[发明专利]钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构

说明书

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，包括主加强结构和辅助加强结构，主加强结构设于拱肋钢管内，且位于拱肋钢管与拱脚接触处，主加强结构包括环形钢板、圆筒形结构和十字撑，环形钢板外缘固定于圆筒形结构内壁上，圆筒形结构固定于拱肋钢管内壁上，十字撑固定于环形钢板上，且十字撑的两端固定于圆筒形结构内壁上。本发明提供一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，通过在钢管拱肋内部设置主加强结构和辅助加强结构，使拱肋混凝土与拱肋成为整体，有效抑制拱肋混凝土对拱肋钢管的挤压而产生的拱肋扩张，从而达到控制拱脚开裂的目的，在依托工程中取得良好效果。

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构。

背景技术

在内河航道整治工程中，由于航道通航的净空要求，主桥一般采用大跨径的钢管混凝土系杆拱、连续箱梁、斜拉桥等结构。钢管混凝土系杆拱桥不仅具有跨越能力强、施工简便等优点，还可以减少桥梁建筑高度，缩短引桥长度，从而显著降低桥梁造价，因此在内河航道整治中得到广泛的应用。

钢管混凝土系杆拱拱脚由钢管拱肋、系杆等通过混凝土浇注连成整体，拱肋埋入拱脚混凝土中，同时还要预埋预应力管道，因此拱脚里包括钢筋、拱肋钢管、预应力管道等，构造和应力分布十分复杂。在已经建成的下承式钢管混凝土系杆拱桥中，拱脚均存在不同程度的开裂现象。

尽管钢管拱成拱有所区别，但拱脚裂缝特征基本相同，主要分布在拱肋钢管21的埋入段区域。如图1a所示，拱脚1连接系杆3和拱肋2，拱肋2由拱肋钢管21和拱肋侧板22连接而成，拱脚1侧面裂缝G与拱肋2方向平行；如图1b所示，在拱脚1顶面显示裂缝G位于拱肋钢管21外侧混凝土最薄位置。裂缝在拱肋泵送灌注混凝土过程或者系杆拱受力体系形成出现，在施工过程中有所发展，桥梁正常运营一段时间后裂缝基本稳定。拱脚裂缝会渗透水分，严重影响桥梁耐久性，降低桥梁使用年限。

在钢管拱拱脚裂缝开裂时间、特征和发展过程的长期观测的基础上，结合拱脚、拱肋施工工艺，计算不同阶段多种工况下拱脚应力状态，分析拱脚开裂的主要原因，并在依托工程中通过多次试验研究：施工工程中泵送压注钢管拱肋混凝土和施工完成后拱肋内部微膨胀混凝土，均对钢管拱肋产生压力，钢管拱肋在拱肋内混凝土压力作用下，拱肋直径增大，同时对拱肋外侧拱脚混凝土产生挤压，显然这个压力使得拱脚侧面混凝土产生拉应力，当混凝土的拉应力超过混凝土的抗拉强度后，开裂就不可避免。因此拱肋泵送灌注混凝土和微膨胀混凝土固化过程对拱肋产生挤压力，是导致拱肋直径增大挤压钢管外侧混凝土，使得拱脚侧面最簿弱部位首先开裂，这就是拱脚开裂的主要原因。

发明内容

本发明提供一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，通过在钢管拱肋内部设置一个主加强结构和辅助加强结构，达到了控制拱脚开裂的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种钢管混凝土系杆拱拱脚裂缝综合治理结构，包括主加强结构和辅助加强结构，主加强结构设于拱肋钢管内，且位于拱肋钢管与拱脚接触处，主加强结构包括环形钢板、圆筒形结构和十字撑，环形钢板、圆筒形结构及拱肋钢管同轴，环形钢板外缘固定于圆筒形结构内壁上，圆筒形结构固定于拱肋钢管内壁上，十字撑固定于环形钢板上，且十字撑的两端固定于圆筒形结构内壁上。

通过采用上述技术方案，泵送混凝土入拱肋钢管的过程中，拱肋钢管受张力作用，利用加强结构对拱肋钢管加固后，可有效减小拱肋钢管对拱脚混凝土的挤压，同时还有利于较高泵压时拱肋的整体刚度，从而缓解拱脚侧面出现裂缝的情况。

进一步地，所述十字撑包括两块互相垂直的T型板，环形钢板两侧对称设有十字撑。

通过采用上述技术方案，使用垫板不仅方便了两根角钢板的连接，还提高了两根角钢板的连接强度。

进一步地，所述辅助加强结构包括连接板，连接板连接两根拱肋侧板；连接板部分埋于拱脚内，剩余部分伸出拱脚伸入拱肋100cm，连接板上沿其长度方向开设方孔若干。