[发明专利]一种桥梁结构分离式钢—混凝土组合桁架加固法

说明书

技术领域

本发明涉及土木学科的桥梁和结构工程领域，具体涉及一种桥梁上部结构的加固强化方法、施工工艺，尤其是对铁路桥梁的快速强化提升。 

背景技术

长期以来，为解决运量与运能不足的矛盾，我国铁路部门先后采用了提高货车轴重、加大行车密度、增加列车编组等方式提高运能，然而，面对我国幅员辽阔、资源分布极不平衡的情况，如何提高运能依然是我国铁路目前亟待解决的问题之一。 

重载铁路输送能力大，经济和社会效益显著，发展铁路重载运输，已成为世界各国铁路运输发展的方向，也是我国加速提高铁路运输能力的主要途径。加快煤运通道建设和既有线扩能改造力度，形成运力强大、组织先进、功能完善的煤炭运输系统是我国《中长期铁路网规划》的重要发展内容之一。我国铁路货运的发展方向是重载化，具体来说就是要大轴重化、高牵引质量化、大运量化。要保证重载铁路高效、安全地运营，组成重载铁路系统的各要素必须保持高标准，加之我国特有的高行车密度，这对我国重载铁路技术提出了更高的要求。 

铁路桥梁、路基所受的动载强度加大，受载频率增高，引起荷载效应加大、材料应力幅加大，导致既有铁路桥梁和路基以及轨道的使用寿命缩短，结构的强度、刚度、稳定性等方面的安全储备下降，各种病害出现的几率加大、危害性加剧。如我国大秦线、朔黄线经过几年的重载运行，已经产生了桥梁横隔板断裂、梁体裂纹、墩台裂损、梁端顶死、支座倾斜、涵洞裂损、涵洞变形以及桥涵过渡段路基下沉、区间路堤和路堑地段下沉、路肩宽度不足、基床翻浆冒泥及道床板结、排水不良等多种类型病害。随着我国铁路重载运输轴重的加大、牵引质量的不断提高以及行车密度的不断增加，既有铁路桥梁和路基的使用条件将更加恶化，桥梁和路基病害产生的几率将进一步加大。因此，既有铁路桥梁的加固改造已成为亟待解决的问题。 

目前桥梁工程中常用的加固方法有加大截面加固法、粘钢加固法、FRP材料粘贴加固法、改变结构传力途径加固法以及外包钢加固法等。受结构形式或材料特性的影响，这些传统加固方法均有一定的局限性。 

(1)采用加大截面加固法时，如果设计中未能从整体结构的角度上分析，仅仅为局部加大而加大，这样会造成整体结构其它部分形成薄弱层而发生重大破坏；加大构件截面，其质量和刚度将发生变化，结构的固有频率也随之改变，很 有可能进入到地震或风震的频率中而产生共振现象。 

(2)粘钢加固法虽然施工工艺较简单，可在一定程度上提高结构的承载力，但对梁体表面平整度、清洁度要求较高，而且加固的有效性主要取决于粘结材料的强度及耐久性，抗疲劳性能也不够稳定。 

(3)FRP加固对结构刚度的提高不明显，抗剪及连接问题均比较突出，且FRP材料与混凝土之间粘结面的耐久性和防火性能较差。 

综上所述，传统加固方法存在新旧两种材料连接可靠性不足、提高的承载力有限、耐久性较差等缺陷。在粘贴钢板、FRP材料及胶液固化期间需要封闭交通，这恰恰是重载铁路运营部门所忌讳的，因为铁路中断一天，其经济损失将达上亿元。本发明的铁路分离式主梁体外预应力钢-混凝土组合桁架加固技术可以在大幅提高原桥承载力的同时，改善桥梁的疲劳耐久性和疲劳性，在偏心活载作用下受力比较均匀、跨越能力大，体外预应力可以实现单根更换以及多次张拉，施工不中断交通、快速方便、加固后外观效果好，是一种技术上可靠、经济上合理、施工便利的有效加固方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁结构的快速加固施工技术，具有不影响列车运行、体外预应力筋可以更换和多次张拉、梁体整体工作性能优越、耐久性好、工艺简单、制作速度快、施工质量容易保证、维修养护方便等优点，并且省去了混凝土模板安装以及费用，节约了施工时间。