[发明专利]基于潮汐交通流特征的小城镇拱桥局部加宽加固方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于小城镇交通流特征的拱桥局部加宽加固方法，尤其涉及基于潮汐交通流特征的小城镇拱桥局部加宽加固方法。

背景技术

我国早期公路桥梁中多采用拱桥，并以双曲拱桥为主，往往存在桥头距离交叉口过近，因此桥头缺乏有效渠化，导致桥头通行能力比桥梁中部低30％以上，容易成为桥梁交通的瓶颈，随着小城镇城市交通的迅猛发展，许多公路桥梁成为城市桥梁，平峰时段交通流量不大，通行能力尚能满足交通需求；但高峰时段桥上交通量急剧增加，且呈现典型的潮汐交通现象，极容易造成桥头拥堵，因此亟需加宽改善。

目前为解决该交通问题一般采用拆除新建和全线拓宽这两种思路。对于拆除新建，一方面对主体结构保存良好、无重大病害的桥梁设施是较大浪费，同时新建桥梁不但投资大，而且美观性，与环境的协调难以与旧桥相比。早期建设拱桥，由于未能充分发挥拱桥连拱作用，因此在设计中，往往造成桥墩桥台设计过于保守，下构承载能力有一定富余；同时拱桥结构自身潜力很大，再加上拱上建筑的联合作用，在役拱桥承载潜力未能充分发挥。因此很有必要利用现有拱桥结构，进行加宽加固。

全线扩宽改造的思路，常用加固方法有：从主拱下面加厚主拱、增大拱圈截面，用顶推法消除桥台位移，用体外预应力加固桥梁等。

许汉铮在“双曲拱桥病害分析与加固方法研究”一文(公路，2004年8月)提出老桥的两侧建造箱肋，并设置横向预应力筋与老结构连接成整体，该加固改造方法加强了桥梁的整体性，提高了桥梁承载力，同时也加宽了桥面。廖碧海，王国鼎在“拱桥加固新方法的研究及应用”一文(公路，2006年10月)从主拱圈上部进行加固拱桥，具有加强控制截面，充分利用富裕的截面，从拱背以上进行加固的特点。

总体而言，现有加宽加固都采用全线加宽加固方法，未能根据小城镇潮汐交通流特性，针对性的改善桥梁结构通行能力的短板桥头部分。加宽加固面积大，费用高，施工时间长，而新建桥梁也极易在桥头形成新的交通瓶颈。因此亟需新的设计方法，发挥现有拱桥结构的最大效益。

发明内容

本发明针对小城镇桥梁潮汐交通流特点，对于主拱圈保存较好、桥墩及基础承载能力有一定富余的拱桥，参照道路交叉口渠化的原理及可变车道设置方法，提出桥梁横向利用变宽度桥面预应力板适当增加桥面宽度，并用可移动对向隔离栏隔离对向车辆，并设置可变车道，桥梁纵向设置渐变段与展宽段以实现交通流上下桥梁车流顺畅，通行能力缓和过渡，全面提高拱桥通行能力。加宽思路如图6。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于潮汐交通流特征小城镇拱桥局部加宽加固方法，其特征在于：所述的局部加宽方法是，拆除原拱桥桥头人行道结构和桥头桥面板，新建变宽度预应力钢筋混凝土桥面板和新建桥头人行道结构加宽桥面宽度，并设置桥头可变车道，纵向设置渐变段和展宽段，实现上下桥顺利过渡；所述的局部加固方法是，在主拱圈拱背上添加15～30cm高标号钢筋混凝土，以提高主拱圈拱脚、1/4跨度截面抗弯及抗剪能力；拆除主拱圈原拱顶侧墙和拱上填料，采用高标号钢筋混凝土浇筑主拱圈拱顶钢筋混凝土侧墙，以提高主拱圈拱顶的抗弯及抗剪能力；将边拱波用钢筋混凝土填充，设置通长钢筋混凝土梁体，以抵抗横向桥面板较大悬挑长度而产生的对边拱波的抗弯及抗扭能力；拆除侧墙顶部石砌圬工35～50cm，以设置钢筋混凝土托盘式梁，减少桥面预应力挑梁的悬挑跨度，并实现缓和过渡，以降低对边拱波的弯矩作用力。

本发明的方法中，所述的设置可变车道是在拱桥设可变车道隔离栏隔离对向车道，并辅以道路标线标示桥头可变车道，其车道宽度为3.25～3.5m。

本发明的方法中，其可变车道隔离栏长度与局部加宽长度保持一致。以防止车辆在桥头随意掉头、借道行驶，导致新的拥堵，同时在桥梁中部可适当借道行驶，以与潮汐性交通流交通需求相协调。

本发明的方法中，用变宽度预应力钢筋混凝土桥面板梁取代原有混凝土结构，以提高桥梁横向宽度，实现渐变段及展宽段顺利过渡，以增大截面通行能力。

本发明的方法中，考虑到小城镇道路一般限速40km/h，桥梁路段限速30km/h(比道路低10km/h)，进出口车道渐变段与展宽度之和一般为40～45m，对于进口车道与出口车道可统一取大值，便于横向对称拓宽。考虑到桥台顶部有一定过渡段、桥墩顶部的长度，对于一般单孔跨径大于30m拱桥只需改造边跨即可，单孔跨径小于30m拱桥可考虑改造桥梁两侧离岸最近2孔。