[发明专利]两铰拱桥双侧单向压力杆加固结构及方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种两铰拱桥双侧单向压力杆加固结构及方法。

背景技术

现有公路旧桥中，两铰拱桥以承载能力好、节省材料、施工简便成为广泛使用的桥型之一，且其拱铰是受力的关键部位。随着时间推移，受自然环境侵蚀，拱铰易于出现钢筋锈蚀、砼剥落等病害。如采用传统的凿除剥落混凝土，对已锈蚀钢筋进行等强度替换等措施时，会导致施工风险大，极易造成损伤破坏甚至桥梁垮塌。当然还可采用一些其他的加固方法，如扩大截面法、改造为无铰拱或平铰拱等，虽然其施工风险略有减小，但在成桥后会对结构产生次内力，造成不利的影响。

扩大截面法通常需要对已有结构凿除已损伤的砼范围，然后植入钢筋、最后浇筑砼进行加固，然而由于两铰拱桥拱铰截面处的尺寸一般为正常截面尺寸的1/2，在环境侵蚀下，有效截面削弱严重，如凿除剥落混凝土，会进一步削弱截面。如果维修过程中保护性措施不当，极易导致结构整体垮塌破坏。无铰拱改造方法虽在加固过程中风险不大，但成桥后结构变为三次超静定体系，在静载、活载、温度或基础不均匀沉降条件下，极易产生较大的附加内力，因而结构内力分布与原结构有很大的差异，因而在某些截面应力增加过多，从而引发该截面需要再次加固，同时还有可能使薄弱截面产生较大的应力集中，造成潜在的损伤。

公开号为CN101603291A的中国发明专利公开了一种石拱桥拱脚破裂加固施工方法，该方法是在石拱桥拱脚裂缝周围钻设孔，并植入钢筋等，该方法将加固体、被加固体和基座连成一体，但是其极易导致结构整体垮塌破坏。

公开号为CN101881005A的中国发明专利公开了一种双曲拱桥的加固方法，其也存在有效截面削弱较为严重的问题，如果维修过程中保护性措施不当，也极易导致结构整体垮塌破坏。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种双侧单向压力杆加固方法，只需对拱铰的损伤砼表面进行简单凿毛清理，不需植入钢筋；本发明通过支撑钢板和加劲横肋形成了内部填充物的支架，降低了施工过程中由于截面过度削弱而可能垮塌的风险；此外，加固完成后，由于与原结构没有植筋连接，在使用荷载作用下拱铰上下两侧浇筑的内部填充物只有在单侧受到压力时起作用，因而达到加固现有截面的目的；而在单侧受拉时内部填充物由于开裂而完全退出工作，拱铰部位接近于原有铰的工作状态；因而加固后结构产生较小的附加内力，其内力分布状态与原结构差异很小，不会造成某些截面新的加固需求，从而较好的弥补了现有技术存在的弊端。

两铰拱桥双侧单向压力杆加固结构，包括包裹拱铰的支撑钢板，所述支撑钢板与所述拱铰之间设置有注浆缝，所述支撑钢板上缠绕围裹有加劲横肋，所述拱铰和支撑钢板之间浇筑有内部填充物；所述支撑钢板与桥墩或桥台之间的缝隙采用环氧树脂胶封闭；所述支撑钢板和加劲横肋形成的钢结构外侧涂刷有防锈漆；所述注浆缝外侧涂刷有掺入阻锈剂的砼保护剂，所述防锈漆和砼保护剂形成整个结构的耐久性防护层。

所述支撑钢板的数量根据拱铰的截面决定，一般地，所述拱铰的截面为矩形，则一般包括四个所述支撑钢板，所述支撑钢板包裹着拱铰形成了两端开口的开口盒子结构。如果拱铰的截面为五边形，则所述支撑钢板的数量为五个，所述支撑钢板包裹着拱铰形成横截面为五边形的两端开口的开口盒子结构。以此类推，如果拱铰的横截面为六边形、七边形等多边形，则所述支撑钢板的数量相应为六个、七个等。

所述注浆缝中浇注内部填充物，有利于拱桥的受力通过拱铰向所述支撑钢板传递，从而达到加固的目的。

在所述支撑钢板和加劲橫肋形成的钢结构外侧涂刷防锈漆，及在所述注浆缝外侧、上下缘等环箍钢结构与混凝土拱铰的交接处涂刷掺有阻锈剂的砼保护剂，有利于延长所述加固结构的使用使命。

上述方案优选的是，所述支撑钢板上钻有排气孔。在浇筑的过程中，混凝土中的气体可以通过所述排气孔向外排出，保证内部填充物的密实，从而使得拱铰和所述支撑钢板之间的连接更加牢固，且受力更均匀，加固效果更好。

上述任一方案优选的是，所述支撑钢板的上、下侧分别钻有两个或三个排气孔。

上述任一方案优选的是，所述内部填充物为混凝土。采用混凝土，能够达到拱铰和支撑钢板之间很好的连接。

上述任一方案优选的是，所述支撑钢板与桥墩或桥台之间的缝隙采用环氧树脂胶封闭。采用环氧树脂胶封闭钢板与桥墩或桥台之间的缝隙，可以保证浇筑时不漏浆，利于确保加固完成后效果美观。

上述任一方案优选的是，所述混凝土为细石混凝土。细石混凝土的粒径小、强度大，既便于浇筑，又有很好的密实性，加固效果好，加固后的拱桥使用更安全。