一种嵌入式的桥梁加固结构及加固方法
【专利摘要】本发明提供了一种桥梁加固结构，该结构包括在待加固的桥梁面板的底面开设的凹槽，凹槽中嵌设有FRP筋，所述FRP筋的端部缠绕有锚固纤维布件，所述锚固纤维布件包括缠绕部和黏贴部，所述缠绕部缠绕于所述的FRP筋上，所述黏贴部黏贴于所述支撑柱。与现有技术相比，本技术的FRP筋的端部与相邻的支撑柱进行锚固，有效的改善的该加固结构的加固效果，此外，本技术的锚固结构采用纤维布在FRP筋上缠绕后在黏贴至支撑柱，这种锚固结构与以往的锚固结构相比施工简单，锚固过程基本不需要根据FRP筋的尺寸来变换预制锚固件，便于大规模应用，也降低了施工成本。
【专利说明】—种嵌入式的桥梁加固结构及加固方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及桥梁加固【技术领域】，特别涉及一种嵌入式的桥梁加固结构及加固方法。
【背景技术】
[0002]在桥梁工程建设中，无论是混凝土结构、钢结构还是钢一混凝土组合结构，桥梁面板通常为钢筋混凝土板结构。在过去20年中，这些桥梁结构体系都暴露出一些问题，最为严重的是钢筋或钢材的腐蚀而导致的结构过早退化或功能不足。桥梁面板由于保护层厚度较小、除冰盐直接作用于其表面和因长期承受交通荷载容易造成开裂等原因，钢筋锈蚀问题尤为严重。因此对结构功能不足的桥梁面板需要进行结构加固补强。
[0003]近年来，FRP (Fiber Reinforced Plastics ,纤维增强复合塑料)材料由于具有耐腐、轻质、高强、施工便捷等特点已经被广泛用于混凝土结构及其他结构加固领域。目前，对FRP加固钢筋混凝土结构的研究主要集中在外贴FRP片材的加固技术，各国也相继推出了相应的规范。在FRP加固混凝土结构中，FRP-混凝土粘结界面是一个薄弱环节，界面粘结强度往往决定了 FRP的有效应力(结构达到极限承载力时FRP所达到的应力)，从而决定FRP加固的效率和经济性。通过对以往的FRP外贴加固混凝土桥面板工程情况的分析，该加固技术在补强受损桥面结构中存在以下问题:
(O随着日益繁重的交通运输荷载，钢筋混凝土桥面板的损伤面积较大，传统的FRP外贴加固方式导致了较高的施工和材料费用，制约了该具有较高耐久性能材料的推广应用；
(2)目前以弯曲构件作为计算模型的设计方法，导致加固工程中FRP材料的用量较大，超过实际需要，增加了加固费用；
(3)外贴FRP片材加固技术在桥面应用时，容易受到磨损和撞击等意外荷载，导致了加固部位的损伤，因而二次加固频发；
(4)外贴FRP片材不易于与相邻构件锚固，难以提高加固的稳定性和刚度。
[0004]面对以上问题，专利号为ZL 201120080008.5的专利文件公开了一种预应力纤维树脂复合筋嵌贴加固混凝土结构，该结构是在待加固构件的底面或侧面开有凹槽，并预应力纤维树脂复合筋通过胶粘剂嵌贴在待加固构件的凹槽中，该技术方案解决了上述的问题(I)和问题(3)，但是，该技术方案仅仅是针对待加固构件(即桥梁面板)，与待加固构件的相邻构件之间没有进行锚固，而待加固构件的相当部分的支撑柱来自其相邻构件，因此该技术方案的加固效果不佳。而现有技术中外贴FRP片材与相邻构件锚固的方式明显不适用于FRP筋嵌入式结构，而且锚固工艺难度较大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供提供一种能够有效提高FRP筋嵌入式结构对桥梁的加固效果，同时施工工艺简单的桥梁加固结构，同时提供该结构的施工方法。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案实现:
提供了一种嵌入式的桥梁加固结构，包括开设于待加固的桥梁面板的底面的凹槽，所述桥梁面板由与其相邻的支撑柱进行支撑，所述凹槽中嵌设有FRP筋，所述FRP筋的端部缠绕有锚固纤维布件，所述锚固纤维布件包括缠绕部和黏贴部，所述缠绕部缠绕于所述的FRP筋上，所述黏贴部黏贴于所述支撑柱。
[0007]其中，所述凹槽中灌注有胶体，所述胶体将FRP筋固定于凹槽内壁。
[0008]其中，所述缠绕部与FRP筋的端部通过环氧树脂粘接。
[0009]还提供一种嵌入式的桥梁加固方法，包括:
计算步骤:根据桥梁面板的实际承载力与目标承载力之差计算出桥梁面板底面需要增设的FRP筋的直径d及相邻FPR筋的间距；
开槽步骤:在桥梁面板底面开设凹槽，所述凹槽的宽度是需要增设的FRP筋的直径d的1.0-1.9 倍；
FRP筋预处理步骤:将纤维布的一部分作为缠绕部以缠绕至FRP筋的端部，将纤维布余下部分预留为黏贴部；
加固步骤:将FRP筋材固定至凹槽内，将纤维布的黏贴部黏贴至支撑柱。
[0010]其中，计算步骤包括预计算步骤:测量待加固的钢筋混凝土结构的桥梁面板的混凝土强度、钢筋分布状态及保护层厚度，根据压缩薄膜效应理论计算出桥梁面板的实际承载力。
[0011]其中，在所述开槽步骤中利用开槽机进行开槽，所述开槽机包括沿水平方向设置的水平支架，所述水平支架包括可伸缩的导轨，所述导轨的两端部作为地接部抵接于支撑柱，所述水平支架上固定有与水平支架垂直的水平调整柱，所述水平调整柱的数量不少于3个且不沿同一直线设置，所述导轨上设置有可切割桥梁面板底面的切割台，所述水平支架还设置有牵引装置，开槽时所述导轨的抵接部抵接于待开槽的桥梁面板两端的支撑柱，所述切割台在牵引装置的带动下沿导轨往复运动。
[0012]其中，所述切割台包括基台，所述基台上方设置有升降台，所述升降台上固定有由电机驱动的切割滚刀。
[0013]其中，所述FRP筋预处理步骤中，所述缠绕部与FRP筋的端部通过环氧树脂粘接。
[0014]其中，所述开槽步骤中，所述凹槽的宽度是需要增设的FRP筋的直径d的1.5倍。
[0015]其中，所述加固步骤包括灌胶步骤:将FRP筋材放入凹槽内，在凹槽内灌入胶体本发明的有益效果:本发明提供了一种桥梁加固结构，该结构包括在待加固的桥梁面板的底面开设的凹槽，凹槽中嵌设有FRP筋，所述FRP筋的端部缠绕有锚固纤维布件，所述锚固纤维布件包括缠绕部和黏贴部，所述缠绕部缠绕于所述的FRP筋上，所述黏贴部黏贴于所述支撑柱。与现有技术相比，本技术的FRP筋的端部与相邻的支撑柱进行锚固，有效的改善的该加固结构的加固效果，此外，本技术的锚固结构采用纤维布在FRP筋上缠绕后在黏贴至支撑柱，这种锚固结构与以往的锚固结构相比施工简单，锚固过程基本不需要根据FRP筋的尺寸来变换预制锚固件，便于大规模应用，也降低了施工成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0017]图1为本发明使用的开槽机的结构示意图。
[0018]图2为本发明的FRP筋预处理后的结构示意图。
[0019]图3为本发明的桥梁面板加固结构的示意图。
[0020]图4为本发明的桥梁面板加固结构的另一视角示意图。
[0021]图1至图4包括:
101—固定块、102—导轨、103—抵接部、104—调整杠、105—基台、106—升降台、107—切割电机、108—切割滚刀、109—吸尘器、110—丝杆、111—牵引电机、2—FRP筋、3—纤维布、31—缠绕部、32—黏贴部、4—桥梁面板、5—支撑柱、6—凹槽。
【具体实施方式】
[0022]结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0023]一种桥梁面板的加固方法，包括步骤:
A.测量待加固的钢筋混凝土结构的桥梁面板4的混凝土强度、钢筋分布状态及保护层厚度，根据压缩薄膜效应理论计算出桥梁面板4的实际承载力，然后根据桥梁面板4的实际承载力与目标承载力之差计算出桥梁面板4底面需要增设的FRP筋2的直径d及相邻FPR筋的间距；对于如何利用压缩薄膜效应理论来计算桥梁面板4的实际承载力，现有技术中已有相关的论文指出，此处不再赘述。本步骤的关键在于采用压缩薄膜效应理论模型，这样能更加准确进行桥面结构的工作性能评估，进而对所需加固的FRP筋2用量和加固布置方式进行准确设计，与前期抗弯构件的设计方法相比，将能在确保加固构件工作性能不受影响的情况下，有效降低加固工程的材料和施工费用。
[0024]B.根据步骤A计算出的需要增设的FRP筋2的直径d及相邻FPR筋的间距在桥梁面板4底面开设凹槽6，凹槽6的宽度是需要增设的FRP筋2的直径d的1.5倍，当然，凹槽6的宽度可以灵活调整，这里采用直径d的1.5倍作为凹槽6的宽度主要是利于后期灌胶并确保灌胶质量。本实施例中，利用开槽机来对桥梁面板4底面开设凹槽6，如图1所示的，开槽机包括沿水平方向设置的水平支架，所述水平支架由相向设置的固定块101和设置于两个固定块101之间的两根可伸缩的导轨102组成，所述导轨102的两端部作为用于抵接支撑柱5的抵接部103，每个固定块101上固定有两个与水平支架垂直的水平调整柱104，所述导轨102上设置有可切割桥梁面板4底面的切割台，所述切割台包括套设于导轨102的基台105，所述基台105上方设置有可相对基台105上升/下降的升降台106，所述升降台106上固定有由切割电机107驱动的切割滚刀108，所述切割滚刀108下方设置有吸除切割粉尘的吸尘器109，所述水平支架还设置有由牵引电机111和丝杆110构成的牵引装置，所述切割台在牵引装置的带动下沿导轨102往复运动，开槽时，将各个水平调整柱104的顶面抵紧桥梁面板4的底面，同时通过伸缩导轨102使所述开槽机的抵接部103抵接于带开槽的桥梁面板4两端的支撑柱5以固定开槽机，这样开槽机的水平支架就与桥梁面板4的地面平行固定了，接着，通过升/降升降台106来调节切割滚刀108的高度，从而调节所开凹槽6的深度，然后，启动牵引装置使牵引装置带动切割台沿导轨102运动，进行开槽专业。本步骤中通过专门研制的开槽机，能够有效的提高开槽效率并改善开槽质量，从而改善了加固的效果并降低了加固的成本。
[0025]C.如图2所示，对FRP筋2进行预处理，即将纤维布3的一部分作为缠绕部31以缠绕至FRP筋2的端部，将纤维布3余下部分预留为黏贴部32，从而确保纤维布3与FRP筋
2的固定效果，缠绕部31与FRP筋2的端部通过环氧树脂粘接，具体的，可以在纤维布3的缠绕部31上涂抹环氧树脂后再缠绕至FRP筋2上，也可以在FRP筋2上涂覆环氧树脂后将纤维布3缠绕其上。
[0026]D.如图3和图4所示，将经过预处理的FRP筋2放入凹槽6中，并在凹槽6中灌入胶体，胶体应采用凝结速度较快的胶体，并采用辅助封装装置进行辅助封装以防胶体脱落，待胶体凝固后将辅助封装装置去除。此外，将纤维布3预留下来黏贴部32黏贴至支撑柱5的内壁。需要说明的是，FRP筋2可以完全置入与凹槽6中，也可以如图3和图4所示半裸露于外界中。本领域技术人员可根据实际施工要求灵活调整，在此不再赘述。
[0027]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
【权利要求】
1.一种嵌入式的桥梁加固结构，包括开设于待加固的桥梁面板的底面的凹槽，所述桥梁面板由与其相邻的支撑柱进行支撑，所述凹槽中嵌设有FRP筋，其特征在于:所述FRP筋的端部缠绕有锚固纤维布件，所述锚固纤维布件包括缠绕部和黏贴部，所述缠绕部缠绕于所述的FRP筋上，所述黏贴部黏贴于所述支撑柱。
2.如权利要求1所述的一种嵌入式的桥梁加固结构，其特征在于:所述凹槽中灌注有胶体，所述胶体将FRP筋固定于凹槽内壁。
3.如权利要求1所述的一种嵌入式的桥梁加固结构，其特征在于:所述缠绕部与FRP筋的端部通过环氧树脂粘接。
4.一种嵌入式的桥梁加固方法，其特征在于包括: 计算步骤:根据桥梁面板的实际承载力与目标承载力之差计算出桥梁面板底面需要增设的FRP筋的直径d及相邻FPR筋的间距； 开槽步骤:在桥梁面板底面开设凹槽，所述凹槽的宽度是需要增设的FRP筋的直径d的1.0-1.9 倍； FRP筋预处理步骤:将纤维布的一部分作为缠绕部以缠绕至FRP筋的端部，将纤维布余下部分预留为黏贴部； 加固步骤:将FRP筋材固定至凹槽内，将纤维布的黏贴部黏贴至支撑柱。
5.如权利要求4所述的一种嵌入式的桥梁加固方法，其特征在于计算步骤包括预计算步骤:测量待加固的钢筋混凝土结构的桥梁面板的混凝土强度、钢筋分布状态及保护层厚度，根据压缩薄膜效应理论计算出桥梁面板的实际承载力。
6.如权利要求4所述的一种嵌入式的桥梁加固方法，其特征在于:在所述开槽步骤中利用开槽机进行开槽，所述开槽机包括沿水平方向设置的水平支架，所述水平支架包括可伸缩的导轨，所述导轨的两端部作为地接部抵接于支撑柱，所述水平支架上固定有与水平支架垂直的水平调整柱，所述水平调整柱的数量不少于3个且不沿同一直线设置，所述导轨上设置有可切割桥梁面板底面的切割台，所述水平支架还设置有牵引装置，开槽时所述导轨的抵接部抵接于待开槽的桥梁面板两端的支撑柱，所述切割台在牵引装置的带动下沿导轨往复运动。
7.如权利要求6所述的一种嵌入式的桥梁加固方法，其特征在于:所述切割台包括基台，所述基台上方设置有升降台，所述升降台上固定有由电机驱动的切割滚刀。
8.如权利要求4所所述的一种嵌入式的桥梁加固方法，其特征在于所述FRP筋预处理步骤中，所述缠绕部与FRP筋的端部通过环氧树脂粘接。
9.如权利要求4所所述的一种嵌入式的桥梁加固方法，其特征在于所述开槽步骤中，所述凹槽的宽度是需要增设的FRP筋的直径d的1.5倍。
10.如权利要求4所所述的一种嵌入式的桥梁加固方法，其特征在于所述加固步骤包括灌胶步骤:将FRP筋材放入凹槽内，在凹槽内灌入胶体。
【文档编号】E01D22/00GK104233966SQ201410565117
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】郑愚, 邓拓, 杨健彬, 李荣泳 申请人:东莞理工学院