一种无损加固的公路空心板桥的制作方法

本实用新型涉及一种无损加固的公路空心板桥，属于道路桥梁建设技术领域。

背景技术：

我国的低等级公路有数百万公里，其中的中小跨径空心板桥梁存量巨大，随着经济的发展和交通量的饱和，许多路段和桥梁需要进行拓宽改造。这些需要拓宽改造的桥梁大多修建于上世纪，设计时参照原来的《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）或者更老的规范，所采用的汽车荷载标准较低，无法满足新颁布的《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）中规定的新的汽车荷载标准的要求。

装配式空心板桥由一块块的预制空心板组合装配而成，一般均采用标准设计。如果要满足新规范中的汽车荷载等级的要求，可以采取两种方法：一种方法是将旧的装配组合式空心板全部更换为满足新规范要求的新空心板，这种方法造价高昂；另一种方法是对原桥空心板（通常简称为旧板）进行加固，通常的加固方法可以采用植筋、新浇混凝土、粘贴钢板、体外预应力等，但是这些加固方法一般需要对旧板进行大量的打孔、凿毛、凿除表层混凝土等操作，给旧板带来新的损伤，加固效果难以保证，往往在加固几年后又要再进行加固。从以上信息可以看出，这两种方法均各有不足；同时，上述两种方法还具有共同的不足：施工时需要中断桥梁交通，无论是车辆改道还是增建便桥，都会带来不便和成本增加。

因此，充分利用空心板桥的原结构，设计一种在加固过程中既不会造成桥梁损伤和交通中断又能够保证加固效果的公路空心板桥，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

现有技术中，利用原桥梁结构进行公路桥梁拓宽改造时，存在交通中断、桥梁空心板附加损伤、加固效果不确定的问题；为解决这些问题，本实用新型提供一种无损加固的公路空心板桥，采用下述技术方案：

一种无损加固的公路空心板桥，其特征在于，包括：原桥、混凝土边梁、支撑横梁、支座；

其中，所述原桥包括原桥空心板；

所述混凝土边梁位于原桥的两侧；

所述支撑横梁位于原桥空心板的跨中下方，两端与混凝土边梁连为一体；

所述支撑横梁上方设置支撑原桥空心板的支座。

优选的，所述混凝土边梁与支撑横梁均为现浇混凝土结构且两者浇筑为一体；所述支座为桥梁用板式橡胶支座。

或优选的，所述混凝土边梁上部设有与原桥桥面平齐的新设沥青混凝土铺装；所述新设沥青混凝土铺装与原桥桥面之间设有纵向伸缩缝。

本实用新型所述公路空心板桥的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在原桥两侧建设新增支撑桥墩；

步骤2：在新增支撑桥墩上制作混凝土边梁和支撑横梁；

步骤3：在支撑横梁上对原桥空心板进行顶升；

步骤4：在支撑横梁和原桥空心板之间放入支撑原桥空心板的支座。

本实用新型具有以下的优点：

（1）本实用新型方案中可以继续利用原桥的整体结构，能够节约大量的资金，经济效益显著；

（2）本实用新型方案中通过在原桥两侧设置混凝土边梁作为新增桥体，可以在尽量不影响原桥通行的情况下进行拓宽改造；

（3）本实用新型方案中通过在原桥跨中位置设置支撑横梁和支座，从下方对原桥进行支撑加固，在加固过程中不会对原桥承重结构造成损伤，可以提高改造后桥梁结构的整体性和耐久性，确保符合新的汽车荷载标准。

附图说明

图1 是本实用新型方案拓宽改造前的原桥结构示意图；

图2 是本实用新型方案拓宽改造后的新桥结构示意图；

图3 是本实用新型方案的新桥受力有限元计算模型示意图；

其中：1—原桥空心板、2—铰缝、3—混凝土铺装、4—沥青混凝土铺装、5—护栏、6—混凝土边梁、7—支撑横梁、8—支座、9—纵向伸缩缝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

某四级公路空心板桥梁跨径为10米，需要进行拓宽改造,桥梁宽度由4.5米拓宽为12米。汽车荷载等级由《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）中规定的汽车-15级、挂车-80提高为《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）中规定的公路—Ⅱ级。

如图1所示，原桥包括：原桥空心板1、铰缝2、混凝土铺装3、沥青混凝土铺装4、护栏5；原桥空心板1包括原桥边板和原桥中板，原桥边板位于桥梁两侧，原桥中板位于两侧的原桥边板之间；混凝土铺装3与沥青混凝土铺装4依次铺设在原桥空心板1上方形成原桥桥面。

原桥边板宽度为124.5cm，原桥中板宽度为99cm，铰缝2底宽为1cm；本实施例中原桥总计边板2块，中板2块，原桥空心板1高度40cm。

拓宽改造后，本桥梁成为一种无损加固的公路空心板桥，包括：原桥空心板1、铰缝2、混凝土铺装3、沥青混凝土铺装4、护栏5、混凝土边梁6、支撑横梁7、支座8；具体如图2所示。图1、图2中还分别使用了汽车图来进行通行状态的差异示意。

其中，所述混凝土边梁6在原桥两侧分别设置一片，所述支撑横梁7位于原桥空心板1的跨中下方，两者均为现浇混凝土结构且浇筑为一体；

所述支撑横梁7上方设置支撑原桥空心板1的支座8，数量为每块原桥空心板1下方2个。

所述混凝土边梁6上部设有一层与原桥桥面平齐的新设沥青混凝土铺装；新设的所述沥青混凝土铺装与原桥桥面之间设有纵向伸缩缝9。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）中的设计载荷标准和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中的计算方法确定混凝土边梁6的高度规格，本实施例中高度为100cm。

新梁和旧空心板各自单独受力，纵向伸缩缝9就是为了适应车辆荷载作用下新梁与旧空心板之间的竖向位移差而在两者之间设置的；本实施例中纵向伸缩缝9参照《公路桥梁伸缩装置》（JTT324-2004）选择，采用D80模数式伸缩缝。

混凝土边梁6的宽度尺寸由桥面拓宽需要确定，本实施例中宽度为375cm。

支撑横梁7受力应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中的相关规定；在本实施例中采用宽1.5米，高0.5米的矩形截面结构。

支座8的选用需要根据支座受力计算结果，从《公路桥梁板式橡胶支座》（JTT4-004）中进行选取；本实施例中采用GJZ150×200型桥梁用板式橡胶支座。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）中的设计载荷标准和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中的计算方法，采用通用程序建立空间有限元模型，对支撑横梁7和原桥空心板1在车辆荷载作用下的荷载效应进行计算，如图3所示。

表1表示原桥空心板1在拓宽前和拓宽后的汽车荷载效应对比。从表中可以看出，在拓宽及加固施工后，原桥空心板其汽车荷载跨中弯矩降低66.7%~79.4%，减载效应非常显著。

采用此方案拓宽改造后的新桥，其汽车载荷等级符合《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）中规定的公路—Ⅱ级要求；在改造过程中，不但不会对原桥的空心板结构造成损伤，而且施工时无需中断交通，节省了便桥建设的费用和绕行带来的损失。

本实施例中所述拓宽改造空心板桥的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1.在原桥两侧建设新增支撑桥墩；

2.使用支架现浇法，在新增支撑桥墩上制作混凝土边梁6和支撑横梁7；随后按混凝土施工要求进行养护；制作时使支撑横梁7与原桥空心板1之间留有足以放置扁形液压千斤顶的空隙；

3.在养护完毕的支撑横梁7与原桥空心板1之间设置扁形液压千斤顶，根据设计要求对原桥空心板1进行逐一顶升，顶升幅度为5-10mm；在顶升过程中原桥空心板的荷载效应有所减小，同时由于顶升幅度较小，表现在桥面上的隆起很不明显，不影响车辆行驶，因此可无需中断交通；

4.顶升到满足设计要求后，在支撑横梁7和原桥空心板1之间放入2个支座8，放松千斤顶，使支座8承压，对原桥空心板1形成弹性支撑；

5.重复步骤3、步骤4中的操作，直至所有原桥空心板1底部均放入支座8；

6.浇筑新建的护栏，拆除原桥的护栏，在混凝土边梁6上铺设新设沥青混凝土铺装，设置纵向伸缩缝9；纵向伸缩缝9的具体设置方式属于已知的通用技术，本领域技术人员均可直接实施，本实施例中不做详述。

在本实用新型及本实施例的描述中所使用的“左、右、上、下”等相对位置用词，是为了便于描述和理解而采用的，并不意味着相应部件的绝对位置。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。