一种中小跨径拱桥的装配式加固装置

本技术涉及一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，属于中小跨径拱桥加固。

背景技术：

1、拱桥由于其受力合理、经久耐用、成本节约、造型美观等优点，在公路工程中有广泛的应用。但由于其自重较大，且由于拱结构自身受力特性，仅在地基条件较好地区有较好的适用性。重庆地区作为我国典型的山地地区，地表覆土层较薄，通常只需要较少的开挖工程量就能得到满足承载力要求的地基基础，拱桥在重庆各等级公路均有广泛的应用。特别是上个世纪末，我国桥梁建设技术相对落后，施工简单、取材便捷、成本节约的等截面钢筋混凝土/圬工拱桥在重庆地区各等级公路中被普遍采用。近二十年来，随着我国经济的快速发展，各等级公路交通流量逐年攀升，既有桥梁的运营和承载压力也逐年增大，各类病害也逐渐显现。

2、现行常用的桥梁结构加固方法，包括增大截面加固法、粘贴钢板/纤维复合材料加固法、体外预应力加固法、改变结构体系加固法等。

3、一般拱式桥常用的几种加固技术如下：

4、1.锚喷技术：先在桥梁原主拱圈下缘挂设钢筋网，然后喷射小砾石混凝土，形成复合主拱圈，通过新、老主拱圈层的相互作用，共同承担荷载，达到加固桥梁的目的。

5、2.新增钢筋混凝土套拱：通过增设新钢筋混凝土套拱，达到加固桥梁的目的。

6、2.钢板箍加固：在原主拱圈的跨中、l/4、l/8位置加设3道钢板，用螺栓在拱腹及拱侧钻孔锚固，依靠收紧板箍时产生的强大、向内的压力，从而联结主拱圈为整体，达到加固桥梁的目的。

7、4.碳纤维加固：沿原主拱圈拱腹粘贴碳纤维和钢板，通过提高主拱圈截面刚度达到加固桥梁的目的。

8、上述方法中，新增钢筋混凝土套拱的方法最为常用，主要施工流程为：处理原有拱圈裂缝、安设砂浆锚固、主拱圈凿毛、冲洗、植筋挂设纵、环钢筋网格、支架模板现浇拱腹、侧面、拱背混凝土、养生至设计强度、拆模竣工验收

9、但是上述方法存在一下几种主要缺陷：

10、1.现浇套拱钢筋现场加工、支架、模板工程量大，无法实现工业化、标准化生产；

11、新增钢筋混凝土套拱须先对桥下进行基础平整和混凝土铺垫，并搭设满堂支架和模板，并需要根据设计要求植筋，挂设纵、环钢筋网格，现场工程量较大。同时，现浇套拱只针对特定的跨径、矢跨比和拱轴线形式，无法实现拱桥加固的工业化、标准化生产。

12、2.套拱与原拱圈变形不协调，交界面容易产生纵向裂缝病害；

13、新增套拱为连续的钢筋混凝土结构，原拱圈为离散的圬工结构，二者之间受力、变形条件有明显的差异性，加固后易因纵向变形不协调导致交界面产生纵向裂缝病害，影响加固效果。

14、3.现场施工质量难以保证；

15、通常，中小跨径拱桥主要分布在山地地区国道、省道、县道上，投资较小，现场施工队伍水平及桥下施工条件较差，现浇混凝土和钢筋绑扎质量难以保证。

16、因此，亟需提出一种新型的基于高强轻骨料混凝土的中小跨径拱桥的装配式加固装置，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型研发目的是为了解决便于工业化、标准化生产，节省支架、现浇模板工程量，同时保证构件质量，证新增套拱强度的同时，提高新增套拱与原拱圈的变形协调性的问题，在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。

2、本实用新型的技术方案：

3、一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，包括预制标准块、植筋、千斤顶和纵向钢筋，所述预制标准块的数量为多个，多个预制标准块沿原桥拱圈的弧形底面并排设置，且设置有多列，靠近原桥拱圈的弧形底面中心位置的两个预制标准块通过千斤顶建立连接，每左右相邻两个预制标准块侧壁相互贴合，每前后相邻两个预制标准块之间通过凸榫和凸榫凹槽建立卡装连接，所述预制标准块的中心处加工有上下贯穿的植筋孔，植筋孔内安装有植筋，植筋底部与原桥拱圈的弧形底面固定连接，预制标准块的纵向加工有贯穿的纵向钢筋孔，纵向钢筋孔内安装有纵向钢筋，纵向钢筋贯穿连接每排预制标准块。

4、优选的：所述预制标准块前后两侧面分别加工有凸榫和凸榫凹槽。

5、优选的：所述凸榫的侧壁轮廓和凸榫凹槽的侧壁轮廓完全贴合

6、优选的：所述预制标准块左右两侧面为平面。

7、优选的：所述每排预制标准块之间相互交错布置。

8、优选的：每相邻两个预制标准块之间的缝隙处填充有砂浆，所述植筋孔内填充有植筋胶。

9、优选的：每个所述预制标准块上纵向钢筋孔的数量至少为1个，且纵向钢筋孔内填充有砂浆。

10、优选的：所述原桥拱圈下方的左右两侧支壁上分别安装有多个支撑预制标准块，多个支撑预制标准块沿支壁竖直并排设置，且设置有多列，每左右相邻两个支撑预制标准块侧壁相互贴合，每前后相邻两个支撑预制标准块之间通过凸榫和凸榫凹槽建立卡装连接，所述支撑预制标准块通过植筋与原桥拱圈下方的左右两侧支壁固定连接，竖向钢筋贯穿连接每排支撑预制标准块。

11、优选的：所述纵向钢筋左右两端通过拱脚段与竖向钢筋顶部固定连接。

12、本实用新型具有以下有益效果：

13、1.本实用新型便于工业化、标准化生产，将拱桥加固中新增的整体式套拱化整为零，分散为多个装配块，与石拱桥常用圬工砌块的尺寸大小相近。可以较好的贴合不同跨径、矢跨比、拱轴线形式的拱圈线形，对于跨径l＝6～30m，矢跨比f/l＝1/8～1/2的拱桥均有较好的适应性。而且装配块规格较为通一，可以最大限度的发挥工业化生产的造价优势；

14、2.本实用新型节省支架、现浇模板工程量，同时保证构件质量，通常中小跨径拱桥主要分布在山地地区国道、省道、县道上，投资较小，现场施工队伍水平及桥下施工条件较差，现浇混凝土质量难以保证。采用本实用新型的“预制装配块+现浇带”的形式，可有效地节省支架、现浇模板工程量，降低造价并提高施工质量。同时由于采用的高强轻骨料混凝土，单个砌块的重量可以控制在10kg以内，便于人工托举及安装；

15、3.本实用新型保证新增套拱强度的同时，提高新增套拱与原拱圈的变形协调性，预制标准块内部配有2～4道闭合箍筋，即通过2根纵向受力钢筋串联成整体，自身有较高的抗弯剪的强度储备。与传统的钢筋混凝土套拱加固技术相比，新增套拱与原拱圈相似，均为离散体，受力及变形模式相似，通过植筋螺杆可以实现新增套拱与原拱圈良好的变形协调性。

技术特征：

1.一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，其特征在于：包括预制标准块(1)、植筋(2)、千斤顶(3)和纵向钢筋(4)，所述预制标准块(1)的数量为多个，多个预制标准块(1)沿原桥拱圈(5)的弧形底面并排设置，且设置有多列，靠近原桥拱圈(5)的弧形底面中心位置的两个预制标准块(1)通过千斤顶(3)建立连接，每左右相邻两个预制标准块(1)侧壁相互贴合，每前后相邻两个预制标准块(1)之间通过凸榫(6)和凸榫凹槽(7)建立卡装连接，所述预制标准块(1)的中心处加工有上下贯穿的植筋孔(8)，植筋孔(8)内安装有植筋(2)，植筋(2)底部与原桥拱圈(5)的弧形底面固定连接，预制标准块(1)的纵向加工有贯穿的纵向钢筋孔(9)，纵向钢筋孔(9)内安装有纵向钢筋(4)，纵向钢筋(4)贯穿连接每排预制标准块(1)。

2.根据权利要求1所述的一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，其特征在于：所述预制标准块(1)前后两侧面分别加工有凸榫(6)和凸榫凹槽(7)。

3.根据权利要求2所述的一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，其特征在于：所述凸榫(6)的侧壁轮廓和凸榫凹槽(7)的侧壁轮廓完全贴合。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，其特征在于：所述预制标准块(1)左右两侧面为平面。

5.根据权利要求1所述的一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，其特征在于：所述每排预制标准块(1)之间相互交错布置。

6.根据权利要求1所述的一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，其特征在于：每相邻两个预制标准块(1)之间的缝隙处填充有砂浆。

7.根据权利要求1所述的一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，其特征在于：所述植筋孔(8)内填充有植筋胶。

8.根据权利要求1所述的一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，其特征在于：每个所述预制标准块(1)上纵向钢筋孔(9)的数量至少为1个，且纵向钢筋孔(9)内填充有砂浆。

9.根据权利要求1所述的一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，其特征在于：所述原桥拱圈(5)下方的左右两侧支壁(10)上分别安装有多个支撑预制标准块(11)，多个支撑预制标准块(11)沿支壁(10)竖直并排设置，且设置有多列，每左右相邻两个支撑预制标准块(11)侧壁相互贴合，每前后相邻两个支撑预制标准块(11)之间通过凸榫(6)和凸榫凹槽(7)建立卡装连接，所述支撑预制标准块(11)通过植筋(2)与原桥拱圈(5)下方的左右两侧支壁(10)固定连接，竖向钢筋(12)贯穿连接每排支撑预制标准块(11)。

10.根据权利要求9所述的一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，其特征在于：所述纵向钢筋(4)左右两端通过拱脚段(13)与竖向钢筋(12)顶部固定连接。

技术总结一种中小跨径拱桥的装配式加固装置，属于中小跨径拱桥加固技术领域。其包括预制标准块、植筋、千斤顶和纵向钢筋，多个预制标准块沿原桥拱圈的弧形底面并排设置，且设置有多列，靠近中心位置的两个预制标准块通过千斤顶连接，每前后相邻两个预制标准块之间通过凸榫和凸榫凹槽建立卡装连接，预制标准块的中心处安装有植筋，植筋与原桥拱圈固定连接，纵向钢筋贯穿连接每排预制标准块。解决便于工业标准化生产，节省支架、现浇模板工程量，保证构件质量，提高新增套拱与原拱圈的变形协调性的问题，便于工业化、标准化生产，节省支架、现浇模板工程量，保证新增套拱强度的同时，提高新增套拱与原拱圈的变形协调性。技术研发人员：李冬冬,杨大伟,王涛,解峥,潘丹,胡定宇受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学重庆研究院技术研发日：20231012技术公布日：2024/5/29