专利名称：整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法
技术领域：
本发明涉及预应力加固方法，特别涉及一种通过预应力加固整体现浇混凝土梁桥、板桥的方法。
背景技术：
板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，它构造简单、受力明确，可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构；可做成实心和空心，就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥，因此，一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中，广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁，特别受到欢迎，从而可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省土方工程量。随着时间的推移，任何公路桥梁都将成为旧桥，都会因各种原因不同程度地存在缺陷、病害需要维修、加固和改造。预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆、预应力钢绞线等对结构构件或整体进行加固的方法，其特点是通过预应力张拉和伸长变形等手段强迫后加部分——拉杆或撑杆、预应力钢绞线受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，致使一般加固结构中所特有的加强钢筋应力应变滞后现象得以完全消除，因此，后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重效果，适用于大跨结构加固，以及采用一般方法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的各种结构加固。基于预应力的优越性和有效性，在较早以前，人们就开始体外预应力加固桥梁。但由于技术和工艺水平的局限，仅限于对T形梁(无底板的肋形梁)运用这一技术。
目前，预应力加固混凝土梁桥有三种方法水平预应力补强拉杆加固法、下撑式预应力补强拉杆加固法、组合式预应力补强拉杆加固法。这三种方法都是运用预应力原理，在增设的加固件或原梁体构件中施加一定的初始预应力，使结构应力得以改善，承载力得以提高的加固方法。其中，第一种方法只能提高结构抗弯能力，第二种和第三种方法可同时提高抗弯和抗剪能力；第一种方法可仅将预应力加固装置设在梁体底面，第二种和第三种方法若要提高抗剪能力，则需将预应力筋沿梁肋两侧向上弯起。当梁体为现浇整体箱形或实体截面，由于底板的阻隔，预应力筋无法向上起弯，因而不能解决主拉应力和抗剪强度问题，仅局限于抗弯能力的增强。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，该加固方法能很好地解决梁桥或板桥正负弯矩和剪力不足，加固后能全面地满足承载力要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明的整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，包括如下步骤a.布设孔道组，在梁体上钻设贯通板顶、板底的多对孔道构成的孔道组，各对孔道沿梁体横向间隔设置，每对孔道中的两个孔道沿梁体纵向间隔设置；b.布设预应力筋组，各预应力筋穿过所对应的孔道，即由板底向上穿过孔道至板顶，再由板顶向下穿过孔道至板底；c.张拉各预应力筋，并通过锚固件将各预应力筋与梁体锚固。
本发明的有益效果是，由于预应力筋在剪力不足区域的弯起，因此能很好地解决混凝土梁或板桥正负弯矩和剪力不足，混凝土梁及板桥经该方法板加固后能全面地满足承载力要求；能避免和消除因仅在顶(底)板设置水平拉杆而在梁体锚后砼中形成巨大拉应力的不良应力状态；施工操作方便，能有效地降低混凝土梁及板桥的加固成本。
本说明书包括如下七幅附图图1是本发明整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法中预应力筋的布设方式示意图；图2是本发明整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法中预应力筋的布设方式示意图；图3是本发明整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法中预应力筋的布设方式示意图(俯视)；图4是图2中节点A的局部放大示意图；图5是图1中节点B的局部放大示意图；图6是图2中节点C的局部放大示意图；
图7是图2中节点D的局部放大示意图。
图中零部件、部位及编号预应力筋组10、预应力筋11、预应力筋12、预应力筋13、梁体20、梁体墩位21、梁体墩位22、板顶23、板底24、孔道25、孔道26、锚固件30、转向块31。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本发明的整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，包括如下步骤a.布设孔道组，在梁体20上钻设贯通板顶23、板底24的由多对孔道25、26构成的孔道组，各对孔道25、26沿梁体20横向间隔设置，成对的孔道25、26沿梁体20纵向间隔设置；b.布设预应力筋组10，各预应力筋穿过所对应的孔道25、26，即由板底24向上穿过孔道25至板顶23，再由板顶23向下穿过孔道26至板底24；c.张拉各预应力筋，并通过锚固件30将各预应力筋与梁体20锚固。
用于加固的正弯矩和负弯矩预应力筋可分别布置和张拉，如图1中示出的预应力筋11；也可以连续布置，即在梁体20上沿其纵向间隔布设多个孔道组，预应力筋沿桥板20纵向延伸，如图1和图2中示出的预应力筋12、13从梁体墩位21延伸至另一梁体墩位22，通过各孔道组连续向上、向下穿绕过梁体20，预应力筋在与被张拉段相反的板顶23或板底24上张拉、锚固或者逐级张拉，逐级锚固。预应力筋在多数情况下宜采用预应力钢绞线。
为改善锚点应力的应力状况，参照图1和图2，所述孔道25、26一般宜钻设在梁体20的纵肋处，其抗力和锚固力较此前的预应力加固法大为增强，特别是避免了锚点后面的集中拉应力，能显著改善了锚点应力状况。参照图1、图6和图7，所述孔道25、26的轴线分别相对梁体20的纵向轴线外倾形成30～60度夹角，该夹角的优选值为45度。孔道孔道25、26最好采用金刚石或合金钢空心薄壁钻成孔，孔壁光滑规则，不受钢筋阻挡，孔周混凝土结构无损伤，效率高，位置准，质量好。空心薄壁钻因为造孔能力强，对各种截面型式的梁体实用性都很强，适用范围广泛。参照图4、图5和图7，所述预应力钢绞线的转向处，在孔道25、26的端口固定设置有转向块31。
本发明的加固方法能很好地解决混凝土梁或板桥正负弯矩和剪力不足，混凝土梁及板桥经该方法板加固后能全面地满足承载力要求。
具体实施例----成都市衣冠庙立交高架直通桥主桥加固。成都衣冠庙立交高架直通桥主桥系V形墩箱形截面连续刚构桥，引桥系简支整体现浇空心板桥，其弯矩和剪力均有所不足。采用现有的体外预应力方法，或者采用粘贴钢板、钢筋的方法，都不能真正解决其抗力问题。申请人在承担该桥加固设计任务后，深入分析和研究，最后形成了本发明的加固方法，由于预应力筋在剪力不足区域的弯起，因此能很好地解决其正负弯矩和剪力不足，从而全面的满足承载力要求。具体的做法是，加固从边肋开始，每隔一肋加一组预应力钢绞线，预应力钢绞线轴线距梁底面4厘米，在接近梁端处，按45度向上，沿钻孔孔道到端部顶面，并锚固于此外所凿锚槽中。预应力钢绞线采用高强低松驰铰线，其设计强度为1860MPa，锚具采用YM15-4及YM15-3锚具。预应力束两端张拉，每根预应力钢绞线先超张拉至204.5KN，然后回油到控制拉力191.7KN下锚固。受钻孔和梁体条件影响，预应力钢绞线转弯半径仅为1米。预应力施加完毕后，用喷射砼对预应力钢铰线包裸防护。在喷砼处，将梁底凿毛，并露出分布筋，以搭焊喷射所需钢筋网，使喷射砼与原梁体结合良好，形成一个整体。为确保钻孔质量，采用迪奥特金刚石有限公司生产的深孔薄壁钻机钻孔，钻头直径为φ51.5毫米。
权利要求
1.整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，包括如下步骤a.布设孔道组，在梁体(20)上钻设贯通板顶(23)、板底(24)的由多对孔道(25、26)构成的孔道组，各对孔道(25、26)沿梁体(20)横向间隔设置，成对的孔道(25)、(26)沿梁体(20)纵向间隔设置；b.布设预应力筋组(10)，各预应力筋穿过所对应的孔道(25、26)，即由板底(24)向上穿过孔道(25)至板顶(23)，再由板顶(23)向下穿过孔道(26)至板底(24)；c.张拉各预应力筋，并通过锚固件(30)将各预应力筋与梁体(20)锚固。
2.如权利要求1所述的整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，其特征是所述梁体(20)上沿其纵向间隔布设有多个孔道组；所述预应力筋沿桥板(20)纵向延伸，通过各孔道组连续向上、向下穿绕过梁体(20)。
3.如权利要求2所述的整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，其特征是所述预应力筋在与被张拉段相反的板顶(23)或板底(24)上张拉、锚固。
4.如权利要求2所述的整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，其特征是所述预应力筋逐级张拉，逐级锚固。
5.如权利要求1或2所述的整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，其特征是所述孔道(25、26)钻设在梁体(20)的纵肋处。
6.如权利要求1或2所述的整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，其特征是所述孔道(25、26)的轴线分别相对梁体(20)的纵向轴线外倾形成30～60度夹角。
7.如权利要求1或2所述的整体现浇混凝土梁、板桥桥预应力加固方法，其特征是所述预应力筋的转向处，在孔道(25、26)的端口固定设置有转向块(31)。
8.如权利要求1或2所述的整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，其特征是所述孔道(25)采用金刚石或合金钢空心薄壁钻成孔。
全文摘要
本发明公开了一种整体现浇混凝土梁桥、板桥预应力加固方法，旨在提供一种能很好地解决梁桥或板桥正负弯矩和剪力不足和加固后能全面地满足承载力要求的加固方法。它包括如下步骤a.布设孔道组，在梁体(20)上钻设贯通板顶(23)、板底(24)的由多对孔道(25、26)构成的孔道组，各对孔道(25、26)沿梁体(20)横向间隔设置，成对的孔道(25)、(26)沿梁体(20)纵向间隔设置；b.布设预应力筋组(10)，各预应力筋穿过所对应的孔道(25、26)，即由板底(24)向上穿过孔道(25)至板顶(23)，再由板顶(23)向下穿过孔道(26)至板底(24)；c.张拉各预应力筋，并通过锚固件(30)将各预应力筋与梁体(20)锚固。
文档编号E01D22/00GK1837486SQ20061002068
公开日2006年9月27日 申请日期2006年4月12日 优先权日2006年4月12日
发明者郑远鹄, 郑旭峰, 肖世卫, 李美军, 牟廷敏, 张琪, 朱学雷 申请人:四川省交通厅公路规划勘察设计研究院