一种箱形梁桥主梁腹板斜裂缝加固结构及其施工方法与流程

本发明涉公路桥梁，特别是一种箱形梁桥主梁腹板斜裂缝加固结构及其施工方法。

背景技术：
所述箱形梁桥包括普通混凝土箱形梁桥和预应力混凝土箱形梁桥，按主要结构形式分为：普通钢筋混凝土连续梁桥、预应力混凝土连续梁桥和预应力混凝土连续刚构桥。其中跨度为20m～300m的箱形梁桥为最常用类型。由于设计、施工或运营管理等方面存在的问题，目前在役的这种混凝土箱形梁桥有相当大比例出现了因主拉应力过大而引起的主梁腹板斜裂缝等病害，裂缝较大时直接威胁桥梁的耐久性和安全性。为抑制主梁腹板斜裂缝病害的进一步发展，提高主梁腹板斜截面抗裂性能，传统加固方法主要包括：(1)增大主梁腹板宽度或增加主梁腹板道数；(2)在主梁腹板侧面粘贴钢板或碳纤维；(3)张拉纵向体外索，减小竖向恒载作用，进而减小剪应力大小，提高主梁腹板斜截面抗裂性能。其中增大主梁腹板宽度或增加主梁腹板道数及粘贴钢板或碳纤维属于被动加固，不能明显改善主梁腹板原有的剪力分配状态，加固效果并不明显；张拉纵向体外索工程量巨大，加固费用高，施工难度大。CN201120196053.7专利文献披露了一种采用体内竖向预应力加固的方法，该加固方法存在的问题是：(1)体内竖向预应力钢筋采用拧紧其端头螺母的方式进行张拉，张拉后在体内竖向预应力钢筋内产生的拉力大小难以有效测定，也就难以保证应力施加效果。(2)运营期间如体内竖向预应力钢筋需要更换，由于体内竖向预应力钢筋的孔道已经灌浆，无法更换。

技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种箱形梁桥主梁腹板斜裂缝加固结构及该结构的施工方法。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第6.3.3条，提高主梁腹板抗裂性能的一个重要途径是增大主梁腹板的竖向压应力。基于这一设计思想，本发明采取用体外竖向预应力钢筋对主梁腹板施加竖向压应力的办法来增大主梁腹板的抗裂性能。本发明提供的箱形梁桥主梁腹板斜裂缝加固结构，在发生斜裂缝的主梁腹板的两外侧面的上部和下部增设上下对应、沿顺桥向间隔布置的锚固块，在上下对应的锚固块上安装由精轧螺纹钢筋构成的体外竖向预应力钢筋。所述上下对应的锚固块沿顺桥向的相互间距sv为：50cm≤sv≤120cm。上述箱形梁桥主梁腹板斜裂缝加固结构的施工方法，包括以下步骤：步骤1、对发生斜裂缝的主梁腹板外侧面进行处理对裂缝宽度小于0.15mm的斜裂缝，用环氧树脂进行表面封闭；对裂缝宽度大于0.15mm的斜裂缝，用环氧树脂进行注胶；步骤2、制作锚固块对主梁腹板的两外侧面上布置锚固块的部位进行表面处理，凿除表面的混凝土，露出扎筋，然后进行锚固块植筋；在植筋周围的表面涂刷环氧树脂，然后浇筑钢纤维混凝土，形成锚固块；在锚固块中预留孔道；步骤3、安装和张拉体外竖向预应力钢筋待步骤2的钢纤维混凝土强度达到90％设计强度后，通过锚固块中的孔道穿送体外竖向预应力钢筋，利用体外竖向预应力钢筋上端的螺母将体外竖向预应力钢筋的上端固定在主梁腹板上部的锚固块上，然后用旋拧体外竖向预应力钢筋下端螺母的方式对体外竖向预应力钢筋进行张拉；张拉时在体外竖向预应力钢筋上安装与振动测试仪器相连接的拾振器，测出体外竖向预应力钢筋张拉时的1阶振动角频率ω1，然后按下式计算出体外竖向预应力钢筋内产生的拉力Fr：式中m：体外竖向预应力钢筋单位长度质量(kg/m)，l：体外竖向预应力钢筋在上、下螺母之间的长度(m)，ω1：拾振器测得的体外竖向预应力钢筋的1阶振动角频率(Hz)，Es：体外竖向预应力钢筋的弹性模量(N/m2)，I：体外竖向预应力钢筋的截面惯性矩(m4)；当拉力Fr达到体外竖向预应力钢筋内产生的理论拉力Fd时，停止张拉体外竖向预应力钢筋；体外竖向预应力钢筋内产生的理论拉力Fd按下式求得：式中b：主梁腹板的宽度(mm)，sv：锚固块沿顺桥向的相互间距(mm)，σtp：短期效应组合下主梁腹板截面主拉应力的最大值，通过建立桥梁结构力学模型或桥梁结构有限元模型计算求得，ftk：混凝土抗拉强度标准值(MPa)，可通过《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)查询，γ：构件类型系数，对预制的全预应力混凝土构件，γ＝0.6；对现场浇筑的全预应力混凝土构件、预制拼装的全预应力混...