专利名称：空心板桥体外横向锚固体系及其施工工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于桥梁加固维修施工技术领域，具体涉及一种空心板桥体外横向锚固体系及 其施工工艺。
背景技术：
预应力混凝土装配式空心板桥是我国公路桥梁的一种主力桥型，在中小跨径公路桥梁 中得到广泛应用。随着交通运输量的快速增长、车辆超限等诸多不利因素的影响，许多空心 板桥出现了种种病害，需要及时进行维修加固。在各种加固方法中，体外预应力加固法是一 种有效的方法。该方法是通过在桥梁受拉区张拉体外预应力索来提高桥梁的承载能力，其 基本原理是充分利用混凝土的抗压性能，通过体外预应力索对梁体施加预压力，以预压力 产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力，从而达到改善结构使用性能并提高其极限承载 能力的目的。体外预应力加固法能否实现预期的加固效果，同体外预应力的锚固体系密切相 关。对于预应力混凝土装配式空心板桥，目前体外预应力加固的锚固体系及工艺是在空心 板桥两侧两块边板的外侧壁混凝土中植入锚栓一安装预应力锚具衬板一沿桥横向在 空心板底张拉体外预应力索。预应力锚具衬板通常采用型钢制作，沿空心板竖向对称布置 在两块边板外侧，并通过锚栓锚固在边板混凝土侧壁上。采用型钢锚具衬板的锚固体系虽 然安装及施工均较为简便，但由于型钢的刚度相对混凝土空心板的刚度小很多，加固后在 桥梁运营中容易出现型钢锚具衬板松动、疲劳破坏和锈蚀问题，这都将引起所施加横向预 应力索的松弛，降低板底的横向预应力度，从而对装配式空心板桥的加固造成不利影响，严 重时甚至会造成加固失败。
发明内容
综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种空心板桥体外横向锚固 体系及其施工工艺，它是在空心板桥两侧的边板上分别设置钢筋混凝土牛腿，钢筋混凝土 牛腿与边板浇注在一起，两侧的钢筋混凝土牛腿通过预应力索连接，预应力索两端用锚具 与钢筋混凝土牛腿固定，从而提高整个锚固体系的结构刚度和整体性，确保了锚固端不会 发生松动，避免了预应力索的松弛，解决了原锚固体系中型钢锚具衬板易松动、易产生疲劳 破坏和钢板锈蚀等问题。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的
一种空心板桥体外横向锚固体系，它包括左边板、中板及右边板，其中所述的左边板 上设置有左牛腿，右边板上设置有右牛腿，左牛腿与右牛腿上均设置有波纹管，预应力索穿 装在波纹管内，左牛腿与右牛腿通过预应力索连接，预应力索左端通过左锚具与左牛腿固 定，预应力索右端通过右锚具与右牛腿固定，预应力索通过吊环与中板连接。本发明的技术方案还可以是这样实现的所述的左牛腿及右牛腿的结构相同，截 面形状均为“L”型，左牛腿及右牛腿均为钢筋混凝土牛腿。本发明的技术方案还可以是这样实现的所述的空心板桥的中板对应的预应力索 上设置有防护套管。
本发明的技术方案还可以是这样实现的所述的预应力索为无粘结预应力钢绞 线，或为精轧螺纹钢筋。本发明的技术方案还可以是这样实现的所述的左锚具设置在左牛腿的外侧，右 锚具设置在右锚具的外侧，左锚具及右锚具为夹片式锚具或锥塞式锚具或支承式锚具。本发明的技术方案还可以是这样实现的所述的左锚具与左牛腿之间设置有左垫 板，右锚具与右牛腿之间设置有右垫板。一种空心板桥体外横向锚固体系的施工工艺，包括以下步骤 第一步确定预应力索的数量和张拉力
根据需要加固的空心板桥的跨度、桥面宽度等设计参数确定每跨空心板桥进行体外横 向锚固所需的预应力索的数量，每跨空心板桥上，至少设置七道预应力索，每跨空心板桥的 中间位置设置一道预应力索，每跨空心板桥的1/4及3/4位置各设置一道预应力索，其余的 预应力索从空心板桥的中间位置向空心板桥的1/4位置及3/4位置渐疏分布，预应力索张 拉时的设计张拉应力为钢绞线标准强度或精轧螺纹钢筋标准强度的409Γ75% ； 第二步确定牛腿的尺寸及配筋
根据第一步所确定的体外横向预应力索的数量和张拉应力，确定牛腿的尺寸及配筋， 牛腿形状为L形，包覆在空心板桥外边板外侧，顶宽彡0. 3m，底宽彡0. 6m,厚度彡0. 2m,侧宽 ^ 0. 4m，牛腿尺寸应满足由预应力索张拉时牛腿内部产生的抗弯、抗剪及局部承载力要求， 并按照国家标准规定的《混凝土结构设计规范》的相关公式计算牛腿内部配筋； 第三步植筋施工
a、画线定位，根据第一步确定的混凝土牛腿尺寸及配筋数量，分别在左边板及右边板 的侧面及底面画线，确定钢筋的位置；
b、钻孔，定位完毕后，根据确定的钢筋的位置，分别在左边板及右边板的侧面及底面钻 孔，钻孔的孔径比钢筋直径大至少2mm，钻孔深度> 10倍钢筋直径；
C、清孔，钻孔完毕后，对所钻的孔进行清理，将孔内的粉屑和碎渣清理干净，同时确保 孔内无明水；
d、注胶，从孔底开始，均勻的往孔内注入植筋胶，注胶深度为孔深的80%；
e、植筋，注胶完毕后，立即将钢筋缓慢的旋转插入孔内，插入孔内的钢筋要干燥清洁， 无严重锈蚀；
f、养护，植筋完毕后，在植筋胶固化前，植入的钢筋不得扰动，使其自然养护； 第四步绑扎牛腿钢筋并预埋波纹管
在左边板及右边板的侧面及底面植筋完毕，并固化养护后，在植好的钢筋上绑扎普通 钢筋，并设置浇注牛腿用的模板，在模板内设置波纹管，并预埋左垫板及右垫板； 第五步浇注混凝土 在牛腿模板内浇注混凝土； 第六步吊环的安装及预应力索的安装及张拉
a、在桥体的中板的底面上打上膨胀螺栓，并安装吊环；
b、将防护套管穿装在中板底板的吊环内；
C、将预应力索从左牛腿、防护套管和右牛腿内穿过，然后按照设计张拉力对预应力索 进行张拉，完成空心板桥体外横向锚固体系的施工。
本发明的有益效果为
(1)在空心板桥的两块边板外侧采用新浇注的钢筋混凝土牛腿作为体外横向预应力的 锚固端承力部件，替代了常规的型钢锚具衬板，解决了型钢锚具衬板易松动、变形大、且易 发生疲劳破坏和锈蚀损坏的缺点。(2)新浇注的钢筋混凝土牛腿采用植筋锚固技术与原有的空心板桥的边板相连。 植筋锚固技术是近几年流行的一种新型加固施工技术，它的原理是将钢筋通过高强结构胶 植入原有的混凝土结构内，并浇注混凝土以使新浇注混凝土与原有混凝土连接为整体从而 达到共同受力的目的。植筋锚固技术成熟、计算准确、施工简便、加固可靠，能够保证新浇注 的混凝土牛腿同原有的空心板桥的边板紧密连接为一个整体。(3)本发明的预应力索可采用无粘结预应力钢绞线，也可采用精轧螺纹钢筋，根据 加固需要确定其数量和截面面积，购置方便。预应力索中板板底外露部分外套PE套管，可 有效保护预应力索不发生锈蚀。(4)本发明的锚具可采用支承式、夹片式、锥塞式等各种类型的成品锚具，技术成 熟，工艺可靠，并可根据所加固工程的需要选择购买。
图1为本发明的结构示意图； 图2为本发明的钢筋混凝土牛腿的结构示意图； 图3为本发明图2的左视图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例一
如图1、图2、图3所示，一种空心板桥体外横向锚固体系，它包括左边板2、中板3及右 边板4，左边板2上设置有左牛腿1，右边板4上设置有右牛腿5，左牛腿1及右牛腿5为钢 筋混凝土牛腿，左牛腿1及右牛腿5的截面形状均为“L”型，左牛腿1与右牛腿5上均设置 有波纹管11，预应力索9穿装在波纹管11内，左牛腿1与右牛腿5通过预应力索9连接，预 应力索9为无粘结预应力钢绞线，预应力索9左端通过左锚具13与左牛腿1固定，左锚具 13设置在左牛腿1的外侧，预应力索9右端通过右锚具6与右牛腿5固定，右锚具6设置在 右锚具6的外侧，左锚具13及右锚具6为锥塞式锚具，预应力索9通过吊环8与中板3连 接，空心板桥的中板3对应的预应力索9上设置有防护套管10，防护套管10为PE套管。以对跨度为16m的空心板桥进行空心板桥体外横向锚固为例，具体施工时包括以 下步骤
第一步确定预应力索9的数量和张拉力
该空心板桥的跨度为16m，每跨空心板桥上设置七道预应力索9，预应力索9的直径为 15. 2mm,每跨空心板桥的中间位置设置一道预应力索9，每跨空心板桥的1/4及3/4位置各 设置一道预应力索9，然后，在跨中两侧，分别距离跨中Im的位置各设置一道预应力索9，在 跨中两侧，分别距离跨中2m的位置各设置一道预应力索9，预应力索9张拉时的设计张拉应 力应为钢绞线标准强度的60%。第二步确定牛腿的尺寸及配筋
根据第一步所确定的体外横向预应力索9的数量和张拉应力，确定牛腿的尺寸及配
6筋，牛腿形状为L形，包覆在空心板桥外边板外侧，顶宽为0. 3m，底宽为0. 6m，厚度为0. 2m， 侧宽为0. 4m,牛腿尺寸应满足由预应力索9张拉力时牛腿内部产生的抗弯、抗剪及局部承 载力要求，并按照国家标准《混凝土结构设计规范》的相关公式计算牛腿内部配筋。第三步植筋施工
a、画线定位，根据第一步确定的混凝土牛腿尺寸及配筋数量，配筋直径为12mm，分别 在左边板2及右边板4的侧面及底面画线，确定钢筋的位置。b、钻孔，定位完毕后，根据确定的钢筋的位置，分别在左边板2及右边板4的侧面 及底面钻孔，钻孔的孔径为14mm比钢筋直径大2mm，钻孔深度为10倍钢筋直径，钻孔时必须 保证钻机、钻头与边板的表面垂直，保证孔径与孔深的尺寸准确。钻孔过程中如果钻机突然 停止或者钻头不前进时，说明钻头遇到钢筋，可适当错位以避开边板内部钢筋。C、清孔，钻孔完毕后，对所钻的孔进行清理，将孔内的粉屑和碎渣清理干净，同时 确保孔内无明水。清孔先用钢刷清孔，然后用棉丝擦拭孔壁两次，最后用脱脂棉丝蘸丙酮 擦拭两次，直至钻孔中的粉屑和碎渣完全清理干净，清孔后孔壁可以潮湿，但必须保证无明 水，若有明水，必须用吹风机吹干。清孔后若长时间不进行植筋，应用干净的棉丝将孔口封 闭，以防止粉尘或沙粒进入。d、注胶，从孔底开始，均勻的往孔内注入植筋胶，注胶深度为孔深的80% ；注胶时， 必须先将胶管的管口处较稀的胶液排出，废弃不用。采用手动注胶器注胶时，每扳动一次注 胶器扳机，注胶器后退一下，这样能排出孔内的空气，使孔内的胶液饱满、均勻。e、植筋，注胶完毕后，应立即进行植筋，钢筋插入孔内的部分要保持干燥，清洁，无 严重锈蚀，植筋时，将钢筋缓慢地旋转插入孔底，以免出现气泡、胶液溅出现象。为保证胶液 分布均勻，钢筋插入后应有少量胶液外溢，如有气泡或伴有较大的噗噗声，说明孔内胶液不 实，应重新注胶。f、养护，植筋完毕后，在植筋胶固化前，植入的钢筋不得扰动，使其自然养护； 第四步绑扎牛腿钢筋并预埋波纹管11
在左边板2及右边板4的侧面及底面植筋完毕，并固化养护后，在植好的钢筋上绑扎 普通钢筋，并设置浇注牛腿用的模板，在空心板桥的中板3底面上安装固定吊环8，在模板 内设置波纹管11，并预埋预应力索9端部锚具的左垫板12及右垫板7 ； 第五步浇注混凝土 在牛腿模板内浇注混凝土； 第六步吊环8的安装及预应力索9的安装及张拉
a、在桥体的中板3的底面上打上膨胀螺栓，并安装吊环8；
b、将防护套管10穿装在中板3底板的吊环8内；
C、将预应力索9从左牛腿1、防护套管10和右牛腿5内穿过，然后按照设计张拉力对预 应力索9进行预应力张拉，预应力张拉时，将预应力索9的左端固定，对预应力索9的右端 进行张拉，完成空心板桥体外横向锚固体系的施工。实施例二
重复实施例一，有以下不同点，本实施例以对跨度为20m的空心板桥进行空心板桥体 外横向锚固为例，每跨空心板桥上设置七道预应力索9，预应力索9的直径为15. 2mm，每跨 空心板桥的中间位置设置一道预应力索9，每跨空心板桥的1/4及3/4位置各设置一道预应力索9，然后，在跨中两侧，分别距离跨中Im的位置各设置一道预应力索9，在跨中两侧，分 别距离跨中2. 5m的位置各设置一道预应力索。本发明提供的锚固体系不仅适用于对已有的产生病害的空心板桥进行体外横向 预应力加固，也适用于新建设置体外横向预应力的装配式空心板桥。要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领 域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方 案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。
权利要求
一种空心板桥体外横向锚固体系，它包括左边板(2)、中板(3)及右边板(4)，其特征在于所述的左边板(2)上设置有左牛腿(1)，右边板(4)上设置有右牛腿(5)，左牛腿(1)与右牛腿(5)内均设置有波纹管(11)，预应力索(9)穿装在波纹管(11)内，左牛腿(1)与右牛腿(5)通过预应力索(9)连接，预应力索(9)左端通过左锚具(13)与左牛腿(1)固定，预应力索(9)右端通过右锚具(6)与右牛腿(5)固定，预应力索(9)通过吊环(8)与中板(3)连接。
2.根据权利要求1所述的空心板桥体外横向锚固体系，其特征在于所述的左牛腿(1) 及右牛腿(5)的结构相同，截面形状均为“L”型，左牛腿(1)及右牛腿(5)为钢筋混凝土牛 腿。
3.根据权利要求1所述的空心板桥体外横向锚固体系，其特征在于所述的空心板桥 的中板(3)对应的预应力索(9)上设置有防护套管(10)。
4.根据权利要求1所述的空心板桥体外横向锚固体系，其特征在于所述的预应力索 (9)为无粘结预应力钢绞线，或为精轧螺纹钢筋。
5.根据权利要求1所述的空心板桥体外横向锚固体系，其特征在于所述的左锚具 (13)设置在左牛腿(1)的外侧，右锚具(6)设置在右锚具(6)的外侧，左锚具(13)及右锚具(6)为夹片式锚具或/和锥塞式锚具或/和支承式锚具。
6.根据权利要求1或5所述的空心板桥体外横向锚固体系，其特征在于所述的左锚 具(13)与左牛腿(1)之间设置有左垫板(12)，右锚具(6)与右牛腿(5)之间设置有右垫板(7)。
7.根据权利要求1所述的空心板桥体外横向锚固体系的施工工艺，其特征在于它包 括以下步骤第一步确定预应力索(9)的数量和张拉力根据需要加固的空心板桥的跨度、桥面宽度等设计参数确定每跨空心板桥进行体外横 向锚固所需的预应力索(9)的数量，每跨空心板桥上，至少设置七道预应力索(9)，每跨空 心板桥的中间位置设置一道预应力索(9)，每跨空心板桥的1/4及3/4位置各设置一道预应 力索(9)，其余的预应力索(9)从空心板桥的中间位置向空心板桥的1/4位置及3/4位置渐 疏分布，预应力索(9)张拉时的设计张拉应力为钢绞线标准强度或精轧螺纹钢筋标准强度 的 40% 75% ；第二步确定牛腿的尺寸及配筋根据第一步所确定的体外横向预应力索(9)的数量和张拉应力，确定牛腿的尺寸及配 筋，牛腿形状为L形，包覆在空心板桥外边板外侧，顶宽彡0. 3m，底宽彡0. 6m，厚度彡0. 2m， 侧宽>0. 4m，牛腿尺寸应满足由预应力索(9)张拉力时牛腿内部产生的抗弯、抗剪及局部 承载力要求，并按照国家标准《混凝土结构设计规范》的相关公式计算牛腿内部配筋；第三步植筋施工a、画线定位，根据第一步确定的混凝土牛腿尺寸及配筋数量，分别在左边板(2)及右边 板(4)的侧面及底面画线，确定钢筋的位置；b、钻孔，定位完毕后，根据确定的钢筋的位置，分别在左边板(2)及右边板(4)的侧面 及底面钻孔，钻孔的孔径比钢筋直径大至少2mm，钻孔深度> 10倍钢筋直径；C、清孔，钻孔完毕后，对所钻的孔进行清理，将孔内的粉屑和碎渣清理干净，同时确保孔内无明水；d、注胶，从孔底开始，均勻的往孔内注入植筋胶，注胶深度为孔深的80%；e、植筋，注胶完毕后，立即将钢筋缓慢的旋转插入孔内，插入孔内的钢筋要干燥清洁， 无严重锈蚀；f、养护，植筋完毕后，在植筋胶固化前，植入的钢筋不得扰动，使其自然养护； 第四步绑扎牛腿钢筋并预埋波纹管(11)在左边板(2)及右边板(4)的侧面及底面植筋完毕，并固化养护后，在植好的 钢筋上绑扎普通钢筋，并设置浇注牛腿用的模板，在模板内设置波纹管(11)，并预埋左垫板 (12)及右垫板(7)；第五步浇注混凝土 在牛腿模板内浇注混凝土；第六步吊环(8)的安装及预应力索(9)的安装及张拉a、在桥体的中板(3)的底面上打上膨胀螺栓，并安装吊环(8)；b、将防护套管(10)穿装在中板(3)底板的吊环(8)内；C、将预应力索(9)从左牛腿(1)、防护套管(10)和右牛腿(5)内穿过，然后按照设计张 拉力对预应力索(9)进行张拉，完成空心板桥体外横向锚固体系的施工。
全文摘要
本发明涉及一种空心板桥体外横向锚固体系及其施工工艺,它是在空心板桥的左边板上设置有左牛腿，右边板上设置有右牛腿，左牛腿与右牛腿上均设置有波纹管，预应力索穿装在波纹管内，左牛腿与右牛腿通过预应力索连接，预应力索左端及右端分别通过左锚具及右锚具固定，预应力索通过吊环与中板连接,本发明是在空心板桥两侧的边板上分别设置钢筋混凝土牛腿，钢筋混凝土牛腿与边板浇注在一起，两侧的钢筋混凝土牛腿通过预应力钢索连接，预应力索两端用锚具与钢筋混凝土牛腿固定，从而提高整个锚固体系的结构刚度和整体性，确保了锚固端不会发生松动，避免了预应力索的松弛，解决了原锚固体系中型钢锚具衬板易松动、易产生疲劳破坏和钢板锈蚀等问题。
文档编号E01D19/00GK101949135SQ201010502940
公开日2011年1月19日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者李 杰, 李静斌, 梁全富, 王统宁, 胡锋, 葛素娟 申请人:郑州大学;河南省交通科学技术研究院有限公司