专利名称：混凝土梁板横向张拉环氧涂层钢筋有粘结预应力加固方法
技术领域：
本发明属于建筑物加固技术领域，特别涉及钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁的加 固，亦可适用于房屋建筑及其他建筑物结构的加固。
背景技术：
桥梁结构建成以后，在长期的运营过程中，由于环境的作用、超载以及建筑材料本 身的性能的不断劣化，导致桥梁结构发生了各种损伤，桥梁的承载能力不断下降。当承载能 力下降到一定程度后，将不能满足使用要求，则必须对桥梁结构进行加固处理，以恢复其使 用功能。在现役混凝土桥梁结构加固技术中，有粘结预应力加固是桥梁加固技术手段之 一。目前该技术的做法是在被加固的梁体上布置小直径钢绞线或普通热轧钢筋，采用常规 的预应力钢筋端部张拉技术进行预应力钢筋张拉，预应力钢筋锚固在两端的锚固装置上， 锚固装置经特殊设计与被加固梁体连接成整体，从而实现对梁体的预应力施加，然后喷注 高性能抗拉复合砂浆覆盖预应力钢筋，形成有粘结预应力加固体系。在这种加固方法中，复 合砂浆的成本占整个加固成本的较大比重。这种桥梁加固技术由于采用了预应力加固思想，其加固理念是先进的，在国内外 部分桥梁上得到了具体应用，但是由于存在以下问题，限制了该技术的发展和推广应用1.由于施加预应力的钢筋是常规普通钢筋，钢筋本身的抗腐蚀耐久性较差。为保 障加固结构的耐久性，对后喷注的复合砂浆(或聚合物砂浆)的抗拉性能和粘结性能要求 较高。因此必须采用高性能的抗拉复合砂浆(或聚合物砂浆)来对预应力钢筋进行保护，形 成有粘结预应力体系，而这种高性能的材料价格昂贵，导致加固成本较高，经济性能较差。2.对预应力钢筋的张拉是采用传统的千斤顶端部张拉技术。这一技术张拉工作量 大、速度慢、加固施工效率低，并且对锚固装置的强度要求高，要求锚头后方必须有足够的 张拉空间，不利于预应力的合理布置，施工极不方便。由于这些缺点的存在，限制了这一先进加固技术的进一步推广应用。
发明内容
本发明的目的是，采用一种新型横向张拉具有防腐保护的环氧涂层钢筋有粘结预 应力加固技术，以替代纵向张拉的高强钢绞线或普通热轧钢筋；进而可以使用价格便宜的 复合砂浆或混凝土，替代格昂贵的高性能抗拉复合砂浆或聚合砂浆的构造处理和施工工 艺，以解决材料利用效率低、加固成本高，加固施工不方便的问题。实现本发明的技术方案是本项发明用于在役混凝土桥梁结构的正截面抗弯承载能力加固或斜截面抗剪承 载能力加固。在加固设计时，采用《公路桥梁加固设计规范》JTG/TJ22-2008的结构设计计 算原理，照此规范提供的预应力用量计算公式，计算出正截面抗弯承载力或斜截面抗剪承 载力所需要的预应力钢筋截面面积。
然后，选用带有自我保护的环氧涂层钢筋作为预应力钢筋，代替目前使用的普通 钢筋，从而降低结构耐久性对高性能复合砂浆的依赖，降低加固成本。并且，采用横向张拉 代替纵向端部张拉，有利于预应力钢筋布置，简化张拉程序，提高张拉效率。本发明是这样实现的，在对混凝土简支空心板梁的正截面抗弯承载能力加固过程 如下(1)在梁体加固区的两端设置锚固钢板条，锚固钢板条与被加固混凝土简支空心 板梁采用建筑结构胶粘结，并用锚固的方法加压固定；(2)按设计的钢筋间距，将涂有环氧涂层钢筋的两端焊于梁体加固区的两端设置 的锚固钢板条上；(3)采用横向卡紧装置或卡钳将相邻两根钢筋横向拉紧呈折线型，并以横向卡具 固定；(4)选择复合砂浆或混凝土保护层的材料，补强预应力筋布置在梁体的底面受拉 区的正截面抗剪加固，宜采用喷射法施工的复合砂浆保护层。采用本发明具有防腐保护的环氧涂层钢筋，可降低对后喷复合砂浆或混凝土的抗 裂性要求，可以允许加固后构件出现不大于0. 2mm的裂缝，可以使用抗拉强度相对较低的 复合砂浆或混凝土替代价格昂贵的高性能抗拉复合砂浆或聚合砂浆。本发明的加固方法可以用于多种桥梁结构和建筑结构的加固。本发明的主要优点是(1)有粘结预应力加固体系属于主动加固方案，与目前仍大量采用的粘贴钢板或 高强复合纤维布(板)的被动加固方案对比，从根本上解决了“桥梁加固后加补强材料应变 (应力)滞后”的先天不足，提高了后加补强材料的利用效率，改善了加固构件塑性工作性 能。(2)采用具有防腐保护的环氧涂层钢筋，替代高强钢绞线或普通热轧钢筋做预应 力筋，可降低对后喷复合砂浆(或混凝土)的抗裂性要求(甚至可允许加固后构件出现不 大于0. 2mm的裂缝)，可以抗拉强度相对较低的复合砂浆(或混凝土)替代价格昂贵的高性 能抗拉复合砂浆(或聚合砂浆)，使加固成本大幅度降低。(3)由于采用横向卡紧装置，以横向张拉替代纵向张拉，取消了构造复杂的锚具， 预应力筋锚固简单，张拉方便，预应力损失小，提高了后加补强材料利用效率。
图1为本发明对混凝土简支空心板梁正截面强度加固示意2为本发明对T形梁斜截面强度加固示意3为图2所示的T形梁的横断面示意图
具体实施例方式结合附图详细叙述本发明的具体实施例实施例1对混凝土简支空心板梁的正截面抗弯承载能力加固过程如下(见图1)1)根据桥梁检测和承载能力评估报告，确定梁体5的加固区域。
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2)依据《公路桥梁加固设计规范》JTG/TJ22-2008,计算出相应的预应力钢筋截面 面积。3)选择适当直径的环氧涂层钢筋3作为备用预应力钢筋材料。4)制作预应力钢筋锚固的钢板条1，钢板条的厚度不小于10mm，长度等于加固梁 体5布置预应力的区域宽度。5)将制作好的锚固钢板条1安装到加固区的设计位置的两端。钢板条1采用建筑 结构胶粘接与被加固混凝土简支空心板梁5，并用螺栓或膨胀螺栓或锚钉加压锚固。6)根据步骤1)所确定梁体5的加固区域，确定加固用的预应力钢筋数量，并按一 定间距布置在加固区域，将环氧涂层钢筋3的两端焊接于加固区域两端的锚固钢板条1上。7)预应力钢筋的张拉采用横向张拉或横向卡紧技术，采用横向卡紧装置或者卡钳 2将相邻两根钢筋3横向拉紧呈折线型，并以横向卡具固定，横向张拉的控制应力由张拉后 的钢筋倾斜角标定，控制应力的数值应按预应力设计要求确定。8)根据加固部分的抗裂要求和工作条件，选择复合砂浆或者混凝土 4的保护层厚 度和施工方法。对于正截面抗弯加固，预应力钢筋布置在梁体5的底面受拉区，需采用喷射 法施工的复合砂浆或者混凝土 4，对预应力钢筋3进行覆盖，补强预应力筋布置在梁的底面 受拉区，完成保护层施工，最终实现有粘结预应力加固。实施例2用于加固T形梁和箱梁桥的斜截面强度(图2、图3所示)T形梁和箱梁桥5的斜截面抗剪加固，施工步骤和方法与实施例1相似。不同的 是，在施工步骤8)中补强预应力钢筋3的方法，是布置在腹板的两侧(或箱内)，可采用抹 压法施工复合砂浆(或混凝土)4保护层。实施例3多跨简支板、梁桥的简支转连续加固多跨简支板、梁桥5的简支转连续法加固，施工步骤和方法与实施例1相似。不同 的是，在施工步骤8)中补强预应力钢筋的方法，是在中间相邻跨的墩顶布置补强预应力筋 3，钢筋张拉后在其上直接浇筑掺有水泥基结晶型防水材料的混凝土 4铺装层以增强桥面 的抗裂性。
权利要求
混凝土梁板横向张拉环氧涂层钢筋有粘结预应力加固方法，其特征是对混凝土简支空心板梁的正截面抗弯承载能力加固方法如下，1)在梁体加固区的两端设置锚固钢板条，锚固钢板条与被加固混凝土简支空心板梁采用建筑结构胶粘结，并用锚固的方法加压固定；2)按设计的钢筋间距，将涂有环氧涂层钢筋的两端焊于梁体加固区的两端设置的锚固钢板条上；3)采用横向卡紧装置或卡钳将相邻两根钢筋横向拉紧呈折线型，并以横向卡具固定；4)选择复合砂浆或混凝土保护层的材料，补强预应力筋布置在梁体的底面受拉区的正截面抗剪加固，采用喷射法施工的复合砂浆保护层。
2.根据权利要求1所述的预应力加固方法，其特征是步骤4)所选择复合砂浆或混凝 土保护层的材料，可以是抗拉强度相对较低的复合砂浆或混凝土，可降低对后喷复合砂浆 (或混凝土)的抗裂性要求，并允许加固后构件出现不大于0. 2mm的裂缝。
3.根据权利要求1所述的预应力加固方法，其特征是步骤1)梁体加固区的两端设置 锚固钢板条，所述的钢板条(1)厚度不小于10mm，长度等于加固梁体(5)布置预应力的区域 宽度。
4.根据权利要求1所述的预应力加固方法，其特征是预应力钢筋的张拉采用横向张 拉或横向卡紧技术，横向张拉的控制应力由张拉后的钢筋倾斜角标定，控制应力的数值应 按预应力设计要求确定。
5.根据权利要求1、3所述的预应力加固方法，其特征是锚固钢板条与被加固混凝土 简支空心板梁采用建筑结构胶粘结，并用锚固的方法加压固定，其锚固方法可以用螺栓或 膨胀螺栓或锚钉加压锚固。
6.根据权利要求1所述的预应力加固方法，其特征是对T形梁和箱梁桥的斜截面抗 剪加固，在施工步骤4)中补强预应力钢筋(3)的方法，是布置在腹板的两侧或箱内，采用抹 压法施工复合砂浆或混凝土(4)保护层。
7.根据权利要求1所述的预应力加固方法，其特征是对多跨简支板、梁桥的简支转连 续法加固，在施工步骤4)中补强预应力钢筋的方法，是采用在中间相邻跨的墩顶布置补强 预应力钢筋(3)，钢筋张拉后在其上直接浇筑掺有水泥基结晶型防水材料的混凝土(4)铺 装层以增强桥面的抗裂性。
8.根据权利要求1、6或7所述的预应力加固方法，其特征是该加固方法可以用于多 种桥梁结构或建筑结构的加固。
全文摘要
混凝土梁板横向张拉环氧涂层钢筋有粘结预应力加固方法，涉及钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁的加固，同时适用于房屋建筑及其他建筑物结构的加固。本发明预应力加固技术是采用一种新型横向张拉具有防腐保护的环氧涂层钢筋，以替代纵向张拉的高强钢绞线或普通热轧钢筋，采用横向卡紧装置，以横向张拉替代纵向张拉，进而可以采用价格便宜的复合砂浆或混凝土，替代格昂贵的高性能抗拉复合砂浆或聚合砂浆的构造处理和施工工艺。以解决材料利用效率低、加固成本高，加固施工不方便的问题。
文档编号E01D22/00GK101929131SQ201010275479
公开日2010年12月29日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者孙永明, 张树仁, 张连振, 李忠龙 申请人:哈尔滨工业大学