下承式鋼管混凝土拱橋的整體加固方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及公路和城市道路的橋梁技術，尤其是涉及一種下承式鋼管混凝土拱橋 的整體加固方法。
【背景技術】
[0002] 資料顯示，公路和城市道路常用的鋼管混凝土拱橋的主要病害形式包括拱肋鋼管 及節(jié)點開裂，吊桿及系桿的銹蝕、疲勞破壞，橋面系構(gòu)件的損壞等。上述病害帶來了鋼管混 凝土拱橋整體承載力及剛度下降，局部構(gòu)件破損等一系列安全問題。
[0003] 正常情況下，對于鋼管混凝土拱橋出現(xiàn)的上述病害，多采用以下傳統(tǒng)的加固方法 進行解決： 1) 主拱抗壓強度、剛度、穩(wěn)定不足時，采用外包鋼管并填充混凝土、外包鋼筋混凝土或 增設套拱等增大截面法進行加固，缺點是利用該方法對拱肋進行加固時，會增大拱肋自重， 影響結(jié)構(gòu)的景觀效果； 2) 系梁抗拉強度不足時，采用粘貼纖維復合材料加固，該方法雖然可以限制裂縫發(fā)展 及對不合格焊縫補強，但是僅限于局部加固或補強； 3) 懸吊系統(tǒng)承載力不足時，通過更換吊桿進行加固，該方法可以解決吊桿的銹蝕及疲 勞破壞問題，但是在更換吊桿的過程中，需要中斷交通，給道路的正常使用帶來了不利影 響。
[0004] 同時，上述傳統(tǒng)的加固方法均只能提高構(gòu)件的承載力，解決構(gòu)件的破損問題，對拱 橋整體承載力及剛度的提高作用不明顯。而伴隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國交通事業(yè)出 現(xiàn)了重載、高速、大流量的運輸結(jié)構(gòu)特征，已建成的鋼管混凝土拱橋整體承載力及剛度不足 的問題將會給城市和公路交通的發(fā)展帶來巨大問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對下承式鋼管混凝土拱橋整體承載力及剛度不足問題而提 供的一種整體加固方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術方案： 本發(fā)明所述的下承式鋼管混凝土拱橋的整體加固方法，是按照下述步驟進行的：保證 原拱橋拱腳縱向位置不變，在原拱肋的上方安裝新拱肋，待新拱肋成型后，在原拱橋的舊吊 桿兩側(cè)安裝新吊桿，采用逐級施加荷載的方法，將原有吊桿索力逐步轉(zhuǎn)移到新吊桿上；依次 完成所有新舊吊桿替換后，截斷原拱肋的拱圈使之成為靜定結(jié)構(gòu)，然后由拱頂向拱腳逐步 對稱拆除拱圈，完成整體拱橋的加固工作。
[0007] 所述新拱肋為鋼管混凝土拱肋、鋼箱拱肋或鋼筋混凝土拱肋。
[0008] 本發(fā)明的加固方法與傳統(tǒng)加固方法相比，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在如下幾個方面： 1) 加固過程中橋上道路無需斷行，社會效益好； 2) 與舊拱肋相比，新拱肋矢跨比增大，拱肋各控制截面的軸力和彎矩減小，優(yōu)化了整體 拱橋結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，車輛通行能力得以顯著提高； 3) 由于加固后拱橋的矢跨比增大，恒載作用下原系梁軸拉力減小，車輛荷載下系梁的 疲勞應力幅降低，系梁的安全度顯著提高，拱橋整體的承載能力顯著提高； 4) 加固后在原拱橋的吊桿兩側(cè)布置成雙吊桿，便于今后更換吊桿，可在不中斷交通或 短暫封閉交通下逐根進行，無需額外的臨時措施，對橋梁運行影響較小，而雙吊桿體系的加 入對于改善吊桿抗疲勞性能更為有利； 5) 相較于傳統(tǒng)的拱肋外包混凝土加固方法，本發(fā)明的加固方法滿足了橋梁景觀的需 要。
【附圖說明】
[0009]圖1、圖2、圖4、圖5、圖6是本發(fā)明方法的施工示意圖。
[0010] 圖3是圖2中拱四分之一跨處的截面圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的加固方法做進一步詳細的說明。
[0012] 第一步，首先根據(jù)實際工程需要，選用符合要求的拱肋結(jié)構(gòu)(鋼管混凝土拱肋、鋼 箱拱肋或鋼筋混凝土拱肋）及其對應的施工方法，如纜索吊裝法(較為適合于鋼管混凝土拱 肋和鋼箱拱肋)，懸臂澆筑法(較為適合于鋼筋混凝土拱肋)，轉(zhuǎn)體施工法(適合于所有拱肋 形式)，勁性骨架法(較為適合于鋼筋混凝土拱肋)，在原拱肋1的上方完成新拱肋2的架設 工作，如圖1所示； 第二步，首先對舊吊桿3的索力和橋面標高進行測試或測量，然后在舊吊桿3的兩側(cè) 對稱安裝一對新吊桿4,同一截面處的新吊桿4的橋面錨固系統(tǒng)5應以原橋中系梁6對稱， 如圖2、圖3所示；采用逐級加載(釋放）的方法，將舊吊桿3上的索力逐步轉(zhuǎn)移到新吊桿4 上：為確保橋面不會因此出現(xiàn)大的應力變化，將索力設計值分為多級，逐級施加到新吊桿4 上，相應的逐批切斷舊吊桿3 (新吊桿的張拉與舊吊桿的切割交替進行)，如圖4所示；在索 力轉(zhuǎn)換的全過程中，應注意跟蹤監(jiān)測索力和更換吊桿所在處的高程變化情況以及關鍵截面 (一般指八分點、四分點和跨中點）處的應力變化情況，觀察橋面有無裂縫產(chǎn)生，同時還應進 行臨近點橋面標高的測量，以判斷是否需要調(diào)整索力；再依次按照預先設計的替換順序進 行拱肋其他吊桿的替換，形成如圖5所示的結(jié)構(gòu)； 第三步，在舊吊桿3被新吊桿4完全替換后，在原拱肋1的拱頂采取安全措施，控制拱 圈截斷面的內(nèi)力和位移，以免在拱頂打開瞬間產(chǎn)生上下、左右錯動，或產(chǎn)生突然崩開或重新 抵死的現(xiàn)象，如可通過調(diào)整千斤頂?shù)捻敁瘟?，使得拱頂截面理論?nèi)力值為零或接近零，然后 一次性截斷全拱圈使之成為靜定結(jié)構(gòu)，然后再由拱頂向拱腳逐步對稱拆除拱圈，完成拱肋 的替換工作，加固后的拱橋如圖6所示。
[0013] 加固后拱橋的跨徑未變，矢高增加，矢跨比增大，以三鉸拱為例，假設拱肋跨徑為
【主權項】
1. 一種下承式鋼管混凝土拱橋的整體加固方法，其特征在于是按照下述步驟進行的： 保證原拱橋拱腳縱向位置不變，在原拱肋的上方安裝新拱肋，待新拱肋成型后，在原拱橋的 舊吊桿兩側(cè)安裝新吊桿，采用逐級施加荷載的方法，將原有吊桿索力逐步轉(zhuǎn)移到新吊桿上； 依次完成所有新舊吊桿替換后，截斷原拱肋的拱圈使之成為靜定結(jié)構(gòu)，然后由拱頂向拱腳 逐步對稱拆除拱圈，完成整體拱橋的加固工作。
2. 根據(jù)權利要求1所述的下承式鋼管混凝土拱橋的整體加固方法，其特征在于：所述 新拱肋為鋼管混凝土拱肋、鋼箱拱肋或鋼筋混凝土拱肋。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種下承式鋼管混凝土拱橋的整體加固方法，首先在保證原拱橋拱腳縱向位置不變，在原拱肋的上方安裝新拱肋，待新拱肋成型后，在原拱橋的舊吊桿兩側(cè)安裝新吊桿，采用逐級施加荷載的方法，將原有吊桿索力逐步轉(zhuǎn)移到新吊桿上；依次完成所有新舊吊桿替換后，截斷原拱肋的拱圈使之成為靜定結(jié)構(gòu)，然后由拱頂向拱腳逐步對稱拆除拱圈，完成整體拱橋的加固工作。與傳統(tǒng)加固方法相比，本發(fā)明加固過程中無需斷行，社會效益好；新拱肋矢跨比增大，優(yōu)化了整體拱橋結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，車輛通行能力得以顯著提高，拱橋的承載能力顯著提高；在原拱橋吊桿兩側(cè)布置成雙吊桿，便于今后更換吊桿，且改善了吊桿的抗疲勞性能。
【IPC分類】E01D22-00
【公開號】CN104652295
【申請?zhí)枴緾N201510057372
【發(fā)明人】李斐然, 鄧翔, 張存超, 張旭慧, 魏春明, 楊晴, 郭曉光
【申請人】河南省交通規(guī)劃勘察設計院有限責任公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月4日