[发明专利]一种用于加固PSC连续箱梁桥的可调预应力钢桁架及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加固PSC连续箱梁桥的可调预应力钢桁架及施工方法(PSC：预应力钢筋混凝土)，该可调预应力钢桁架布置在PSC连续箱梁桥的主梁箱室内；可调预应力钢桁架在每根上弦杆上布置对接调整装置，通过对接调整装置来调整每根上弦杆的长度以达到调整钢桁架预应力的大小和分布，从而使布置于PSC连续箱梁桥的主梁箱室内的可调预应力钢桁架通过自身的强度、刚度和预应力来提高PSC连续箱梁桥承载力，即在不中断或减少中断交通情况下采用可调预应力钢桁架来加固既有的PSC连续箱梁桥并使承载力提高；可调预应力钢桁架的自身结构和施工方法的设计使提高PSC连续箱梁桥承载力更高效、更简单、更安全和更经济。

背景技术

目前国内外对桥梁进行加固改造的主要技术方案如下：

1)增大梁截面加固法：当桥的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。但其缺点也非常明显，由于增大截面不可避免增加了结构自重，所以对于本论文所研究的大跨度预应力混凝土连续箱梁桥加固不是很适用。

2)加厚桥面补强法：该技术是将原有桥面铺装层拆除，在桥面板上浇筑一层新的钢筋混凝土补强层，用于提高桥梁的抗弯刚度，这种加固补强方式称为“加厚法”。但这种方法由于加厚部分使桥梁自重和恒载弯矩增加较多，并且仍然是原结构下缘受拉钢筋应力控制设计，故此加固方法一般只适用于跨径较小的T形梁桥或板桥。该方法同样对于大跨度预应力混凝土连续箱梁桥加固不适用。

3)增大梁肋加固法：增大梁肋加固法常用于T形截面桥，对于这部分桥梁，可以将梁的下缘加宽加强，增大截面面积，并在新混凝土截面中增设受力主筋。但增大截面不可避免增加了结构自重，所以对于本论文所研究的大跨度预应力混凝土连续箱梁桥加固不是很适用。

4)锚喷混凝土：锚喷混凝土是借助喷射机械，通过管道高压高速喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上，使其凝结硬化形成一种钢筋混凝土结构，增大原桥结构强度。但此种加固方法仅在浆砌片石拱桥加固中运用较多，并很好解决石拱桥常见灾害。

5)增设纵梁加固法：在墩台地基安全性能好，并且有足够承载力的情况下，可增设承载力较高和刚度较大的纵梁，新梁与旧梁相连接，共同受力。此种为保证新旧混凝土能够共同工作，必须做好新旧桥之间的横向连接，加固施工期间要中断交通，而且存在新增纵梁与原梁受力不同步问题。

6)黏贴钢板加固法：是指用胶黏剂把薄钢板黏贴在混凝土结构表面，通过粘结剂的粘结强度，把荷载传递到钢板，使钢板和混凝土协同工作的一种加固方法。但是存在黏贴钢板被动受力问题，当黏贴钢板发挥应有的作用时，被加固梁体往往已变形较大，因此，在大跨度预应力混凝土连续箱梁桥已经发生较大跨中下挠情况下，加固效果不是很理想。

7)黏贴碳纤维加固法：碳纤维复合材料加固技术是将碳纤维布(或板)用树脂类胶结材料黏贴于混凝土表面，利用碳纤维的高强度来对混凝土结构进行补强加固，提高其承载力。虽然碳纤维具有高强度，结构形状适应性强等优点，但在大跨度预应力混凝土连续箱梁桥加固时，如果要使得碳纤维发挥作用必须使钢箱梁发生较大的变形。因此，采用此加固大跨度预应力混凝土连续箱梁桥虽然可以大幅度提高其极限承载力，但对提高正常使用状态承载力不够明显。

8)体外预应力加固法：体外预应力加固梁式桥，是改变了梁体原有的受力状态的加固方法。对于大跨度预应力混凝土连续箱梁桥采用体外预应力加固，一般将预应力设置在箱梁的箱室内，但由于箱梁跨中的梁高比较小，使得体外预应力的布置角度受到一定限制，体外预应力的竖向分力有限，而且加固设计不当还会引起箱梁局部截面应力超限，造成附加安全隐患。

随着我国经济发展，交通运输量猛增，车辆承载能力不断攀升；同时，规范设计荷载标准值较低导致大量桥梁承载力不足，使用短期间易出现结构损坏。针对目前常规桥梁加固方案用于大跨度预应力混凝土连续箱梁桥技术改造、大幅度提高其承载力方面还存在一定缺陷和不足这一情况。本专利以既有大跨度预应力混凝土箱梁桥为研究对象，搜集并分析导致其承载力不足的主要破坏机理及缺陷，设计出一种用于加固PSC连续箱梁桥的可调预应力钢桁架及施工方法及施工方法，使提高PSC连续箱梁桥承载力更高效、更简单、更安全和更经济。

发明内容

本发明的目的是克服目前在提高PSC连续箱梁桥承载力面还存在一定缺陷和不足这一情况，设计出一种用于加固PSC连续箱梁桥的可调预应力钢桁架及施工方法；

本发明的结构特征如下：