一种用于拼宽桥梁的旧桥分载减幅装置的制作方法

1.本实用新型属于拼宽桥梁旧桥临时加固的技术领域，具体涉及一种用于拼宽桥梁的旧桥分载减幅装置。


背景技术：

2.近年来，在改扩建桥梁的拼宽新桥维修时，需要部分封闭拼宽新桥上的道路并将交通转换至既有旧桥上，这在车辆荷载作用下将严重影响既有旧桥的结构安全。产生此类问题的主要原因在于：一是，由于既有旧桥的原设计标准较低，在不封闭拼宽新桥交通的状况下，既有旧桥上的车辆重量普遍偏低，此时既有旧桥处于相对安全状态，而在部分封闭新桥交通后，道路交通荷载将全部集中到既有旧桥上，会严重威胁旧桥安全。二是，由于拼宽新桥与既有旧桥间刚度差异较大，由于车桥耦合振动的影响，拼宽新桥与既有旧桥间的振动特性有所差异，易造成新旧桥梁接缝的初始损伤及性能退化。基于以上原因，即使在拼宽新桥维修时对既有旧桥采用一定的交通管制措施，也仅能在一定程度上限制既有旧桥上重载车辆荷载出现的频率和最大值，未从根本上改善既有旧桥上车辆的荷载效应。在拼宽新桥维修状态下优化既有旧桥上荷载布置、改善既有旧桥振动幅值的问题尤为迫切。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是为了解决上述拼宽桥梁新桥维修时既有旧桥极限承载能力不足的问题而提供一种用于拼宽桥梁的旧桥分载减幅装置，利用分载减幅装置合理分配既有旧桥上的荷载分布形式，从根本上改善既有旧桥极限承载能力不足、自振特性。
4.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
5.一种用于拼宽桥梁的旧桥分载减幅装置，设置在拼宽桥梁上，所述拼宽桥梁包含拼宽桥梁上部结构以及成对设于拼宽桥梁上部结构两端的拼宽桥梁墩台，所述分载减幅装置包括分载减幅装置主桥部分和成对的分载减幅装置引桥部分，所述分载减幅装置主桥部分水平设置，包含主桥横梁、主桥纵梁、主桥连接梁和主桥桥面板，多个主桥横梁沿桥梁纵向间隔平行设置在拼宽桥梁上部结构和拼宽桥梁墩台的顶面(即主桥横梁均垂直于桥梁的纵向)，多个主桥纵梁包含主桥边跨横梁和主桥中跨横梁沿桥梁横向间隔平行设置在主桥横梁的顶部(即主桥纵梁均平行于桥梁的纵向)，所述主桥连接梁设置在相邻的主桥纵梁之间，所述主桥桥面板铺设在主桥纵梁的顶面，所述分载减幅装置引桥部分设置在减幅装置主桥部分的端部并向位于拼宽桥梁两侧的道路倾斜延伸(即分载减幅装置引桥部分一端和分载减幅装置主桥部分连接，另一端位于拼宽桥梁两侧道路一定范围内)，所述分载减幅装置引桥部分包含引桥横梁、引桥纵梁、引桥连接梁和引桥桥面板，多个引桥横梁不等高，并沿桥梁纵向间隔平行设置在道路上，多个引桥纵梁沿桥梁横向间隔平行设置在引桥横梁的顶部，所述引桥连接梁设置在相邻的引桥纵梁之间，所述引桥桥面板倾斜铺设在引桥横梁、引桥纵梁的顶部。主桥横梁和引桥横梁均起支撑作用，主桥纵梁通过主桥连接梁进行横向连接，形成分载减幅装置主桥部分的刚性骨架，主桥桥面板直接承受行车荷载，根据分载减
幅装置主桥部分的分跨布置方式设置主桥纵梁的长度。
6.靠近分载减幅装置主桥部分一侧的引桥桥面板通过设置在引桥横梁上的引桥纵梁形成斜坡，所述引桥纵梁与引桥横向通过设置楔块的方式形成坡度，引桥纵梁和主桥纵梁的一段均设置在主桥边跨横梁上；
7.远离分载减幅装置主桥部分一侧的引桥桥面板直接设置在引桥横梁上形成斜坡，所述引桥桥面板与引桥横梁通过设置楔块的方式形成坡度；
8.引桥桥面板形成的斜坡在车辆荷载作用下不会发生明显变形，并避免引桥部分出现结构失稳的情况。
9.所述分载减幅装置引桥部分的最大纵坡不大于9％。
10.所述拼宽桥梁上部结构包括拼宽新桥上部结构、既有旧桥上部结构以及设于拼宽新桥上部结构和既有旧桥上部结构之间的拼宽桥梁接缝，所述分载减幅装置主桥部分位于既有旧桥上部结构及拼宽桥梁墩台的顶部，所述分载减幅装置引桥部分向位于既有旧桥上部结构两侧的道路倾斜延伸。
11.所述分载减幅装置主桥部分的横桥向宽度不大于既有旧桥上部结构的宽度，即若既有旧桥上部结构宽度不均，则分载减幅装置主桥部分的横桥向宽度会小于既有旧桥上部结构的最大宽度；
12.所述分载减幅装置引桥部分的横桥向宽度不大于既有旧桥上部结构的宽度，即若既有旧桥上部结构宽度不均，则分载减幅装置引桥部分的横桥向宽度会小于既有旧桥上部结构的最大宽度。
13.所述主桥横梁、主桥纵梁、主桥连接梁和主桥桥面板均采用钢材。
14.所述主桥横梁、主桥纵梁、主桥连接梁采用工字型钢材，所述主桥桥面板采用板型钢材。
15.所述引桥横梁、引桥纵梁、引桥连接梁和引桥桥面板均采用钢材。
16.所述引桥横梁、引桥纵梁、引桥连接梁采用工字型钢材，所述引桥桥面板采用板型钢材。
17.所述拼宽桥梁为桥梁跨径为8～20m的中小跨径拼宽桥梁；
18.所述分载减幅装置主桥部分共设置三跨，包含2个边跨和1个中跨；
19.所述主桥纵梁、主桥连接梁和主桥桥面板形成的组合体采用两端简支的方式安装在主桥横梁的上方。
20.位于既有旧桥上部结构上方的主桥中跨横梁关于既有旧桥上部结构的主梁跨中对称布置，位于既有旧桥上部结构上方的主桥中跨横梁与既有旧桥上部结构的主梁端部的距离按以下公式计算：
21.假设汽车车重为f并在计算分析中简化为集中力，既有旧桥上部结构跨径为l，则既有旧桥上部结构的最大挠度为：
[0022][0023]
式中：e为既有旧桥上部结构(101)的弹性模量，i为既有旧桥上部结构(101)的截面惯性矩；
[0024]
假设主桥中跨横梁与既有旧桥上部结构主梁端部的距离均为a，则所述分载减幅
装置主桥部分的中跨长度为l-2a，根据车辆所处的位置分为两种情况：
[0025]
当车辆位于分载减幅装置主桥部分的边跨上时既有旧桥上部结构的最大挠度为：
[0026][0027]
当车辆位于分载减幅装置主桥部分的中跨上时，既有旧桥上部结构的最大挠度为：
[0028][0029]
所述主桥中跨横梁与既有旧桥上部结构的主梁端部的距离满足以下条件：
[0030][0031]
主桥边跨横梁与既有旧桥上部结构的主梁端部的距离不大于1m。
[0032]
所述主桥纵梁的截面尺寸通过以下方法进行控制：
[0033]
在荷载作用下主桥纵梁的挠度不超过l/400，所述主桥纵梁的挠度根据公式(a)进行计算，此时e为主桥纵梁(4)与主桥桥面板(6)所用钢材弹性模量，i为主桥纵梁(4)与主桥桥面板(6)的截面惯性矩之和；l为主桥纵梁(4)的单跨长度，当分载减幅装置主桥部分设置的多跨跨径不一致时按最大跨径取值。
[0034]
本实用新型通过在既有旧桥上部结构上设置分载减幅装置，在新桥维修需封闭部分车道的情况下，利用分载减幅装置合理分配既有旧桥上的荷载分布形式，从根本上改善既有旧桥极限承载能力不足、自振特性的情况，保障既有旧桥结构安全，适用于不中断交通维修拼宽新桥、不中断交通情况下新旧桥梁拼宽连接施工等情况，可解决上述拼宽桥梁新桥维修时既有旧桥极限承载能力不足的问题。
[0035]
与现有技术相比，本实用新型具备如下优势：
[0036]
合理布置分载减幅装置，可极大改善拼宽桥梁的极限承载能力，改善既有旧桥的挠度变化情况。本实用新型降低了既有旧桥上交通管制措施的限制程度，具有较高的社会经济效益。本实用新型涉及的成套装置造价较低，且可以循环使用，降低了施工成本；利用本实用新型提供的分载减幅装置和布置方法，在改扩建桥梁拼宽新桥封闭维修时，提高了既有旧桥的极限承载能力，改善既有旧桥的自振特性，提高了旧桥的自振频率，提高了既有桥梁的刚度。
附图说明
[0037]
图1为分载减幅装置布置的纵断面示意图；
[0038]
图2为分载减幅装置的主桥横梁、钢纵梁及连接梁布置平面示意图；
[0039]
图3为分载减幅装置主桥布置的横断面示意图；
[0040]
图4为分载减幅装置引桥布置的横断面示意图。
[0041]
图中：1-拼宽桥梁上部结构；101-既有旧桥上部结构；102-拼宽桥梁接缝；103-拼宽新桥上部结构；2-拼宽桥梁墩台；3-主桥横梁；301-主桥边跨横梁；302-主桥中跨横梁；4-主桥纵梁；5-主桥连接梁；6-主桥桥面板；7-引桥横梁；8-引桥纵梁；9-引桥连接梁；10-引桥桥面板。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0043]
实施例
[0044]
如图1、2、3、4所示，一种用于拼宽桥梁的旧桥分载减幅装置，设置在拼宽桥梁上，拼宽桥梁为桥梁跨径为8～20m的中小跨径拼宽桥梁，拼宽桥梁包含拼宽桥梁上部结构1以及成对设于拼宽桥梁上部结构1两端的拼宽桥梁墩台2，拼宽桥梁上部结构1包括拼宽新桥上部结构103、既有旧桥上部结构101以及设于拼宽新桥上部结构103和既有旧桥上部结构101之间的拼宽桥梁接缝102，分载减幅装置包括分载减幅装置主桥部分和成对的分载减幅装置引桥部分。
[0045]
本实施例中分载减幅装置主桥部分共设置三跨，包含2个边跨和1个中跨，分载减幅装置主桥部分水平设置，包含主桥横梁3、主桥纵梁4、主桥连接梁5和主桥桥面板6，多个主桥横梁3包含主桥边跨横梁301和主桥中跨横梁302沿桥梁纵向间隔平行分别设置在既有旧桥上部结构101和拼宽桥梁墩台2的顶面，多个主桥纵梁4沿桥梁横向间隔平行设置在主桥横梁3的顶部，主桥连接梁5设置在相邻的主桥纵梁4之间，主桥桥面板6铺设在主桥纵梁4的顶面，分载减幅装置主桥部分的横桥向宽度不大于既有旧桥上部结构101的宽度，主桥纵梁4、主桥连接梁5和主桥桥面板6形成的组合体采用两端简支的方式安装在主桥横梁3的上方，主桥横梁3、主桥纵梁4、主桥连接梁5和主桥桥面板6均采用钢材，具体地，主桥横梁3、主桥纵梁4、主桥连接梁5采用工字型钢材，主桥桥面板6采用板型钢材，本实施例中主桥横梁3共采用4根，其中两根主桥边跨横梁301分别位于既有旧桥上部结构101的上方，剩余两根主桥中跨横梁302位于拼宽桥梁墩台2上，主桥中跨横梁302关于既有旧桥上部结构101的主梁跨中对称布置，主桥边跨横梁301与既有旧桥上部结构101的主梁端部的距离按以下公式计算：
[0046]
假设汽车车重为f并在计算分析中简化为集中力，既有旧桥上部结构101跨径为l，则既有旧桥上部结构101的最大挠度为：
[0047][0048]
式中：e为既有旧桥上部结构101的弹性模量，i为既有旧桥上部结构101的截面惯性矩；
[0049]
假设主桥中跨横梁302与既有旧桥上部结构101主梁端部的距离均为a，则分载减幅装置主桥部分的中跨长度为l-2a，根据车辆所处的位置分为两种情况：
[0050]
当车辆位于分载减幅装置主桥部分的边跨上时，既有旧桥上部结构101的最大挠度为：
[0051][0052]
当车辆位于分载减幅装置主桥部分的中跨上时，既有旧桥上部结构101的最大挠度为：
[0053]
[0054]
主桥中跨横梁302与既有旧桥上部结构101的主梁端部的距离满足以下条件：
[0055][0056]
主桥边跨横梁301与既有旧桥上部结构101的主梁端部的距离不大于1m。
[0057]
主桥纵梁4的截面尺寸通过以下方法进行控制：
[0058]
在荷载作用下主桥纵梁4的挠度不超过l/400，主桥纵梁4的挠度根据公式(a)进行计算，此时e为主桥纵梁4与主桥桥面板6所用钢材弹性模量，i为主桥纵梁4与主桥桥面板6的截面惯性矩之和；l为主桥纵梁4的单跨长度，当分载减幅装置主桥部分设置的多跨跨径不一致时按最大跨径取值。
[0059]
分载减幅装置引桥部分设置在分载减幅装置主桥部分的端部并向位于既有旧桥上部结构101两侧的道路倾斜延伸，分载减幅装置引桥部分包含引桥横梁7、引桥纵梁8、引桥连接梁9和引桥桥面板10，多个引桥横梁7不等高，并沿桥梁纵向间隔平行设置在道路上，多个引桥纵梁8沿桥梁横向间隔平行设置在引桥横梁7的顶部，引桥连接梁9设置在相邻的引桥纵梁8之间，引桥桥面板10倾斜铺设在引桥横梁7、引桥纵梁8的顶部，靠近分载减幅装置主桥部分一侧的引桥桥面板10通过设置在引桥横梁7上的引桥纵梁8形成斜坡，引桥纵梁8与引桥横梁7通过设置楔块的方式形成坡度，本实施例中此范围内设置一个引桥横梁7，远离分载减幅装置主桥部分一侧的引桥桥面板10直接设置在引桥横梁7上形成斜坡，引桥桥面板10与引桥横梁7间通过设置楔块的方式形成坡度，本实施例中在此范围内设置两个引桥横梁7，两个位置处的引桥横梁7的高度根据实际情况进行设置，分载减幅装置引桥部分的最大纵坡不大于9％，分载减幅装置引桥部分的横桥向宽度不大于既有旧桥上部结构101的宽度，引桥横梁7、引桥纵梁8、引桥连接梁9和引桥桥面板10均采用钢材，具体地，引桥横梁7、引桥纵梁8、引桥连接梁9采用工字型钢材，引桥桥面板10采用板型钢材。
[0060]
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。