[发明专利]提升结构抗力的拱桥加固结构和方法

说明书

本发明公开了一种提升结构抗力的拱桥加固方法，包括以下步骤：(1)在拱顶上缘表面焊接拱顶区域的补强钢筋，钢筋布置完成后在拱顶区域浇筑混凝土，所述轻质混凝土层铺设在所述混凝土层上，再进行桥面铺装工作；(2)检测计算弯矩零点分界线；(3)在拱脚区域上缘表面焊接拱脚区域的补强钢筋，钢筋布置完成后进行拱脚区域上缘增大截面区域的浇筑工作；(4)在拱脚区域下缘表面焊接拱脚区域的补强钢筋，钢筋布置完成后浇筑混凝土。本发明的方法，不增加恒载，增大拱顶抗力；增加截面高度和面积，增强拱脚的抗力，拱脚截面面积的增大，增加拱脚部分的自重，起到“压拱”作用，减少拱顶正弯矩，实现调节拱轴压力线的目的，提高拱顶的截面抗力。

技术领域

本发明涉及圬工拱桥的维修加固及拱桥结构设计领域，特别涉及了一种提升结构抗力的拱桥加固结构和方法，该方法是通过结构补强调节主拱圈内力以提升结构抗力，可以应用于圬工拱桥中损坏严重的腹拱圈加固及新建拱桥的腹拱圈结构设计。

背景技术

一般的拱桥设计主要考虑让主拱圈在恒载作用下及恒载与主要活载的组合荷载下拱轴线与拱轴压力线重合(五点重合法)，但是长期运营在交通量不断增加的过程中即活载不断增加导致拱轴线与压力线出现偏移，这是导致拱桥损失的主要因素，外观特征体现在拱圈和拱上建筑存在不同程度的损坏，有的甚至严重影响到结构的使用安全。对于运营中的危、旧桥结构，采用拆除重建或更换梁板来提高桥梁设计等级的做法不仅投资巨大，还会引起交通停滞等问题。特别是一些主拱圈未发现明显病害、承载能力尚能满足需要的圬工拱桥，通过对薄弱构件的加固补强，改善结构整体性能，恢复原有桥梁的使用效能，具有明显的经济效益。

目前，拱桥局部加固改造技术主要有：灌浆加固技术、贴钢板加固法、对桥梁结构施加预应力等。上述拱桥加固技术均有大量的工程实践经验，特别是粘贴钢板、增大截面和灌浆技术等传统方法在日常的拱上建筑加固工程中运用广泛，但不恰当的加固改造方案不仅对改善结构受力效果不大，还可能产生负面效应。如灌浆技术对提高桥梁承载力极为有限。

因此，针对主拱圈未发现明显病害的圬工拱桥，应尽量从克服其主要影响因素方面出发，从根本上解决问题，恢复因长期运营过程中活载不断增加导致拱轴线与压力线出现的偏移，让主拱圈在恒载作用下及恒载与主要活载的组合荷载下拱轴线与拱轴压力线再次重合，从而有效解决拱桥主体机构损伤问题，并确保加固后结构的长期可靠性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提升结构抗力的拱桥加固方法，通过结构补强调节主拱圈内力，可以有效地增强主拱圈截面抗力，恢复并提高旧桥的承载能力。

本发明的另一个目的在于提供一种提升结构抗力的拱桥加固结构。

为实现上述目的，本发明提供了一种提升结构抗力的拱桥加固结构，包括：拱顶区域加固结构，其包括补强钢筋、混凝土层和轻质混凝土层，所述补强钢筋铺设于拱顶区域，所述混凝土层铺设在拱顶区域表面，，所述轻质混凝土层铺设在所述混凝土层上；拱脚区域上缘加固结构；其包括补强钢筋和混凝土层，所述补强钢筋铺设于拱脚区域的上缘表面，采用三角形渐变式，所述混凝土层铺设在拱脚区域上缘表面；以及拱脚区域下缘加固结构，其包括补强钢筋和混凝土层，所述补强钢筋铺设于拱脚区域的下缘表面，所述混凝土层铺设在拱脚区域下缘表面。

优选地，上述技术方案中，还包括加固层，其铺设在拱顶区域下缘表面。

一种提升结构抗力的拱桥加固方法，包括以下步骤：

(1)在拱顶上缘表面焊接拱顶区域的补强钢筋，钢筋布置完成后在拱顶区域浇筑混凝土，然后采用轻质混凝土替换原有填土，再进行桥面铺装工作；