[发明专利]一种基于热膨胀原理的钢筋混凝土拱桥加固方法

说明书

本发明公开了一种基于热膨胀原理的钢筋混凝土拱桥加固方法，属于拱桥加固技术领域，属于建筑施工技术领域。本加固方法针对无铰拱超静定结构，利用热膨胀原理通过使钢结构升温膨胀反向顶升混凝土拱圈，使两者互相箍紧协同受力，既能有效改善拱圈线形和优化拱圈混凝土受力状态，又可避免加固接合面容易脱落的问题。采用钢结构加固，既可以大幅提高拱圈的截面刚度，还可充分利用钢材屈服强度高的特性大幅提高拱圈极限承载力。本加固方法简单方便，施工质量有保障，加固效率高效果好。

技术领域

本发明属于拱桥加固技术领域，具体涉及一种基于热膨胀原理的钢筋混凝土拱桥加固方法。

背景技术

目前我国已有数万座钢筋混凝土拱桥，其中中小跨径钢筋混凝土拱桥占绝大多数，多分布于国道、省县乡道等低等级公路。伴随着国内经济的飞速成长，交通运输量及汽车设计荷载等级的逐步提升，现存大量的中小跨径钢筋混凝土拱桥由于服役年限较长，已经不能满足时代交通发展的远景需求。且在现行交通流量下与原桥梁设计使用情况不符，成为制约交通发展的关键瓶颈，严重影响道路过往车辆的通行，越来越多的中小跨径钢筋混凝土拱桥随着时间的推移发展成为了危旧桥梁。因此对中小跨径钢筋混凝土拱桥进行加固是提高低等级公路车辆通行能力的最有效措施之一。针对钢筋混凝土拱桥加固，目前最常用的方法有：(1)拱圈增大截面法，(2)粘贴钢板(碳纤维布)法，(3)体外预应力法。

(1)拱圈增大截面法

优点：可提高拱圈截面刚度和整个拱桥的极限承载力；

缺点：①需要凿毛、植筋、支模、混凝土浇筑、养护等施工流程，且增大截面尺寸较小，整个施工工艺复杂难度高，施工质量很难保证；②新旧混凝土收缩、徐变不一致，容易造成接合面脱落；③新增混凝土因材料本身屈服强度较底和应力迟滞导致对整个拱桥的极限承载力提高有限。

(2)粘贴钢板(碳纤维布)法

优点：可有效限制拱圈混凝土裂缝发展；

缺点：①粘贴材料耐久性能容易失效，导致钢板(碳纤维布)剥落；②对拱圈截面刚度和拱桥的极限承载力提高非常有限，加固效率低下。

(3)体外预应力法

优点：可有效改善拱圈线形和混凝土应力分布；

缺点：①安装锚具施工复杂难度大，预应力损失难以控制，养护难度大；②只能局部改善拱圈受力状况，对拱圈截面刚度和拱桥的极限承载力提高非常有限，加固效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于热膨胀原理的钢筋混凝土拱桥加固方法，利用热膨胀原理通过使钢结构升温膨胀反向顶升混凝土拱圈，使两者互相箍紧协同受力，既能有效改善拱圈线形和优化拱圈混凝土受力状态，又可避免加固接合面容易脱落的问题。采用钢结构加固，既可以大幅提高拱圈的截面刚度，还可充分利用钢材屈服强度高的特性大幅提高拱圈极限承载力。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一种基于热膨胀原理的钢筋混凝土拱桥加固方法，包括以下步骤：

(1)加固设计：根据待加固拱桥检测结果和加固目标，通过加固设计确定：①拱圈混凝土修补方案；②拱脚基础加固方案；③钢结构的构造形式和截面尺寸；④钢结构需要施加的温度荷载T_温差，选择合适的T_大气温度并根据公式T_温差＝T_大气温度-T_控制温度，得到T_控制温度；⑤钢结构制造和拼装焊接方案；

(2)拱脚基础加固施工；

(3)搭建施工平台，拱圈混凝土修补施工；

(4)封闭空间，实施降温；

(5)钢结构施工；