专利名称：一种公路简支变连续梁桥的加固方法
技术领域：
本发明属于道桥土木工程领域，特别涉及一种公路简支变连续梁桥的加固方法。该加固方法利用预应力碳纤维片材对公路简支变连续梁桥等混凝土受弯构件进行加固。
背景技术：
目前，在我国的公路桥梁中大约有两成需要进行加固处理。碳纤维片材(板和布)由于具有很高的抗拉强度，在混凝土构件加固工程中得到广泛的应用。在加固施工中，普遍采用直接粘贴的方法将碳纤维片材粘贴于受弯构件的受拉边缘。普通粘贴碳纤维片材由于 二次受力、裂缝、挠度以及剥离破坏的影响，正常使用状态下，碳纤维板的应力通常不足标准强度的5%，有效承载力条件下，碳纤维材料的应力通常不足标准强度的20%，碳纤维片材不能充分发挥其应有的作用。为解决上述问题，出现了将碳纤维板张拉产生预应力后粘贴于加固构件上的方法，可以使碳纤维板在正常使用条件下的应力保持较高的水平，明显改善了构件的工作性能。如中国专利CN102322152A号(2012. 01. 18公布)提出了一种预应力碳纤维板张拉系统及张拉加固方法；CN101913128A号(2010. 12. 15公布)发明了一种碳纤维板预应力张拉夹具；CN102505858A号(2012. 06. 20公布)提供了一种预应力碳纤维布张拉系统及张拉加固方法。这些方法和设备的一个共同点就是利用机械装置直接张拉碳纤维片材，然后将其粘贴在构件表面上。这些技术有三点不足一是张拉后的碳纤维片材是直线，而公路桥梁等混凝土构件在长期荷载作用下已发生明显变形，因此很难保证张拉后的碳纤维片材与构件表面的良好吻合；二是碳纤维片材相当轻薄，而公路桥梁等梁混凝土构件的体积和自重都很大，即使拉张后也很难改变其刚度，加固后构件的使用性能不佳；三是碳纤维片材的机械张拉装置较为复杂，工程实施难度大，质量难以保证。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种公路简支变连续梁桥的加固方法。该加固方法可以大幅提高碳纤维片材在正常使用条件下的应力强度，增加构件自身刚度，改善构件的使用性能，提高其承载能力，且具有施工简单，易操作控制等优点。本发明解决所述技术问题的技术方案是设计一种公路简支变连续梁桥的加固方法。该加固方法采用以下工艺步骤⑴拆除原桥面铺装、护栏和主梁之间的现浇横隔梁；⑵在连续梁桥中墩所对应的主梁位置上架设临时桥塔；⑶在临时桥塔的两侧对称张拉拉索，提升主梁梁体；⑷当主梁梁体底面横向裂缝闭合，且跨中断面向上挠度达到I 2mm时，在梁体底面粘贴碳纤维片材；(5)待碳纤维片材粘结牢固后，拆除拉索和临时桥塔；
(6)重做主梁之间的现浇横隔梁、护栏和桥面铺装。与现有技术相比，本发明加固方法通过在跨中位置向上提升公路桥梁的作用，能够闭合现有主梁的裂缝，在粘结碳纤维片材后可提高桥梁结构的耐久性，充分利用碳纤维片材的自身高强特性，大幅提高加固后公路桥梁上部结构的刚度和极限承载能力，并显著提升公路桥梁的正常使用性能；同时预应力碳纤维片材与梁体表面密切吻合，有利于保证施工质量和加固效果，具有施工简单，易操作控制、成本较低、适于推广等优点。
图I为本发明加固方法一种实施例的待加固公路简支变连续梁桥示意图；其中，图I (I)为简支变连续梁桥的横断面结构示意图；从图I (I)中可以看出待加固桥梁的主要构造护栏I、桥面铺装3、主梁4之间的现浇横隔梁2。
图I (2)为简支变连续梁桥的立面结构示意图。图2为本发明公路简支变连续梁桥加固方法一种实施例中拆除原桥面铺装3、护栏I和主梁4之间的现浇横隔梁2后的桥梁结构示意图；其中，图2 (I)为简支变连续梁桥的横断面结构不意图；从图2 (I)可以看出待加固桥梁的护栏I、桥面铺装3及主梁4之间的现浇横隔梁2已经被拆除，各片主梁4之间已经没有了横向联系。图2 (2)为简支变连续梁桥的立面结构示意图。图3为本发明公路简支变连续梁桥加固方法一种实施例中，在连续梁桥中墩5所对应的主梁4位置处架设临时桥塔6、安装拉索7并张拉的结构示意图；从图3可以看出，拉索7提升力对主梁跨中的作用，主梁4的跨中截面有了向上的挠度l_2mm。图中的Fy表示沿主梁4长度方向的拉索7张拉力(下同)。图4为本发明公路简支变连续梁桥加固方法一种实施例中，对每片主梁4粘结碳纤维片材8后的结构示意图；其中，图4 (I)为利用拉索7进行跨中提升后，在受拉区粘贴碳纤维片材8的简支变连续梁桥立面结构示意图；图4 (2)为利用拉索7进行跨中提升后，在受拉区粘贴碳纤维片材8的简支变连续梁桥横断面结构示意图。从图4可以看出当主梁的跨中在向上提升的作用下，其向上挠度达到l-2mm时，在主梁4受拉区粘贴的碳纤维片材8。图5为本发明公路简支变连续梁桥加固方法一种实施例中，拆除拉索7和临时桥塔6后的结构示意图；其中，图5 (I)为碳纤维片材8粘贴牢固后，去除临时桥塔6和拉索7后的简支变连续梁桥横断面结构示意图；图5 (2)为碳纤维片材8粘贴牢固后，去除临时桥塔6和拉索7后的简支变连续梁桥立面结构示意图。从图5可以看出当去除临时桥塔6和拉索7后，碳纤维片材8即开始受力，起到了与利用拉索7提升几乎相同的作用，使得主梁保持了向上的挠度。图6为本发明公路简支变连续梁桥加固方法一种实施例祝好，重做主梁4之间的现浇横隔梁2、护栏I和桥面铺装3的示意图。其中，图6 (I)为主梁4加固完成后，重新现浇横隔2、护栏I及桥面铺装3后的简支变连续梁桥横断面结构示意图；图6 (2)为主梁4加固完成后重新现浇横隔梁2、护栏I及桥面铺装3后的简支变连续梁桥立面结构示意图。从图6可以看出该桥已加固完成。
具体实施例方式下面结合实例及其附图进一步叙述本发明。本发明设计的公路简支变连续梁桥加固方法(简称加固方法或方法，参见图1-6)以提高其纵向承载能力为主，并考虑其横向整体性。本发明加固方法具体实施工艺步骤如下⑴拆除待加固公路简支变连续梁桥的原护栏I、桥面铺装3和主梁之间的现浇横隔梁2 (参见图I)。这不仅可降低二期恒载在公路简支变连续梁桥的主梁4所引起的残余变形及应力，提高加固效果；同时也将公路桥梁上部结构化整为零，以便于加固施工(参见图2)；⑵在中墩5所对应的主梁4位置处架设临时桥塔6，将拉索7固定于主梁跨中和临时桥塔6上，然后用千斤顶等对称张拉两根拉索7 (参见图3)；⑶当梁体跨中下缘的裂缝闭合，且跨中断面向上挠度达到I 2mm时，在梁体跨中底面和中墩5所处位置的上缘2/3跨径范围内(主梁受拉区)粘贴碳纤维片材8 (参见图
4)。主梁4下缘裂缝闭合可提高简支变连续梁桥的耐久性；而跨中截面出现向上挠度，可以大幅提高简支变连续梁桥的抗弯刚度，这对于提升公路桥梁的使用性能非常有益。所述的碳纤维片材8的尺寸可按主梁底面大小进行裁剪。如选用碳纤维板加固，则粘贴I层即可；如选用碳纤维布，则需要粘贴3-5层。碳纤维片材8的主要力学性能应参照GB/T3354-1999《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》测定，其主要的技术指标要求为
权利要求
1.一种公路简支变连续梁桥的加固方法，该加固方法采用以下工艺步骤 (1)拆除原桥面铺装、护栏和主梁之间的现浇横隔梁； (2)在连续梁桥中墩所对应的主梁位置上架设临时桥塔； (3)在临时桥塔的两侧对称张拉拉索，提升主梁梁体； (4)当主梁梁体底面横向裂缝闭合，且跨中断面向上挠度达到I 2mm时，在梁体底面粘贴碳纤维片材； (5)待碳纤维片材粘结牢固后，拆除拉索和临时桥塔； (6 )重做主梁之间的现浇横隔梁、护栏和桥面铺装。
2.根据权利要求I所述公路简支变连续梁桥的加固方法，其特征在于所述碳纤维片材的尺寸按主梁的底面大小进行裁剪，选用碳纤维板加固时，粘贴I层；选用碳纤维布加固时，粘贴3-5层。
3.根据权利要求I所述公路简支变连续梁桥的加固方法，其特征在于所述粘贴碳纤维片材的工艺是，先在主梁的底面均匀涂抹底胶，厚度2-5mm，待底胶指触干燥后，进行打磨、修整；然后涂抹粘结胶，厚度2-5_，在已涂好粘结胶的混凝土表面铺覆碳纤维片材，滚动碾压使粘结胶液充分浸溃碳纤维片材，形成复合材料；经自然养护至粘结胶完全固化，调整密实气泡或鼓泡；最后涂刷表面防护胶即完成。
全文摘要
本发明公开一种公路简支变连续梁桥的加固方法，该加固方法采用以下工艺步骤1.拆除原桥面铺装、护栏和主梁之间的现浇横隔梁；2.在连续梁桥中墩所对应的主梁位置上架设临时桥塔；3.在临时桥塔的两侧对称张拉拉索，提升主梁梁体；4.当主梁梁体底面横向裂缝闭合，且跨中断面向上挠度达到1～2mm时，在梁体底面粘贴碳纤维片材；5.待碳纤维片材粘结牢固后，拆除拉索和临时桥塔；6.重做主梁之间的现浇横隔梁、护栏和桥面铺装。本发明加固方法可以大幅提高碳纤维片材在正常使用条件下的应力强度，增加构件自身刚度，改善构件使用性能，提高承载能力，并具有施工简单、易于操控、成本较低，适于推广等优点。
文档编号E01D22/00GK102912741SQ20121043603
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者梁栋, 杜闯, 张静娟, 李岩峰 申请人:河北工业大学