一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，包括斜拉索、以及设置在原双幅主墩承台之间的新增承台、设置在原双幅主墩墩身之间的新增墩身和设置在原双幅箱梁内侧腹板外边缘之间的新增顶板和新增底板；原双幅箱梁内侧腹板、新增顶板和新增底板形成新箱室，新箱室内设有墩顶横隔板和锚固横隔板，在与墩顶横隔板对应的新增顶板上设有索塔；斜拉索穿过索塔，两端分别安装在锚固横隔板上。本实用新型专利技术使双幅箱梁变单箱多室的整体箱梁，梁体的抗弯承载力、抗剪承载力、抗扭承载力均得到较大的提高，箱梁的受力得到明显改善；斜拉索能够有效减小箱梁的挠度，改善桥梁的线型，提高结构的耐久性，延长结构的使用寿命。

A Reinforcement Structure of Low Tower Cable-Stayed Bridge with Double Continuous Rigid Frame Bridge

【技术实现步骤摘要】
一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构
本技术属于桥梁工程领域，涉及一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，基础设施不断完善，公路交通路网日趋完善。桥梁作为公路的重要组成部分，也随之大量修建。连续刚构桥因其具有结构轻盈、跨越能力大、施工方便、造价低等特点，在大跨径桥梁中占了很大的比重。然而，大量的连续刚构桥在运营几年至十几年后，出现了跨中下挠过大、因抗弯承载力和抗剪承载能力不足而产生的裂缝等病害，影响结构的安全、耐久性和使用寿命。目前这类桥梁可借鉴的加固方法，如CN107151987A所披露，在桥墩上方、双幅T型刚构桥两幅之间设置塔基横梁，塔基横梁设置预应力钢筋，塔基横梁的顶面中部设置主塔，主塔内设置索鞍，在双幅T型刚构两幅之间、主塔的两侧对称设置锚固梁，锚固梁中开设索孔，索鞍与索孔之间穿设张拉后锚固于锚固梁的斜拉索。将该加固方法应用于解决T型刚构桥的上述病害时，存在以下技术问题：(1)斜拉索的竖向分力、索塔的自重及塔基横梁的自重均由塔基横梁承担，塔基横梁的竖向荷载较大，容易造成塔基横梁底面受弯开裂；(2)未能给出加固所需的索塔高度的确定方法；(3)斜拉索在箱梁上的位置固定，但实际工程中，每一座连续刚构桥的受力及变形均不同，应根据每座桥的实际情况确定斜拉索的位置，以达到斜拉索的索力最大利用率和最合理的主梁弯矩。(4)仅在索塔和拉索锚固位置设置塔基横梁和锚固梁，索力仅能通过锚固梁于箱梁的连接构件传递至箱梁内，索力传递面小。斜拉索与箱梁未能形成整体。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提出一种整体性好、整体抗弯、抗扭承载力明显提高和安全可靠的双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构及施工方法。为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，包括斜拉索、以及设置在原双幅主墩承台之间的新增承台、设置在原双幅主墩墩身之间的新增墩身和设置在原双幅箱梁内侧腹板外边缘之间的新增顶板和新增底板；所述的新增承台和新增墩身固连；所述的新增承台与原双幅主墩承台组成整体承台；所述的新增墩身与原双幅主墩墩身组成整体墩身；所述的原双幅箱梁的内侧翼缘与新增顶板固连，原双幅箱梁内侧腹板、新增顶板和新增底板形成新箱室，新箱室与双幅箱梁组成整体箱梁；在原双幅主墩处的新箱室内设有墩顶横隔板；在斜拉索锚固处的新箱室内设有锚固横隔板，锚固横隔板对称分布在原双幅主墩的两端；所述的墩顶横隔板固连在新增墩身上；在与墩顶横隔板对应的新增顶板上设有索塔；所述的斜拉索的一端安装在原双幅主墩一端的锚固横隔板上，斜拉索的另一端穿过索塔并安装在原双幅主墩另一端的锚固横隔板上，每条斜拉索均分布在对应的垂直平面上。作为本技术的进一步说明，所述的新增承台、新增墩身、墩顶横隔板、新增底板、新增顶板和锚固横隔板均采用低收缩混凝土浇筑而成；所述的索塔采用钢纤维混凝土浇筑而成；所述的斜拉索采用直径为15.2mm的高强低松弛的钢绞线。低收缩混凝土的强度等级等于或略高于原桥对应部位混凝土的强度；钢纤维混凝土的强度等级与双幅箱梁相同。作为本技术的进一步说明，所述的新增承台、新增墩身内对应配置普通钢筋。作为本技术的进一步说明，所述的新增顶板、新增底板内对应配置预应力钢束和普通钢筋。作为本技术的进一步说明，所述的墩顶横隔板在顺桥方向的两端面与索塔根部的对应端面的距离均为0.5m；所述的斜拉索锚固处的锚固横隔板厚度为0.5m；所述的墩顶横隔板和锚固横隔板内对应配置普通钢筋。与斜拉索锚固部位的锚固横隔板采用局部加厚设计；新增顶板上设有供斜拉索穿过的孔洞。作为本技术的进一步说明，根据以下塔高优化模型确定索塔的高度：s.t.{x}＞{0}{PD}+[AP]{x}≤{Pmax}{Dmin}≤{DD}+[AD]{x}≤{Dmax}{Mmin}≤{MD}+[AM]{x}≤{Mmax}{Hmin}≤H≤{Hmax}；式中：s.t.表示满足以下条件；f(x)——斜拉索初张力目标函数；xi——斜拉索初张力；n——单元数量；{x}——斜拉索初张拉矩阵；{0}——斜拉索拉力为零；[AP]——索力影响矩阵，即单位初张力作用下索力；{PD}——恒载作用下的索力矩阵；{Pmax}——斜拉索的容许索力矩阵；[AD]——主梁各节点位移影响矩阵，即主梁各节段位移；{DD}——主梁各节点位移矩阵，其中{DD}＝{DLD1、DRD1、DLD2、DRD2、…、DLDm、DRDm}，DLDi和DRDi分别为恒载作用下第i号节点的位移，1≤i≤m；{Dmax}——控制截面的位移上极限值；{Dmin}——控制截面的位移下极限值；{MD}——主梁各单元杆端弯矩矩阵，其中{MD}＝{MLD1、MRD1、MLD2、MRD2、…、MLDm、MRDm}，MLDi和MRDi分别为恒载作用下第i号单元左、右端的弯矩，1≤i≤m；[AM]——主梁各单元杆端弯矩影响矩阵，即主梁各单位杆端弯矩；{Mmax}——控制截面的弯矩上极限值；{Mmin}——控制截面的弯矩下极限值；H——塔高；Hmax——塔高的上极限值；Hmin——塔高的下极限值；由塔高优化模型可得当索塔高度为主跨跨度的0.11倍时，斜拉索在其容许应力范围内利用率最高。作为本技术的进一步说明，斜拉索在索塔中采用分丝管构造，斜拉索索力按照以下初张力优化的数学模型确定：minf(x)＝{x}T[G]{x}+2[F]{x}+Ds.t.c1(x)＝{Dmin}-[AD]{x}-{DD}≤0c1(x)＝{DD}+[AD]{x}-{Dmax}≤0ci(x)＝{Pmin}-[AP]{x}-{PD}≤0{x}≥{0}；式中：s.t.表示满足以下条件；f(x)——斜拉索初张力目标函数；{x}——斜拉索初张拉矩阵；{x}T——斜拉索初张拉转秩矩阵；[G]＝[AM]T[B][AM]+[AN]T[C][AN]；[F]＝[MD]T[B][AM]+{ND}T[C][AN]；D＝[MD]T[B][MD]+{ND}T[C][ND]；[AP]——索力影响矩阵；[AM]——主梁各单元杆端弯矩影响矩阵；[AN]——主梁各单元杆端轴力影响矩阵；[B]——单元柔度对单元弯矩的加权系数矩阵，1≤i≤m，(j＝i+1)，Ei——第i号主梁单元的弹性模量，Ii——第i号主梁单元的截面惯性矩，Ai——第i号主梁单元的截面面积，Li——第i号主梁单元的单位长度；[C]——单元柔度对单元轴力的加权系数矩阵,1≤i≤m，(j＝i+1)，{MD}——主梁各单元杆端弯矩矩阵，{MD}＝{MLD1、MRD1、MLD2、MRD2、…、MLDm、MRDm}T，MLDi和MRDi分别为恒载作用下第i号单元左、右端的弯矩，1≤i≤m；{ND}——主梁各单元杆端轴力矩阵，{ND}＝{NLD1、NRD1、NLD2、NRD2、…、NLDm、NRDm}T，NLDi和NRDi分别为恒载作用下第i号单元左、右端的轴力，1≤i≤m；[AD]——主梁各节点位移影响矩阵，即主梁各节段位移；{DD}——主梁各节点位移矩阵,{DD}＝{DLD1、DRD1、DLD2、DRD2、…、DLDm、DRDm}T，DLDi和DRDi分别为恒载作用下等i号节点的位移，1≤i≤m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，其特征在于：包括斜拉索（5）、以及设置在原双幅主墩承台之间的新增承台（1）、设置在原双幅主墩墩身之间的新增墩身（2）和设置在原双幅箱梁内侧腹板外边缘之间的新增顶板（7）和新增底板（6）；所述的新增承台（1）和新增墩身（2）固连；所述的新增承台（1）与原双幅主墩承台组成整体承台；所述的新增墩身（2）与原双幅主墩墩身组成整体墩身；所述的原双幅箱梁的内侧翼缘与新增顶板（7）固连，原双幅箱梁内侧腹板、新增顶板（7）和新增底板（6）形成新箱室，新箱室与双幅箱梁组成整体箱梁；在原双幅主墩处的新箱室内设有墩顶横隔板（3）；在斜拉索锚固处的新箱室内设有锚固横隔板（8），锚固横隔板对称分布在原双幅主墩的两端；所述的墩顶横隔板（3）固连在新增墩身（2）上；在与墩顶横隔板（3）对应的新增顶板上设有索塔（4）；所述的斜拉索（5）的一端安装在原双幅主墩一端的锚固横隔板上，斜拉索（5）的另一端穿过索塔（4）并安装在原双幅主墩另一端的锚固横隔板上，每条斜拉索（5）均分布在对应的垂直平面上。

【技术特征摘要】
1.一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，其特征在于：包括斜拉索（5）、以及设置在原双幅主墩承台之间的新增承台（1）、设置在原双幅主墩墩身之间的新增墩身（2）和设置在原双幅箱梁内侧腹板外边缘之间的新增顶板（7）和新增底板（6）；所述的新增承台（1）和新增墩身（2）固连；所述的新增承台（1）与原双幅主墩承台组成整体承台；所述的新增墩身（2）与原双幅主墩墩身组成整体墩身；所述的原双幅箱梁的内侧翼缘与新增顶板（7）固连，原双幅箱梁内侧腹板、新增顶板（7）和新增底板（6）形成新箱室，新箱室与双幅箱梁组成整体箱梁；在原双幅主墩处的新箱室内设有墩顶横隔板（3）；在斜拉索锚固处的新箱室内设有锚固横隔板（8），锚固横隔板对称分布在原双幅主墩的两端；所述的墩顶横隔板（3）固连在新增墩身（2）上；在与墩顶横隔板（3）对应的新增顶板上设有索塔（4）；所述的斜拉索（5）的一端安装在原双幅主墩一端的锚固横隔板上，斜拉索（5）的另一端穿过索塔（4）并安装在原双幅主墩另一端的锚固横隔板上，每条斜拉索（5）均分布在对应的垂直平面上。2.根据权利要求1所述的一种双幅连续刚构桥的矮塔斜拉桥加固结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫利君，杜爱兵，陈华，颜廷舟，郭峰祥，张伟，赵业梅，黄琳，曹蔚，
申请(专利权)人：湖北省交通规划设计院股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42