基于反力架牵引的简支桥梁加固结构及其加固方法与流程

1.本发明涉及一种梁桥提载加固技术领域，具体涉及一种基于反力架牵引的简支桥梁加固结构及其加固方法。


背景技术：

2.简支梁桥为由一根两端分别支承在墩台上的梁作为主要承重结构的梁桥，属于静定结构。是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。其适用于各种地质情况，构造也较简单，容易做成标准化、装配化构件，制造、安装都较方便，是一种采用最广泛的梁式桥。
3.由于交通压力逐渐增大和既有桥梁使用年限的不断提高，我国公路及地方道路上数量众多的简支梁桥出现了大量的旧桥和危桥，通过对桥梁不同类型的病害调查，发现耐久性较差、裂缝、单板受力、表层缺陷、桥面铺装破损严重、冻融破坏、桥头下陷、翼墙外鼓、桥墩冲刷以及基础掏空等病害是最普遍的病害，使行车舒适度降低、车辆对桥梁结构直接的破坏作用更加严重，严重时将直接造成车辆失控、桥梁垮塌等严重事故。
4.因此，简支梁桥的维修与加固逐渐成为热点，需要加固补强和提高承载能力的桥梁群体日益增加，现有技术中大部分的加固方法都只能单方面稳固桥梁对活载的承担能力，对梁体抵抗自重、增加承载能力没有帮助；亟待提出一种简支梁桥的加固结构，方便可靠的对现有桥梁进行加固处理。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于反力架牵引的简支桥梁加固结构及其加固方法，解决现有技术中简支梁桥的加固工程施工难度大、施工效率低、加固效果不佳等问题。
6.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
7.基于反力架牵引的简支桥梁加固结构，原有简支梁桥结构的两个桥台的台帽之间架设有桥梁板，所述加固结构包括加固顶板和反力架牵引装置；
8.加固顶板固定跨设在两侧的桥台或桥台侧壁之间，加固顶板上弯呈弓形结构，加固顶板给桥梁板一个向上的支撑力；
9.在加固顶板的下端面设置多组连接环，连接环通过牵引绳连接反力架牵引装置；
10.所述反力架牵引装置设置于地面，包括配重框架和设置在配重框架内的至少一组反力推杆部，反力推杆部包括滑轮轴组、静态横梁、推顶机构和动态横梁；
11.所述静态横梁固定在配重框架内，在静态横梁上开设有至少一组牵引绳通孔；
12.所述滑轮轴组包括滑轮轴和设置在滑轮轴上的至少一组定滑轮，滑轮轴设置在静态横梁一侧的配重框架内；
13.所述推顶机构与静态横梁连接，其另一端与动态横梁连接，静态横梁与动态横梁平行；
14.所述动态横梁活动的设置在配重框架内，动态横梁在推顶机构的驱动下可沿配重框架滑动；
15.所述牵引绳的一端连接在连接环上，另一端依次通过定滑轮、牵引绳通孔后与动态横梁固定连接。
16.进一步的，所述配重框架包括两组平行设置的纵梁，两组纵梁上均设有滑轨，动态横梁可沿滑轨滑移，纵梁的两端固定连接配重块。
17.进一步的，所述反力推杆部设置两组，两组反力推杆部对称设置在配重框架内。
18.进一步的，所述反力推杆部设置两组，两组反力推杆部顺序设置在配重框架内。
19.进一步的，所述滑轮轴设置在两组纵梁之间，每根滑轮轴上设置三组定滑轮，每个反力推杆部连接三根牵引绳。
20.进一步的，所述推顶机构为千斤顶，每个反力推杆部设置两组千斤顶。
21.进一步的，所述加固顶板为加固波纹顶板。
22.进一步的，在加固波纹顶板和桥梁板之间设置有耐压块，所述耐压块整体为矩形结构，其上端面水平，与桥梁板下端面紧密贴合，其下端面为带有波纹结构的弧面，与加固波纹顶板的上端面紧密贴合；耐压块选用快凝耐压块，橡胶耐压块或混凝土耐压块，所述加固波纹顶板与桥梁板两端所形成的支座更换空间高度不小于0.5m。
23.基于反力架牵引的简支桥梁加固方法，包括如下步骤；
24.通过吊车或者千斤顶使原有简支梁桥的桥梁板离开桥台；
25.在两侧桥台之间固定跨设加固顶板，加固顶板上弯呈弓形结构，加固顶板的拱顶高于原桥梁板下端面所在的平面；
26.在加固顶板正下方的地面布置反力架牵引装置；
27.给加固顶板下端的多组连接环上分别连接牵引绳，牵引绳的另一端依次通过定滑轮、牵引绳通孔后与动态横梁固定连接；
28.启动推顶机构，推顶机构推动动态横梁向远离静态横梁的方向滑移，动态横梁牵动多根牵引绳给加固顶板向下的持续均匀拉力，使得加固顶板的拱顶等于或低于原桥梁板下端面所在的平面；
29.在加固波纹顶板上端设置耐压块后置回原桥梁板；
30.启动推顶机构，推顶机构回收动态横梁向靠近静态横梁的方向滑移，多根牵引绳释放拉力，加固顶板回弹并向上拱起，给原桥梁板一个向上的支撑力。
31.进一步的，还包括对两个桥台侧壁进行加固，对两个桥台侧壁进行加固的方法包括通过加固立板紧贴桥台侧壁锚固或者通过加固立板间隔锚于桥台侧壁后在形成的填充空腔内灌浆浇筑。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
33.1.本发明的一个实施例通过反力架将多组钢丝绳的水平牵引转化为对加固波纹顶板向下的拉力，向下拉力大小精确可控、拉力持续、稳定、均匀，为简支桥梁提供稳定、安全的加固施工环境，从而实现旧桥和危桥的加固提载、解决桥梁板的下沉、中央开裂等问题。
34.2.本发明的一个实施例梁桥加固结构通过耐压块传递给桥梁板柔性的较大面积的支撑力，减少了加固波纹顶板与桥梁板因点受力带来的变形问题，阻止了梁桥在超载作用下的裂缝的开展，延长了加固结构的使用寿命。
35.3.本发明一个实施例中设置加固波纹顶板和加固波纹立板的整体式加固结构，通
过加固波纹立板和混凝土砂浆完成对两侧桥台的加固，通过加固波纹顶板完成对桥梁板的加固提载，全方位减轻了老旧简支梁桥的荷载负担，提高了桥梁加固效果。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
37.图1是本发明一个实施例的整体结构示意图；
38.图2是本发明一个实施例反力架牵引装置的整体结构示意图；
39.图3是图2的俯视图；
40.图4是本发明一个实施例耐压块的结构示意图；
41.图中，1-桥台，2-台帽，3-桥梁板，4-加固波纹顶板，5-耐压块；
42.6-反力架牵引装置，601-滑轮轴组，602-静态横梁，603-动态横梁，604-纵梁，605-配重块，606-千斤顶；
43.7-钢丝绳。
具体实施方式
44.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
45.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
46.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
47.申请人早先申请的专利，专利号：202111506021.7，涉及一种简支梁桥的波纹钢拱式加固结构及其加固方法，其通过牵引绳吊装负重实现加固顶板的下拉，这种方法容易出现向下的牵引力不均匀、牵引力大小无法控制，甚至牵引失稳的情况，导致加固顶板出现变形、弯折等事故。
48.有鉴于此，本发明的基本思路是，设计一种基于反力架牵引的简支桥梁加固结构及其加固方法，通过反力架将水平牵引转化为对加固波纹顶板向下的持续、稳定、均匀的拉力，为简支桥梁提供便捷、安全的加固施工环境，从而实现旧桥和危桥的加固提载、解决桥梁板的下沉、中央开裂等问题。
49.实施例1：
50.参见图1所述的基于反力架牵引的简支桥梁加固结构，原有简支梁桥结构的两个桥台1的台帽2之间架设有桥梁板3，加固结构包括加固顶板和反力架牵引装置6；
51.加固顶板固定跨设在两侧的桥台1或桥台侧壁之间，加固顶板上弯呈弓形结构，本实施例中，加固顶板为加固波纹顶板4，在加固波纹顶板的顶部设置耐压块5，耐压块5的结构参见图4，其被桥梁板3下压向下产生变形，通过耐压块5给桥梁板3一个向上的支撑力；其他实施例中，加固顶板也可以是平钢板或者镂空钢板。
52.本实施例中，加固波纹顶板4的两端向下竖直弯折构成连接端，连接端通过化学锚栓固定在两侧桥台1的侧壁之间，其他实施例中，加固波纹顶板4也可通过预先锚固的承台与两侧桥台1连接。无论哪种连接方式，加固波纹顶板的弧面与桥梁板的两端形成一个支座更换空间，用于在桥梁加固工程结束后，工作人员钻入定期的更换桥梁支座，因此，支座更换空间高度不应小于0.5m。
53.本实施例中，在加固波纹顶板4的中央下端面设置有六组连接环，六组连接环分两排焊接在加固波纹顶板4中央，连接环通过牵引绳连接反力架牵引装置6，本实施例中，牵引绳选用钢丝绳7。
54.参见图2和图3，反力架牵引装置6设置于地面，包括配重框架和设置在配重框架内的两组反力推杆部，两组反力推杆部结构完全相同，依次设置在配重框架内，反力推杆部包括滑轮轴组601、静态横梁602、推顶机构和动态横梁603。
55.配重框架包括两组平行设置的纵梁604，在两组纵梁604相对的侧面上均设有滑轨，纵梁604的两端固定连接配重块605，本实施例中，配重块605为水泥墩，两组平行设置的纵梁604穿设过他们两端的若干水泥墩中，其他实施例中，配重块也可选用钢锭或水马等具有一定重量的物体。
56.静态横梁602焊接或者栓接固定在两组平行设置的纵梁604内，静态横梁602为钢梁，在静态横梁602的梁身上开设有三组可以穿过牵引绳的牵引绳通孔。
57.动态横梁603设置在两组平行设置的纵梁604的滑轨中，动态横梁603可以在两组平行设置的纵梁604中滑移，静态横梁602与动态横梁603平行设置。
58.在本实施例中，推顶机构选用千斤顶606，每个反力推杆部设置两组千斤顶606，两组千斤顶606，设置在静态横梁602与动态横梁603之间，分列两侧；千斤顶606的底座与静态横梁602的一侧固定连接，千斤顶606的顶头与动态横梁603固定连接，千斤顶606在顶进或缩回时，即可带动动态横梁603相对于静态横梁602远离或靠近。
59.在本实施例中，滑轮轴组601包括滑轮轴和固定设置在滑轮轴上的三组定滑轮，滑轮轴固定设置在两组平行设置的纵梁604中，滑轮轴位于静态横梁602的外侧。
60.每根钢丝绳7的一端连接在加固波纹顶板4的连接环上，钢丝绳7的另一端依次绕过定滑轮、牵引绳通孔，最后与动态横梁603固定连接。在启动两组反力推杆部的共六组千斤顶606时，千斤顶606推动动态横梁603沿滑轨向远离静态横梁602的方向滑移，动态横梁603滑移的距离和滑移的速度可通过千斤顶606的行程精确控制，进而牵动三根钢丝绳7给加固波纹顶板4向下的持续的均匀的可控拉力，使得加固波纹顶板4的拱顶等于或低于原桥梁板下端面所在的平面，即可进一步完成桥梁板的预应力安装和耐压块的放置。
61.本实施例中，加固波纹顶板又多片波纹钢板依次连接构成，波纹钢板的壁厚区间为2.5mm—12mm，波距*波高选型包括380mm*140mm、150mm*50mm、200mm*55mm、230mm*64mm、
300mm*110mm或400mm*150mm，钢板材质包括q345、q235或q355。
62.本实施例基于反力架牵引的简支桥梁加固方法，包括如下步骤；
63.步骤1、通过吊车或者千斤顶，使原有简支梁桥的桥梁板离开桥台；
64.步骤2、在两侧桥台之间固定跨设加固波纹顶板，具体的，加固波纹顶板的两端向下竖直弯折构成连接端，连接端通过化学锚栓固定在两侧的桥台侧壁之间；在固波纹顶板上端中央位置设置耐压块，加固波纹顶板上弯呈弓形结构，固定后的加固波纹顶板的拱顶高于原桥梁板下端面所在的平面；
65.步骤3、在加固波纹顶板正下方的地面上布置反力架牵引装置；
66.步骤4、给加固顶板下端中部的两排共六组连接环上分别连接钢丝绳，钢丝绳的另一端依次绕过定滑轮、牵引绳通孔，最后与动态横梁固定连接；
67.步骤5、启动千斤顶，千斤顶的推杆推动动态横梁沿着滑轨向远离静态横梁的方向滑移，两组反力推杆部的动态横梁牵动六根牵引绳给加固顶板向下的持续的均匀拉力，使得加固波纹顶板的拱顶向下缓慢变形一段距离，最终拱顶等于或低于原桥梁板下端面所在的平面；
68.步骤6、在加固波纹顶板上端设置耐压块，桥梁板找平，通过吊车或者千斤顶将桥梁板缓慢置回两侧桥台的台帽，此时桥梁板的下端面与耐压块不接触或者轻微接触；
69.步骤7、启动千斤顶，千斤顶的推杆回缩，动态横梁向靠近静态横梁的方向滑移，多根牵引绳释放拉力，加固顶板回弹并向上拱起，通过耐压块给原桥梁板一个向上的支撑力。
70.在步骤3之前，可以根据桥梁支座的具体情况，将支座垫石基槽并打磨平整，安放支座垫石，然后安放橡胶桥梁支座。
71.该方法提出通过反力架牵引的简支桥梁加固结构，通过六根牵引绳给加固波纹顶板向下的持续、稳定、均匀的拉力，给弓形加固波纹顶板提供弹性势能，该弹性势能为待加固桥梁板提供向上稳定支撑的预应力加固环境，反力架牵引装置大大提升了加固施工的工作效率和施工质量，提高了老旧桥梁的承载能力，提高了桥梁抗弯抗剪能力。
72.实施例2：
73.与实施例1不同的是，本实施例提供一种基于反力架牵引的简支桥梁加固结构及其加固方法，在对桥梁板进行加固之前，首先对两个桥台侧壁进行加固工作。
74.桥台侧壁的加固结构包括两组加固波纹立板和加固波纹顶板，两组加固波纹立板分别锚固于两侧桥台的侧壁上，加固波纹立板和桥台侧壁之间留有注浆空间，加固波纹立板上设置有注浆孔，注浆空间内浇筑混凝土砂浆，起到桥台侧壁的加固作用。
75.本实施例基于反力架牵引的简支桥梁的加固方法，包括如下步骤：
76.步骤1、首先对两个桥台侧壁进行加固，通过加固波纹立板有间隙的锚固在桥台侧壁，然后在加固波纹立板和桥台侧壁形成的注浆空间内灌浆浇筑，在加固波纹立板的上端通过螺栓连接承接波纹角钢；在其他实施例中，加固波纹立板也可以紧贴桥台侧壁锚固。
77.步骤2、待浇筑物凝固后，通过吊车或者千斤顶，使原有简支梁桥的桥梁板离开桥台；
78.步骤3、在两侧桥台之间固定跨设加固波纹顶板，具体的，加固波纹顶板的两端向下竖直弯折构成连接端，连接端通过化学锚栓固定在两侧的桥台侧壁之间；在固波纹顶板上端中央位置设置耐压块，加固波纹顶板上弯呈弓形结构，固定后的加固波纹顶板的拱顶
高于原桥梁板下端面所在的平面；
79.步骤4、在加固波纹顶板正下方的地面上布置反力架牵引装置；
80.步骤5、给加固顶板下端中部的两排共六组连接环上分别连接钢丝绳，钢丝绳的另一端依次绕过定滑轮、牵引绳通孔，最后与动态横梁固定连接；
81.步骤6、启动千斤顶，千斤顶的推杆推动动态横梁沿着滑轨向远离静态横梁的方向滑移，两组反力推杆部的动态横梁牵动六根牵引绳给加固顶板向下的持续的均匀拉力，使得加固波纹顶板的拱顶向下缓慢变形一段距离，最终拱顶等于或低于原桥梁板下端面所在的平面；
82.步骤7、在加固波纹顶板上端设置耐压块，桥梁板找平，通过吊车或者千斤顶将桥梁板缓慢置回两侧桥台的台帽，此时桥梁板的下端面与耐压块不接触或者轻微接触；
83.步骤8、启动千斤顶，千斤顶的推杆回缩，动态横梁向靠近静态横梁的方向滑移，多根牵引绳释放拉力，加固顶板回弹并向上拱起，通过耐压块给原桥梁板一个向上的支撑力。
84.在步骤4之前，可以根据桥梁支座的具体情况，将支座垫石基槽并打磨平整，安放支座垫石，然后安放橡胶桥梁支座。
85.本实施例中，加固波纹立板和混凝土砂浆完成对两侧桥台的加固，通过加固波纹顶板完成对桥梁板的加固提载，全方位减轻了老旧简支梁桥的荷载负担，提高了桥梁加固效果。
86.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。