一种支撑盖梁加固悬臂桥梁受损牛腿结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁加固施工技术领域，具体涉及一种支撑盖梁加固悬臂桥梁受损牛腿结构及其施工方法。

背景技术

现有技术对于桥梁受损牛腿，参考图1，主要采用搭设支架使用千斤顶对受损部位进行顶升，然后安装加固体系或进行加固施工，缺点在于搭设支架和使用千斤顶顶升，施工周期长、施工花费高，需要对桥梁进行封闭严重影响交通。现有技术在对桥梁进行受损牛腿维修时为保证加固装置与桥梁底部紧密贴合通常使用加设钢板的方式进行，由于钢板是刚性材料，加设钢板的方法难以保证荷载的稳定传递，并且对原有受损部位的受力产生荷载附加导致受力较为复杂，同时钢板在桥梁受损部位下方受排水的影响对钢板产生腐蚀，严重影响耐久性。基于现有技术的不足，提出一种单侧钢支撑盖梁及刚柔连接层加固桥梁受损牛腿施工方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中由于悬臂桥梁支撑牛腿发生损坏，承载力满足不了要求，因此需要对悬臂桥梁牛腿进行加固维修，现有技术中的加固方式施工周期长、施工花费高，需要对桥梁进行封闭严重影响交通，且难以保证荷载的稳定传递，并且对原有受损部位的受力产生荷载附加导致受力较为复杂，同时钢板在桥梁受损部位下方受排水的影响对钢板产生腐蚀，严重影响耐久性的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种支撑盖梁加固悬臂桥梁受损牛腿结构，用于对受损牛腿进行加固，包括固定设置在最靠近所述受损牛腿的桥柱上的钢支撑盖梁，所述钢支撑盖梁与所述受损牛腿梁底之间设置有用于承受所述受损牛腿载荷的刚柔连接层。

进一步的，所述钢支撑盖梁包括一与所述桥柱上端部固定套接的连接部、以及一固定连接在所述连接部靠近所述受损牛腿一侧的承接部，所述承接部包括有与所述连接部固定连接的钢支撑盖梁底板，所述钢支撑盖梁底板上沿其水平方向间隔竖直设置有若干个钢支撑盖梁中腹板，相邻的所述钢支撑盖梁中腹板之间间隔均匀设置有若干钢支撑盖梁内横隔板，两个最外侧的所述钢支撑盖梁中腹板的外侧对称设置有若干间隔均匀设置的钢支撑盖梁外横隔板，所述钢支撑盖梁内横隔板、钢支撑盖梁外横隔板与所述钢支撑盖梁中腹板形成类十字状支撑结构，所述钢支撑盖梁中腹板、钢支撑盖梁内横隔板、钢支撑盖梁外横隔板的顶部支撑连接有钢支撑盖梁顶板，所述刚柔连接层设置在所述钢支撑盖梁顶板上。

进一步的，所述连接部包括有与所述桥柱锚固固定的的第一半圆钢套筒、第二半圆钢套筒，所述第一半圆钢套筒、第二半圆钢套筒之间通过拼接螺栓形成固定，所述第一半圆钢套筒设置在所述桥柱远离所述受损牛腿的一侧，所述第二半圆钢套筒设置在所述桥柱靠近所述受损牛腿的一侧，所述承接部固定设置在所述第二半圆钢套筒上。

进一步的，所述刚柔连接层包括有设置在所述钢支撑盖梁顶板顶面上的小石子混凝土垫层、以及设置在所述小石子混凝土垫层顶面上的环氧树脂砂浆层，所述环氧树脂砂浆层与所述受损牛腿的梁底抵接。

一种支撑盖梁加固悬臂桥梁受损牛腿施工方法，包括以下步骤：

S1.桥柱凿毛处理；

S2.在桥柱远离牛腿受损侧上固定安装第一半圆钢套筒；

S3.将钢支撑盖梁的钢支撑盖梁底板、钢支撑盖梁中腹板、钢支撑盖梁内横隔板、钢支撑盖梁外横隔板、钢支撑盖梁顶板组装焊接作业，形成承接部。

S4.将钢支撑盖梁承接部与第二半圆钢套筒焊接安装；

S5.将钢支撑盖梁承接部、第二半圆钢套筒的结合体与第一半圆钢套筒安装固定；

S6.在钢支撑盖梁顶板上焊接不等边角钢与加焊钢板，形成小石子混凝土垫层的模板；

S7.小石子混凝土垫层浇筑；

S8.在小石子混凝土垫层外边缘位置与桥梁梁底之间设置封边胶，形成环氧树脂砂浆层的模板；

S9.环氧树脂砂浆层注入成型；

S10.铲除封边胶。

进一步的，步骤S3中，钢支撑盖梁底板设置在整个承接部的下部，将钢支撑盖梁中腹板焊接在钢支撑盖梁底板的上部，钢支撑盖梁内横隔板焊接在钢支撑盖梁中腹板内侧，钢支撑盖梁外横隔板焊接在钢支撑盖梁中腹板外侧，钢支撑盖梁顶板焊接在钢支撑盖梁中腹板、钢支撑盖梁内横隔板、钢支撑盖梁外横隔板的上部。

进一步的，步骤S6中，在钢支撑盖梁顶板的内侧四周焊接不等边角钢，保持不等边角钢稳固，不等边角钢所围的区域为四边形区域；然后在不等边角钢的顶部设加焊钢板，加焊钢板与不等边角钢的顶部紧密结合，没有缝隙，不等边角钢的顶部设加焊钢板的整体高度达到100mm。

进一步的，步骤S7中，使用混凝土压浆机向不等边角钢与加焊钢板所围成的空腔区域内注入C小石子混凝土，观测混凝土液面的上升情况，当混凝土的液面达到100mm高时停止注入，混凝土终凝后对C小石子混凝土进行养护，当达到设计强度后，拆除加焊钢板，不拆除不等边角钢。

进一步的，步骤S8中，在小石子混凝土垫层的外边缘与梁底之间注封边胶，围绕小石子混凝土垫层的外边缘进行注入，当封边胶围绕小石子混凝土垫层的外边缘注入一圈后停止注入，在封边胶凝固前向封边胶的底部插入空心小导管作为注浆孔，在封边胶的上部插入空心小导管作为出浆孔。

进一步的，步骤S9中，使用压浆机将环氧树脂砂浆从封边胶的注浆孔注入，当出浆孔有环氧树脂砂浆溢出则小石子混凝土垫层与梁底之间50mm的平层缝隙则填充完毕。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)采用单侧加固桥梁受损牛腿，采用经济可行的单侧加固桥梁受损牛腿达到加固效果，部件重量小、尺寸小只需要使用吊机进行安装，避免搭设支架、千斤顶卸荷，避免了封闭交通；

(2)使用钢支撑盖梁和半圆钢套筒在受损牛腿下方进行卸荷，减少受损牛腿的荷载，达到加固区域的精准支撑，明显区别于大尺寸的加固结构造成材料浪费，减少钢材使用；

(3)为避免桥梁牛腿的桥梁直接支撑在钢结构上产生复杂应力状态，采用了C40小石子混凝土垫层、环氧树脂砂浆的刚柔连接层，使荷载传递均匀有效，有效保护受损牛腿，同时荷载传递路径从柔至刚均匀过渡，加长了使用寿命，避免了现有常规技术加垫钢板导致的受力复杂和受损牛腿二次损坏的情况；

(4)钢支撑盖梁体体型较小安装使用吊机、半圆钢套筒安装通过螺栓连接、环氧树脂砂浆硬化速度快，采用常规机具就能完成吊装、螺栓连接以及注浆工艺简便，环氧树脂砂浆快速硬化的特点大大减少对正常交通影响，整个施工过程对原有道路影响很少，不需要进行封闭道路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术示意图；

图2为本发明半圆钢套筒与桥柱连接示意图；

图3为本发明第一半圆钢套筒与第二半圆钢套筒连接结构示意图；

图4为本发明钢支撑盖梁底板、钢支撑盖梁中腹板连接结构示意图；

图5为本发明钢支撑盖梁内横隔板、钢支撑盖梁外横隔板安装结构示意图；

图6为本发明钢支撑顶板安装结构示意图；

图7为本发明不等边角钢、加焊钢板安装结构示意图；

图8为本发明小石子混凝土垫层设置位置结构示意图；

图9为本发明环氧树脂砂浆层设置位置结构示意图；

图10为本发明施工方法第一半圆钢套筒安装示意图；

图11为本发明施工方法承接部组装焊接示意图；

图12为本发明施工方法承接部与第二半圆钢套筒安装示意图；

图13为本发明施工方法承接部安装于桥柱示意图；

图14为本发明施工方法刚柔连接层的设置位置示意图；

图15为本发明施工方法的效果图。

图中：1.受损牛腿、2.桥柱、3.锚栓孔、4.锚栓、5.第一半圆钢套筒、6.第二半圆钢套筒、7.拼接螺栓、8.钢支撑盖梁底板、9.钢支撑盖梁中腹板、10.钢支撑盖梁内横隔板、11.钢支撑盖梁外横隔板、12.钢支撑盖梁顶板、13.不等边角钢、14.加焊钢板、15.小石子混凝土垫层、16.封边胶、17.环氧树脂砂浆层。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种支撑盖梁加固悬臂桥梁受损牛腿结构，主要包括锚栓孔3、锚栓4、拼接螺栓7、第一半圆钢套筒5、第二半圆钢套筒6、钢支撑盖梁底板8、钢支撑盖梁中腹板9、钢支撑盖梁内横隔板10、钢支撑盖梁外横隔板11、钢支撑盖梁顶板12、不等边角钢13、加焊钢板14、小石子混凝土垫层15、封边胶16、环氧树脂砂浆层17。

其中：

锚栓孔3：参照图2，锚栓孔3是位于半圆钢套筒内，通过开孔机在半圆钢套筒钻出锚栓孔3，锚栓孔3直径22mm，作用是当半圆钢套筒安装在桥柱上时可在锚栓孔上植入锚栓4，使半圆钢套筒与桥柱2稳固结合。

锚栓4：参照图2，锚栓4的直径为22mm，通过从半圆锚栓孔植入到桥柱2上，起到半圆钢套筒与桥柱2的结合作用。

拼接螺栓7：参照图3，拼接螺栓7位于两块半圆钢套筒相互连结的位置，作用是使两块半圆钢套筒在桥柱上紧固为一个整体，使钢支撑盖梁的荷载传递到桥柱2上。

第一半圆钢套筒5、第二半圆钢套筒6：参照图3，两个半圆钢套筒设置于桥柱位置，与桥柱紧固贴合，由两个半圆钢套筒组成一个整体的圆形钢套筒，两个半圆钢套筒的连接通过拼接螺栓7，同时两个半圆钢套筒通过锚栓4与桥柱2结合，两个半圆钢套筒的作用是保证钢支撑盖梁的荷载传递到桥柱2，实现对受损牛腿1的卸荷作用。半圆钢套筒高度为1700mm，钢板厚度24mm，内径为1200mm。

钢支撑盖梁底板8：参照图4，钢支撑盖梁底板8位于钢支撑盖梁的底部，主要是承受钢支撑盖梁其他构件的重量，以及整个钢支撑盖梁的基础作用，同时钢支撑盖梁底板8与半圆钢套筒焊接。钢支撑盖梁底板厚度24mm。

钢支撑盖梁中腹板9：参照图4，钢支撑盖梁中腹板9位于钢支撑盖梁的中部构件，主要发布在中部的两侧，主要承受钢支撑盖梁的荷载，传递至半圆钢套筒，钢支撑盖梁中腹板9与半圆钢套筒焊接。

钢支撑盖梁内横隔板10：参照图5，钢支撑盖梁内横隔板10位于钢支撑盖梁中腹板9之间的空隙内，主要分配顶板传递下来的荷载，钢支撑盖梁内横隔板10与钢支撑盖梁中腹板9焊接。

钢支撑盖梁外横隔板11：参照图5，钢支撑盖梁外横隔板11位于钢支撑盖梁中腹板9的外侧，钢支撑盖梁外横隔板11的一端与钢支撑盖梁中腹板9焊接，主要分配顶板传递下来的荷载。

钢支撑盖梁顶板12：参照图6，钢支撑盖梁顶板12主要承受桥梁传递下来的荷载，并均匀分配到钢支撑盖梁中腹板9、钢支撑盖梁内横隔板10、钢支撑盖梁外横隔板11上。

不等边角钢13：参照图6，不等边角钢13位于钢支撑盖梁顶板12上，并与钢支撑盖梁顶板12焊接，不等边角钢13是围绕小石子混凝土垫层15设置，起到垫层浇筑时的模板作用，以及在使用期间的定位C40小石子混凝土垫层的作用。不等边角钢13高度为40mm。

加焊钢板14：参照图7，加焊钢板14位于不等边角钢13为上方，并与不等边角钢13进行焊接，其作用是在小石子混凝土垫层15浇筑时外模板的作用，当垫层养护完成后对加焊钢板14进行拆除。加焊钢板14高度为60mm，使得不等边角钢13和加焊钢板14的总高度达到100mm，刚好满足100mm厚C40小石子混凝土垫层的外模板作用。

小石子混凝土垫层15：参照图8，小石子混凝土垫层采用C40型号，位于钢支撑盖梁顶板12上，不等边角钢13和加焊钢板14所围区域内，厚度为100mm，其作用是承受梁底传递的荷载并传递至钢支撑盖梁，小石子混凝土垫层15为刚性材料。

封边胶16：参照图9，封边胶位16于桥梁梁底与小石子混凝土垫层15的外边缘的位置，主要是当柔性环氧树脂砂浆浇筑时的外模的作用。封边胶16涂布在小石子混凝土垫层15的外边缘并与梁底粘接，当柔性环氧树脂砂浆浇筑起到维护保护，避免外溢的作用。如图9

环氧树脂砂浆层17：参照图9，柔性环氧树脂砂浆层17位于小石子混凝土垫层与梁底之间，厚度为50mm，主要是承载梁底传递下来的荷载并传递到小石子混凝土垫层，由于环氧树脂砂浆添加了少量的橡胶和树脂类材料，由于位于小石子混凝土垫层与梁底混凝土二者都是刚性材料，而环氧树脂砂浆层17呈现半刚性材料材料，起到承载并传递荷载，同时也缓存刚性材料的碰撞，延长钢支撑盖梁加固的使用寿命。

一种支撑盖梁加固悬臂桥梁受损牛腿施工方法，具体步骤如下：

(1)桥柱2凿毛处理。为了使钢支撑盖梁的半圆钢套筒与桥柱2更稳固结合，在受损牛腿的桥柱进行凿毛处理，凿毛的深度为30mm，由于半圆钢套筒高度为1700mm，所以凿毛的范围是桥柱顶部至桥柱顶部下方1700mm的范围，凿毛并且对凿除的区域进行除尘。

(2)安装远离受损侧的第一半圆钢套筒5。参照图10，使用吊机将第一半圆钢套筒5吊至桥柱2凿毛位置，使用钢丝绳进行临时绑扎固定，然后使用钻孔机从第一半圆钢套筒5的锚栓孔位置进行钻孔，孔深为80mm，完成钻孔后向孔内进行安装锚栓，以此为顺序从上至下逐层钻孔和安装锚栓，当所以锚栓安装完成后拆除临时钢丝绳，完成远离受损侧的第一半圆钢套筒安装。

(3)钢支撑盖梁各部件焊接。参照图11，在工厂内对钢支撑盖梁底,8、钢支撑盖梁中腹板9、钢支撑盖梁内横隔板10、钢支撑盖梁外横隔板11、钢支撑盖梁顶板12进行焊接作业。底板在整个钢支撑盖梁的下部，将中腹板焊接在底板的上部，内横隔板焊接在中腹板内侧，外横隔板焊接在中腹板外侧，顶板焊接在中腹板、内横隔板、外横隔板的上部。

(4)钢支撑盖梁与半圆钢套筒焊接。参照图12，当完成钢支撑盖梁焊接后，将第二半圆钢套筒6与钢支撑盖梁焊接，钢支撑盖梁的底板、中腹板、顶板与半圆钢套筒接触的部位进行焊接，这样钢支撑盖梁与第二半圆钢套筒就会形成一个整体。

(5)安装钢支撑盖梁与第二半圆钢套筒的结合体。参照图13，将结合体吊至桥柱凿毛出，并且与远离受损侧的第一半圆钢套筒5靠近，两个半圆钢套筒结合在一起后，使用钢丝绳进行临时绑扎固定，然后使用钻孔机从半圆钢套筒的锚栓孔位置进行钻孔，完成钻孔后向孔内进行安装锚栓，以此为顺序从上至下逐层钻孔和安装锚栓。

(6)拼接螺栓紧固7。参照图13，使用扳手将两个半圆钢套筒两侧的拼接螺栓7紧固，这样钢支撑盖梁就稳固地安装在桥柱上。,

(7)不等边角钢13与加焊钢板14的焊接。参照图13，安装完成的钢支撑盖梁与梁底的间距为150mm。为使钢支撑盖梁与梁底紧密贴合并且传递荷载，通过加设C40小石子混凝土垫层和环氧树脂砂浆使其紧密贴合。在钢支撑盖梁顶板的内侧四周焊接不等边角钢，保持不等边角钢稳固，不等边角钢所围的区域为四边形区域；然后在不等边角钢的顶部设加焊钢板，加焊钢板与不等边角钢的顶部紧密结合，没有缝隙，不等边角钢的顶部设加焊钢板的整体高度达到100mm。

(8)小石子混凝土垫层浇筑。参照图14，使用混凝土压浆机向不等边角钢与加焊钢板所围成的空腔区域内注入C40小石子混凝土，观测混凝土液面的上升情况，当混凝土的液面达到100mm高时停止注入，混凝土终凝后对C40小石子混凝土进行养护。当达到设计强度后，拆除加焊钢板，不拆除不等边角钢。

(9)封边胶封边处理。参照图14，在C40小石子混凝土垫层的外边缘与梁底之间注封边胶，围绕C40小石子混凝土垫层的外边缘进行注入，但注意不能往C40小石子混凝土垫层与桥底之间的缝隙内注入，当封边胶围绕C40小石子混凝土垫层的外边缘注入一圈后停止注入，在封边胶凝固前向封边胶的底部插入空心小导管作为注浆孔，在封边胶的上部插入空心小导管作为出浆孔。

(10)环氧树脂砂浆注入。参照图14，使用压浆机将环氧树脂砂浆从封边胶的注浆孔注入，当出浆孔有环氧树脂砂浆溢出则C40小石子混凝土垫层与桥底之间50mm的平层缝隙则填充完毕。

(11)铲除封边胶。当环氧树脂砂浆养护完成后，铲除封边胶，使环氧树脂砂浆层露出。至此完成单侧钢支撑盖梁及刚柔连接层加固桥梁受损牛腿的过程。

当汽车行驶到受损牛腿处时，参照图15，牛腿的荷载通过环氧树脂砂浆、C40小石子混凝土垫层传递至钢支撑盖梁，然后再传递到两个半圆钢套筒，最后荷载传递至桥柱。使桥梁受损的牛腿得到有效的支承，保护了受损牛腿。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)采用单侧加固桥梁受损牛腿，采用经济可行的单侧加固桥梁受损牛腿达到加固效果，部件重量小、尺寸小只需要使用吊机进行安装，避免搭设支架、千斤顶卸荷，避免了封闭交通；

(2)使用钢支撑盖梁和半圆钢套筒在受损牛腿下方进行卸荷，减少受损牛腿的荷载，达到加固区域的精准支撑，明显区别于大尺寸的加固结构造成材料浪费，减少钢材使用；

(3)为避免桥梁牛腿的桥梁直接支撑在钢结构上产生复杂应力状态，采用了C40小石子混凝土垫层、环氧树脂砂浆的刚柔连接层，使荷载传递均匀有效，有效保护受损牛腿，同时荷载传递路径从柔至刚均匀过渡，加长了使用寿命，避免了现有常规技术加垫钢板导致的受力复杂和受损牛腿二次损坏的情况；

(4)钢支撑盖梁体体型较小安装使用吊机、半圆钢套筒安装通过螺栓连接、环氧树脂砂浆硬化速度快，采用常规机具就能完成吊装、螺栓连接以及注浆工艺简便，环氧树脂砂浆快速硬化的特点大大减少对正常交通影响，整个施工过程对原有道路影响很少，不需要进行封闭道路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。