1.本实用新型专利涉及一种桥梁加固技术，属于桥梁加固工程领域。


背景技术：

2.我国境内的桥梁由于使用年限的增长、维修养护的不足、重载交通频繁运行等原因，普遍老化、衰退严重，绝大多数桥梁处于“带病”坚持工作状态。为确保桥梁的正常营运，保证交通安全，必须对这些桥梁进行维修加固。
3.目前桥梁加固工程中加固板/梁的方法主要有粘贴碳纤维法、粘贴钢板法、增大截面法、体外预应力法、改变结构体系的方法等。其中粘贴碳纤维法、粘贴钢板法属于被动加固体系，对提高桥梁承载能力有限。增大截面法在加固的同时增加了结构的自重，且需要搭设模板，进行混凝土养护，施工工期长。体外预应力法受施工条件的限制，存在施工难度大，内力变化较大且不容易控制等缺点。
4.现状已建成的部分桥梁墩台位于常水位以下，且桥下水位较深，在桥下无法搭设支架和模板，桥下无桥台基础或无法提供有效竖向支撑。
5.还有部分桥梁需要进行应急性维修处治，当所加固梁体承载能力不满足要求，但换梁成本较大，且消耗时间较长。在梁底无法搭设支架及模板，对加固工期要求短。采用传统材料如钢筋混凝土结构进行加固存在需要养生支模等弊端。


技术实现要素：

6.本实用新型专利要解决的技术问题是提供一种结构简单，施工方便、快捷；能在工厂进行预制，施工时不需要搭设支架及模板；能够极大地提高被加固混凝土板梁/桥的强度、刚度和稳定性，加固效率高，可做为临时性或永久性加固装置的加固混凝土板(梁)桥的装置。
7.本专利采用如下技术方案解决以上技术问题：
8.一种快速提升桥梁承载能力的加固系统，包括枕梁、加固梁、牛腿、锚固螺栓。锚固钢筋植入桥梁台帽或墩帽，加固用牛腿用锚固用钢筋固定在台帽或墩帽上。加固梁两端用板式支座支承于牛腿上，加固梁横向用横向联系梁固定，加固梁顶固定枕梁并支承于梁底，由此组成的结构成为框架梁结构。
9.进一步地，所述锚固钢筋用植筋胶锚固于桥梁台帽或墩帽顶。
10.进一步地，所述牛腿利用螺栓固定于台帽及墩帽上。牛腿在工厂用钢板焊接成型。
11.进一步地，所述加固梁在两端用板式橡胶支座支承于牛腿之上。
12.进一步地，所述加固梁横向用横向联系槽钢锚固，增强横向稳定性。
13.进一步地，所述横向联系槽钢与加固梁之间用螺栓连接。
14.进一步地，所述利用框架梁结构加固混凝土板(梁)桥的方法中，所需钢板、h型钢、槽钢、枕梁采用q235或q345钢材。
15.一种快速提升桥梁承载能力的加固系统的施工方法，包括以下步骤：
16.a工厂加工锚固用钢筋及牛腿；
17.b工厂加工加固梁；
18.c工厂加工横向联系梁；
19.d加固所用牛腿、加固梁、横向联系梁、枕梁等外露钢结构进行防腐涂装处理；
20.e施工现场在台帽及墩帽上钻孔并清孔；
21.f台帽及墩帽上灌入植筋胶并植入钢筋；
22.g台帽及墩帽上安装牛腿并用螺栓固定；
23.h牛腿上安装板式橡胶支座并在支座上放置加固梁；
24.i现场安装横向联系梁将加固梁固定；
25.j用千斤顶将被加固梁体顶升，在加固梁顶嵌入枕梁。移除千斤顶，施工完成。
26.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
27.1、加固效果方面：是一种高效加固混凝土梁(板)桥的方法。通过调整h型钢的数量、截面尺寸、刚度可以得到不同的加固效果。
28.2、加固使用条件方面：不需要搭设支架和模板，可以解决桥下常水位较深、桥下无桥台基础、桥下地质状况较差无法提供竖向支撑的桥梁加固需求，可用于整桥或单片梁的加固处治，适用范围较广。
29.3、加固所用时间方面：加固所用材料均可以在工程预制加固，现场组装，没有用到混凝土结构，不需要养生，加固所用时间短。
30.4、加固体系制作难易度：加固体系简单，便于成批量制作安装。
31.5、材料利用方面：全部采用钢结构，材料加工方便，后期加固所用材料可以回收。
附图说明
32.图1是本专利实施例中进行加固后的简支梁桥立面图；
33.图2是本专利实施例中进行加固后的h型钢构造平面图；
34.图3是本专利实施例中进行加固后的简支梁桥跨中横断面图；
35.图4是本专利实施例中进行加固时h型钢横向连接示意图；
36.图5是本专利实施例中进行加固时支座支承示意图；
37.附图标记：1—被加固桥梁台帽、2—被加固桥梁墩帽、3—桥墩(桩基)、4—锚固钢筋、5—牛腿、6—支座垫板、7—加固梁、8—枕梁、9—被加固桥梁主梁、10—桥面铺装、11—横向联系槽钢、12—加劲板、13—螺栓。
具体实施方式
38.下面结合附图及附图说明介绍本实用新型具体实施方式。
39.一种快速提升桥梁承载能力的加固系统主要由锚固钢筋4、牛腿5、支座垫板6、加固梁7、枕梁8、横向联系槽钢11、加劲板12、螺栓13构成；
40.所述锚固钢筋4通过锚固胶黏剂植入被加固桥梁台帽及墩帽；
41.所述牛腿5通过螺栓及锚固钢筋4固定于被加固桥梁台帽及墩帽上；
42.所述加固梁7通过支座垫板6支撑于牛腿5上；
43.所述加固梁7之间通过横向联系槽钢11采用焊接或螺栓连接，增强横向稳定性及
整体性；
44.所述枕梁8固定于加固梁7上并支承于梁底。
45.一种快速提升桥梁承载能力的加固系统的施工步骤如下：
46.a工厂加工锚固用钢筋4及牛腿5；
47.锚固钢筋4长度根据需要锚入深度和外露长度计算确定，锚固钢筋数量及直径通过计算确定。
48.b工厂加工加固梁7；
49.加固梁7长度根据被加固桥跨径确定，加固梁的数量及尺寸可根据桥梁宽度及提升承载能力的需求确定。
50.c工厂加工横向联系梁11；
51.横向联系梁11采用槽钢，尺寸根据桥梁宽度及两片加固梁间距确定。
52.d加固所用牛腿5、加固梁7、横向联系梁11、枕梁8等外露钢结构进行防腐涂装处理；
53.根据被加固桥梁所处环境条件，根据相关规范选取防腐涂装工艺及参数。
54.e工现场在台帽1及墩帽2上钻孔并清孔；
55.确定锚固钢筋4数量后，在桥梁台帽1及墩帽2上对钻孔位置进行放样，通过检测避开原桥梁台帽及墩帽钢筋。
56.f台帽1及墩帽2上灌入植筋胶并植入钢筋；
57.钻孔后进行清孔，钻孔深度应符合设计要求。
58.g台帽1及墩帽2上安装牛腿4并用螺母固定；
59.牛腿5数量与加固梁7数量相等，位置根据加固梁的位置确定并安装。
60.h牛腿5上安装板式橡胶支座6并在其上放置加固梁7；
61.按照附图5所示安装支座并固定。
62.i现场安装横向联系梁将加固梁固定；
63.横向联系梁与加固梁通过螺栓连接，形成框架梁结构。
64.j用千斤顶将被加固梁体顶升，在加固梁顶嵌入枕梁。移除千斤顶，施工完成。以单片梁为例，运用本加固系统，采用简化的方法，用理论的方法对其进行加固计算：假设原简支梁在均布荷载及集中力作用下，受力简图如下图所示：
[0065][0066]
以a点为坐标原点，沿原梁上各点的弯矩图计算式如下：
[0067][0068][0069]
由上式可知，加固前主梁最大弯矩位于跨中，其值为
[0070]
采用本专利所述加固系统后，原简支梁在均布荷载及集中力作用下，沿着梁上各点的弯矩计算值如下式所示：
[0071][0072]
式中：m前为被加固梁加固前主梁弯矩，m后为被加固梁加固后主梁弯矩，q为均布荷载大小，p为集中力大小，l为简支梁计算跨径，n为跨中枕梁对被加固主梁提供的竖向支承力
[0073][0074]
被加固主梁与加固系统h型钢协同受力，共同变形。假设加固梁h型钢跨中位移为y。则竖向支承力：
[0075][0076]
式中：e为加固梁h型钢的弹性模量，i为h型钢的截面抗弯惯性矩，l为加固梁计算跨径，q2为加固梁自重均布荷载。
[0077]
则加固效率则由公式(1)、公式(2)、公式(3)分析可知，跨中竖向支承力n越大，则原主梁加固后跨中弯矩越小，加固效率就越大。在跨中允许位移确定的情况下，通过增大h型钢截面抗弯惯性矩i，减小h型钢自重均布荷载q2可以增大竖向支承力n值。从而保证不同加固效率的实现。
[0078]
下面通过midas civil 2019有限元软件对本加固系统的加固效果进行计算验证。主梁采用c30混凝土空心板，空心板高度42cm，宽度99cm，长度8m，计算跨径7.6m。加固梁采用h型钢截面，材料q345，长度6.1m，计算跨径5.86m，通过h型钢截面尺寸的变化提供不同的加固效率。加固系统受自重、二期恒载6.3kn/m、集中力15kn，距跨中各1.0m，型钢截面尺寸如表1，计算结果如表2所示：
[0079]
表1 h型钢尺寸表
[0080]
截面编号截面尺寸(单位mm)1250x255x14/142300x305x15/153350x357x19/194400x408x21/215458x417x30/50
[0081]
表2加固效果计算表
[0082][0083]
由表2计算结果可知：随着加固梁h型钢截面尺寸变化，抗弯刚度的不断增大，其对被加固梁体的支承力则愈大，从而有效减小被加固梁体最大弯矩，提高了被加固梁体承载能力。通过改变加固梁h型钢的材料、截面尺寸、数量就可以实现不同的加固效率。