[发明专利]用槽形拱肋复合增强的石拱桥构造

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构和桥梁道路工程领域，特别涉及一种用槽形拱肋复合增强的石拱桥构造。

背景技术

石拱桥属于较为坚固耐用的桥梁之一，且修筑简单，成本相对较低，在山区及跨度不大的区域较多的使用。实际使用中，由于桥梁结构中接缝数量越多，桥梁的实际工作状态偏离设计理想状态的可能性就越大，结构的可靠性就越差。石拱桥的砌缝由多人在不同时间、不同的环境条件下完成，其界面处理、砌缝材料、工艺、质量难以用规范中的砌筑标准来衡量，石砌主拱结构的砌缝及其界面经过较长时间由外及里的风化、渗透作用，加上长期的温度、湿度、冲击荷载、反复荷载以及超载的藕合作用，使主拱结构不同部位的力学性能产生不同程度的退化，导致主拱结构的实际轴线与其原设计理论拱轴线发生偏离，这种由内在品质引起拱轴线的偏离通常难以体现在主拱宏观尺度的变化上，当由内在品质引起拱轴线的偏差达到某一程度时，就会导致结构受力体系由量变到质变的改变而突然垮塌。而这种垮塌是无明显预兆的、突然的，难以预期的，由此引起的损失也较为巨大。

由于石拱桥砌缝由外及里的风化过程引起结构性能退化具有不可逆性，即使对其进行修复也难以根治。鉴于桥梁安全的重要性，难以容忍哪怕是1/10000的小概率垮塌事故，故作者建议：在条件许可时，对超过20年使用期的30米跨径以上石拱桥，即使未发现明显病害，也宜预先进行潜在性加固处治，以杜绝突然性的垮塌事故。

为解决上述问题，会对石拱桥进行加固，常规加固方法具有：

1)直接对病害处理：灌缝补损，即对砌缝进行压浆灌缝，对损伤部位进行加固处治，如在局部通过粘贴碳纤维或钢板进行加固。短期内这些加固措施对病害具有一定的抑制作用，但因砌缝众多，质量不一，砌缝内的风化和缺陷难以根治，结构性能的不确定性依然会引发桥梁长期安全风险。

2)外包混凝土加固法：该法解决了砌体进一步风化的问题，并使承载能力有所提高，但具有如下问题：

a对主拱四个面实施网眼式的钻孔植筋会使已有病害的石拱桥内部损伤进一步增大，在石砌体内植筋受到石料纵横密布砌缝的影响，植筋的可靠性远不及在混凝土结构中的钢筋可靠。

b外包混凝土对长条矩形截面的石拱桥主拱圈所谓的套箍效应非常微弱，加强作用并不明显。

c若考虑易于保证施工质量并明显增大承载力，外包混凝土的厚度宜取较大值；但由于外包混凝土的自重将全部由原石拱圈承受，负重的增大可能导致原主拱圈的病害发展；外包混凝土仅与原主拱圈共同承担活载部分，为原主拱圈分担的内力实际较微弱，因此工程量大，但技术经济效益并不明显。若外包混凝土厚度取小值，则薄层混凝土施工质量难以保证，结构可靠性较差。

d尤其位于主拱圈底面的外包混凝土，其在硬化前的自重作用一直存在使混凝土与原石拱圈分离的趋势，加之混凝土自身的收缩影响，得外包混凝土与原结构结合的可靠性令人担忧。

因此，需要一种加固石拱桥的拱圈的构造，具有较好的加固效果，使石拱桥的加固既能明显提高其承载能力，改善无预兆破坏，并且能够减少加固结构自重，避免施工措施对原石砌主拱的进一步损伤，保证桥梁的安全使用，具有显著的技术经济综合效益。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用槽形拱肋复合增强的石拱桥构造，具有较好的加固效果，使石拱桥的加固既能明显提高其承载能力，改善无预兆破坏，并且能够减少加固结构自重，避免施工措施对原石砌主拱的进一步损伤，保证桥梁的安全使用，具有显著的技术经济综合效益。

本发明的用槽形拱肋复合增强的石拱桥构造，包括石砌主拱和分列石砌主拱横向两侧的两个横截面为槽形的槽形拱肋，所述石砌主拱的横向两侧面分别对应嵌合于两个槽形拱肋的槽内。

进一步，所述槽形拱肋的槽形为槽钢形槽或L形槽；

进一步，槽形拱肋至少在位于石砌主拱承受正弯矩处与石砌主拱内侧对应具有翼板，至少在位于石砌主拱承受负弯矩处与石砌主拱内侧外应具有翼板；

进一步，所述槽形拱肋为现浇钢筋混凝土形成或采用预成型后装配形成；

进一步，与石砌主拱的实腹段对应处的槽形拱肋段的槽形为L形槽，且L形槽的翼板位于石砌主拱的内侧；与石砌主拱除实腹段的其余拱段对应的槽形拱肋段的槽形为槽钢形槽，位于石砌主拱的内侧和外侧均具有翼板；

进一步，分列石砌主拱横向两侧的两个槽形拱肋之间位于石砌主拱的内侧和外侧分别浇筑或焊接形成横向联系；

进一步，位于石砌主拱外侧的横向联系浇筑的位置与石拱桥的立柱或横墙对应；