大加固角钢52，盖板53，连接铆钉或高强螺栓54、节点板55、竖杆56，斜杆57，弦杆58。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

参照图1为受压杆件栓接角钢加固方案示意图，适用于主桁受压杆的加固需求较小的杆件。本发明受压杆栓接角钢加固方案，包括加固角钢11，摩擦型高强螺栓12，待加固受压杆件13，通过在原杆件翼缘上栓接角钢增大其受压截面，改善截面弱轴受力性能，提升受压杆件承载力，解决受压杆件稳定及强度不足的问题。该方案通过在杆件截面的弱轴方向栓接加固角钢，对截面进行针对性的补强。具体实施，根据计算确定所需要加固的待加固受压杆件13之后，按照计算确定所需要的加固角钢11规格，根据规范要求确定摩擦型高强螺栓12的数量及布置方式，在工厂中按照摩擦型高强螺栓12的设计位置，对加固角钢11进行开孔。将加固角钢11运至桥位现场，通过设备将1加固角钢吊装至安装位置，根据加固角钢11上的螺栓孔位置，对待加固受压杆件13进行匹配投孔，然后安装摩擦型高强螺栓12，完成对待加固受压杆件13的加固。

参照图2为受压杆件填充混凝土形成组合受压柱加固方案示意图，适用于主桁受压杆的加固需求较大的杆件。本发明受压杆填充混凝土形成组合受压柱加固方案，包括微膨胀加固混凝土21，焊钉剪力键22，钢筋23，待加固受压杆件24，通过向钢结构围成截面空间内填充微膨胀钢筋混凝土，在钢结构上焊接剪力钉连接件，使混凝土与钢结构形成组合受压柱，充分利用混凝土的受压性能，达到对钢构件稳定、强度等的增强。具体实施，根据计算确定内力增加较大、栓接角钢加固方案不能满足受力要求的待加固受压杆件24，按照计算确定所需要的微膨胀加固混凝土21的填充区域，根据规范要求确定焊钉剪力键22的数量及布置方式，在现场将焊钉剪力键22焊接在待加固受压杆件24上，在混凝土填充区域绑扎钢筋23，待钢筋23绑扎完毕，围绕待加固受压杆件24安装模板，浇筑微膨胀加固混凝土21，完成对待加固受压杆件24的加固。

参照图3为受拉杆件栓接钢板加固方案示意图。本发明受拉杆件栓接钢板加固方案，包括加固钢板31，摩擦型高强螺栓32，待加固受拉杆件33，通过在原杆件翼缘上栓接钢板，增大其受拉截面，改善其净截面抗拉性能，提升受拉杆件净截面受拉承载力，对截面受力最大的翼缘进行针对性的补强，解决受拉杆净截面强度不足的问题。具体实施，根据计算确定所需要加固的待加固受拉杆件33，按照计算确定所需要的加固钢板31的规格，根据规范要求确定摩擦型高强螺栓32的数量及布置方式，在工厂中按照摩擦型高强螺栓32的设计位置，对加固钢板31进行开孔，将加固钢板31运至桥位现场，通过设备将加固钢板31吊装至安装位置，根据加固钢板31上的螺栓孔位置，对待加固受拉杆件33进行匹配投孔，然后安装摩擦型高强螺栓32，完成对待加固受拉杆件33的加固。

参照图4~6.主桁节点板加固方案示意图，节点位置包括：竖杆45、弦杆47、以及位于竖杆两侧的斜杆46，本发明主桁节点板加固方案，包括加固钢板41，待加固节点板42，新铆钉或高强螺栓43，原有铆钉或高强螺栓44，通过在原节点板上栓接钢板，增大其受力截面，改善其净截面抗剪、抗撕裂性能，提升节点板的承载力，解决节点板水平抗剪强度不足、撕裂面强度不足的问题。具体实施，根据计算确定所需要加固的待加固节点板42，按照节点板水平抗剪、杆件连接部位抗撕裂计算确定所需要的加固钢板41的面积，根据规范要求确定新铆钉或高强螺栓43的数量及布置方式，在工厂中按照新铆钉或高强螺栓43的设计位置，对加固钢板41进行开孔，按照原有铆钉或高强螺栓群的位置，对加固钢板41做挖空处理，形成挖空槽48，避免安装时产生干涉导致原有铆钉或高强螺栓44的拆除。将加固钢板41运至桥位现场，对节点板抗剪截面周围的原有铆钉或高强螺栓44进行拆除，通过设备将加固钢板41吊装至安装位置，根据加固钢板41上的螺栓孔位置，对待加固节点板42进行匹配投孔，然后安装新铆钉或高强螺栓43，完成对待加固节点板42的加固。受力较大的斜杆铆钉群铆钉或螺栓不可拆除，铆钉相对较多的弦杆处铆钉可以部分拆除。

参照图7~10.主桁节点板与加固构件连接方案示意图，本发明主桁节点板与加固构件连接方案，包括端头扩大加固钢板51，端头扩大加固角钢52，盖板53，连接铆钉或高强螺栓54，节点板55，通过将杆件加固件端头扩大，避免拆除原连接铆钉或者高强螺栓，通过新高强螺栓或者铆钉利用钢盖板，将节点板与杆件加固钢板或者加固角钢连接在一起，实现节点板与杆件之间的顺畅传力。端头扩大加固钢板51，端头扩大加固角钢52并没有延伸到节点板处，因此需要通过盖板连接，即盖板的一端连接节点板，盖板的另一端连接加固构件。具体实施，根据计算确定端头扩大加固钢板51或者端头扩大加固角钢52与节点板之间的传力所需要的连接铆钉或高强螺栓54的数量，按照规范要求布置连接铆钉或高强螺栓54，确定端头扩大加固钢板51或者端头扩大加固角钢52的端头尺寸，进而获得盖板53的尺寸，在工厂中将端头扩大加固角钢52的端头熔透焊接在加固角钢上，并且按照连接铆钉或高强螺栓54的设计位置对端头扩大加固钢板51或者端头扩大加固角钢52的端头和盖板53进行开孔。将端头扩大加固钢板51、端头扩大加固角钢52、盖板53运至现场，通过设备将端头扩大加固钢板51、端头扩大加固角钢52吊装至安装位置，连接待加固杆件杆身上的高强螺栓，按照盖板53上的铆钉或高强螺栓孔，在节点板上的相应位置投孔，利用连接铆钉或高强螺栓54将盖板与端头扩大加固钢板51、端头扩大加固角钢52、节点板连接在一起，进而实现节点板与端头扩大加固钢板51、端头扩大加固角钢52的连接，保证节点板与加固杆件之间顺畅传力。

上述图示以及描述尽管给出了详尽的本发明一种钢桁梁桥原位加固方法实例，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。