一种横向可调节的梁式桥加固结构及施工方法

本发明属于桥梁工程，具体涉及一种梁式桥加固结构及其施工方法。

背景技术：

1、传统的梁式桥加固方法包括纤维增强聚合物加固、增大构件截面加固、粘贴钢板加固以及设置体外预应力筋等。现有的加固方法存在一定缺点，例如，纤维增强聚合物加固技术受到环境温度的限制，并且需要做专门的防护处理。若防护不当，纤维增强聚合物极易遭受破坏而使得加固失效。增大构件截面加固后，会减小桥梁结构下部的净空，对桥梁的适用性造成较大的不利影响，并且增大构件截面会增加结构自重，出现应力滞后现象会导致新加结构部分的承载力折减，降低结构耐久性。在粘贴钢板加固方法中，随着时间的增加，钢板会出现锈蚀，需要及时进行维护，此外，粘结剂耐久性能的降低也会导致加固结构性能的降低；体外预应力加固施工难度较大，体外预应力结构在极限状态下会因延性不足而产生没有预警的结构失效破坏。

2、为了提高梁式桥的加固性能，中国专利号为zl201511033071.2、名称为“一种板梁桥加固结构及其施工方法”的文献中提出通过波纹钢板拱壳和混凝土补强基础，来提升桥梁的承载力，并增大桥梁横向刚度，但是该加固结构适用性较差，施工成本较高，加固效率低。专利名称为一种梁式桥加固装置及其实施方法(202210592617.1)提出采用拱形钢管构件和拱脚斜支承结构作为加固结构，在拱形钢管构件的中部与桥梁本体之间设置钢直撑和钢斜撑的张拉力用来对桥梁提供竖向支承力，但是该加固结构只对桥梁跨中位置进行加固，未能考虑全桥的受力，可能会出现整桥受力不均的现象。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有梁式桥加固技术存在的问题，提出一种适用性好、加固效率高、不受环境温度限制、结构耐久的新型横向可调节的梁式桥加固结构，本发明同时还提供该梁式桥加固结构的施工方法。

2、为实现上述目的，本发明一种横向可调节的梁式桥加固结构采用的技术方案为：其包括纵向布置的两榀钢桁架，两榀钢桁架一左一右固定在桥面上且相对于桥面中心对称，每榀钢桁架的顶部沿纵向设有多个底座，两榀钢桁架上的底座左右正对，左右正对的两个底座上横向跨接一个能调节横向长度的横梁构件，每个横梁构件下方连接一个能调节横向长度的横向支撑构件，横向支撑构件与横梁构件围成一左一右对称的两个三角形架构，在两榀钢桁架上的每个底座的左外侧和右外侧都设置一个支承连接构件，每个支承连接构件顶部均固定连接钢桁架和对应一个底座，每个支承连接构件底部均固定在桥面上。

3、优选方案是：每榀钢桁架均包括沿纵向水平布置且上下正对的上弦和下弦，下弦固结在桥面横向外侧处，上弦和下弦的中间段之间沿纵向等距连接多个竖直的第一竖杆，在第一竖杆的纵向两侧各设有第二竖杆，第二竖杆竖直连接上弦和下弦；一个底座设置在一个第一竖杆与上弦的连接处。

4、优选方案是：所述的底座包括主座和限位件，限位件固定连接在主座上，主座上开有一个凹槽，限位件与所述的凹槽之间形成一个敞口，所述的敞口中间位置设置一块水平的支撑板，横梁构件底部伸入所述的敞口中且放置在所述的支撑板上，用连接螺栓将所述的横梁构件底部与所述的底座固定连接。

5、优选方案是：第一连接螺栓上下竖直地穿过所述的横梁构件底部和所述的主座将横梁构件与主座在垂向固定连接，第二连接螺栓纵向水平地穿过所述的横梁构件底部和所述的主座将横梁构件与主座在纵向固定连接。

6、优选方案是：横梁构件由一个在正中间的主横梁和一左一右对称的两个副横梁组成，主横梁为开口朝下的u形槽梁，副横梁由水平梁部分和侧梁部分组成，水平梁部分能伸在所述的u形槽梁中，侧梁部分的底部伸入在所述的底座的敞口中；主横梁上沿横向开有多个上下贯通的安装孔将主横梁和两个副横梁固定连接。

7、优选方案是：横向支撑构件呈左右对称结构，正中间是连接架，连接架顶部向上延伸出固定构件固定连接于主横梁正中间，连接架左右两侧各经一个转动座转动连接一个转动头，两个转动头均能在竖直面上来回转动，每个转动头外端各经一个第一螺纹管配合连接一个双头螺杆内端螺杆，每个双头螺杆外端螺杆各配合连接一个第二螺纹管，每个第二螺纹管外端各转动连接一个安装板，一个安装板固定连接于同侧的副横梁的侧梁部分，第一螺纹管和第二螺纹管上的螺纹旋向相反。

8、优选方案是：每个支承连接构件包括一个阻尼器，阻尼器底部经安装座固定在桥面上，阻尼器顶部支撑一根弹簧，弹簧同轴心地套在减震器外部，减震器能进入阻尼器内沿阻尼器内壁滑动，弹簧和减震器顶部共同固定连接主杆，主杆顶部侧壁延伸出一个副杆，主杆固定连接在所述的主座外侧，副杆固定连接在第一竖杆顶部外侧。

9、所述的梁式桥加固结构的施工方法采用的技术方案包括以下步骤：

10、步骤一：将多个主座焊接到两榀钢桁架顶部，形成上弦杆带有主座的两榀钢桁架，在主座的凹槽内安装支撑板；

11、步骤二：将带有主座的两榀钢桁架分别吊装就位，用膨胀螺栓将下弦与桥面固定连接；

12、步骤三：将每个横梁构件的两个副横梁装在对应的主座上，副横梁底部置于支撑板上，用螺栓固定副横梁。再在副横梁内侧将限位板焊接在主座上；

13、步骤四：主横梁盖接在左右两个副横梁上，根据两榀钢桁架之间的间距调整主横梁和副横梁的位置，用螺栓将主横梁和副横梁固定连接；

14、步骤五：将横向支撑构件焊接在主横梁正中间下方，安装板焊接在副横梁的侧梁部分；

15、步骤六：将主杆焊接在主座外侧，副杆焊接在第一竖杆顶部外侧，安装座固定在桥梁边缘桥面上。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果有：

17、1、本发明梁式桥加固结构通过设置钢桁架、横梁构件、横向支撑等构件，在梁式桥的上部形成新的承载结构体系，分担了原有梁式桥的荷载，可有效降低梁式桥的跨中弯矩和剪力反应，起到对梁式桥加固和修复的作用，显著增加梁式桥的整体刚度和承载能力，显著提高桥梁耐久性和使用寿命。

18、2、本发明梁式桥加固结构通过设置主横梁和副横梁构件，可适应横向不同间距的两个钢桁架主体，具备了满足不同横向宽度梁式桥的加固要求的功能，显著降低了桥梁的加固成本。当需要加固的桥梁横向宽度较大时，可横向水平移动调节钢桁架的位置，加大两榀钢桁架的横向间距，同时，改变主横梁上连接副横梁的两个螺栓孔，做到不需要增加横向连接构件，只需要调节主横梁的连接螺栓孔位置，即可满足对不同横向宽度的桥梁进行加固的要求。

19、3、本发明梁式桥加固结构通过在横梁构件下部设置横向支撑构件，横向支撑构件将副横梁和主横梁进行连接，形成两个稳定的三角形结构，不仅对横梁构件提供稳固竖向支撑力，显著降低了横梁构件的弯矩内力反应，同时增强了两榀钢桁架之间的横向联系。

20、4、本发明通过在钢桁架第一竖杆和底座的外侧安装侧向支承连接构件，支承连接构件的主杆焊接在底座的外侧，支承构件的副杆焊接在钢桁架第一竖杆顶部的外侧，支承连接构件通过安装座固定在桥面外侧边缘，可对钢桁架结构的两侧进行支撑，起到消能减震的作用。支承连接构件能够吸收和分散桥梁受到的地震或车辆荷载引起的动态荷载，有效降低传递到桥梁上部结构的震动能量，起到保护桥梁主体结构，减小疲劳荷载作用和地震作用的影响，增加桥梁整体性和安全性，增强桥梁的抗震性能。

21、5、本发明通过设置钢桁架构件、横梁以及横向支撑构件，采用工厂预制化制作，能够快速进行加固施工，加固效率高，便于工程推广应用，具有显著的技术先进性、可操作性和广泛的适用性。同时，预制构件采用模块化设计，包含多个可被拆卸的零部件，方便维护人员进行检修和更换，大大降低了结构维护所需时间和维护费用。