一种用于箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固方法与流程

本发明属于桥梁工程技术领域，特别涉及一种用于箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固方法。

背景技术：

我国中小跨径桥梁众多，混凝土小箱梁桥是其主要组成部分。随着使用年限的增长，由于设计等级低、交通量增长等因素，现存小箱梁桥普遍存在各种病害，甚至出现承载能力低，不能满足公路交通需求。有必要对这些桥梁进行修复加固，桥梁上部结构常用的加固方法有粘贴钢板、粘贴碳纤维布、体外预应力加固、体外预应力混凝土加固等。粘贴钢板、粘贴碳纤维布的方法对桥梁承载能力和刚度的提高效果不明显，且加固效果与粘胶性能密切相关，动荷载作用下易发生脱粘风险。体外预应力加固、体外预应力混凝土加固可以减小截面下缘的应力水平，但存在以下不足：

一、预应力筋裸露下空气中，存在锈蚀风险，影响结构耐久性，须定期养护，费用高；

二、新增体外预应力与原桥梁结构在可变荷载下易产生共振，需安装减震装置；

三、体外预应力对原结构刚度提高不明显。综上，采用常用的几种箱梁桥加固方法，受损桥梁加固以后不能经济耐久的运营。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固方法以能够有效提高原桥梁结构刚度。

技术方案如下：

一种用于箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固方法，包括以下步骤：

(a)在箱梁1上预应力锚固装置2、预应力定位装置3的高强螺栓7、锚栓6所在位置打孔；

(b)完成预应力锚固装置2、预应力定位装置3的焊接组装；

(c)将预应力锚固装置2、预应力定位装置3通过粘钢胶17与箱梁1粘接，并使用高强螺栓7和锚栓6紧固；

(d)浇筑预应力锚固装置2的自密实早强混凝土14并养护；

(e)在箱梁1上钢板-混凝土5的高强螺栓7、锚栓6所在位置打孔；

(f)钢板-混凝土5的钢筋21点焊于槽钢20并绑扎钢筋22；

(g)安装预应力钢绞线4并张拉；

(h)将槽钢20与箱梁1采用锚栓6固定，浇筑自密实早强混凝土14并养护；

(i)预应力钢绞线4放张，切除多余的钢绞线并回收锚具13。

进一步的，所述预应力锚固装置2包括钢板8、钢板9、钢板10、钢板11、钢板18、钢板19、定位钢管12和锚具13；

所述钢板8与箱梁1的粘接采用粘钢胶17，并通过高强螺栓7与箱梁1紧固；

所述钢板9通过双面角焊缝与钢板8连接，所述钢板10通过双面角焊缝与钢板8、钢板9连接，所述钢板11通过双面角焊缝与钢板8、钢板10连接，所述钢板10长度小于钢板19，且钢板10开孔；

所述定位钢管12与钢板9、钢板11通过焊接连接；

所述钢板18与钢板9、钢板11、钢板19通过焊接连接；

所述钢板18通过锚栓6与箱梁1紧固；

所述钢板8与钢板9、钢板10、钢板11、钢板18、钢板19形成的封闭空间由自密实早强混凝土14填充。

进一步的，所述预应力定位装置3包括钢板15、钢板16、定位钢管12；

所述钢板15与箱梁1的粘接采用粘钢胶17，并通过高强螺栓7与箱梁1紧固；

所述钢板16通过双面角焊缝与钢板15连接；

所述定位钢管12与钢板15通过焊接连接。

进一步的，所述钢板-混凝土5包括槽钢20、自密实早强混凝土14、钢筋21、钢筋22；

所述槽钢20通过锚栓6与箱梁1紧固；

所述钢筋21为带肋钢筋，一端呈弯钩形，另一端点焊于槽钢20；

所述钢筋22为带肋钢筋，两端呈弯钩形，与钢筋21绑扎；

所述槽钢20与箱梁1形成的空间由自密实早强混凝土14填充。

进一步的，钢板-混凝土5施工过程中，所述预应力钢绞线4穿过定位钢管12，通过锚具13锚固于钢板9；钢板-混凝土5施工完成后，所述预应力钢绞线4张埋置于自密实早强混凝土14，自密实早强混凝土14养护完成后，锚固端退锚，然后剪除多余的预应力钢绞线4。

上述箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固的施工过程中，均可采用体外预应力混凝土的施工设备和施工工艺，无需增加新的设备投入，施工方法简便、快捷、迅速，对于保证工期、提高施工效率具有重要意义。

与现有技术相比，本发明的技术优势在于：

一、先张法预应力和钢板-混凝土对箱梁加固，钢板-混凝土能有效提高原结构的截面刚度，大幅提高结构承载能力。充分发挥钢材受拉性能好的优点，较低的加固截面高度即可满足结构加固需求，加固效率高。

二、采用先张法预应力，避免了管道摩擦引起的预应力损失，使得所加固桥梁刚度较弱的跨中区域能够有效施加预应力，加固后结构抗裂性好。新增预应力钢绞线与混凝土能够有效粘结，协调工作性能好；不存在新增钢绞线与原结构的共振现象，不需要安装减震装置，经济性好。

三、采用先张法预应力，新增预应力钢绞线埋置在混凝土加固层，与水、空气等腐蚀性物质隔绝，不存在锈蚀风险，保障了加固后结构的耐久性，运营期养护费用低。

四、采用先张法预应力，可仅对抗弯承载力不足的跨中区域进行加固，自重增加低。

五、本发明提供的箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固施工方法，钢板可作为混凝土浇筑的模具，无需搭建模板和拆模工序，施工简便快捷；本发明提供的预应力锚固装置构造简单，施工方便。

六、本发明提供的箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固设计，新增混凝土与所加固箱梁、钢板、钢绞线，均能有效粘结，安全可靠，加固后结构刚度大、承载能力高、施工简便、经济耐久。

综上，本发明的技术方案完全适用于箱梁桥的加固，将这类桥型成型的施工技术和设备与本发明相结合，可更好地保证本发明桥梁结构及其施工建造的可行性及施工效率。

附图说明

图1为本发明实施例中箱梁的采用先张法预应力钢板-混凝土加固的立面图。

图2为本发明实施例中箱梁的采用先张法预应力钢板-混凝土加固的平面图。

图3为本发明实施例中箱梁的采用先张法预应力钢板-混凝土加固的三维图

图4为图1中a-a处的剖视图。

图5为图1中b-b处的剖视图。

图6为图1中c-c处的剖视图。

图7为本发明实施例中预应力锚固装置的三维图。

图8为本发明实施例中预应力定位装置的三维图。

图9为本发明实施例中预应力锚固装置的平面图。

图10为本发明实施例中预应力锚固装置的立面图。

图11为本发明实施例中预应力定位装置的平面图。

图12为本发明实施例中预应力定位装置的立面图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明提供的一种用于箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固方法进行详细描述。以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

实施例1

一种用于箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固方法，包括以下步骤：

(a)在箱梁1上预应力锚固装置2、预应力定位装置3的高强螺栓7、锚栓6所在位置打孔；

(b)完成预应力锚固装置2、预应力定位装置3的焊接组装；

(c)将预应力锚固装置2、预应力定位装置3通过粘钢胶17与箱梁1粘接，并使用高强螺栓7和锚栓6紧固；

(d)浇筑预应力锚固装置2的自密实早强混凝土14并养护；

(e)在箱梁1上钢板-混凝土5的高强螺栓7、锚栓6所在位置打孔；

(f)钢板-混凝土5的钢筋21点焊于槽钢20并绑扎钢筋22；

(g)安装预应力钢绞线4并张拉；

(h)将槽钢20与箱梁1采用锚栓6固定，浇筑自密实早强混凝土14并养护；

(i)预应力钢绞线4放张，切除多余的钢绞线并回收锚具13。

如图1～图3所示，本实施例中箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固设计，包括箱梁1、预应力锚固装置2、预应力定位装置3、预应力钢绞线4、钢板-混凝土5。本实施例中，上述预应力钢绞线4为采用先张法施工。箱梁1加固施工过程中，预应力钢绞线4锚固于预应力锚固装置2。箱梁1加固施工完成后，预应力钢绞线4锚固于钢板-混凝土5。

如图7、图9、图10所示，上述本实施例的预应力锚固装置2包括钢板8、钢板9、钢板10、钢板11、钢板18、钢板19、定位钢管12、锚具13和自密实早强混凝土14。本实施例中，钢板8厚度为1cm，与箱梁1的粘接采用粘钢胶17，并通过高强螺栓7与箱梁1紧固。钢板9厚度为3cm，通过双面角焊缝与钢板8连接，钢板10厚度为1cm，通过双面角焊缝与钢板8、钢板9连接，钢板11厚度为1cm，通过双面角焊缝与钢板8、钢板10连接。为使混凝土填充密实，钢板10长度为钢板19长度的2/3，且钢板10开两个圆孔孔。定位钢管12长30cm，与钢板9、钢板11通过焊接连接。钢板18厚度为1cm，与钢板9、钢板11、钢板19通过焊接连接，通过锚栓6与箱梁1紧固。本实施例中，预应力钢绞线4穿过定位钢管12，钢板8与钢板9、钢板10、钢板11、钢板18、钢板19形成的封闭空间由自密实早强混凝土14填充，自密实早强混凝土14养护完成后，张拉预应力钢绞线4到设计强度并通过锚具13锚固于钢板9。

如图8、图11、图12所示，上述本实施例的预应力定位装置3包括钢板15、钢板16、定位钢管12。本实施例中，钢板15厚度为1cm，与箱梁1的粘接采用粘钢胶17，并通过高强螺栓7与箱梁1紧固。钢板16厚度为1cm，通过双面角焊缝与钢板15连接。定位钢管12长度为20cm，与钢板15通过焊接连接。预应力钢绞线4穿过定位钢管12。

如图3～图6，上述本实施例的钢板-混凝土5包括槽钢20、自密实早强混凝土14、钢筋21、钢筋22。本实施例中，槽钢20通过1cm厚钢板焊接形成，通过锚栓6与箱梁1紧固。钢筋21为带肋钢筋，直径8mm，一端呈弯钩形，另一端点焊于槽钢20。钢筋22为带肋钢筋，直径8mm，两端呈弯钩形，与钢筋21绑扎。槽钢20与箱梁1形成的空间由自密实早强混凝土14填充。预应力钢绞线4埋置于自密实早强混凝土14。

上述本发明的箱梁的先张法预应力钢板-混凝土加固的施工过程中，均可采用箱梁桥现有加固方法的施工设备和施工工艺，无需增加新的设备投入，也无需对施工人员进行新的技能培训，施工方法简便、快捷、迅速，对于保证工期、提高施工效率具有重要意义。

上面结合实施例对本发明的实例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本发明的保护范围。