一种石拱桥加固装置及方法

摘要

本申请提出一种石拱桥加固装置，包括倒马鞍形桥面板、体外束转向器和体外束钢绞线，倒马鞍形桥面板设置在石拱桥的拱圈砌石上方，倒马鞍形桥面板的两端设置有预应力束锚固端，体外束转向器包括两个相对设置的调节板，两个调节板之间连接有承重板，两个调节板之间连接有锚固锚杆，锚固锚杆的顶端设置在倒马鞍形桥面板底部，底端依次穿过两个调节板，承重板侧壁上开设有第一盲孔，体外束钢绞线穿过第一盲孔后两端分别连接在预应力束锚固端上，以通过向下调节体外束转向器在锚固锚杆竖直方向的位置实现体外束钢绞线预应力补充，通过倒马鞍形桥面板与体外束钢绞线和体外束转向器的结合使得桥面具有承载力大、整体受力性能合理、搭建维修快捷方便。

说明书

技术领域

本申请涉及桥梁技术领域，尤其涉及一种石拱桥加固装置及方法。

背景技术

石拱桥具有因地制宜、就地取材、造价低、桥型雄伟壮观的优点，我国修建了许多大跨径且经济美观的石拱桥。运营过程中发现，石拱桥主要存在主拱圈横向、纵向开裂及拱脚与墩台开裂等病害，给养护带来了一定困难，甚至影响桥梁的使用安全。究其原因，主要是主拱圈厚度太薄或者材料强度不够，拱脚水平推力过大。本领域技术人员主要从三方面解决此类病害：第一，尽量减少拱上材料自重及活载传递给拱圈，或者分配拱上的荷载来改变推力线，避免主拱圈纵向开裂；第二，增加拱圈的横向刚度，限制横向开裂；第三，尽量减小拱圈的水平推力，防止拱脚与墩台开裂。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种石拱桥加固装置和方法，通过倒马鞍形桥面板与体外束钢绞线和体外束转向器的结合使得桥面具有承载力大、整体受力性能合理、自重轻、搭建维修快捷方便。

为达到上述目的，本申请提出的一种石拱桥加固装置，包括：

倒马鞍形桥面板，所述倒马鞍形桥面板设置在石拱桥的拱圈砌石上方，所述倒马鞍形桥面板的两端设置有预应力束锚固端；

体外束转向器，所述体外束转向器包括两个相对设置的调节板，两个所述调节板之间连接有承重板，两个所述调节板之间连接有锚固锚杆，所述锚固锚杆的顶端设置在所述倒马鞍形桥面板底部，底端依次穿过两个所述调节板；

体外束钢绞线，所述承重板侧壁上开设有第一盲孔，所述体外束钢绞线穿过所述第一盲孔后两端分别连接在所述预应力束锚固端上，以通过向下调节所述体外束转向器在所述锚固锚杆竖直方向的位置实现所述体外束钢绞线预应力补充。

进一步地，所述锚固锚杆上套设有两个限位螺母，两个所述限位螺母分别位于两个所述调节板的两侧，其中一个限位螺母与位于顶部的所述调节板的表面相接，另一个所述限位螺母与位于底部的所述调节板的底面相接，以通过两个所述限位螺母对所述调节板的限位作用实现对所述体外束转向器的限位。

进一步地，还包括防护箱，所述体外束转向器位于所述防护箱中，所述防护箱设置在所述锚固锚杆上，所述锚固锚杆穿过所述防护箱顶部固定在所述倒马鞍形桥面板底部。

进一步地，还包括千斤顶，所述千斤顶的顶端设置在所述防护箱的顶部，所述千斤顶的底端设置在位于上方的所述调节板上，以通过所述千斤顶对所述调节板施加作用力调节所述体外束转向器在所述锚固锚杆竖直方向的位置。

进一步地，所述防护箱包括两个相对设置的第一侧板和设置在所述第一侧板两端的第二侧板，两个所述第一侧板的底部之间连接有底板，两个所述第一侧板的顶部之间连接有锚固垫板，所述底板和所述锚固垫板的一端连接在所述第二侧板上；

两个所述第一侧板上设置有第二盲孔，以使所述体外束钢绞线穿过所述第二盲孔后连接在所述预应力束锚固端上；

所述锚固垫板的表面开有螺纹孔，所述锚固锚杆顶端穿过所述螺纹孔通过螺纹与所述防护箱连接。

进一步地，还包括橡胶垫，所述橡胶垫设置在所述锚固垫板的顶部，所述橡胶垫设置在所述锚固垫板和所述倒马鞍形桥面板底部之间。

进一步地，所述倒马鞍形桥面板的底面包括多个弧形面，两个相邻所述弧形面之间连接有第一平直面，位于所述倒马鞍形桥面板两端的两个弧形面远离所述第一平直面的一端连接有第二平直面；

所述石拱桥的拱圈砌石上方填充有填料，两个所述第二平直面支撑在所述填料上，每个所述第一平直面下方均设置有体外束转向器，所述锚固锚杆连接在所述第一平直面上，所述橡胶垫与所述第一平直面相接。

进一步地，两个所述第一侧板上均设置有预应力塑料波纹管，所述预应力塑料波纹管连接在所述第二盲孔处，以使所述体外束钢绞线穿过所述第二盲孔后穿过所述预应力塑料波纹管然后再与所述预应力束锚固端相连接。

进一步地，两个所述调节板之间还设置有钢绞线转向板，所述钢绞线转向板和所述承重板相对设置，所述钢绞线转向板上设置有第三盲孔，所述第三盲孔与所述第一盲孔对应设置，以使所述体外束钢绞线穿过所述第一盲孔和第三盲孔；

所述承重板和所述钢绞线转向板之间连接有承重连接板，所述承重连接板位于两个所述调节板之间，并且与两个所述调节板相接。

本申请还公开了一种石拱桥加固方法，包括如下过程：

在倒马鞍形桥面板的底面通过锚固锚杆安装多个防护箱，然后在每个锚固锚杆上安装体外束转向器，将防护箱包覆在体外束转向器外部；

将体外束钢绞线穿过体外束转向器后两端分别固定在倒马鞍形桥面板上；

在石拱桥的拱圈砌石上方铺设填料，然后将倒马鞍形桥面板放置在填料上；

石拱桥使用一段时间后，使用吊车将倒马鞍形桥面板调离，在防护箱和体外束转向器顶部之间安装千斤顶，同时将体外束转向器下方位于锚固锚杆上的限位螺母向下扭，启动千斤顶将体外束转向器带动体外束钢绞线向下压，使得所述体外束转向器补充体外束钢绞线的预应力损失；

扭紧体外束转向器上下端的限位螺母对体外束转向器限位固定，移除千斤顶，完成体外束钢绞线的预应力损失的补充。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一实施例提出的石拱桥加固装置的结构示意图；

图2是本申请另一实施例提出的石拱桥加固装置的结构示意图；

图3是本申请另一实施例提出的石拱桥加固装置的结构示意图；

图4是本申请图2中A-A面剖视图；

图5为本申请另一实施例提出的石拱桥加固装置的结构示意图；

图6为本申请图1中B1-B1面剖视图；

图7为本申请图1中B2-B2面剖视图；

图8是本申请另一实施例提出的石拱桥加固装置的结构示意图；

图9为本申请另一实施例提出的石拱桥加固装置的结构示意图；

图10为本申请图9中C-C面剖视图；

图11为本申请图9中D-D面剖视图；

图12为本申请本申请图9中E-E面剖视图；

图中，1、倒马鞍形桥面板；2、体外束转向器；21、调节板；22、承重板；23、限位螺母；24、钢绞线转向板；25、承重连接板；3、体外束钢绞线；4、石拱桥；5、锚固锚杆；6、防护箱；61、第一侧板；62、第二侧板；63、底板；64、锚固垫板；65、锚固端；66、橡胶垫；7、千斤顶；8、填料；9、预应力塑料波纹管；10、锚固螺栓；11、预应力束锚固端；12、保护箱。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本申请一实施例提出的一种石拱桥加固装置结构示意图。

参见图1-12，一种石拱桥加固装置，包括倒马鞍形桥面板1、体外束转向器2和体外束钢绞线3，倒马鞍形桥面板1设置在石拱桥4的拱圈砌石上方，倒马鞍形桥面板1的两端设置有预应力束锚固端11，体外束转向器2包括两个相对设置的调节板21，两个调节板21之间连接有承重板22，两个调节板21之间连接有锚固锚杆5，锚固锚杆5的顶端设置在倒马鞍形桥面板1底部，底端依次穿过两个调节板21，承重板22侧壁上开设有第一盲孔，体外束钢绞线3穿过第一盲孔后两端分别连接在预应力束锚固端11上，以通过向下调节体外束转向器2在锚固锚杆5竖直方向的位置实现体外束钢绞线3预应力补充。

可以理解的是，两个调节板21通过承重板22进行固定形成一个整体的结构，在倒马鞍形桥面板1使用一段时间后，其上连接的体外束钢绞线3的预应力会有一定的损失，此时可以将体外束转向器2沿着锚固锚杆5的竖直方向向下调节，在体外束转向器2向下移动调节过程中会压动体外束钢绞线3向下移动，实现体外束钢绞线3的张紧，进而实现预应力的补充。

在一些实施例中，锚固锚杆5上套设有两个限位螺母23，两个限位螺母23分别位于两个调节板21的两侧，其中一个限位螺母23与位于顶部的调节板21的表面相接，另一个限位螺母23与位于底部的调节板21的底面相接，以通过两个限位螺母23对调节板21的限位作用实现对体外束转向器2的限位。

具体来说，通过设置两个限位螺母23能够实现对体外束转向器2在锚固锚杆5竖直方向上的限位作用，当体外束转向器2需要向下调节移动时，可以将体外束转向器2下方的一个限位螺母23向下拧，然后对体外束转向器2施加向下的作用力，由于下方没有限位螺母23的限位，通过作用力使得体外束转向器2向下移动，通过压动体外束钢绞线3的中部也向下移动张紧，此时向下施加的作用力不撤销，然后通过调节上下两个限位螺母23，将两个限位螺母23与体外束转向器2相接进行限位，实现体外束钢绞线3的预应力的补充。

在一些实施例中，还包括防护箱6，体外束转向器2位于防护箱6中，防护箱6设置在锚固锚杆5上，锚固锚杆5穿过防护箱6顶部固定在倒马鞍形桥面板1底部。

可以理解的是，在锚固锚杆5上固定防护箱6，并且保障体外束转向器2位于防护箱6中，通过防护箱6对体外束转向器2进行防护，在倒马鞍形桥面板1放置在拱圈砌石上方时，倒马鞍形桥面板1的两端可以支撑在拱圈砌石上方，并且防护箱6也可以支撑在拱圈砌石上方，此时通过防护箱6能够对体外束转向器2进行防护。

在一些实施例中，还包括千斤顶7，千斤顶7的顶端设置在防护箱6的顶部，千斤顶7的底端设置在位于上方的调节板21上，以通过千斤顶7对调节板21施加作用力调节体外束转向器2在锚固锚杆5竖直方向的位置。

可以理解的是，由于防护箱6是直接固定在锚固锚杆5上的，与锚固锚杆5之间的相对位置不会有变化，此时通过将千斤顶7置于防护箱6和体外束转向器2之间，将千斤顶7的顶端与防护箱6的顶部相接，然后将千斤顶7的底端连接在体外束转向器2位于上方的调节板21上，此时可以将体外束转向器2下方的限位螺母23向下旋转，然后通过千斤顶7施加作用力，在防护箱6不动的情况下，体外束转向器2在作用力下会向下移动，进而带动体外束钢绞线3张紧，接着将两个限位螺母23拧紧进行限位，使得体外束钢绞线3能够一致处于张紧的状态。

在一些实施例中，防护箱6包括两个相对设置的第一侧板61和设置在第一侧板61两端的第二侧板62，两个第一侧板61的底部之间连接有底板63，两个第一侧板61的顶部之间连接有锚固垫板64，底板63和锚固垫板64的一端连接在第二侧板62上，两个第一侧板61上设置有第二盲孔，以使体外束钢绞线3穿过第二盲孔后连接在预应力束锚固端11上，锚固垫板64的表面开有螺纹孔，锚固锚杆5顶端穿过螺纹孔通过螺纹与防护箱6连接。

可以理解的是，两个第一侧板61和底板63连接后形成U形的结构，其中两个第一侧板61和底板63可以为一体连接形成的一体结构，然后两个第一侧板61的顶端可以向内折弯形成锚固端65，将锚固垫板64的两边分别与两个锚固端65进行连接固定，然后将第二侧板62的顶部通过螺钉固定在锚固垫板64的边侧，将第二侧板62的底部通过螺钉固定在底板63的边侧。

在一些实施例中，还包括橡胶垫66，橡胶垫66设置在锚固垫板64的顶部，橡胶垫66设置在锚固垫板64和倒马鞍形桥面板1底部之间，通过橡胶垫66的作用能够防止湿气或者水分等从缝隙进入腐蚀体外束转向器2内部。

在一些实施例中，倒马鞍形桥面板1的底面包括多个弧形面，两个相邻弧形面之间连接有第一平直面，位于倒马鞍形桥面板1两端的两个弧形面远离第一平直面的一端连接有第二平直面，石拱桥的拱圈砌石上方填充有填料8，两个第二平直面支撑在填料8上，每个第一平直面下方均设置有体外束转向器2，锚固锚杆5连接在第一平直面上，橡胶垫66与第一平直面相接。

可以理解的是，通过将倒马鞍形桥面板1底部设置成弧形面和第一平直面、第二平直面交替的结构，两端的第二平直面能够支撑在填料8上，另外中间的多个防护箱6的下方可以设置保护箱12，保护箱12也支撑在填料8上，并且通过在中部设置多个防护箱6，每个防护箱6中均设置有体外束转向器2，多个体外束转向器2同时向下作用，能够稳定的实现对体外束钢绞线3的张紧，倒马鞍形桥面板与体外束钢绞线3相结合不仅提高了倒马鞍形桥面板1自身的承载能力，而且第一平直面、第二平直面的设置以及通过防护箱6和保护箱12放置在填料顶部进行支撑，分配拱上的荷载改变了推力线，允许适当的荷载转移到桥台，从而更好优化桥梁整体性能。

在一些实施例中，两个第一侧板上均设置有预应力塑料波纹管9，预应力塑料波纹管9连接在第二盲孔处，以使体外束钢绞线3穿过第二盲孔后穿过预应力塑料波纹管9然后再与预应力束锚固端11相连接。

也就是说，体外束钢绞线3在穿过多个体外束转向器2的对过程中会经过填料，填料会作用于体外束钢绞线3，此时通过在体外束钢绞线3外部套设预应力塑料波纹管9，能够实现对体外束钢绞线3的防护作用。

在一些实施例中，两个调节板21之间还设置有钢绞线转向板24，钢绞线转向板24和承重板22相对设置，钢绞线转向板24上设置有第三盲孔，第三盲孔与第一盲孔对应设置，以使体外束钢绞线3穿过第一盲孔和第三盲孔，承重板22和钢绞线转向板24之间连接有承重连接板25，承重连接板25位于两个调节板21之间，并且与两个调节板21相接。

另外，还需要说明的是，拱圈砌石上可以设置多个锚固螺栓10，锚固螺栓10横向贯穿拱圈，两端锚固于拱圈外侧砌石，由拱脚到拱顶对称布置。

在一些实施例中，还公开了一种石拱桥加固方法，包括如下过程：

在倒马鞍形桥面板1的底面通过锚固锚杆5安装多个防护箱6，然后在每个锚固锚杆5上安装体外束转向器2，将防护箱6包覆在体外束转向器2外部；

将体外束钢绞线3穿过体外束转向器2后两端分别固定在倒马鞍形桥面板1上；

在石拱桥的拱圈砌石上方铺设填料，然后将倒马鞍形桥面板1放置在填料上；

石拱桥使用一段时间后，使用吊车将倒马鞍形桥面板1调离，在防护箱6和体外束转向器2顶部之间安装千斤顶7，也就是说，此时可以拆掉一个第二侧板62，将千斤顶7通过第二侧板62拆除的位置安装在防护箱6和体外束转向器2顶部之间，同时体外束转向器2下方位于锚固锚杆5上的限位螺母23向下扭，启动千斤顶7将体外束转向器2带动体外束钢绞线3向下压，使得体外束转向器2补充体外束钢绞线3的预应力损失；

扭紧体外束转向器2上下端的限位螺母23对体外束转向器2限位固定，移除千斤顶7，完成体外束钢绞线3的预应力损失的补充，然后可以将倒马鞍形桥面板1吊装至石拱桥的拱圈砌石上方继续使用。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。