本發(fā)明屬于橋梁工程技術領域，具體涉及到一種梁式橋加固結(jié)構(gòu)及加固方法。

背景技術：

我國早期修建的多跨簡支梁橋、連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋以及T型剛構(gòu)橋等梁式橋，經(jīng)過長期使用，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，車輛重量和交通流量的不斷增加，橋梁原有的設計荷載等級明顯小于后來實際的車輛荷載，橋梁安全儲備不足，有些梁式橋出現(xiàn)了不同程度的運營損傷和病害，出現(xiàn)了不同程度的橋梁裂縫，鋼筋銹蝕以及橋梁變形過大的情況，導致了這些橋梁的承載能力出現(xiàn)了不同程度的下降，耐久性能急劇下降，存在著一定的安全隱患，國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一些梁式橋在重載汽車作用下倒塌傾覆的事故，因此，從可持續(xù)發(fā)展的角度，提高現(xiàn)有梁式橋的荷載等級和承載能力，對現(xiàn)有的梁式橋進行加固改造顯得十分必要，特別是對一些已經(jīng)出現(xiàn)一定程度病害的梁式橋，急需進行加固改造和承載能力提升，以提高橋梁的承載能力和耐久性能，維護橋梁的日常安全運營，避免類似的安全事故。

目前，對梁式橋的加固方法主要有，對梁體施加體外預應力或在梁體外表面粘貼纖維布或薄鋼板，這種對梁體本身的加固措施，沒有能改變梁體的受力特征，并沒有有效減小梁式橋的受荷載作用下的最大內(nèi)力分布，梁體在恒載和活載作用下，受力彎矩過大，超出了梁體的可承受能力范圍，特別是變形過大的問題，仍然沒能得到根本的解決。專利CN 103266574B公開了一種斜纜加固簡支箱梁橋的方法，該方法在原有橋墩樁基礎的兩側(cè)增設樁基礎，并與原有樁基礎連成整體，在外側(cè)樁基礎上建筑鋼筋混凝土塔柱，同時對橋梁蓋梁和箱梁進行加寬形成加固橫梁，通過在塔柱和加固橫梁之間布置對稱斜拉索并進行錨固，提出了一種斜拉索加固箱梁橋的方法，這種加固箱梁橋的方法可以提高橋梁的抗彎抗剪承載力，減小了支點剪力及跨中彎矩，通過拉索提供豎向分力，抵消了部分恒載產(chǎn)生的彎矩及剪力。這種斜拉索加固方法和技術的不足之處在于需要修建連同樁基礎在內(nèi)的額外的塔柱，并現(xiàn)澆修建額外的蓋梁和箱梁的加寬段，加固工程量大，加固工期長，同時涉及到纜索的錨固張拉等工藝，施工工藝復雜，不利于工程廣泛推廣應用。

因此，對現(xiàn)有的梁式橋，常規(guī)的加固方法不能解決其受力過大的問題，難以保證其承載能力要求及使用壽命，需要研究性價比好同時具有有效效果的加固方法。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在不足，本發(fā)明提供了一種梁式橋加固結(jié)構(gòu)及施工方法。

本發(fā)明是通過以下技術手段實現(xiàn)上述技術目的的。

一種梁式橋加固結(jié)構(gòu)，包括拱形鋼管構(gòu)件8、工字鋼6-1,6-2與鋼斜撐7；所述拱形鋼管構(gòu)件8的兩端固定于橋梁本體相鄰的兩橋墩3；所述拱形鋼管構(gòu)件8的中段與所述鋼斜撐7固定連接，所述鋼斜撐7與工字鋼6-1,6-2固定連接；所述工字鋼6-1,6-2固定安裝于所述橋梁本體的橋面1上；所述鋼斜撐7包括左斜撐7-1與右斜撐7-2，所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的一端與拱形鋼管構(gòu)件8固定連接，其另一端與工字鋼6-1,6-2固定連接。

進一步的，所述拱形鋼管構(gòu)件8的兩端固定連接有蓋板9，所述蓋板9與所述拱腳支承柱10固定連接，所述拱腳支承柱10固定在橋梁本體的橋墩3與承臺4連接處的加強肋11上。

進一步的，所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的長度相等且結(jié)構(gòu)相同，在豎直平面內(nèi)所述左斜撐7-1與右斜撐7-2呈倒等腰三角形結(jié)構(gòu)或帶翼翅的倒等腰三角形結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的一個端面為圓弧面，該圓弧面與所述拱形鋼管構(gòu)件8的圓弧周面相匹配；所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的另一個端面為水平面，該水平面與工字鋼6-1,6-2的下翼緣相匹配。

進一步的，所述鋼斜撐7的數(shù)量為奇數(shù)組，在相鄰橋墩之間的中間位置設置一組鋼斜撐7；其余的鋼斜撐7對稱設置在中間位置鋼斜撐7的兩側(cè)。

還包括一種通過所述的梁式橋加固結(jié)構(gòu)的加固梁式橋的方法，其特征在于，具體包括以下步驟，

S1.在橋梁本體的橋墩3與承臺4的連接處鋪設加強肋11，在所述加強肋11上固定安裝拱腳支承柱10；

S2.安裝拱形鋼管構(gòu)件8，將所述拱形鋼管構(gòu)件8起吊至與所述安裝拱腳支承柱10相對應的位置，同時通過纜風索及扣索進行預定位；對所述拱形鋼管構(gòu)件8的兩端同時進行施焊，將所述拱形鋼管構(gòu)件8通過蓋板9固定至所述拱腳支承柱10；

S3.安裝鋼斜撐7，搭設臨時支架由兩端往中部對稱安裝鋼斜撐7，每組左斜撐7-1與右斜撐7-2的一端同時焊接在所述拱形鋼管構(gòu)件8上，其另一端焊接在所述工字鋼6-1,6-2的下翼緣；

S4.安裝工字鋼6-1,6-2，將所述工字鋼6-1,6-2起吊至所述安裝鋼斜撐7正上方；當所述工字鋼6-1,6-2定位后，將所述鋼斜撐7焊接固定在所述工字鋼6-1,6-2的下翼緣。

進一步的，固定安裝拱腳支承柱10前計算所述拱形鋼管構(gòu)件8的彎矩及軸力，對所述拱腳支承柱10進行設計和配筋計算，同時對承臺4的結(jié)構(gòu)進行強度校核和驗算。

進一步的，所述拱形鋼管構(gòu)件8的截面中心與所述安裝拱腳支承柱10的截面中心重合。

進一步的，對鋼斜撐7的端面進行加工處理，所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的一個端面為圓弧面，該圓弧面與所述拱形鋼管構(gòu)件8的圓弧周面相匹配；所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的另一個端面為水平面，該水平面與工字鋼6-1,6-2的下翼緣相匹配。

進一步的，在所述步驟S3中，施焊過程中對所述左斜撐7-1與右斜撐7-2從內(nèi)側(cè)起點分別按順時針和逆時針兩個相反方向焊接。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：1.通過拱形鋼管構(gòu)件與鋼斜撐的結(jié)構(gòu)，對梁式橋本體提供了主梁跨徑內(nèi)的多道豎向支承，主梁跨徑得到大幅度減小優(yōu)化了原有梁式橋的受力，顯著減小了梁的恒載及活載彎矩受力效應；2.加固后的梁式橋的組合受力體系由拱和多跨連續(xù)梁共同承受外荷載，極大的減輕了梁式橋的負擔，該組合體系顯著提高梁式橋的抗彎抗剪承載能力，加固效果顯著；3.加固后的梁式橋顯著減小梁式橋在跨徑內(nèi)的豎向位移，阻止了梁式橋在超載作用下的裂縫的開展，并且可以保護梁式橋內(nèi)部受力鋼筋免遭裸露和銹蝕，顯著減輕了梁式橋的荷載負擔和運營風險，顯著提高了梁式橋結(jié)構(gòu)的抗彎抗剪承載能力和耐久性能，有效延長橋梁使用壽命。

附圖說明

圖1是采用本發(fā)明的加固方法，加固后的橋梁結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明加固結(jié)構(gòu)橋梁跨中截面示意圖。

圖3為本發(fā)明加固結(jié)構(gòu)橋梁典型雙斜撐截面示意圖。

圖4為本發(fā)明施工方法的方法流程圖。

附圖標記說明：1橋面，2支座，3橋墩，4承臺，5基礎樁，6-1工字鋼，6-2工字鋼，7鋼斜撐，7-1左斜撐，7-2右斜撐，8拱形鋼管構(gòu)件，9蓋板，10拱腳支承柱。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

一種梁式橋加固結(jié)構(gòu)，包括拱形鋼管構(gòu)件8、工字鋼6-1,6-2與鋼斜撐7；所述拱形鋼管構(gòu)件8的兩端固定于橋梁本體相鄰的兩橋墩3；所述拱形鋼管構(gòu)件8的中段與所述鋼斜撐7固定連接，所述鋼斜撐7與工字鋼6-1,6-2固定連接；所述工字鋼6-1,6-2固定安裝于所述橋梁本體的上梁體上；所述鋼斜撐7包括左斜撐7-1與右斜撐7-2，所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的一端與拱形鋼管構(gòu)件8固定連接，其另一端與工字鋼6-1,6-2固定連接。

所述拱形鋼管構(gòu)件8的兩端固定連接有蓋板9，所述蓋板9與所述拱腳支承柱10固定連接，所述拱腳支承柱10固定在橋梁本體的橋墩3與承臺4連接處的加強肋11上。所述承臺4下端固定安裝有所述多根基礎樁，所述橋墩3通過支座2與橋面1連接。

所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的長度相等且結(jié)構(gòu)相同，在豎直平面內(nèi)所述左斜撐7-1與右斜撐7-2呈倒等腰三角形結(jié)構(gòu)或帶翼翅的倒等腰三角形結(jié)構(gòu)。所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的一個端面為圓弧面，該圓弧面與所述拱形鋼管構(gòu)件8的圓弧周面相匹配；所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的另一個端面為水平面，該水平面與工字鋼6-1,6-2的下翼緣相匹配。所述鋼斜撐7的數(shù)量為奇數(shù)組，在相鄰橋墩之間的中間位置設置一組鋼斜撐7；其余的鋼斜撐7對稱設置在中間位置鋼斜撐7的兩側(cè)。

通過上述加固結(jié)構(gòu)對粱式橋進行的加固方法包括如下步驟，

S1.在橋梁本體的橋墩3與承臺4的連接處鋪設加強肋11，在所述加強肋11上固定安裝拱腳支承柱10。

拱腳支承柱10是拱形鋼管構(gòu)件8的受力支承點，通過拱腳支承柱10將拱形鋼管構(gòu)件8的水平推力及彎矩傳遞給橋梁承臺4，通過計算得到拱形鋼管構(gòu)件8的拱腳彎矩及軸力，對拱腳支承結(jié)構(gòu)10進行設計和配筋計算，同時對承臺結(jié)構(gòu)進行強度校核和驗算，確保拱形鋼管構(gòu)件8的下部拱腳支承點的受力安全和穩(wěn)定。

S2.拱形鋼管構(gòu)件8的制作安裝，拱形鋼管構(gòu)件8在工廠進行預制，將拱形鋼管構(gòu)件運輸?shù)搅菏綐蚋脑斓氖┕がF(xiàn)場進行起吊安裝，拱形鋼管構(gòu)件8通過蓋板9構(gòu)件焊接固定在所述拱腳支承柱10上。起吊拱形鋼管構(gòu)件8后，利用纜風索及扣索等固定裝置將鋼管拱構(gòu)件進行預定位，保持拱形鋼管構(gòu)件8的截面中心與拱腳支承柱10的截面中心重合。焊接蓋板9時，兩端同時進行施焊，確保拱形鋼管構(gòu)件8的安裝位置準確無誤。

S3.安裝拱形鋼管構(gòu)件8上的多組鋼斜撐7，左斜撐7-1與右斜撐7-2在工廠進行預制。對鋼斜撐7的端面進行加工處理，確保左斜撐7-1與右斜撐7-2兩個端面與拱形鋼管構(gòu)件8及鋼工字鋼6-1,6-2的下翼緣能拼接保持連續(xù)焊縫施焊面。所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的一個端面為圓弧面，該圓弧面與所述拱形鋼管構(gòu)件8的圓弧周面相匹配，以便于和拱形鋼管構(gòu)件8的表面保持緊密接觸，所述左斜撐7-1與右斜撐7-2的另一個端面為水平面，該水平面與工字鋼6-1,6-2的下翼緣相匹配。

鋼斜撐7在拱形鋼管構(gòu)件8上的分布為奇數(shù)，除了位于中間位置的鋼斜撐7外，其余鋼斜撐7關于中間位置的鋼斜撐7呈對稱布置。焊接多道斜撐構(gòu)件時，由兩端往跨中間施焊鋼斜撐7。每組鋼斜撐7的構(gòu)件同時焊接在拱形鋼管構(gòu)件8上，可搭設臨時支架進行施焊，施焊過程中兩個斜撐構(gòu)件從內(nèi)側(cè)起點分別按順時針和逆時針兩個相反方向焊接，減小焊接溫度應力影響。

S4.安裝工字鋼6-1,6-2，鋼橫梁可采用標準工字鋼構(gòu)件或在工廠焊接工字鋼預制構(gòu)件，在施工現(xiàn)場進行現(xiàn)場的起吊安裝。安裝時，工字鋼的腹板處于左斜撐7-1與右斜撐7-2之間的中間位置。所述左斜撐7-1、右斜撐7-2與工字鋼的下翼緣在豎直面內(nèi)形成等腰三角形結(jié)構(gòu)或帶翼翅的等腰三角形結(jié)構(gòu)，工字鋼的上翼緣對梁式橋的橋面1的底部提供連續(xù)支承。

所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。