一种超高性能混凝土加固的槽型梁桥面结构及其加固方法与流程

本发明涉及桥梁加固技术领域，尤其涉及一种超高性能混凝土加固的槽型梁桥面结构及其加固方法。

背景技术：

槽型梁桥作为一种公路系统上应用广泛的桥梁形式，由于设计上的不合理，及施工质量的难以保证，使得其容易出现顶底板裂缝，钢筋锈蚀等病害。槽型梁之间搭设的预制甲式板，难以保证整体受力，故甲式板易出现裂缝或掉落破坏。

目前釆用的加固方法主要有钢筋混凝土模注加固法、贴钢板或钢筋加固法、贴纤维材料加固法等。而常见的钢筋混凝土模注加固法中效果较好的是采用超高性能混凝土，但目前的超高性能混凝土均需高温蒸汽养护，这可使其过高的收缩徐变在养护阶段就尽量消除，保证了超高性能混凝土在之后的使用中不会因为收缩徐变产生大的裂缝，但其高温蒸汽养护时间长，施工繁琐，其养护时间不小于48小时。上述加固方法均需要封闭交通，对交通造成了极大的不便，且加固之后的结构需要很好的养护，耐久性难以保证。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种超高性能混凝土加固的槽型梁桥面结构及其加固方法，其采用性能优异的仅需常温养护的超高性能混凝土在桥面以下进行维修加固，无需封闭交通，降低了对交通的阻碍，减少了相应的施工费用，增强耐久性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种超高性能混凝土加固的槽型梁桥构造，包括槽型梁、架设于槽型梁之间的甲式桥面板以及位于甲式桥面板底部的超高性能混凝土加固层；其中，所述超高性能混凝土加固层包括与槽型梁连接的钢筋构造和浇注于钢筋构造中的超高性能混凝土层。

本发明采用的超高性能混凝土是一种高强度、高延性的材料，其采用全细骨料、较低的水灰比、添加减水剂等一系列方法形成致密的水泥浆体，这使得水、氯离子等腐蚀性物质难以进入超高性能混凝土内部，从而使得超高性能混凝土具有很好的耐久性。超高性能混凝土还具有很好的施工性能，具有自流平、自密实等功能，本发明所述的超高性能混凝土采用常温养护，养护时间仅为3～5小时。

为了进一步优化上述技术方案，本发明所采取的技术措施还包括：

优选地，所述超高性能混凝土加固层的侧面形状为两侧厚中间薄的π型，此形状更有利于其加固效果。

优选地，所述钢筋构造包括植入钢筋和钢筋网；所述钢筋网为至少一层横向钢筋和至少一层纵向钢筋交叉形成的网状结构，所述横向钢筋位于纵向钢筋的上方。

优选地，所述植入钢筋的一端横向嵌入槽型梁，另一端向上倾斜用于架设钢筋网，相邻的植入钢筋之间为平行的或具有一定的夹角(5～10°)。

优选地，所述植入钢筋与横向钢筋之间具有10～20°的夹角，此更有利于钢筋网的铺设及保证钢筋的受力均匀。

优选地，所述植入钢筋、横向钢筋和纵向钢筋均为三级钢，直径均为10mm，铺设间距均为150mm。

优选地，位于两端的纵向钢筋与所述植入钢筋焊接，位于中间的纵向钢筋与所述横向钢筋采用细筋绑扎，所述横向钢筋与植入钢筋焊接或采用细筋绑扎。

优选地，所述槽型梁桥面结构还包括架设于槽型梁上方的乙式桥面板以及铺设于所述甲式桥面板和乙式桥面板上方的砼铺装层和沥青层。

优选地，所述甲式桥面板和乙式桥面板的厚度为5～8cm，所述砼铺装层的厚度为8～10cm，所述沥青层的厚度为5～8cm，所述超高性能混凝土加固层层的厚度为4～6cm；更优选地，所述甲式桥面板和乙式桥面板的厚度为6cm，所述砼铺装层的厚度为9cm，所述沥青层的厚度为7cm，所述超高性能混凝土加固层的厚度为5cm。

本发明还提供一种如权利要求1所述的槽型梁桥面结构的加固方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)对甲式桥面板的底部进行表面处理并对外露的钢筋进行除锈处理；

步骤2)在甲式桥面板两侧的槽型梁上嵌入植入钢筋并利用植入钢筋架设钢筋网；

步骤3)采用模板在甲式桥面板的底部进行支模，并对模板周边进行密封处理；

步骤4)将超高性能混凝土灌注进模板内，将植入钢筋和钢筋网埋入超高性能混凝土内；

步骤5)对超高性能混凝土进行常温养护，拆除模板。

优选地，所述步骤1)中甲式桥面板的底部进行表面处理的具体步骤如下：先对甲式桥面板底部的原混凝土层进行表面处理，去除甲式桥面板表面破碎、松动的混凝土，经过表面处理后，将碎屑、粉末彻底冲洗干净。

优选地，所述步骤4)中采用混凝土泵将超高性能混凝土灌注进模板内。

优选地，所述模板选自钢模板、木模板中的一种，在模板的两侧分别开设灌注口和出气口。

本发明通过在槽型梁之间的甲式桥面板底部铺设一层超高性能混凝土，以封闭裂缝，从而保证槽型梁整体受力、增强截面的抗弯性能、提高甲式桥面板的承载能力，使各槽型梁间的甲式桥面板不出现脱落破坏情况。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)从结构受力上看，超高性能混凝土层与钢筋构造所组成的超高性能混凝土加固层能够修复槽型梁间甲式桥面板底部的裂缝，防止槽型梁间甲式桥面板脱落，并可同时提高甲式桥面板和槽型梁的抗弯承载能力。加固后，全截面刚度提高，提高了桥面板和槽型梁的应力水平。超高性能混凝土超高的强度和致密的结构保证了修复部位的完好性，使其不会因为原有诱因(如氯离子侵害等)再次产生病害，保证了结构的耐久性。

(2)从施工性能上看，本发明所用的超高性能混凝土无需高温蒸养，适合于现场施工，无需严苛的施工条件。只需部分或短暂封闭交通，短时间完成加固过程，降低了对交通的影响。超高性能混凝土具有自密实性能，施工方便，且与桥面铺装层粘结性能好，能与原槽型梁桥形成一个受力整体。

(3)从结构耐久性看，超高性能混凝土具有极高的强度，其出众的抗裂性保证了加固结构受力钢筋始终处于保护层内，受力钢筋与空气不会接触，从而提高了钢筋网抵抗锈蚀的能力。超高性能混凝土的耐久性是普通混凝土的20倍以上，能显著提高加固后槽型梁桥的耐久性，延长加固桥梁的使用寿命。

(4)从经济性来看，本发明所用超高性能混凝土无需高温蒸养，避免了在复杂的加固现场使用高温蒸养带来的高额费用。施工速度较快，对交通基本无影响，减少了交通管制费用。结构加固完成后基本无需后期养护管理，降低了运营成本，具有显著的经济性。

附图说明

图1是为本发明—超高性能混凝土加固的槽型梁桥面结构的截面图；

图2是图1中所示的超高性能混凝土加固层的放大图；

图3是图2所示的钢筋构造的俯视图；

图中的附图标记为：

1、槽型梁；2、甲式桥面板；3、乙式桥面板；4、砼铺装层；5、沥青层；6、超高性能混凝土加固层；7、钢筋构造；8、超高性能混凝土层；71、植入钢筋；72、横向钢筋；73、纵向钢筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一

本实施例为本发明所采用的超高性能混凝土的制备过程。

每立方米的混凝土由如下原料组成：水泥800-1200kg，矿物掺合料50-200kg，细骨料800-1200kg，钢纤维78-300kg，减水剂(固含量)3-15kg，消泡剂0.6-5kg，膨胀剂60-120kg，水105-250kg。

在一具体操作过程中，每立方超高性能混凝土包括如下原料及质量：硅酸盐水泥765kg；活性sio272kg；cao48kg；so322.5kg；al2o37.5kg；石英砂300kg；河砂300kg；矿渣400kg；钢纤维128kg；萘系高效减水剂9kg；有机硅消泡剂2kg；氧化钙类膨胀剂75kg；水200kg。

其中，钢纤维长度为15-20mm，直径为0.15-0.25mm，石英砂、河砂、矿渣的粒度均小于等于5mm。

将上述原料混合均匀即可得超高性能混凝土。

采用上述配比制备的超高性能混凝土具有超高强度、高延性、高韧性、耐久性好等优点，其采用常温养护即可，有效缩短了养护时间和养护成本，能显著提高加固后槽型梁桥的耐久性，延长加固桥梁的使用寿命。

实施例二

本实施例为采用实施例一制备述的超高性能混凝土加固的槽型梁桥面结构。

如图1所示，本发明所述的超高性能混凝土加固的槽型梁桥面结构，包括槽型梁1、架设于槽型梁1之间的甲式桥面板2、架设于槽型梁1上方的乙式桥面板3以及铺设于所述甲式桥面板2和乙式桥面板3上方的砼铺装层4和沥青层5，其还包括位于甲式桥面板2底部的超高性能混凝土加固层6；所述超高性能混凝土加固层6包括与槽型梁1连接的钢筋构造7和浇注于钢筋构造7中的超高性能混凝土层8，且所述超高性能混凝土加固层6的侧面形状为两侧厚中间薄的π型以与槽型梁桥的原结构相匹配，以提高加固后的槽型梁桥的承载能力。

在此实施例中，所述甲式桥面板2和乙式桥面板3的厚度为6cm，所述砼铺装层4的厚度为9cm，所述沥青层5的厚度为7cm，所述超高性能混凝土加固层6的厚度为5cm。在符合桥面设计规范及受力要求的情况下，也可适当调整上述各层的厚度。

如图2和图3所示，钢筋构造7包括植入钢筋71和钢筋网；所述植入钢筋71的一端横向嵌入槽型梁1，另一端向上倾斜用于架设钢筋网，相邻的植入钢71之间为平行的或具有一定的夹角；所述钢筋网为至少一层横向钢筋72和至少一层纵向钢筋73交叉形成的网状结构，所述横向钢筋72位于纵向钢筋71的上方，根据实际的桥面结构及受力情况可调整横向钢筋和纵向钢筋的层数；所述植入钢筋71与横向钢筋72之间具有10～20°的夹角以利于钢筋网的铺设及受力钢筋的受力均衡。

所述植入钢筋71、横向钢筋72和纵向钢筋73均为三级钢，直径均为10mm，铺设间距均为150mm，也可采用其他规格的钢筋；位于两侧的纵向钢筋73与植入钢筋71焊接，位于中间的纵向钢筋73与横向钢筋71采用细筋绑扎，横向钢筋72与植入钢筋72焊接或采用细筋绑扎。

采用此结构的钢筋构造，保证了钢筋纵横方向受力钢筋的顺直，钢筋网格尺寸均匀，焊接或捆扎成型的钢筋构造整体性较好，刚度较大，不易变形，在浇筑超高性能混凝土施工过程中，钢筋构造即使受到外力的作用也不易造成局部弯折变形和偏位，浇筑成型的超高性能混凝土加固层厚薄较均匀，提高了其抗裂性能，并同时提高甲式桥面板和槽型梁的抗弯承载能力。

实施例三

本实施例为实施例二所述的超高性能混凝土加固的槽型梁桥面结构的加固方法，其具体步骤如下：施工时先对甲式桥面板底部的原混凝土层进行表面处理，去除甲式桥面板表面破碎、松动的混凝土，经过表面处理后，将碎屑、粉末彻底冲洗干净，所去除的原混凝土层的厚度约为2-5cm；再对原甲式桥面板外露的钢筋进行除锈处理，先用钢丝刷、砂盘、麻袋布等轻擦除锈，后用钢筋除锈剂进行溶解除锈；然后在甲式桥面板两侧的槽型梁上横向嵌入植入钢筋，植入钢筋在槽型梁中的深度是植入钢筋直径的18倍或20倍；利用植入钢筋架设钢筋网，并对各钢筋之间进行焊接或细钢筋绑扎；然后利用钢模板在甲式板底部支模，并对钢模板周边进行密封处理，钢模板支模的侧面形状为两侧厚中间薄的π型；最后利用混凝土泵将超高性能混凝土灌注进钢模板内，将植入钢筋和钢筋网埋入超高性能混凝土内，模板的两侧开设灌注口和出气口，灌注口用于灌注混凝土，出气口用于排出模板的空气，当出气孔由超高性能混凝土流出时表明模板所构成的空腔内已经灌注满超高性能混凝土，此时停止混凝土泵；最后对超高性能混凝土进行常温养护3～5小时，拆除模板。

本发明所述的加固方法，操作简单，利用混凝土泵自动灌注超高性能混凝土，并通过出气口来判断是否灌满，有效节省了槽型梁桥的加固操作时间；同时采用上述方法加固结构的受力钢筋始终处于保护层内，受力钢筋与空气不会接触，从而提高了钢筋网抵抗锈蚀的能力。

由上述实施例可知，本发明具有施工条件简单、施工速度快的特点，减少了传统桥梁加固方案对交通的干扰和影响，具有较好的经济性，而且由于超高性能混凝土本身的高耐久性和常温养护特性，其使用寿命也比一般加固方法更好，且有效降低了养护成本。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。