CN215714720U - 一种快速提升桥梁承载能力的加固*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种桥梁加固***。利用一种框架梁结构来加固混凝土板(梁)桥,在原桥梁台帽及墩帽上钻孔植入加固用锚固钢筋,通过锚固钢筋固定牛腿,在牛腿上搁置加固用橡胶支座,在橡胶支座上放置H型钢加固梁,原桥梁横向根据加固要求设置多根加固梁,各排加固梁之间通过横向联系梁连接,增强横向稳定性,这种加固结构称为一个框架梁,在加固梁顶固定加固用枕梁。这种利用框架梁结构加固混凝土板(梁)桥的***,结构简单,施工方便、快捷;加固装置可以在工厂进行预制,施工时不需要搭设模板;能够极大地提高原桥梁的强度、刚度和稳定性,可做为临时性或永久性加固装置。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及一种桥梁加固技术,属于桥梁加固工程领域。
背景技术
我国境内的桥梁由于使用年限的增长、维修养护的不足、重载交通频繁运行等原因,普遍老化、衰退严重,绝大多数桥梁处于“带病”坚持工作状态。为确保桥梁的正常营运,保证交通安全,必须对这些桥梁进行维修加固。
目前桥梁加固工程中加固板/梁的方法主要有粘贴碳纤维法、粘贴钢板法、增大截面法、体外预应力法、改变结构体系的方法等。其中粘贴碳纤维法、粘贴钢板法属于被动加固体系,对提高桥梁承载能力有限。增大截面法在加固的同时增加了结构的自重,且需要搭设模板,进行混凝土养护,施工工期长。体外预应力法受施工条件的限制,存在施工难度大,内力变化较大且不容易控制等缺点。
现状已建成的部分桥梁墩台位于常水位以下,且桥下水位较深,在桥下无法搭设支架和模板,桥下无桥台基础或无法提供有效竖向支撑。
还有部分桥梁需要进行应急性维修处治,当所加固梁体承载能力不满足要求,但换梁成本较大,且消耗时间较长。在梁底无法搭设支架及模板,对加固工期要求短。采用传统材料如钢筋混凝土结构进行加固存在需要养生支模等弊端。
实用新型内容
本实用新型专利要解决的技术问题是提供一种结构简单,施工方便、快捷;能在工厂进行预制,施工时不需要搭设支架及模板;能够极大地提高被加固混凝土板梁/桥的强度、刚度和稳定性,加固效率高,可做为临时性或永久性加固装置的加固混凝土板(梁)桥的装置。
本专利采用如下技术方案解决以上技术问题:
一种快速提升桥梁承载能力的加固***,包括枕梁、加固梁、牛腿、锚固螺栓。锚固钢筋植入桥梁台帽或墩帽,加固用牛腿用锚固用钢筋固定在台帽或墩帽上。加固梁两端用板式支座支承于牛腿上,加固梁横向用横向联系梁固定,加固梁顶固定枕梁并支承于梁底,由此组成的结构成为框架梁结构。
进一步地,所述锚固钢筋用植筋胶锚固于桥梁台帽或墩帽顶。
进一步地,所述牛腿利用螺栓固定于台帽及墩帽上。牛腿在工厂用钢板焊接成型。
进一步地,所述加固梁在两端用板式橡胶支座支承于牛腿之上。
进一步地,所述加固梁横向用横向联系槽钢锚固,增强横向稳定性。
进一步地,所述横向联系槽钢与加固梁之间用螺栓连接。
进一步地,所述利用框架梁结构加固混凝土板(梁)桥的方法中,所需钢板、H型钢、槽钢、枕梁采用Q235或Q345钢材。
一种快速提升桥梁承载能力的加固***的施工方法,包括以下步骤:
A工厂加工锚固用钢筋及牛腿;
B工厂加工加固梁;
C工厂加工横向联系梁;
D加固所用牛腿、加固梁、横向联系梁、枕梁等外露钢结构进行防腐涂装处理;
E施工现场在台帽及墩帽上钻孔并清孔;
F台帽及墩帽上灌入植筋胶并植入钢筋;
G台帽及墩帽上安装牛腿并用螺栓固定;
H牛腿上安装板式橡胶支座并在支座上放置加固梁;
I现场安装横向联系梁将加固梁固定;
J用千斤顶将被加固梁体顶升,在加固梁顶嵌入枕梁。移除千斤顶,施工完成。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
1、加固效果方面:是一种高效加固混凝土梁(板)桥的方法。通过调整H型钢的数量、截面尺寸、刚度可以得到不同的加固效果。
2、加固使用条件方面:不需要搭设支架和模板,可以解决桥下常水位较深、桥下无桥台基础、桥下地质状况较差无法提供竖向支撑的桥梁加固需求,可用于整桥或单片梁的加固处治,适用范围较广。
3、加固所用时间方面:加固所用材料均可以在工程预制加固,现场组装,没有用到混凝土结构,不需要养生,加固所用时间短。
4、加固体系制作难易度:加固体系简单,便于成批量制作安装。
5、材料利用方面:全部采用钢结构,材料加工方便,后期加固所用材料可以回收。
附图说明
图1是本专利实施例中进行加固后的简支梁桥立面图;
图2是本专利实施例中进行加固后的H型钢构造平面图;
图3是本专利实施例中进行加固后的简支梁桥跨中横断面图;
图4是本专利实施例中进行加固时H型钢横向连接示意图;
图5是本专利实施例中进行加固时支座支承示意图;
附图标记:1—被加固桥梁台帽、2—被加固桥梁墩帽、3—桥墩(桩基)、4—锚固钢筋、5—牛腿、6—支座垫板、7—加固梁、8—枕梁、9—被加固桥梁主梁、10—桥面铺装、11—横向联系槽钢、12—加劲板、13—螺栓。
具体实施方式
下面结合附图及附图说明介绍本实用新型具体实施方式。
一种快速提升桥梁承载能力的加固***主要由锚固钢筋4、牛腿5、支座垫板6、加固梁7、枕梁8、横向联系槽钢11、加劲板12、螺栓13构成;
所述锚固钢筋4通过锚固胶黏剂植入被加固桥梁台帽及墩帽;
所述牛腿5通过螺栓及锚固钢筋4固定于被加固桥梁台帽及墩帽上;
所述加固梁7通过支座垫板6支撑于牛腿5上;
所述加固梁7之间通过横向联系槽钢11采用焊接或螺栓连接,增强横向稳定性及整体性;
所述枕梁8固定于加固梁7上并支承于梁底。
一种快速提升桥梁承载能力的加固***的施工步骤如下:
A工厂加工锚固用钢筋4及牛腿5;
锚固钢筋4长度根据需要锚入深度和外露长度计算确定,锚固钢筋数量及直径通过计算确定。
B工厂加工加固梁7;
加固梁7长度根据被加固桥跨径确定,加固梁的数量及尺寸可根据桥梁宽度及提升承载能力的需求确定。
C工厂加工横向联系梁11;
横向联系梁11采用槽钢,尺寸根据桥梁宽度及两片加固梁间距确定。
D加固所用牛腿5、加固梁7、横向联系梁11、枕梁8等外露钢结构进行防腐涂装处理;
根据被加固桥梁所处环境条件,根据相关规范选取防腐涂装工艺及参数。
E工现场在台帽1及墩帽2上钻孔并清孔;
确定锚固钢筋4数量后,在桥梁台帽1及墩帽2上对钻孔位置进行放样,通过检测避开原桥梁台帽及墩帽钢筋。
F台帽1及墩帽2上灌入植筋胶并植入钢筋;
钻孔后进行清孔,钻孔深度应符合设计要求。
G台帽1及墩帽2上安装牛腿4并用螺母固定;
牛腿5数量与加固梁7数量相等,位置根据加固梁的位置确定并安装。
H牛腿5上安装板式橡胶支座6并在其上放置加固梁7;
按照附图5所示安装支座并固定。
I现场安装横向联系梁将加固梁固定;
横向联系梁与加固梁通过螺栓连接,形成框架梁结构。
J用千斤顶将被加固梁体顶升,在加固梁顶嵌入枕梁。移除千斤顶,施工完成。以单片梁为例,运用本加固***,采用简化的方法,用理论的方法对其进行加固计算:假设原简支梁在均布荷载及集中力作用下,受力简图如下图所示:
以A点为坐标原点,沿原梁上各点的弯矩图计算式如下:
采用本专利所述加固***后,原简支梁在均布荷载及集中力作用下,沿着梁上各点的弯矩计算值如下式所示:
式中:M前为被加固梁加固前主梁弯矩,M后为被加固梁加固后主梁弯矩,q为均布荷载大小,P为集中力大小,L为简支梁计算跨径,N为跨中枕梁对被加固主梁提供的竖向支承力
被加固主梁与加固***H型钢协同受力,共同变形。假设加固梁H型钢跨中位移为Y。则竖向支承力:
式中:E为加固梁H型钢的弹性模量,I为H型钢的截面抗弯惯性矩,l为加固梁计算跨径,q2为加固梁自重均布荷载。
则加固效率则由公式(1)、公式(2)、公式(3)分析可知,跨中竖向支承力N越大,则原主梁加固后跨中弯矩越小,加固效率就越大。在跨中允许位移确定的情况下,通过增大H型钢截面抗弯惯性矩I,减小H型钢自重均布荷载q2可以增大竖向支承力N值。从而保证不同加固效率的实现。
下面通过Midas Civil 2019有限元软件对本加固***的加固效果进行计算验证。主梁采用C30混凝土空心板,空心板高度42cm,宽度99cm,长度8m,计算跨径7.6m。加固梁采用H型钢截面,材料Q345,长度6.1m,计算跨径5.86m,通过H型钢截面尺寸的变化提供不同的加固效率。加固***受自重、二期恒载6.3kN/m、集中力15kN,距跨中各1.0m,型钢截面尺寸如表1,计算结果如表2所示:
表1 H型钢尺寸表
截面编号 | 截面尺寸(单位mm) |
1 | 250x255x14/14 |
2 | 300x305x15/15 |
3 | 350x357x19/19 |
4 | 400x408x21/21 |
5 | 458x417x30/50 |
表2加固效果计算表
由表2计算结果可知:随着加固梁H型钢截面尺寸变化,抗弯刚度的不断增大,其对被加固梁体的支承力则愈大,从而有效减小被加固梁体最大弯矩,提高了被加固梁体承载能力。通过改变加固梁H型钢的材料、截面尺寸、数量就可以实现不同的加固效率。
Claims (7)
1.一种快速提升桥梁承载能力的加固***,其特征在于:在在被加固梁体底部台帽及墩帽上预埋加固用锚固钢筋,利用高强螺栓将加固用牛腿固定;在牛腿上搁置加固用橡胶支座,利用加固用橡胶支座支撑加固梁。加固梁上跨中放置枕梁,加固梁之间通过横向联系梁连接,增强横向稳定性及整体性。加固梁数量可根据加固计算确定。由锚固钢筋、牛腿、加固梁、横向联系梁组合形成的加固结构称为框架梁结构,在桥梁横向可以设置多排加固梁,各加固梁之间通过横向联系梁连接,横向联系梁和各加固梁之间焊接或通过螺栓连接。
2.如权利要求1所述一种快速提升桥梁承载能力的加固***,其特征在于:加固梁采用H型钢,长度根据所加固的梁体跨径确定。
3.如权利要求1所述一种快速提升桥梁承载能力的加固***,其特征在于:牛腿用钢板焊接成型,并与加固梁配套使用。
4.如权利要求1所述一种快速提升桥梁承载能力的加固***,其特征在于:锚固钢筋通过在台帽及墩帽顶钻孔灌注胶固定,锚入深度及数量根据计算确定。
5.如权利要求1所述一种快速提升桥梁承载能力的加固***,其特征在于:加固梁之间通过横向联系梁连接固定,增强横向稳定性及整体性。
6.如权利要求1所述一种快速提升桥梁承载能力的加固***,其特征在于:横向联系梁采用槽形截面,横向联系梁和各个加固梁之间通过螺栓连接。
7.如权利要求1所述一种快速提升桥梁承载能力的加固***,其特征在于:所需H型钢、钢板、槽钢采用Q235或Q355钢材。
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