本發(fā)明屬于混凝土橋梁加固研究技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混凝土橋梁橫向加固構(gòu)造。

背景技術(shù)：

混凝土梁橋設(shè)計(jì)理念成熟，施工經(jīng)驗(yàn)豐富，建造成本較低，在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，混凝土梁橋是我國橋梁建設(shè)中一種主要的結(jié)構(gòu)形式。但隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，交通流量大幅增長，車輛荷載等級(jí)不斷提高，既有橋梁結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備下降，各種橋梁病害相繼出現(xiàn)，嚴(yán)重影響行車安全。

我國公路混凝土t梁、箱梁橋的橫向連接廣泛采用混凝土橫隔板，混凝土橫隔板在增強(qiáng)橋梁橫向剛度、保證橋梁整體性方面至關(guān)重要，但混凝土橫隔板自重大、易開裂，一般需要在封閉交通的條件下方能進(jìn)行施工，并且隨著橋梁運(yùn)營時(shí)間延長，混凝土橫隔板病害已成為t梁和箱梁橋最常見病害之一，這種病害如不加以重視，將會(huì)導(dǎo)致橫隔板無法發(fā)揮正常功能，甚至出現(xiàn)單梁受力的情況，使得結(jié)構(gòu)存在極大的安全隱患，但混凝土橫隔板維修加固施工工藝復(fù)雜，費(fèi)用較為昂貴，在養(yǎng)護(hù)加固過程中難以得到足夠重視。

雙柱式橋墩是混凝土橋梁中較為常見的下部結(jié)構(gòu)形式，但是雙柱式橋墩可能存在橫向剛度不足的問題，原因在于：在設(shè)計(jì)中僅考慮了豎向承載力，對(duì)橋梁橫向剛度考慮不足；基礎(chǔ)和承臺(tái)的剛體轉(zhuǎn)動(dòng)影響墩身橫向振幅大??；橫向風(fēng)荷載作用在橋梁上時(shí)增大了墩頂橫向位移。為了解決雙柱式橋墩橫向剛度不足的問題，需要對(duì)雙柱式橋墩進(jìn)行必要的橫向加固。

使用合理的橋梁加固措施可以提高橋梁的承載能力，改善結(jié)構(gòu)受力性能，延長使用壽命，相較于重建橋梁，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。目前，混凝土梁橋的常用加固方法包括加大截面加固法、粘鋼加固法、frp材料粘貼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法等。受結(jié)構(gòu)形式及材料性能的影響，每種加固方式均有一定的局限性。

(1)采用增大截面法時(shí)，施工難度較大且質(zhì)量難以保證；加固增大了橋梁自重，導(dǎo)致橋梁的固有頻率發(fā)生變化；減小了橋梁下部空間。

(2)粘鋼加固法具有基本不改變原有結(jié)構(gòu)尺寸，施工簡便的優(yōu)點(diǎn)。但加固效果受加固表面的平整度及粘結(jié)材料的強(qiáng)度、耐久性影響較大。

(3)frp材料具有很高的強(qiáng)度，但無法提高結(jié)構(gòu)整體剛度，且材料抗剪強(qiáng)度低，防火性差；frp材料粘貼加固法的界面粘結(jié)性能、疲勞性能、耐久性等問題還有待深入研究。

(4)預(yù)應(yīng)力加固法在后期養(yǎng)護(hù)中存在預(yù)應(yīng)力筋防腐問題，在一定程度上增加了養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

因此，探尋更加合理的加固方法和加固材料是橋梁加固領(lǐng)域的迫切需求，研究和探討利用一種新型鋼橫梁來加固既有混凝土橋梁，應(yīng)用于混凝土橋梁養(yǎng)護(hù)加固技術(shù)領(lǐng)域，是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服傳統(tǒng)混凝土橋梁加固方法的缺點(diǎn)與局限，采用一種新型鋼橫梁對(duì)混凝土橋梁進(jìn)行橫向加固，提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、造價(jià)較低、施工速度快、施工質(zhì)量有保證、易于后期維護(hù)的新型橋梁橫向加固構(gòu)造。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：在一個(gè)橋梁主體與相鄰一個(gè)橋梁主體之間或者橋梁主體內(nèi)部橫向設(shè)置有加固梁，所述加固梁是工字型結(jié)構(gòu)或者是x型結(jié)構(gòu)，加固梁通過連接件與橋梁主體連接固定。

上述工字型的加固梁的上、下翼緣是空心管狀結(jié)構(gòu)、腹板是平面板或者波折形板。

上述加固梁的上、下翼緣管內(nèi)填充有自密實(shí)混凝土或泡沫鋼。泡沫鋼也可在上、下翼緣管端部或者受力集中處局部填充，填充面積為空管截面面積的1/6～1。

上述加固梁的腹板前后表面設(shè)置有加勁肋，加勁肋與加固梁的腹板垂直。

上述x型結(jié)構(gòu)的加固梁是由加固底板、加固側(cè)板、連接桿以及拼接板組成，加固底板沿著兩個(gè)相鄰橋梁主體之間的側(cè)壁設(shè)置，在加固底板的中部垂直設(shè)置有加固側(cè)板，連接桿的一端通過拼接板連接呈x型結(jié)構(gòu)，另一端分別與加固側(cè)板連接。

在兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的加固側(cè)板之間還設(shè)置有加強(qiáng)板。

上述的橋梁主體是t形梁、箱梁或者是雙柱式混凝土橋墩。

本發(fā)明的混凝土橋梁的橫向加固構(gòu)造，通過連接在兩個(gè)t形梁、箱型梁或者是雙柱式混凝土橋墩之間的x型加固梁或者工字型加固梁來加固t形梁、箱型梁或雙柱式混凝土橋墩，加固過程不會(huì)破壞被加固橋梁的外形，施工工藝簡單，施工工期短，經(jīng)濟(jì)性好，鋼橫梁自重輕，橋梁自重增加小，施工可在不影響交通的前提下進(jìn)行，具有良好的社會(huì)效益；加固完成后可增加橋梁整體性、有效改善t形梁及箱型梁荷載橫向分布，解決“單梁受力”的問題，增加雙柱式混凝土橋墩橫向剛度，且鋼橫梁便于運(yùn)營維護(hù)，可拆卸、更換，在混凝土橋梁橫向加固領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的a-a面剖視圖。

圖3為圖2的i局部放大圖。

圖4為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4的加固梁2結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6的加固梁2結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明，但是本發(fā)明不僅限于下述的實(shí)施情形。

實(shí)施例1

參見圖1和圖2，本實(shí)施例的混凝土橋梁橫向加固構(gòu)造是在橋梁主體1之間橫向安裝有加固梁2，該橋梁主體1是混凝土t形梁，t形梁其截面高度為1.8m，翼緣板寬度為2.1m，跨徑l為30m，支承形式為簡支。在支點(diǎn)處、1/4l、1/2l、3/4l處，兩個(gè)相鄰的t形梁之間橫向安裝加固梁2，該加固梁2是工字型截面鋼梁，其上、下翼緣是長1740mm，寬度為300mm，厚度為20mm的矩形鋼板，腹板為長1740mm，高為800mm，厚度為16mm的等腰梯形波折鋼板，腹板的水平截面等腰梯形的斜邊與底邊的夾角α為31°、波形高度h1為96mm、波長l1為580mm、轉(zhuǎn)角處過渡圓弧半徑為50mm。在加固梁2的跨中位置腹板的前后表面上分別焊接有加勁肋3，該加勁肋3是高為800mm、寬為120mm、厚度為16mm的矩形鋼板，與加固梁2的腹板垂直。在加固梁2的腹板左、右兩端均加工有螺孔，通過連接件與t形梁的梁體腹板固定，本實(shí)施例的連接件是采用化學(xué)錨栓、高強(qiáng)螺栓與等肢角鋼配合連接，即角鋼4的一肢用高強(qiáng)螺栓與加固梁2的腹板固定，另一肢用化學(xué)錨栓固定在兩個(gè)t形梁的梁體腹板上。

本實(shí)施例的加固梁2與角鋼4還可在場地栓接緊固，通過吊車吊裝至指定位置，將角鋼4與t形梁腹板錨貼，橫向加固時(shí)具體實(shí)施步驟如下：

(1)根據(jù)t形梁跨徑及結(jié)構(gòu)具體形式，選擇合適的角鋼4、工字型加固梁2規(guī)格，在角鋼4的兩肢、工字型加固梁2腹板的兩端均加工有螺栓孔；

(2)處理t形梁的梁體腹板處混凝土與角鋼4的結(jié)合面，并且按照角鋼兩肢的孔位在t形梁的梁體腹板處鉆孔；

(3)清洗t形梁的梁體腹板處鉆孔并在鉆孔內(nèi)植埋錨栓；

(4)用吊裝設(shè)備將栓接完畢的角鋼4和加固梁2吊至指定位置，使t形梁的梁體腹板處鉆孔內(nèi)的錨栓穿過角鋼4的錨栓孔；

(5)在t形梁的梁體腹板上錨貼安裝角鋼4。

實(shí)施例2

參見圖4和圖5，本實(shí)施例的加固梁2是上、下翼緣為空心管狀結(jié)構(gòu)的工字型梁，其上、下翼緣是外寬、外高、管壁厚分別為200mm、100mm、6mm的矩形鋼管結(jié)構(gòu)，在加固梁2的翼緣管內(nèi)填充泡沫鋼6，填充位置位于翼緣管的端部及跨中位置，發(fā)泡鋼填充面積與空管面積之比為1:1，每節(jié)段填充長度為300mm，泡沫鋼在保留其泡沫金屬所固有的特性外，還充分利用其高強(qiáng)度、吸能緩沖性和耐高溫性等特點(diǎn)，將其物理特性與結(jié)構(gòu)功能一體化，增強(qiáng)鋼管壁的局部穩(wěn)定性；該加固梁2的腹板為長2000mm、高為500mm、厚度為14mm的矩形鋼板，在加固梁2的跨中位置的腹板前后表面上均焊有加勁肋3，加勁肋3是高為500mm，寬為80mm，厚度為16mm的矩形鋼板，與加固梁2的腹板垂直。

其他的部件及其連接關(guān)系均與實(shí)施例1相同，加固的方法也與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例3

參見圖6和圖7，本實(shí)施例的混凝土橋梁橫向加固構(gòu)造是在橋梁主體1之間橫向安裝有加固梁2，該橋梁主體1是雙柱式混凝土橋墩，其橋墩壁豎直。本實(shí)施例的加固梁2是上、下翼緣是空心管結(jié)構(gòu)的工字型鋼梁，其上、下翼緣是外寬、外高、管壁厚分別為400mm、200mm、8mm的矩形鋼管結(jié)構(gòu)，在矩形鋼管內(nèi)填充自密實(shí)混凝土7，該加固梁2的腹板為長8000mm，高為1800mm，厚度為18mm的矩形鋼板。在加固梁2的1/4跨、跨中、3/4跨位置的腹板前后表面垂直焊接有加勁肋3，該加勁肋3是高為1800mm，寬為180mm，厚度為16mm的矩形鋼板。

其他的部件及其連接關(guān)系均與實(shí)施例1相同，加固的方法也與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例4

參見圖8，本實(shí)施例的橋梁主體1是混凝土箱梁，其腹板傾斜，在兩個(gè)相鄰的箱梁之間橫向安裝有加固梁2，該加固梁2是工字型截面鋼梁，其上翼緣是長1600mm、寬度為300mm、厚度為20mm的矩形鋼板，其下翼緣是長為2000mm、寬度為300mm、厚度為20mm的矩形鋼板；腹板為上底長1600mm、高為700mm、下底長2000mm、厚度為16mm的等腰梯形鋼板，加固梁2的跨中位置在腹板的前后表面上分別焊接有與腹板垂直的加勁肋3，用于防止加固梁2腹板出現(xiàn)局部失穩(wěn)，該加勁肋3是高為700mm，寬為120mm，厚度為16mm的矩形鋼板。

其他的部件及其連接關(guān)系均與實(shí)施例1相同，加固的方法也與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例5

參見圖9，本實(shí)施例的橋梁主體1是混凝土箱梁，其腹板傾斜，在相鄰兩個(gè)混凝土箱梁之間設(shè)置有加固梁2，本實(shí)施例的加固梁2是x型結(jié)構(gòu)梁，其是由加固底板2-1、加固側(cè)板2-2、連接桿2-3以及拼接板2-4組成，在相鄰兩個(gè)箱梁腹板外表面、翼板下表面以及底板的下表面分別鉆孔，用高強(qiáng)錨桿將加固底板2-1緊貼固定在箱梁腹板外表面、翼板下表面以及兩個(gè)相鄰箱梁底板之間，使加固底板2-1在兩個(gè)箱梁之間圍成一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)，在加固底板2-1的外表面中部焊接有加固側(cè)板2-2，加固側(cè)板2-2首尾拼接并且與加固底板2-1垂直，該加固側(cè)板2-2的寬度為100mm、厚度為10mm，沿著加固底板2-1的外表面中心線分布且同時(shí)與加固底板2-1垂直。連接桿2-3呈交叉布置，在相交處將一根連接桿截?cái)?，借助拼接?-4將相互交叉的連接桿2-3連接在一起，連接桿的另一端與加固側(cè)板2-2連接，形成x型桁架式結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例的連接桿2-3采用規(guī)格是80×80×10mm的等肢角鋼，角鋼的突出肢位于同一側(cè)，上部的兩個(gè)角鋼之間形成的夾角是120°，與箱梁底部連接的兩個(gè)角鋼之間的夾角是120°。

本實(shí)施例的混凝土箱梁橫向加固時(shí)，具體實(shí)施步驟如下：

(1)根據(jù)箱梁跨徑及結(jié)構(gòu)具體形式，選擇合適的加固側(cè)板2-2、加固底板2-1、連接桿2-3以及拼接板2-4的規(guī)格；加固底板2-1預(yù)制有錨栓孔。

(2)處理混凝土箱梁1與加固底板2-1的結(jié)合面，并在混凝土箱梁腹板外表面、翼板下表面、底板下表面鉆孔；

(3)清洗鉆孔并在鉆孔處植入錨栓，在混凝土箱梁的腹板、翼板下表面和底板下表面之間錨貼安裝加固底板2-1；

(4)將加固側(cè)板2-2焊接在加固底板2-1的外表面中心線上；

(5)將一根連接桿2-3的兩端焊接在加固側(cè)板2-2上，另兩根連接桿一端焊接在拼接板2-4上，一端焊接在加固側(cè)板2-2上。

實(shí)施例6

參見圖10，本實(shí)施例的橋梁主體1是混凝土箱梁，其腹板豎直，在箱梁的內(nèi)部橫向安裝有加固梁2，加固梁2是x型結(jié)構(gòu)的桁架式梁，其是由加固底板2-1、加固側(cè)板2-2、連接桿2-3以及拼接板2-4組成，在箱梁的腹板內(nèi)表面、頂板下表面以及底板的上表面鉆孔，用高強(qiáng)錨桿將加固底板2-1緊貼固定在箱梁的腹壁內(nèi)表面、頂板下表面以及底板上表面，使加固底板2-1連接形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在加固底板2-1的外表面上焊接有加固側(cè)板2-2，加固側(cè)板2-2的寬度為240mm、厚度為14mm，沿著加固底板2-1的外表面設(shè)置且與加固底板2-1垂直。在加固側(cè)板2-2連接形成的四邊形框架的四個(gè)頂角上分別焊接有一個(gè)連接桿2-3，連接桿2-3呈交叉布置，在相交處將一根連接桿截?cái)?，借助拼接?-4將相互交叉的連接桿2-3連接在一起，連接桿的另一端與加固側(cè)板2-2連接，形成x型桁架式結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例的連接桿2-3采用規(guī)格為200×200×18mm的等肢角鋼，角鋼的突出肢位于同一側(cè)，上部的兩個(gè)角鋼之間形成的夾角是80°，與箱梁底板連接的兩個(gè)角鋼之間的夾角是80°。

其他的部件及其連接關(guān)系與實(shí)施例6相同，其加固方法與實(shí)施例6相同。

實(shí)施例7

參見圖11，本實(shí)施例的橋梁主體1是鋼混凝土t形梁，t形梁的截面高度為1.8m，翼緣板寬度為2.1m，跨徑l為30m，支承形式為簡支。在支點(diǎn)處，1/4l，1/2l，3/4l處，兩個(gè)相鄰的t形梁之間橫向安裝有加固梁2，該加固梁2是x型結(jié)構(gòu)的桁架式加固梁2，其是由加固底板2-1、加固側(cè)板2-2、連接桿2-3、拼接板2-4以及水平橫撐2-5組成，具體是，加固底板2-1沿著相鄰的兩個(gè)t形梁的腹板用高強(qiáng)錨桿固定，加固側(cè)板2-2垂直焊接在加固底板2-1的表面，兩個(gè)t形梁之間通過由連接桿2-3和拼接板2-4組成的x型桁架連接，并且在兩個(gè)相對(duì)的加固側(cè)板2-2端部之間分別用水平橫撐2-5連接，兩個(gè)水平橫撐2-5水平焊接在加固側(cè)板2-2的上、下端部之間，用于加強(qiáng)兩個(gè)t形梁之間的連接強(qiáng)度，連接桿2-3呈交叉布置，在相交處將一根連接桿截?cái)?，借助拼接?-4將相互交叉的連接桿2-3連接在一起，連接桿的另一端與加固側(cè)板2-2連接，形成x型桁架式結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例的連接桿2-3采用規(guī)格為100×100×10mm的等肢角鋼，角鋼的突出肢位于同一側(cè)，上部的兩個(gè)角鋼之間形成的夾角是120°，與箱梁底板連接的兩個(gè)角鋼之間的夾角是120°。

實(shí)施例8

參見圖12，本實(shí)施例的橋梁主體1是混凝土箱梁，其腹板傾斜，在相鄰兩個(gè)混凝土箱梁之間設(shè)置有加固梁2，本實(shí)施例的加固梁2是x型結(jié)構(gòu)梁，其是由加固底板2-1、連接桿2-3以及拼接板2-4組成，在相鄰兩個(gè)箱梁的側(cè)壁外表面、頂板上表面以及底板的下表面分別鉆孔，用高強(qiáng)錨桿將加固底板2-1緊貼固定在箱梁腹板外側(cè)、頂板上表面以及兩個(gè)相鄰箱梁底板之間，使加固底板2-1在兩個(gè)箱梁之間圍成一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)。連接桿2-3呈交叉布置，在相交處將一根連接桿截?cái)?，借助拼接?-4將相互交叉的連接桿2-3連接在一起，連接桿的另一端與加固底板2-1連接，形成x型桁架式結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，箱梁頂板上表面及底板下表面安裝的加固底板為[32a槽鋼，箱梁腹板外側(cè)安裝的加固底板為[25a槽鋼，連接桿2-3采用的規(guī)格是80×80×10mm的等肢角鋼，角鋼的突出肢位于同一側(cè)，上部的兩個(gè)角鋼之間形成的夾角是90°，與箱梁底部連接的兩個(gè)角鋼之間的夾角是90°。本實(shí)施例中，與頂板上表面加固底板連接的連接桿2-3上端，箱梁腹板外側(cè)加固底板上端穿過箱梁翼板。在箱梁頂板上表面，以頂板上表面安裝的加固底板為中心，沿箱梁縱向澆注長50cm，厚10cm的超高性能纖維混凝土鋪裝層5，其余位置澆注10cm厚瀝青混凝土鋪裝。采用超高性能纖維混凝土鋪裝層可以提高鋪裝層局部剛度，同時(shí)控制自重。

其它的部件及其連接關(guān)系與實(shí)施例6相同，加固方式也與實(shí)施例6相同。

實(shí)施例9

參見圖13，本實(shí)施例的橋梁主體1是混凝土箱梁，其腹板豎直，在箱梁的內(nèi)部橫向安裝有加固梁2，加固梁2是x型結(jié)構(gòu)的桁架式梁，其是由加固底板2-1、連接桿2-3以及拼接板2-4組成，在箱梁的頂板上表面以及底板的下表面鉆孔，用高強(qiáng)錨桿將加固底板2-1緊貼固定在箱梁的頂板上表面以及底板下表面。連接桿2-3呈交叉布置，在相交處將一根連接桿截?cái)?，借助拼接?-4將相互交叉的連接桿2-3連接在一起，連接桿的另一端與加固底板2-1連接，形成x型桁架式結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，箱梁頂板上表面及底板下表面安裝的加固底板為[32a槽鋼，連接桿2-3采用規(guī)格為200×200×18mm的等肢角鋼，角鋼的突出肢位于同一側(cè)，上部的兩個(gè)角鋼之間形成的夾角是70°，與箱梁底板連接的兩個(gè)角鋼之間的夾角是70°。本實(shí)施例中，連接桿2-3的端部穿過箱梁頂板、底板與加固底板相連接。在箱梁頂板上表面，以頂板上表面安裝的加固底板為中心，沿箱梁縱向澆注長50cm，厚10cm的超高性能纖維混凝土鋪裝層5，其余位置澆注10cm厚瀝青混凝土鋪裝。采用超高性能纖維混凝土鋪裝層可以提高鋪裝層局部剛度，同時(shí)控制自重。

上述實(shí)施例中的連接桿所采用的角鋼還可以用槽型鋼、t型鋼、h型鋼來替換，而且角鋼可以是等肢角鋼也可以是不等肢角鋼。其實(shí)施不僅限于上述的情形。