一种应用增设钢混叠合梁的装配式桥梁加固方法及装置与流程

本发明涉及领域桥梁加固，具体涉及一种应用增设钢混叠合梁的装配式桥梁加固方法及装置。

背景技术：

1、在早期公路建设的背景下，桥梁设计和建造往往依据当时的交通需求和技术条件，荷载标准较低。然而，随着经济发展和交通体系的迅速扩张，道路交通流量显著增加，特别是重型车辆的普及，对桥梁结构提出了更高的要求。

2、现有的许多老旧装配式梁桥，未能预见到当前重载交通条件，面临着承载能力不足的挑战。此外，环境因素如温度变化、湿度、腐蚀以及材料老化等也加速了桥梁结构的劣化，导致梁体出现横向和斜向裂缝等病害，这些问题如果不及时解决，将严重威胁桥梁的安全性和使用寿命。

3、业界采取了多种加固方法提高装配式梁桥的承载能力。常用的方法包括粘贴碳纤维布加固和预应力碳板加固。粘贴碳纤维布加固方法利用高强度的碳纤维布通过粘接剂贴附在桥梁关键部位，以提高其抗裂和承载能力。而预应力碳板加固则是通过在桥梁表面安装预应力碳板来提供额外的抗弯能力。尽管这些方法在一定程度上提高了桥梁的承载能力，但都存在一定的局限性。首先，对桥梁承载能力的提升有限，尤其是在遇到重载交通流量时，其效果并不明显。其次，应用过程中，精确计算加固后桥梁的实际承载能力较为复杂，难以对加固效果进行准确预测。另外，目前的加固装置无法有效应对不断变化的负载和环境条件，导致承载力不足、结构损伤加速，以及安全隐患增加，这些缺乏灵活性的加固方式需要频繁的维护和检查，增加长期的维护成本。同时，在面对突发重载或极端环境时可能表现不佳，最终可能导致桥梁提前老化甚至崩溃，危及公共安全。

4、因此，需要寻找一种可靠性高、干预小且能针对载重量变化过大问题的装配式桥梁加固方法及装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决或缓解现有的装配式桥梁存在的年限较久导致承载力不足，且无法根据载重量变化而自适应加固调整的问题，提出一种应用增设钢混叠合梁的装配式桥梁加固方法及装置。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种应用增设钢混叠合梁的装配式桥梁加固方法，在盖梁上架设桥梁本体，其特征在于，包括以下步骤：

4、a)由上至下，分别凿除桥梁间沥青层、砼铺装层、湿接缝层，保留小箱梁翼缘板伸出钢筋，凿除后采取临时保护措施确保梁体稳定；

5、b)顺桥向掰弯钢筋，预留60~80cm作业宽度，确保吊装工字钢梁预制件通过；

6、c)在盖梁上设置垫石，在垫石上固定橡胶支座，吊装工字钢梁预制件并安装到支座上，工字钢梁预制件上端设置若干剪力钉，采取临时保护措施确保梁体稳定；

7、d)绑扎翼缘板及钢筋，钢筋与剪力钉接触处采用焊接连接，混凝土铺装层植筋，并通过单面焊接将其连接；

8、e)现浇混凝土，通过钢混叠合的方式，将工字钢梁预制件与原桥梁体有效连接，实现协同受力；

9、f)浇筑沥青混凝土铺装，安装横隔梁。

10、碳纤维布加固方法中的碳纤维材料虽然具有高强度和轻质的特性，但其主要作用是提高结构的抗裂和抗弯性能。当桥梁主要承载力不足时，仅依靠碳纤维布的加固往往难以实现大幅度的承载能力提升，因为它主要是通过增加结构的延性而非直接增加其承载力。而预应力碳板加固方法中，预应力碳板通过在桥梁表面添加预应力来提高桥梁的承载能力。尽管相较于碳纤维布可以提供更直接的抗弯增强，但其增强的幅度受到材料性能和施加预应力的限制，对于大幅提升桥梁的整体承载力仍有限。另外，这两种方法涉及的材料特性和加固效果的计算相对复杂。尤其是预应力碳板，需要精确计算预应力的大小、分布以及时间上的损失等参数，这些都增加了设计和施工的难度。碳纤维布的加固效果很大程度上依赖于粘接质量，而这一点在实际操作中很难得到精确控制和评估。

11、本发明的加固方案通过在梁间增设钢梁来实现加固，直接利用钢梁的高强度来分担原桥梁的部分荷载。钢材作为一种传统的结构材料，其承载力高，弹性模量大，能够有效增加桥梁的整体承载能力，尤其适合于承载力不足的桥梁加固。另外，相比于碳纤维布和预应力碳板的加固方法，增设钢梁的方法在结构设计和受力分析方面更为直观和简单。钢梁的材料性能明确，受力机制清晰，可以通过常规的结构工程计算方法来准确预测加固效果，包括使用标准的软件工具进行模拟分析，大大降低了设计难度，提高了计算的准确性和可靠性。

12、优选地，凿除方式为由上至下逐层凿除，凿除空隙呈阶梯状；凿除过程中，使用高压水射流清洁凿除面，以确保新旧混凝土之间的粘接质量。阶梯状的凿除空隙有利于新浇铸的混凝土与原结构的有效结合，而高压水射流清洁可以去除凿除面的杂质和浮尘，保证新旧混凝土之间良好的粘接性。

13、应用于上述加固方法的自适应加固装置，还包括垫石板，垫石板固定在垫石下方并锚固于盖梁。

14、优选地，在盖梁上方开设圆柱体凹槽；橡胶支座上方固定有调平板，调平板下方固定有与圆柱体同轴心的空心锁紧杆，锁紧杆由上至下依次贯通橡胶支座、垫石以及垫石板并延伸到凹槽内；垫石板将锁紧杆分为锁紧杆上段与锁紧杆下段，锁紧杆下段外壁设有限位槽ⅱ，限位槽ⅱ内滑动连接有限位杆ⅱ的一端，限位杆ⅱ的另一端固定连接限位臂，限位臂通过连接固定连接有锁紧板；凹槽底部设有底座，底座上设有带有开孔的底座支架，底座支架通过开孔与连接块转动连接；当桥梁承重加大，使得锁紧杆向下运动时，通过限位槽ⅱ与限位杆ⅱ的配合，使锁紧板与凹槽内壁接触，增大表面摩擦力。

15、优选地，圆柱体凹槽沿锁紧杆的受力方向，厚度不断减小。有助于自然引导锁紧杆向下移动时的力更集中地传递至锁紧点。

16、优选地，锁紧杆内壁设有外螺纹段，底座上设有与锁紧杆同轴心且与外螺纹段匹配的螺纹杆；沿锁紧杆圆周方向，在锁紧杆内壁位于外螺纹段上方设有开孔，开孔与外螺纹段之间设有铰接块，铰接块连接有第一活动杆的一端，第一活动杆的另一端铰接有与螺纹杆匹配的齿轮，齿轮铰接有第二活动杆的一端，第二活动杆穿过开孔后，其另一端铰接于锁紧板；当桥梁承重加大，使得锁紧杆向下运动时，锁紧杆带动铰接块，使得齿轮与螺纹杆接触并使得第一活动杆与第二活动杆的夹角变大，进而通过第二活动杆进一步压紧锁紧板；同时，底座旋转，通过支架带动锁紧板以锁紧杆的轴心转动，扫除凹槽内壁的灰尘及残渣。

17、优选地，位于垫石内部的锁紧杆上段的外壁设有限位杆ⅰ，垫石内部还设有由垂直段与平行段固定连接而成的夹紧杆，垫石上方设有可供垂直段移动的开孔，所述平行段上设有与所述限位杆ⅰ匹配的限位槽ⅰ；垂直段上设有防止夹紧杆掉入垫石内部的限位块；当桥梁承重加大，使得锁紧杆向下运动时，通过限位杆与限位槽的配合，带动夹紧杆进行水平移动，进而夹紧橡胶支座，防止其破裂。

18、优选地，夹紧杆与橡胶支座接触的一侧设有橡胶垫；锁紧板与凹槽内壁接触的一侧设有橡胶垫。橡胶垫的使用在于其缓冲和保护作用，尤其是在夹紧杆和锁紧板与其接触面的作用。

19、优选地，凹槽底部设有与锁紧杆同轴心的定位开孔，所述底座下方固定连接有与定位开孔匹配的定位轴承，使得螺纹杆的旋转过程更稳定。定位开孔和定位轴承主要作用是确保锁紧杆和螺纹杆的运动稳定性和精确性。

20、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

21、1、本发明的加固方法通过在梁间增设钢梁来实现加固，直接利用钢梁的高强度来分担原桥梁的部分荷载。钢材作为一种传统的结构材料，其承载力高，弹性模量大，能够有效增加桥梁的整体承载能力，尤其适合于承载力不足的桥梁加固。另外，相比于碳纤维布和预应力碳板的加固方法，增设钢梁的方法在结构设计和受力分析方面更为直观和简单。钢梁的材料性能明确，受力机制清晰，可以通过常规的结构工程计算方法来准确预测加固效果，包括使用标准的软件工具进行模拟分析，大大降低了设计难度，提高了计算的准确性和可靠性。

22、2、本发明的凹槽位于盖梁上，设计为与锁紧杆轴心对齐，形状优化为圆柱体以减少材料应力集中，并容易制造。锁紧杆设计为中空结构，以减轻重量并提供内部通道，通过该通道可以布置传感线缆或液压系统以增强功能性。圆柱体凹槽和锁紧杆的配合，确保锁紧杆在承受垂直负载时平稳移动，避免侧向摆动，提高结构稳定性。限位槽与限位杆的互动，通过精确控制锁紧杆的移动，实现锁紧板与凹槽内壁的精确贴合，以增大接触摩擦，防止结构滑动。当桥梁承受较大负载时，承载力通过橡胶支座传递至调平板，进而施加到锁紧杆上。由于锁紧杆的设计，会向下移动，限位槽ⅱ和限位杆ⅱ的配合引导和控制锁紧杆的下移。当锁紧杆下移时，会使得锁紧板紧贴凹槽内壁，从而增加整个桥梁结构的稳定性。

23、3、本发明的锁紧杆的外螺纹段和螺纹杆实现了通过螺旋运动转换为横向力的功能；铰接块和活动杆通过机械运动将垂直的动作转换为水平方向的压力，以实现锁紧功能；螺纹杆位于底座上，与锁紧杆的外螺纹段配合，设计为高强度钢制，以承受重负载下的摩擦和压力；铰接块材质选择耐磨材料，设计有合适的机械强度来承载活动杆的转动力；锁紧杆与螺纹杆的互动提供稳定且可调的锁紧力度，适应不同负载条件下的需要；铰接块和活动杆允许动态调整锁紧板的位置和压力，增强结构的适应能力和稳定性。

24、4、本发明的圆柱体凹槽沿锁紧杆的受力方向，厚度不断减小。位于垫石内部的锁紧杆上段的外壁设有限位杆ⅰ，垫石内部还设有由垂直段与平行段固定连接而成的夹紧杆，垫石上方设有可供垂直段移动的开孔，所述平行段上设有与所述限位杆ⅰ匹配的限位槽ⅰ；垂直段上设有防止夹紧杆掉入垫石内部的限位块；当桥梁承重加大，使得锁紧杆向下运动时，通过限位杆与限位槽的配合，带动夹紧杆进行水平移动，进而夹紧橡胶支座，防止其破裂。