一种刚架拱桥的加固结构和方法与流程

本发明属于桥梁加固领域，具体涉及一种能改善结构受力的刚架拱桥的加固结构和方法。

背景技术：

刚架拱桥有着造型美观、自重较轻、施工吊装方便和造价较低等优点，我国在20世纪70～80年代大量修建。但随着国内经济的快速发展，公路交通量不断增加，桥梁负荷日益加重，刚架拱桥这种集散为整的结构病害日益突出，普遍存在结构整体性较差、桥梁承载力不足的问题，严重威胁行车安全，急需进行加固。

刚架拱桥各拱片之间通过横系梁连接成整体，微弯板简支搭在拱片上。这种结构的整体性较差，较为典型的病害有：主拱片跨中发生下挠，微弯板开裂破损，横系梁根部开裂，与拱片联结变弱等。

刚架拱桥加固较为困难，加固措施一般采取哪里有缺陷就修补哪里的方法，如更换微弯板、更换横系梁、重新现浇桥面铺装等，但这种处理只能治标不治本，病害容易反复出现。

技术实现要素：

本发明的针对现有技术中的不足，提供一种刚架拱桥的加固结构和方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种刚架拱桥的加固结构，其特征在于，包括：多个拱片、多个预制行车道板和钢结构横系梁；拱片呈凸字形，具有位于上部的凸块，凸块两侧设有外包钢板；各拱片均匀间隔排布，拱片之间安装有钢结构横系梁，拱片上均匀架设多个预制行车道板，各预制行车道板之间设有湿接缝，拱片的凸块部分位于湿接缝中，拱片、钢结构横系梁和预制行车道板通过现浇湿接缝连成整体。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述钢结构横系梁包括竖板、底板、粘贴钢板、角钢、加劲板、顶板、对拉锚栓和底板锚栓；

拱片侧面设有通孔，通孔内植入对拉锚栓，对拉锚栓穿过拱片，并在两侧固定有粘贴钢板，粘贴钢板外侧安装有角钢，相邻的两个角钢之间安装有竖板；

拱片底部也设有孔，孔内植入底板锚栓，拱片底部安装有底板，竖板顶部安装顶板，底板和顶板之间焊接有加劲板，其中，底板沿拱桥横桥向通长设置，顶板与预制行车道板底部平齐。

顶板上预埋有U型剪力钉，U型剪力钉位于湿接缝中。

预制行车道板顶部设有顶部外伸钢筋，相邻预制行车道板的顶部外伸钢筋焊接连接；预制行车道板底部还设有底部外伸钢筋，底部外伸钢筋在拱片处弯折，并与外包钢板焊接连接。

湿接缝中浇筑有自密实微膨胀混凝土，集料粒径不超过10mm。

此外，还提出了一种采用上述结构的加固方法：

将各拱片均匀间隔排布，在拱片侧面钻通孔，植入对拉锚栓，对拉锚栓穿过拱片，并在两侧固定粘贴钢板，然后在粘贴钢板外侧安装角钢，相邻的两个角钢之间安装竖板，焊接牢固；

在拱片底部钻孔，植入底板锚栓，在拱片底部安装底板，在竖板顶部安装顶板，并在底板和顶板之间焊接加劲板；

在顶板上预埋U型剪力钉，使U型剪力钉位于湿接缝中；

拱片上均匀架设多个预制行车道板，将相邻预制行车道板的顶部外伸钢筋焊接连接，底部外伸钢筋与外包钢板焊接连接；

现浇湿接缝，将拱片、钢结构横系梁和预制行车道板连成整体。

本发明的有益效果是：不仅提高了桥梁的横向整体性，还改善了拱片的受力，提高了桥梁承载能力，可从根本上解决刚架拱桥整体性差的问题。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是本发明中A-A的平面剖视图。

图3是本发明中B-B的横断面剖视图。

图4是本发明钢结构横系梁的结构示意图。

图5是本发明中C-C的平面剖视图。

图6是本发明中D-D的横断面剖视图。

图7是本发明中E-E的横断面剖视图。

图8是钢结构横系梁与预制行车道板的结构示意图。

图9是拱片和预制行车道板的结构示意图。

附图标记如下：拱片1、预制行车道板2、湿接缝3、钢结构横系梁4、竖板4-1、底板4-2、粘贴钢板4-3、角钢4-4、加劲板4-5、顶板4-6、对拉锚栓4-7、底板锚栓4-8、U型剪力钉5、顶部外伸钢筋6、底部外伸钢筋7、外包钢板8。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3所示，该刚架拱桥的加固结构和方法中涉及了多个拱片1、多个预制行车道板2和钢结构横系梁4。

拱片1截面呈倒T型（即凸字形），具有位于上部的凸块，凸块两侧固定有外包钢板8，拱片1由传统的I型截面梁变为T型截面梁，提高了拱片的承载能力。各拱片1均匀等间隔地排布，拱片1之间安装有钢结构横系梁4，拱片1上均匀架设有多个预制行车道板2，各预制行车道板2之间设有湿接缝3，从图3可看出，拱片1的凸块位置是在相邻的两个预制行车道板2之间，凸块部分位于湿接缝3中。

参照图9，预制行车道板2顶部设有顶部外伸钢筋6，相邻的预制行车道板2的顶部外伸钢筋6焊接相连。预制行车道板2底部还设有底部外伸钢筋7，底部外伸钢筋7伸至拱片处弯折，与外包钢板8焊接连接。然后通过在湿接缝3中现浇混凝土，将所有的拱片1、钢结构横系梁4和预制行车道板2连成整体，混凝土可采用自密实微膨胀混凝土，集料粒径不超过10mm，施工需保证混凝土浇筑密实。

如图4-7所示，钢结构横系梁4包括竖板4-1、底板4-2、粘贴钢板4-3、角钢4-4、加劲板4-5、顶板4-6、对拉锚栓4-7和底板锚栓4-8。首先在拱片1侧面钻通孔，植入对拉锚栓4-7，在拱片1两侧安装粘贴钢板4-3，对拉锚栓4-7穿过拱片1并且穿入粘贴钢板4-3，然后在每个粘贴钢板4-3的外侧安装角钢4-4，相邻的两个角钢4-4之间安装竖板4-1，并焊接牢固，竖板4-1其实也是安装在相邻的两个拱片1之间。

接着在拱片1底部钻孔，植入底板锚栓4-8，在拱片1底部安装底板4-2，底板锚栓4-8穿入底板4-2。在竖板4-1顶部安装顶板4-6，并在底板4-2和顶板4-6之间焊接加劲板4-5，其中，底板4-2沿拱桥横桥向通长设置，提高了拱片间的横向联系，而顶板4-6数量为多个，与预制行车道板2底部平齐，间隔地布置在各凸块间。

参照图8，在顶板4-6上预埋U型剪力钉5，U型剪力钉5位于湿接缝3中，将U型剪力钉与湿接缝3浇筑一体，进一步提高了拱片1间的横向联系。

本发明具体的实施步骤如下：

步骤一：拆除栏杆，凿除原桥面铺装层；

步骤二：拆除微弯板，拆除原横系梁，安装钢结构横系梁4，安装预制行车道板2；

施工过程严格遵守对称均衡的原则，从中间到两端，边装边拆，保证拱片的横向稳定，以及尽量减少上部结构恒载的变化量。

步骤三：浇筑预制行车道板2之间的湿接缝3。

浇筑湿接缝3之前，需先在钢结构横系梁4的顶板4-6上焊接U型剪力钉5，焊接相邻行车道板顶部外伸钢筋6，行车道板底部外伸钢筋7与拱片凸块外包钢板8焊接连接。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。