本發(fā)明屬于施工方法領域，具體涉及一種簡支板梁橋用于大件運輸?shù)募庸谭椒ā?/p>

背景技術：

橋梁結構的養(yǎng)護、檢測及維修加固是橋梁營運后的重要任務之一，是橋梁結構使用功能得以最大發(fā)揮的基礎,也是行車安全的保障。就我國道路交通現(xiàn)狀而言，橋梁檢測和加固重要性和迫切性日益凸顯。簡支板梁橋是目前較為常見的橋梁形式之一，具有成本低、施工方便等優(yōu)點。但其承載能力較弱，無法滿足大件運輸?shù)男枨蟆，F(xiàn)行加固方法很多，但鮮見針對性提高橋梁剛度和整體性的無支架加固施工方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決簡支板梁橋無法承擔大件運輸任務的問題，并提供一種簡支板梁橋用于大件運輸?shù)募庸谭椒?。本發(fā)明所采用的技術方案如下：

簡支板梁橋用于大件運輸?shù)募庸谭椒椋涸跇蛄旱撞吭O置高強抗拉材料，以提高橋梁的剛度；在鉸縫中填充高強粘結材料，以提高橋梁整體性。

本申請的加固方法的原理如下：申請人通過研究發(fā)現(xiàn)，從圖1優(yōu)化寬幅空心板梁結構破壞性試驗結果可以看出，優(yōu)化寬幅空心板梁結構由于剛度偏小(主因)，小鉸縫也容易損壞(次因)，特別在干線公路橋梁經(jīng)常承受大交通量重載甚至部分超載作用時，結構由彈性工作狀態(tài)轉變?yōu)閺椝苄怨ぷ鳡顟B(tài)，容易產(chǎn)生積累損傷。因此，上述加固的基本方法正是針對這兩個原因而進行的改進，加固后的橋梁整體性相對較大，各板梁相對變形較小，荷載橫向分布比例與設計相差較小，能夠大大提高橋梁的承載能力。

作為優(yōu)選，所述的高強抗拉材料和高強粘結材料均為MPC復合材料，加固方法具體包括：

1)拆除橋面鋪裝，鑿除梁板鉸縫并采用植筋進行加強；

2)梁板底部立模板；

3)向梁板鉸縫澆筑滿MPC復合材料，同時在梁板底部澆筑一層MPC復合材料加固；

4)重建橋面鋪裝。

進一步的，梁板底部澆筑的MPC復合材料層厚度為5cm，該厚度下能夠滿足加固需求并達到節(jié)省材料的目的。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種簡支板梁橋下方不適合于搭設支架進行施工狀態(tài)下的加固方法，但其加固原理仍然與上述基本方法一致。該技術方案中，所述的高強抗拉材料為H型鋼梁，具體技術方案如下：

1)拆除橋面鋪裝，鑿除梁板鉸縫并采用植筋進行加強；

2)兩條蓋梁之間的梁板鉸縫兩端架立吊裝設備，吊繩通過鉸縫吊裝H型鋼梁就位，然后連接高強螺桿，在H型鋼梁上翼緣上粘貼兩根條形擋片，使H型鋼梁上翼緣、條形擋片和帶有鉸縫的梁板底面之間形成容納空腔；同時，在蓋梁上方的鉸縫處固定鋼板，該固定鋼板起到密封蓋梁上方鉸縫的作用；

3)向梁板鉸縫中澆筑高強粘結材料，使高強粘結材料填滿所述的容納空腔和鉸縫，將梁板和鋼梁粘合成整體，起到共同受力變形作用。

作為優(yōu)選，所述的高強螺桿穿過鉸縫連接于H型鋼梁上翼緣，在澆筑的高強粘結材料穩(wěn)定之前其臨時固定作用。

作為優(yōu)選，所述的高強粘結材料應滿足如下要求：1)與混凝土粘結強度不小于2.5Mpa；2)彈性模型量大于1000Mpa；3)拌和后，凝固時間大于半小時；4)6小時以內(nèi)的粘結強度超過標準強度的一半。

下面介紹高強粘結材料的上述指標選擇依據(jù)。在本發(fā)明中，粘結材料所起的作用分為兩方面，一是提高不同梁板之間的整體性；二是將H型鋼梁粘結于梁板底部。1)一般混凝土抗裂強度為2Mpa，因此，混凝土粘結強度應不小于2Mpa，經(jīng)過試驗優(yōu)選不小于2.5Mpa，留有安全系數(shù)。當粘結材料滿足該要求時，不同梁板之間即使受到過高的載荷，鉸縫處的粘結也不會發(fā)生破壞，相反的破壞反而發(fā)生在梁板混凝土內(nèi)。因此，其大大提高了梁板之間的整體性。2)另外，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，彈性模型量大于1000Mpa時，可以協(xié)調(diào)鋼梁彎曲變形，否則彈性模型量太小鋼梁可能無法粘貼于梁板底部，導致兩者部分或完全分離，無法起到提高梁板底部剛度的作用。3)考慮到施工工序的需要，拌合后的凝固時間不易過短，否則無法在澆筑過程中實現(xiàn)最佳粘結性能。4)考慮到施工效率的問題，6小時以內(nèi)的粘結強度應超過標準強度的一半，否則其所需時間過長，影響簡支板梁橋的使用。

作為優(yōu)選，所述的高強粘結材料為滿足上述條件的環(huán)氧砂漿或MPC復合材料。

作為優(yōu)選，所述的H形鋼梁應滿足如下要求：1)H形鋼梁可為焊接H型、熱軋工字鋼、熱軋H型鋼或槽鋼；2)上翼緣寬度不小于150mm，梁高不少于150mm，板厚不少于6mm；3)采用Q345或Q235鋼，優(yōu)選Q235；4)采用耐候鋼、碳素鋼或低合金高強度鋼；5)鋼梁上翼緣的上表面，工廠拋丸Sa2.5級，若現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)生銹，應手工拋丸到St3.0級。拋丸的作用是增加MPC的粘結性能。

進一步的，所述的H形鋼梁采用碳素鋼或低合金高強度鋼時，除上翼緣外，均應采用長效性防腐涂裝，否則容易導致其余部分銹蝕，影響鋼梁的剛度，最終導致橋梁加固性能衰減。

作為優(yōu)選，所述的高強螺桿采用帶肋鋼筋，鋼筋等級不低于HRBF400，鋼筋直徑10mm，相鄰兩條高強螺桿間距不大于0.5m。

本發(fā)明通過在橋梁底部設置高強抗拉材料，以提高橋梁的剛度；在鉸縫中填充高強粘結材料，以提高橋梁整體性，最終使簡支板梁橋具備了承擔大件運輸任務的能力。同時，本發(fā)明提供的無支架的加固施工方法，既解決該類橋梁豎向剛度和橫向整體性不足問題，又解決橋梁下面無法立支架或立支架代價很高問題。同時，具有加固工序耗時短、施工方便等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為20m預應力混凝土簡支空心板加載過程剛度變化圖；

圖2為實施例1中的橋梁加固立面構造圖；

圖3為實施例1中的橋梁加固底面構造圖；

圖4為實施例1中的橋梁加固剖面構造圖；

圖5為實施例1中的橋梁加固前后梁底主拉應力對比圖；

圖6為實施例1中的橋梁加固前后荷載試驗彎矩圖，單位kN·m；

圖7為實施例1中的橋梁加固前后跨中截面應變分布圖；

圖8為實施例2中20m預應力混凝土簡支空心板梁鉸縫底部粘貼鋼梁示意圖；

圖9為實施例2中20m預應力混凝土簡支空心板梁鉸縫底部粘貼鋼梁構造圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步闡述和說明。本發(fā)明中各個實施方式的技術特征在沒有相互沖突的前提下，均可進行相應組合。

實施例1

某橋上部結構采用4×20m預應力混凝土簡支空心板，下部結構采用圓柱式墩臺及樁基礎。因為電廠建設需要，需通過大件運輸車輛30軸，每軸20t，軸距1.5m，總重量600t。600t大件運輸要經(jīng)過20余座20m預應力混凝土簡支空心板橋；經(jīng)檢測20m預應力混凝土簡支空心板橋不能承擔大件運輸車輛，需要加固處理，使橋梁結構可以承擔大件運輸車輛。因此，采用本發(fā)明的方法加固20m預應力混凝土簡支空心板橋。

20m預應力混凝土簡支空心板橋運輸大件每片板梁作用的輪軸數(shù)20/1.5＝13.3；承擔重量13.3×20/2＝133噸；規(guī)范荷載55/2＝27.5噸。

加固施工工序如下：

(1)拆除橋面鋪裝，鑿除梁板鉸縫并采用植筋進行加強；

(2)梁板底部立模板，并檢查模板、支架系統(tǒng)的牢固性；

(3)梁板鉸縫澆筑滿MPC復合材料加固、梁板底部澆筑5cm厚MPC復合材料加固；

(4)重建橋面鋪裝；

(5)橋面鋪裝、鉸縫、梁板底部加固部分養(yǎng)生24天；

(6)拆除模板；

(7)運輸大件過程監(jiān)測與反饋。

加固后的橋梁結構如圖2～4所示。力學計算如下：

加固前，梁板抗拉抗壓中性軸位于1/2梁高h處，而加固后，由于MPC復合材料的抗拉強度非常高，因此梁板整體作為抗壓部件，而MPC復合材料作為抗拉部件，中性軸位于梁的底板處。I(前)＝f(h²)/4，I(后)＝f(h²)，因此I(后)>4I(前)

也就是加固后，20m預應力混凝土簡支空心板橋能承擔荷載大于27.5×4＝110噸，接近運輸大件重量133噸。

經(jīng)有限元分析，圖5結果表明：在600t大件荷載的作用下，加固前梁板結構跨中底部的拉應力超限，對于加固后的中梁板，600t大件荷載作用下梁底主拉應力比不加固時小，且拉應力小于規(guī)范規(guī)定值。

然后，直接用試驗方法分析初步測定20m預應力混凝土簡支空心板橋能夠承擔荷載重量。

從圖6和7的橋梁加固前后荷載試驗跨中截面彎矩和應變對比可知：盡管橋梁加固前后試驗荷載對跨中截面影響相差約1.4倍，然而橋梁加固前整體性相對不足，各板梁相對變形較大，荷載橫向分布比例與設計相差較大；橋梁加固后整體性相對較大，各板梁相對變形較小，荷載橫向分布比例與設計相差較小。因此，20m簡支空心板梁結構豎向剛度相對較小，只適應普通公路一般交通量標準荷載以內(nèi)車輛作用；不適應干線公路橋梁經(jīng)常承受大交通量重載甚至部分超載作用；簡支板梁橋采用MPC加固后能夠承擔600t大件運輸任務；2014年9月～2015年2月某公路20余座20m簡支空心板梁采用MPC加固后完成了600t大件運輸任務，經(jīng)檢測20m簡支空心板梁狀況良好，達到預期目標。

實施例2

本實施例針對的目標橋梁下部需要通航，因此無法長期在水道上方架設支架。本實施例中，所采用的工序如下：

(1)拆除橋面鋪裝，鑿除梁板鉸縫并采用植筋進行加強；增加植筋以適應環(huán)氧砂漿或MPC復合材料等。其澆筑粘結材料后，可以防止開裂，增加單板之間的協(xié)同作用，提高橋梁整體承載能力。

(2)梁板鉸縫兩端架立吊裝設備，吊繩穿過鉸縫后，兩端吊裝H型鋼梁至鉸縫正下方就位，然后將高強螺桿穿過鉸縫連接于H型鋼梁上翼緣，高強螺桿的上方可穿過一塊上鋼板，然后用螺母擰緊固定。在澆筑的高強粘結材料穩(wěn)定之前，高強螺桿可起臨時固定作用。另外，需要在H型鋼梁上翼緣上粘貼兩根條形擋片，擋片可采用橡膠條等。條形擋片與鋼梁同向設置，調(diào)整高強螺桿位置和高度，使條形擋片上部接觸梁板地面，H型鋼梁上翼緣、條形擋片和帶有鉸縫的梁板底面之間形成容納空腔，可通過鉸縫向該空腔中灌注粘結材料。如圖9所示，H型鋼梁主要設置于兩條蓋梁之間的鉸縫下方，起到抗彎作用。針對蓋梁上方的鉸縫，在實際施工中發(fā)現(xiàn)，此處蓋梁與梁板之間縫隙過小，很難設置鋼梁，且此處由于受到蓋梁的支撐，主要起抗剪作用，空心梁板能夠滿足抗彎要求。因此，該處的施工方法為，在蓋梁和空心梁板之間吊入鋼板，鋼板下部可用墊板進行支撐，然后鋼板通過高強螺桿進行固定。鋼板上部也可與鋼梁一樣，設置兩條條形擋片，形成與鋼梁上方的容納空腔相連通的空腔，可一并整體澆注粘結材料。

(4)向梁板鉸縫中澆筑環(huán)氧砂漿或MPC復合材料，使環(huán)氧砂漿或MPC復合材料填滿所述的容納空腔和鉸縫，將梁板和鋼梁粘合成整體，起到共同受力變形作用。

(4)重建橋面鋪裝；

(5)橋面鋪裝、鉸縫等加固部分養(yǎng)生24天；

(6)通車運輸過程監(jiān)測與反饋。

上述工序中，H型鋼梁采用20米跨徑鋼梁，梁高最小為150mm。H形鋼梁可為焊接H型、熱軋工字鋼、熱軋H型鋼或槽鋼。上翼緣寬度不小于150mm，梁高不少于150mm，板厚不少于6mm。鋼材可采用Q345和Q235鋼，優(yōu)選Q235。鋼材也可采用耐候鋼、碳素鋼和低合金高強度鋼，當采用后兩者時，除上翼緣外，均應采用長效性防腐涂裝。鋼梁上翼緣的上表面，工廠拋丸Sa2.5級，若現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)生銹，應手工拋丸到St3.0級，以提高粘結強度。

高強螺桿的要求：采用帶肋鋼筋，鋼筋等級不低于HRBF400，鋼筋直徑10mm，間距不大于0.5m。

粘結材料的要求：(1)與混凝土粘結強度不小于2.5Mpa，且破壞發(fā)生在混凝土內(nèi)；(2)彈性模型量大于1000Mpa；(3)拌和后，凝固實踐大于半小時；(4)6小時以內(nèi)的粘結強度超過標準強度的一半。例如：采用滿足上述要求的環(huán)氧砂漿、MPC復合材料等。

以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，然其并非用以限制本發(fā)明。有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。