本發(fā)明涉及路橋工程技術領域，尤其是涉及一種不中斷交通的快速橋梁拓寬結構及安裝方法，適用于交通量大且難以中斷交通和不適宜增加下部結構的橋梁。

背景技術：

目前，隨著社會經濟的高速發(fā)展，城市道路規(guī)模不斷擴大，相當一部分早期建設的橋梁技術狀況已不能適應新的交通運輸需求，普遍存在交通功能弱，通行能力低等問題，在城市道路網中形成“瓶頸”，嚴重影響了城市交通的暢通，成為交通堵塞點和交通事故多發(fā)地點。結合城市基礎設施建設，急需對其進行技術改造,合理利用，以滿足和適應新的交通發(fā)展需要。

橋梁改擴建項目中，橋梁拓寬技術復雜、實施難度高、對現(xiàn)代交通影響大，以及如何保證加寬后橋梁結構整體的良好運營性能。針對此種問題，亟需采用一種經濟合理且快速的橋梁拓寬結構。在原有梁底設置鋼結構，懸臂處設置鋼桁架連接，梁與梁之間增設橫向斜撐，橫向斜撐與鋼桁架連接提高懸臂的剛度，這樣不僅能快速進行橋梁拓寬，而且不影響橋上及橋下通行，還減少了新建橋梁下部結構，充分利用現(xiàn)有橋梁的承載能力。

近年來，橋梁改擴建項目快速發(fā)展，鋼結構工程在橋梁結構上的大量應用，因此，通過采用鋼結構對現(xiàn)有橋梁進行拓寬改造，一方面減少了新建橋梁下部結構，可以快速施工；另一方面還不中斷交通。迄今為止，尚未見將該結構直接應用于橋梁拓寬的報道。

目前，常見的橋梁拓寬方式為，在原橋一側或兩側新建上部結構和下部結構，新建橋梁上部結構與原橋連接，下部結構與原橋分離，這種方式工程量大，同時上下部結構施工，還會中斷橋上或橋下交通，而且新建橋梁和原橋基礎分離，不均勻沉降會導致連接部分變形或開裂。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中存在的新舊橋梁之間變形差對連接鋼筋混凝土的力學性能影響、連接部位混凝土產生開裂等問題、以及施工過程中斷現(xiàn)有交通等問題，本發(fā)明提供了一種不中斷交通的快速橋梁拓寬結構，包括：

橫梁、托架、斜撐、腹桿、梁底鋼板、縱梁、橋面板，其中：

所述托架位于橋體主梁腹板外側，翼緣板下部，超出橋體翼緣板寬度向外突出，所述托架與主梁之間，所述托架與橫梁之間，所述托架與斜撐之間，所述斜撐和橫梁之間進行固定；所述腹桿位于橋體的梁與梁之間，并且與梁的腹板固定，交叉腹桿在交叉點固定；所述梁底鋼板與梁底固定連接；所述縱梁位于橫梁之上，縱梁和橫梁上方固定橋面板。

優(yōu)選的，所述托架通過植筋與主梁固定連接，并且所述托架與主梁之間涂抹結構膠。

優(yōu)選的，所述托架與橫梁之間，所述托架與斜撐之間，所述斜撐和橫梁之間通過焊接固定。

優(yōu)選的，所述腹桿通過錨栓和端頭板與梁的腹板進行緊固，交叉腹桿在交叉點通過焊接固定。

優(yōu)選的，所述梁底鋼板通過植筋與梁底連接，并且與主梁之間涂抹結構膠。

優(yōu)選的，所述橫梁、托架、斜撐、腹桿、縱梁采用槽鋼或工字鋼構件。

上述不中斷交通的快速橋梁拓寬結構的安裝方法：

(1)準備工作：拆除舊橋防撞護欄，及鑿除部分翼緣鋪裝；

(2)鉆孔：采用沖擊鉆在埋設錨栓和植筋的位置鉆孔，鉆完孔后用壓縮空氣吹出孔內粉塵，再用脫脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔內壁；

(3)植筋：在孔內滿注植筋膠，然后把錨栓和植筋單向旋入；

(4)安裝腹桿：將端頭板套入錨栓，擰緊螺母固定，然后將腹桿與端頭板焊接固定；

(5)粘貼鋼板：梁底鋼板與梁接觸面之間滿涂結構膠，套入植筋，擰緊螺栓固定；

(6)安裝橫梁和斜撐：托架、橫梁和斜撐采用焊接連接，緊固在一起，將托架與梁接觸面之間滿涂結構膠，套入植筋，擰緊螺栓固定，托架底與梁底鋼板通過焊接固定在一起；

(7)安裝縱梁和橋面板。

本發(fā)明采用鋼桁架拓寬結構拓寬舊橋，具有以下優(yōu)點：

1、鋼桁架結構與舊橋上部結構連接成整體，能夠新舊橋共同受力，減少了因下部結構分離而產生的沉降、變形。

2、在鋼桁架施工時，可以最大限度的減少對原橋交通的影響，不中斷原橋的通行，僅在舊橋側面和下部施工，需要施工空間小。

3、鋼構件可以工廠化預制，質量保證率高，省去了混凝土施工支模板、綁鋼筋、澆筑及養(yǎng)護等環(huán)節(jié)，施工方便，速度快。

附圖說明

圖1是本發(fā)明鋼桁架拓寬結構的側視圖。

圖2是本發(fā)明拓寬結構的平面圖。

圖3是本發(fā)明粘貼鋼板的大樣圖。

圖4是外側斜腹桿穩(wěn)定驗算圖。

附圖標記說明：

橫梁-1、托架-2、斜撐-3、腹桿-4、端頭板-5、錨栓-6、梁底鋼板-7、植筋-8、縱梁-9、橋面板-10、舊橋邊梁-11、舊橋中梁-12、拓寬結構-a、舊橋-b。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明并不局限于此。

本發(fā)明提供了一種用于拓寬舊橋的鋼桁架拓寬結構，包括橫梁1、托架2、斜撐3、腹桿4、端頭板5、錨栓6、梁底鋼板7、植筋8、縱梁9、橋面板10等。

托架2位于舊橋邊梁腹板外側翼緣板下部，并超出舊橋翼緣板寬度。托架2通過植筋8與梁連接，托架2與梁之間涂抹結構膠，橫梁1與托架2焊接固定在一起，斜撐3與橫梁1、托架2通過焊接固定。

所述的舊橋梁與梁之間的腹桿4通過錨栓6、端頭板5與梁的腹板緊固在一起，兩根腹桿之間的交叉通過焊接固定。

所述的梁底鋼板7通過植筋8與梁底連接，梁底鋼板7與梁之間填充結構膠。

所述的縱梁9位于橫梁之上，縱橫梁上安裝橋面板。

所述橫梁1、托架2、斜撐3、腹桿4、縱梁9可采用槽鋼、工字鋼等型鋼。

首先進行結構計算：

一、主要結構驗算

由于增加了多道橫隔梁，為了能比較準確地反映實際結構的受力情況，把此類結構簡化為縱橫相交的梁格系，按桿件系統(tǒng)的空間結構來求解。將拓寬結構的力作為外荷載加載在原橋上。

1、外側斜腹桿穩(wěn)定驗算

斜腹桿與橋面板及腹板均為剛接，在承受橋面板傳遞的荷載時，斜腹桿本身會發(fā)生壓縮變形及垂直桿向變形。當橫向變形較大時會發(fā)生突然性破壞，也就是失穩(wěn)性破壞。參見圖4，壓桿平衡微分方程如下：

eiμ″＝-nμ-f(l-x)-m(1)

eiμ＝∫∫(-nμ-f(l-x)-m)dμdμ+cμ+d(2)

求解微分方程得到通解：

已知邊界條件：x＝0μ＝0；x＝0μ＝0。在端部不計壓縮變形對穩(wěn)定的影響，只計入壓桿橫向變形，由此可得壓桿失穩(wěn)受力情況。

2、植筋強度計算

本發(fā)明中外側梁與托架通過植筋進行連接，鋼板和混凝土構件通過剪力鋼筋實現(xiàn)共同協(xié)同工作?？辜暨B接鍵及其周圍砼板內受力狀態(tài)十分復，連接極限強度計算公式如下：

qu是極限承載力；fc是混凝土的立方體抗壓強度；f'c是混凝土圓柱體抗壓強度；fy是鋼筋的屈服強度；d是孔洞直徑；ds是橫向貫通鋼筋的直徑；

3、邊梁驗算

拓寬后的橋面板，與原橋翼緣板互相做成鉸接的，計算原橋邊梁懸臂根部的受力，最不利的加載位置是把車輪荷載對中布置在鉸接處。

每米寬板條的彎矩：

msp：活載彎矩，msg：恒載彎矩，ms：最大設計彎矩，a:懸臂板的有效工作寬度，

μ：沖擊系數(shù)。

出每米寬板條的剪力：

懸臂板承載能力按現(xiàn)行規(guī)范《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》jtgd62-2004對邊梁懸臂板進行驗算。

增加了多道橫隔梁，使主梁受力更均勻，為了能比較準確地反映實際結構的受力情況，把此類結構簡化為縱橫相交的梁格系，按桿件系統(tǒng)的空間結構來求解。將拓寬結構的力作為外荷載加載在原橋上。驗算原橋主梁的承載能力，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求后，方可采用此結構進行拓寬。

二、拓寬結構驗算

拓寬結構受力主要由錨栓承受，主要承受剪力和彎矩，計算出錨栓的剪力：

v＝q1l1+q2h(7)

q1：橫向每延米的重度，q2：豎向每延米的重度，l1：拓寬的寬度,h：主梁高度

然后計算出彎矩

m＝v(l1+l0)/2(8)

群錨在剪力和彎矩作用下進行受力驗算，并根據(jù)計算結構合理設計錨栓孔直徑、鉆孔深度等參數(shù)。

根據(jù)多座中小跨徑橋梁計算結果表明，在原有橋梁滿足要求的前提下，該種結構的寬度可以做到2.5m寬。

表格1

本發(fā)明提供的拓寬結構施工過程如下

(1)準備工作

拆除舊橋防撞護欄，及鑿除部分翼緣鋪裝。該拓寬橫向結構錯開舊橋橫隔板布置，根據(jù)舊橋尺寸和結構跨徑，計算布置間距。鋼結構加工制作前需對現(xiàn)成尺寸進行復測，確保加工精度。

(2)鉆孔

在鋼桁架埋設錨栓6、植筋8位置鉆孔，可采用沖擊鉆鉆孔，鉆孔時應避開主梁預應力筋及主筋。鉆完孔后用壓縮空氣吹出孔內粉塵，再用脫脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔內壁。

(3)植筋

在孔內滿注植筋膠，然后把錨栓6、植筋8慢慢單向旋入，不可中途逆向反轉，直至鋼筋伸入孔底。錨栓6、植筋8植入后待其完全固化，方可進行下道工序。

(4)安裝腹桿

將端頭板5套入錨栓6，擰緊螺母固定，然后將腹桿吊裝至合適位置，分別與端頭板焊接固定。

(5)粘貼鋼板

梁底鋼板與梁接觸面應滿涂結構膠，套入植筋，擰緊螺栓固定。

(6)安裝橫梁和斜撐

托架、橫梁和斜撐采用焊接連接，緊固在一起。將托架與梁接觸面應滿涂結構膠，套入植筋，擰緊螺栓固定。托架底與梁底鋼板通過焊接固定在一起。

(7)安裝縱梁和橋面板

拓寬結構安裝穩(wěn)定后，進行荷載試驗滿足要求后，安裝縱梁和橋面板。

本發(fā)明提供的快速橋梁拓寬結構可在不中斷交通的情況下進行施工，該橋梁拓寬結構減少了新建橋梁的下部結構，避免了新舊橋梁之間變形差對連接鋼筋混凝土的力學性能影響、連接部位混凝土產生開裂等問題，解決了施工過程需中斷現(xiàn)有交通等問題。

可以理解的是，以上是為了闡述本發(fā)明的原理和可實施性的示例，本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。