一种防止既有桥梁横向倾覆的附加构造及其施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种防止既有桥梁横向倾覆的附加构造及其施工方法，属于桥梁结构技术领域。本发明包括桥面板底部钢板、槽形钢板、钢套筒、钢牛腿、钢锚杆和螺帽。在桥面板底部沿桥梁横向两侧凿毛栽筋，锚固钢板，钢板通过上部锚固件与桥面板牢固相连；槽形钢板与桥面板底部钢板焊接相连；在桥墩顶部以下一定高度范围凿毛栽筋，用两个半圆形钢管连接成钢套筒；钢牛腿通过焊接与钢套筒相连；槽形钢板底部与钢牛腿上均预留椭圆形孔洞；钢锚杆的直径小于椭圆孔宽度，沿竖向穿过预留孔洞，两端采用螺帽进行拧固，其中下端螺帽与牛腿底面之间留有微小间隙。本发明的防止既有桥梁横向倾覆的附加构造受力合理，取材容易，构造简单，施工方便，经济实用。
【专利说明】
一种防止既有桥梁横向倾覆的附加构造及其施工方法
技术领域
[0001]本发明一种防止既有桥梁横向倾覆的附加构造，应用于桥梁结构中桥面系与桥墩的连接部位，属于桥梁结构领域。
【背景技术】
[0002]在城市公路桥梁及高速公路桥梁建设中，受地形、地物等影响，桥梁下部桥墩往往采用独立柱或类似独立柱的支承方式，以减少占地面积，避免建筑之间的布局冲突。虽然独柱墩桥梁具有结构简洁、适应性强等诸多优点，但其单点支撑的桥面系的横向稳定性和安全性较差，尤其当发生车辆严重偏载时，由于上部桥面的竖向位移仅在中部受到约束，因而易发生桥面横向整体倾覆的恶性事故。
[0003]为了提高既有桥梁的横向抗倾覆能力，同时不改变既有桥梁的受力性能和正常使用状态，需要对桥梁的支座加强局部构造连接，主要目的在于增加桥面系在承受偏心荷载时的抗倾覆力矩，从而增强桥面结构的整体性和牢固性。
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种设置在桥梁支座位置的防止既有桥梁横向倾覆的附加构造，用于解决现有桥梁支座尤其是独柱墩桥梁桥面系抗倾覆能力弱的问题。所述的防止既有桥梁横向倾覆的附加构造，力学概念明确，能够提供足够的抗拔力，约束桥面系的竖向位移，防止倾覆事故的发生，同时不约束桥面系由于混凝土收缩徐变以及温度效应引起的变形，避免在桥面系内部引起附加应力。所述的附加构造，施工方便，施工期间不影响桥梁的正常使用，经济实用，易于实现。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]—种防止既有桥梁横向倾覆的附加构造，其特征在于，所述的构造包括桥面板底部钢板、槽形钢板、钢套筒、钢牛腿、钢锚杆和螺帽；所述钢板通过在桥面板底部凿毛栽筋，后浇混凝土，沿横向锚固于桥面板底部两侧，钢板通过锚固件与桥面系牢固相连;槽形钢板的竖向翼缘板通过焊接与钢板相连;在桥墩顶部以下一定高度范围凿毛栽筋，用两个半圆形钢管连接成钢套筒后再浇筑混凝土;钢牛腿通过焊接与钢套筒相连(工厂完成)；在槽形钢板的水平腹板与钢牛腿的上下翼缘均预留椭圆形孔洞;钢锚杆的直径小于椭圆孔宽度，竖向穿过预留孔洞，将槽形钢板和钢牛腿进行拉接，在钢锚杆两端采用螺帽进行拧固；所述预埋钢板与槽形钢板形成中空的箱形构造，内部可容纳螺帽的布置和施拧。
[0007]所述钢板是通过锚固件与桥梁底部连接，所述由两个半圆形钢管连成的钢套筒则通过栓钉和混凝土与表面凿毛栽筋的桥墩连接，钢套筒内侧焊有栓钉连接件，以满足传力需求，保证连接的可靠性。
[0008]所述槽形钢板的水平腹板和钢牛腿的上下翼缘上预留相同的椭圆形孔洞，同时所有开孔位置在竖向保持一致。孔洞的短轴与桥面系横方向平行，允许钢锚杆穿过，孔洞的长轴与桥长方向平行，允许钢销杆在其中滑动。
[0009]所述钢锚杆的直径小于椭圆孔宽度，竖向穿过槽形钢板与钢牛腿的预留孔洞，两端采用螺帽进行拧固，下端螺帽与牛腿底面之间留有间隙3_?5_。
[0010]—种防止既有桥梁横向倾覆的附加构造的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0011 ] a.沿桥梁横向在桥面板底销固钢板；
[0012]b.预制完成槽形钢板的拼接和开孔，将其与钢板通过焊接相连，形成中空的箱形构造；
[0013]c.将钢套筒沿竖向分为两个半圆形钢管，在工厂完成预制加工，并在其内部焊接栓钉连接件，加工完成的两部分在现场进行定位和拼接。
[0014]d.在桥墩顶部区域凿毛栽筋，定位和焊接钢套筒，后浇混凝土，将钢套筒固定于桥墩顶部以下一定高度范围，这一高度范围的确定则要根据构造需求；
[0015]e.在工厂预制完成钢牛腿的焊接和开孔，，并完成钢牛腿与半圆形钢套筒的焊接；
[0016]f.将钢锚杆自下而上穿过钢牛腿和槽形钢板的预留孔，在两端采用螺帽进行拧固，下端螺帽与钢牛腿底面之间留有间隙3_?5_。
[0017]本发明相对于现有技术具有以下显著效果:
[0018](I)钢锚杆将桥面系和牛腿在竖向进行有效拉接，使桥面系在承受偏心荷载时，能够产生足够的抗倾覆力矩，避免了桥面向一侧倾斜发生过大的竖向位移甚至整体的倾覆；
(2)钢锚杆沿桥长方向可以自由滑动，不会对桥面系由于混凝土收缩徐变或温度效应引起的纵向变形产生约束。(3)该构造力学概念明确，根据车辆偏载情况容易得到所需要的抗拔力，进而确定所需要的钢锚杆的直径和数量，受力合理，取材容易，构造简单。(4)该构造施工方便，施工过程不影响既有桥梁的正常使用，经济实用，易于实现。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的的立面图。
[0020]图2为本发明的各组成部分相对关系透视图。
[0021]图3为图1的A-A剖面图(不包含螺帽5和钢板I的锚固件)。
[0022]图中:I一桥面板底部钢板;2—槽形钢板;3—钢套筒;4一钢牛腿;5—钢销杆;6—螺帽;7一既有桥梁桥域;8一栽筋;9一栓钉连接件;10一后饶混凝土。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图，对本发明的结构、施工过程作进一步描述如下。
[0024]如图1所示，本发明的防止既有桥梁横向倾覆的附加构造包括桥面板底部钢板1、槽形钢板2、钢套筒3、钢牛腿4、钢锚杆5和螺帽6;其中桥面板底部钢板I通过在桥面板底部凿毛栽筋，后浇混凝土，沿横向锚固于桥面板底部两侧，并通过锚固件与桥面系牢固相连；槽形钢板2的竖向翼缘板通过焊接与钢板I相连，形成中空的箱形构造，内部可容纳螺帽6的布置和施拧。钢套筒3由两个半圆形钢管连接而成，工厂预制完成后在现场安装定位，包裹桥墩顶部区域，采用焊接等形式进行拼接，钢牛腿4通过焊接与钢套筒3相连。
[0025]如图2所示，槽形钢板2的水平腹板与钢牛腿4的上下翼缘预留相同的椭圆形孔洞，所有开孔位置在竖向保持一致;钢锚杆5的直径小于椭圆孔宽度，竖向穿过槽形钢板2与钢牛腿4的预留孔洞。如图1和图2所示，钢锚杆5的两端采用螺帽6进行拧固，下端螺帽与牛腿底面之间留有间隙3_?5mm。以允许桥面系沿桥梁纵向自由滑动，同时又能形成桥面系与桥墩之间的拉接。
[0026]如图2和图3所示，钢套筒3分两半在工厂预制完成，同时内部焊有栓钉连接件9。现场在桥墩顶部以下一定高度范围凿毛栽筋8，对钢套筒3进行定位和拼接，灌入后浇混凝土10，将钢套筒3与既有桥梁桥墩7连接成为整体。
[0027]如图3所示，槽形钢板2水平腹板以及钢牛腿4上均预留椭圆形孔洞，孔洞短轴与桥面系横方向平行，允许钢锚杆5穿过，长轴与桥长方向平行，钢锚杆5可自由滑动。
[0028]本发明的施工方法为:
[0029]本发明所述的防止既有桥梁横向倾覆的附加构造，其施工方法如下:沿桥梁横向在桥面板底锚固钢板I，钢板通过锚固件与桥面板牢固相连;工厂预制完成槽形钢板2的拼接和开孔，将其与桥面板底部钢板I通过焊接相连，形成中空的箱形构造。将钢套筒3沿竖向分为两个半圆形钢管，在工厂完成预制加工，并在其内部焊接栓钉连接件9，加工完成的两部分在现场进行定位和拼接。在桥墩顶部以下一定高度范围区域凿毛栽筋8，定位和焊接钢套筒3，灌入后浇混凝土 10，将钢套筒3固定于既有桥梁桥墩7的顶部以下一定高度范围，这一高度范围的确定则要根据构造需求。在工厂预制完成钢牛腿4的焊接和开孔，并完成钢牛腿4与半圆形钢套筒3的焊接。将钢锚杆5自下而上穿过钢牛腿4和槽形钢板2的预留孔，在两端采用螺帽6进行拧固，完成对桥面系与桥墩之间的拉接，下端螺帽与钢牛腿4底面之间留有间隙3_?5_。需要说明的是，图2中设置钢锚杆5的直径和数量并不固定，可根据实际所需抗拔力进行设计和布置;图2和图3中栓钉连接件9的主要作用是将钢套筒3上的荷载传递到既有桥梁桥墩7上，因此所需要的栓钉连接件9的直径和数量也需要根据其实际传递的界面剪力计算得到。
[0030]本发明提供了一种防止既有桥梁横向倾覆的附加构造，能够在桥面系承受偏心荷载时提供足够的抗倾覆力矩，大幅提高桥面系(尤其是独柱墩桥梁的桥面系)的整体牢固性。该构造力学概念明确，受力合理，取材容易，构造简单，施工方便，施工过程不影响既有桥梁的受力性能和正常通车，经济实用，易于实现。
【主权项】
1.一种防止既有桥梁横向倾覆的附加构造，其特征在于，所述的构造包括桥面板底部钢板、槽形钢板、钢套筒、钢牛腿、钢锚杆和螺帽；所述钢板通过在桥面板底部凿毛栽筋，后浇混凝土，沿横向锚固于桥面板底部两侧，钢板通过锚固件与桥面系牢固相连;槽形钢板的竖向翼缘板通过焊接与钢板相连;在桥墩顶部以下一定高度范围凿毛栽筋，用两个半圆形钢管连接成钢套筒后再浇筑混凝土;钢牛腿通过焊接与钢套筒相连;在槽形钢板的水平腹板与钢牛腿的上下翼缘均预留椭圆形孔洞;钢锚杆的直径小于椭圆孔宽度，竖向穿过预留孔洞，将槽形钢板和钢牛腿进行拉接，在钢锚杆两端采用螺帽进行拧固；所述预埋钢板与槽形钢板形成中空的箱形构造，内部可容纳螺帽的布置和施拧。2.根据权利要求1所述的防止既有桥梁横向倾覆的附加构造，其特征在于，所述钢板是通过锚固件与桥梁底部连接，所述由两个半圆形钢管连成的钢套筒则通过栓钉和混凝土与表面凿毛栽筋的桥墩连接，钢套筒内侧焊有栓钉连接件，以满足传力需求，保证连接的可靠性。3.根据权利要求1或2所述的防止既有桥梁横向倾覆的附加构造，其特征在于，所述槽形钢板的水平腹板和钢牛腿的上下翼缘上预留相同的椭圆形孔洞，同时所有开孔位置在竖向保持一致，孔洞的短轴与桥面系横方向平行，允许钢锚杆穿过，孔洞的长轴与桥长方向平行，允许钢销杆在其中滑动。4.根据权利要求1至3中任一项所述的防止既有桥梁横向倾覆的附加构造，其特征在于，所述钢锚杆的直径小于椭圆孔宽度，竖向穿过槽形钢板与钢牛腿的预留孔洞，两端采用螺帽进行拧固，下端螺帽与牛腿底面之间留有间隙3_?5_。5.—种防止既有桥梁横向倾覆的附加构造的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: a.沿桥梁横向在桥面板底锚固钢板； b.预制完成槽形钢板的拼接和开孔，将其与钢板通过焊接相连，形成中空的箱形构造； c.将钢套筒沿竖向分为两个半圆形钢管，在工厂完成预制加工，并在其内部焊接栓钉连接件，加工完成的两部分在现场进行定位和拼接。 d.在桥墩顶部区域凿毛栽筋，定位和焊接钢套筒，后浇混凝土，将钢套筒固定于桥墩顶部以下一定高度范围，这一高度范围的确定则要根据构造需求； e.在工厂预制完成钢牛腿的焊接和开孔，并完成钢牛腿与半圆形钢套筒的焊接； f.将钢锚杆自下而上穿过钢牛腿和槽形钢板的预留孔，在两端采用螺帽进行拧固，下端螺帽与钢牛腿底面之间留有间隙3_?5_。
【文档编号】E01D19/12GK106087707SQ201610605156
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月27日 公开号201610605156.1, CN 106087707 A, CN 106087707A, CN 201610605156, CN-A-106087707, CN106087707 A, CN106087707A, CN201610605156, CN201610605156.1
【发明人】杨悦, 聂鑫
【申请人】清华大学