[发明专利]一种用于加固PSC连续箱梁桥的吊杆连接结构及施工方法有效

专利信息
申请号: 201510051763.3 申请日: 2015-02-01
公开(公告)号: CN104652242B 公开(公告)日: 2017-02-22
发明(设计)人: 陈华婷;张文学;王鹏亮;陈壮;寇文琦 申请(专利权)人: 北京工业大学
主分类号: E01D2/04 分类号: E01D2/04;E01D22/00
代理公司: 北京思海天达知识产权代理有限公司11203 代理人: 刘萍
地址: 100124 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 加固 psc 连续 箱梁桥 吊杆 连接 结构 施工 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种用于加固PSC连续箱梁桥的吊杆连接结构及施工方法(PSC:预应力钢筋混凝土),该发明的加固结构包括吊杆、连接块、连接装置和放置在桥面中心线上的组合型钢,通过增设吊杆改变PSC连续梁桥受力体系及受力状况,从而提高其承载能力。通过连接装置使组合型钢锚固在箱梁顶板上。连接块焊接在组合型钢上,并与吊杆连接,使吊杆的提升力能够施加给箱梁,从而对箱梁进行主动加固。本发明用于加固后成为悬索桥或系杆拱桥的PSC连续梁桥中:将组合型钢多处与主梁锚固,避免了局部损伤,并能有效提高吊杆与主梁的连接效果。传统增设吊杆的加固方法中,吊杆与主梁的连接效果较差,而且对箱梁局部损伤严重。组合型钢在吊杆的作用力下对主梁提供向上的提升力,增强了主梁抗弯、抗剪能力,减小了主梁下挠变形,并能抑制主梁裂缝的发展。组合型钢布置在桥面中心线上还作为分隔带使用。这种吊杆连接结构可以使提高PSC连续箱梁桥承载力更加高效、简单、安全和经济。

背景技术

目前国内外对桥梁进行加固改造的主要技术方法如下:

1)增大截面加固法:这种方法通过增加混凝土构件的截面和增加配筋,提高构件的承载力和刚度。根据加固目的和要求的不同,可以增大截面为主的加固,也可以是以增加配筋为主的加固。加固中须要确保新旧混凝土结合良好。但这种方法缺点也非常明显,由于加固中不可避免地增加了结构自重,所以对于本发明所研究的大跨度预应力混凝土连续箱梁桥不是很适用。

2)加厚桥面补强法:该方法是凿除原有的桥面铺装层,重新铺设一层混凝土或钢筋混凝土补强层。这种方法能修复已经出现裂缝、剥离等病害的桥面板,又能增加原有主梁的有效高度,增加主梁的抗弯能力,改善铰接梁的荷载横向分布,从而提高桥梁的承载能力。但这种方法由于增加了桥梁自重,使恒载弯矩增加较多,并且仍然受到原桥梁结构下缘受拉区域钢筋允许应力的限制,故此加固方法一般只适用于跨径较小的T形梁桥或板梁。该方法同样对于大跨度预应力混凝土连续箱梁桥加固效果不佳。

3)增大梁肋加固法:增大梁肋加固法常用于T梁加固,对于这类桥梁,可以将梁的下端加宽,增大横截面面积,并在新混凝土截面中增设受力主筋。但增大截面后同样增加了结构自重,也不适用于大跨度预应力混凝土连续箱梁桥加固。

4)粘贴碳纤维加固法:粘贴碳纤维加固法是利用粘结剂碳纤维增强复合材料(CFRP)粘贴在梁体混凝土表面,当梁体受到汽车、人群等活载时,碳纤维与梁体混凝土协调变形而共同受力,从而提高了桥梁的承载能力与刚度,起到了加固作用。但是由于施工中需要粘贴增强复合材料到梁底,需要工人站在支架上涂抹粘结剂,操作极为不便,粘贴质量难以得到保障。同时,由于增强复合材料仅在桥梁受到活载时参与工作,属于被动受力,当增强复合材料发挥作用时,被加固的梁体下挠变形往往已经较大,因此,在大跨度预应力混凝土连续箱梁桥已经发生较大下挠变形的情况下,加固效果不理想。

5)增设承重构件加固法:当桥梁承载力不能满足要求,但梁体结构基本完好时,为了提高承载力,可以采用增加承重构件的方法,新增构件的承载力和刚度较大。施工中必须确保新旧构件之间的连接可靠,使其共同参与受力作用,这种加固方法施工期间要对交通影响较大,而且存在新旧构件受力不同步的问题。

6)粘贴钢板加固法:利用环氧树脂系列黏结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉侧或薄弱部位,使钢板与原结构物形成整体共同受力,提高结构物的抗弯、抗剪能力及刚度,改善原结构物的钢筋及混凝土的应力状态,限制裂缝发展,从而提高桥梁的承载力与耐久性。与粘贴碳纤维加固法相似,粘贴钢板加固法同样属于被动加固,也不适用于已经发生较大下挠变形的大跨度预应力混凝土连续箱梁桥。

7)体外预应力加固法:体外预应力加固梁式桥,是一种改变了梁体原有受力状态的加固方法。当桥梁结构承载力不足或需要提高荷载等级时可以考虑采用体外预应力加固法。这一方法是在梁体外部布置施加了预应力的钢筋或钢丝束,以改善桥梁的受力状况。这种方法往往需要在梁体安装预应力锚固装置,对梁体产生损伤;局部过大的压应力存在超限的可能性,造成安全隐患。

8)改变桥梁体系加固法:这种加固方法是通过改变桥梁结构体系来减少主梁内应力、提高承载能力。如在简支梁下增设支架或桥墩;将相邻两跨简支梁连接成为连续梁。这种加固方法施工中往往要在桥下作业来增设桥墩,因而占用桥下净空,影响交通或桥梁泄洪。这种加固方式效果较好,是目前国内外解决临时通行超重车的常见措施。重车通行后,再拆除临时桥墩或支架。本发明中的连接结构就用于这类加固方法,如将连续梁桥变为系杆拱桥和悬索桥。

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