一种空心板桥梁加固结构及其加固方法与流程

1.本技术涉及桥梁加固领域，特别涉及一种空心板桥梁加固结构及其加固方法。


背景技术：

2.空心板具有结构形式简单、施工方便、可批量工厂化预制等优点，在中小跨径桥梁中得到了广泛应用。尤其是空心板桥梁，在20m跨径范围内此类桥型占比超过90％。但随着我国经济和交通运输的快速发展，在役的空心板桥梁由于受到多种不利因素的影响而出现了大量病害，如铺装层破损、顶板腐蚀严重、铰缝破损、底板开裂等，严重影响了桥上行车的舒适性和安全性，同时降低了桥梁结构的承载力和耐久性。尤其在东北等寒冷地区的冬季，常采用撒盐的方式进行除冰雪，导致铺装层及空心板顶板受盐离子腐蚀严重，强度和耐久性进一步降低，养护费用大大增加。
3.目前，常用的空心板桥梁维修改造方式是重新铺设防水混凝土和沥青面层、对裂缝灌注裂缝胶等，但这种改造方式治标不治本，在严酷环境和重载交通下仍然病害频发，耐久性堪忧。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种空心板桥梁加固结构及其加固方法，以解决相关技术中现有的空心板桥梁改造后耐久性不足的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：第一方面，提供了一种空心板桥梁加固结构，其包括：桥梁本体、保护层、铰缝加固层和抗裂层，所述桥梁本体具有铰缝结构；所述保护层设置于桥梁本体上表面，所述保护层包括桥面加固层、粘结层和磨耗层，所述桥面加固层与桥梁本体上表面连接，所述粘结层设置于桥面加固层与磨耗层之间；所述铰缝加固层设置于铰缝结构内；所述抗裂层设置于桥梁本体下表面。
6.一些实施例中，所述桥梁本体上表面还形成有凿毛面，所述桥面加固层与凿毛面连接；或者，桥面加固层与桥梁本体之间设置有第一加固件。
7.一些实施例中，所述第一加固件包括：连接件和加固网，所述连接件一端与桥梁本体上表面固定，另一端与桥面加固层固定；所述加固网固定于桥面加固层内部。
8.一些实施例中，所述铰缝加固层与桥面加固层之间固定连接有第二加固件。
9.一些实施例中，所述第二加固件包括：弯折钢筋和直钢筋，所述弯折钢筋一端固定于铰缝加固层内部，另一端固定于桥面加固层内部；所述直钢筋固定于铰缝加固层内部。
10.一些实施例中，所述弯折钢筋与直钢筋通过固定件连接固定。
11.一些实施例中，所述抗裂层包括：横向抗裂层和纵向抗裂层，所述横向抗裂层固定于桥梁本体下表面；所述纵向抗裂层设置于桥梁本体下表面与横向抗裂层之间。
12.第二方面，提供了一种空心板桥梁加固方法，其包括如下步骤：凿除并清理桥梁本体表面原铺装层及铰缝结构内的混凝土；检测桥梁本体的顶板质量和厚度，若桥梁本体的顶板腐蚀较严重，则凿除顶板表层混凝土；浇筑桥面加固层和铰缝加固层；打磨桥梁本体下
表面，施工抗裂层；在桥面加固层上施工粘结层和磨耗层。
13.一些实施例中，筑桥面加固层和铰缝加固层之前，所述方法还包括以下步骤：在桥梁本体上安装第一加固件。
14.一些实施例中，在桥梁本体上安装第一加固件之后，所述方法还包括以下步骤：在铰缝结构内布置第二加固件。
15.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
16.本技术实施例提供了一种空心板桥梁加固结构及其加固方法，对桥梁本体上表面和下表面加固，即在桥梁本体上表面浇筑桥面加固层和铰缝加固层，从而提高桥梁的整体刚度、承载力和耐久性，解决铺装层破损和铰缝破损等病害，同时铺装磨耗层，起到防滑、耐磨的作用，在磨耗层与桥面加固层之间设置粘结层，提高保护层的整体强度；在桥梁本体下表面设置抗裂层，从而提高桥梁的抗裂性，解决桥梁本体下表面纵、横向裂缝和铰缝反射裂缝的病害；对桥梁本体上表面和下表面同时加固，提高了加固效率，改善了加固效果，大大提升了原结构的承载力和耐久性，减少了后期维养费用，降低了全寿命周期成本。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例提供的整体剖面结构示意图；
19.图2为图1中a处放大结构示意图；
20.图3为本技术实施例提供的铰缝结构剖面结构示意图；
21.图4为本技术实施例提供的横向抗裂层和纵向抗裂层俯视结构示意图；
22.图5为本技术实施例提供的空心板桥梁加固方法流程图。
23.图中：1、桥梁本体；10、凿毛面；11、铰缝结构；
24.2、保护层；20、桥面加固层；21、第一加固件；210、连接件；211、加固网；22、粘结层；23、磨耗层；
25.3、铰缝加固层；30、第二加固件；300、弯折钢筋；301、直钢筋；
26.4、抗裂层；40、横向抗裂层；41、纵向抗裂层。
具体实施方式
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.参见图1至图5，本技术实施例提供了一种空心板桥梁加固结构及其加固方法，其能解决相关技术中现有的空心板桥梁改造后耐久性不足的问题。
29.第一方面，本技术实施例提供了一种空心板桥梁加固结构，其包括：桥梁本体1、保护层2、铰缝加固层3和抗裂层4，桥梁本体1具有铰缝结构11；保护层2设置于桥梁本体1上表
面，保护层2包括桥面加固层20、粘结层22和磨耗层23，桥面加固层20与桥梁本体1上表面连接，粘结层22设置于桥面加固层20与磨耗层23之间；铰缝加固层3设置于铰缝结构11内；抗裂层4设置于桥梁本体1下表面。
30.本技术对桥梁本体1上表面和下表面加固，即在桥梁本体1上表面浇筑桥面加固层20和铰缝加固层3，从而提高桥梁的整体刚度、承载力和耐久性，解决铺装层破损和铰缝破损等病害，同时铺装磨耗层23，起到防滑、耐磨的作用，在磨耗层23与桥面加固层20之间设置粘结层22，提高保护层2的整体强度；在桥梁本体1下表面设置抗裂层4，从而提高桥梁的抗裂性，解决桥梁本体1下表面纵、横向裂缝和铰缝结构11反射裂缝的病害；对桥梁本体1上表面和下表面同时加固，提高了加固效率，改善了加固效果，大大提升了原结构的承载力和耐久性，减少了后期维养费用，降低了全寿命周期成本。
31.桥梁本体1为预制装配式空心板桥梁，桥梁本体1包括多片空心板，单片空心板长度10～20m，单片空心板宽度1m或1.25m，单片空心板高度0.60～0.95m，空心板的混凝土强度等级c30～c50，是桥梁的主要承载构件，桥梁本体1维修改造时，需将桥梁本体1的原铺装层凿除，然后再在桥梁本体1上表面铺设保护层2、铰缝结构11内填充铰缝加固层3、桥梁本体1下表面设置抗裂层4，为了增加保护层2与桥梁本体1上表面之间的剪切力，桥梁本体1上表面还形成有凿毛面10，桥面加固层20与凿毛面10连接，具体的，在桥梁本体1上表面进行凿毛，以形成凿毛面10凿毛深度约5mm。
32.保护层2作为结构层，与桥梁本体1共同受力，提高了桥梁本体1的横向整体刚度以及承载力，保护层2从下至上依次为桥面加固层20、粘结层22和磨耗层23，其中：
33.桥面加固层20为凿除桥梁本体1铺装层后，在桥梁本体1上表面铺设的超高性能混凝土材料，具有优异的抗渗、抗冻、抗盐离子侵蚀等性能，可作为在役空心板桥梁的防水层，极大提高桥梁的耐久性，桥面加固层20厚度为15～60mm，抗压强度不低于80mpa，抗折强度不低于12mpa，极限抗拉强度不低于5mpa，弹性模量不低于40mpa，材料组分中含5～10mm粗骨料，具有较好的工作性能、耐久性能和体积稳定性，起到防腐、抗渗、补强等作用。为了提高桥面加固层20的结构强度，需要在桥面加固层20与桥梁本体1之间安装第一加固件21，第一加固件21包括连接件210和加固网211，连接件210一端与桥梁本体1上表面固定，另一端与桥面加固层20固定；加固网211固定于桥面加固层20内部。连接件210可以为栓钉，栓钉部分植入桥梁本体1内部，设置栓钉直径16～25mm，植入深度为5～10倍栓钉直径，桥梁本体1中每片空心板上设置2列栓钉，栓钉的纵向布置间距为300～600mm，设置的栓钉起到了连接桥梁本体1和桥面加固层20的作用；在桥面加固层20内部设有加固网211，加固网211包括纵向钢筋和横向钢筋，将纵向钢筋和横向钢筋绑扎在一起形成一个加固网211，可以设置纵向钢筋在下，横向钢筋在上，或者纵向钢筋在上，横向钢筋在下，纵向钢筋直径和横向钢筋直径均为6～10mm；相邻两个横向钢筋之间的间距与相邻两个纵向钢筋之间的间距相同，为75～150mm。当桥面加固层20厚度不超过25mm时，层内可不设置加固网211；当桥面加固层20厚度超过25mm时，加固网211设置于桥面加固层20内部，且加固网211上表面相比于桥面加固层20上表面低10～25mm。
34.粘结层22设置在桥面加固层20表面，粘结层22可以为环氧类粘结材料，洒布量为0.8～1.2kg/m2，粘结层22粘结力不低于5mpa，能起到粘结桥面加固层20和磨耗层23的作用；
35.磨耗层23为沥青类铺装材料，铺设在粘结层22表面，磨耗层23厚度为30～50mm，起到防滑、耐磨、提高行车舒适性等作用。
36.铰缝加固层3设置于铰缝结构11内，铰缝加固层3采用超高性能混凝土材料，提高了铰缝结构11的抗裂性能和耐久性能，减少了铰缝结构11开裂等病害，使桥梁本体1横向传力得到保障，铰缝加固层3与桥面加固层20同时浇筑，为了进一步提高铰缝结构11的强度，在铰缝加固层3与桥面加固层20之间固定连接有第二加固件30，具体的，第二加固件30包括弯折钢筋300和直钢筋301，弯折钢筋300和直钢筋301直径为6～10mm，弯折钢筋300一端固定于铰缝加固层3内部，另一端固定于桥面加固层20内部；直钢筋301固定于铰缝加固层3内部。弯折钢筋300间隔设置于铰缝结构11内，布置间距为100～400mm，弯折钢筋300包括两个弯折而成的第一钢筋和设置在两个第一钢筋底部之间的第二钢筋，第一钢筋一端固定于铰缝加固层3内部，另一端固定于桥面加固层20内部，第二钢筋固定于铰缝加固层3内部，在第二钢筋表面设置直钢筋301，并将第二钢筋与多个直钢筋301通过固定件连接固定，固定件可以为绑扎铁丝。
37.抗裂层4采用碳纤维增强复合材料，密度约1.7g/cm3，厚度为0.1～0.3mm，宽度为100～300mm，抗拉强度不低于2500mpa。抗裂层4包括横向抗裂层40和纵向抗裂层41，横向抗裂层40固定于桥梁本体1下表面，纵向抗裂层41设置于桥梁本体1下表面与横向抗裂层40之间。纵向抗裂层41设置于桥梁本体1下表面中段，纵向抗裂层41设置于横向抗裂层40顶端，长度为5～10m，相邻两个纵向抗裂层41间隔为40～200mm；横向抗裂层40长度由桥梁本体1宽度决定，横向抗裂层40两端于桥梁本体1两侧面各伸出50～150mm，相邻两个横向抗裂层40间隔为200～400mm，位于最外侧的横向抗裂层40将纵向抗裂层41的两端覆盖。
38.此种加固结构形式也可用于新建的空心板桥梁，在设计阶段即保证桥梁的安全与耐久。
39.第二方面，本技术实施例提供了一种空心板桥梁加固方法，其包括如下步骤：
40.501：凿除并清理桥梁本体1表面原铺装层及铰缝结构11内的混凝土。
41.具体的，在铺设桥面加固层20前，需将桥梁本体1的原铺装层和铰缝结构11内的混凝土凿除，并对桥梁本体1上表面进行凿毛，凿毛深度约5mm。
42.502：检测桥梁本体1的顶板质量和厚度，若桥梁本体1的顶板腐蚀较严重，则凿除顶板表层混凝土。
43.凿除顶板表层混凝土之后，在桥梁本体1上安装第一加固件21，在铰缝结构11内布置第二加固件30，若桥梁本体1的顶板未被腐蚀，直接在桥梁本体1上安装第一加固件21，在铰缝结构11内布置第二加固件30。
44.具体的，在桥梁本体1的腹板处植入连接件210，对原结构损伤小，然后桥梁本体1的上表面安装加固网211，在铰缝结构11内布置第二加固件30。
45.503：浇筑桥面加固层20和铰缝加固层3。
46.浇筑桥面加固层20和铰缝加固层3之后，需要对桥面加固层20和铰缝加固层3进行养护。
47.504：打磨桥梁本体1下表面，施工抗裂层4。
48.抗裂层4包括横向抗裂层40和纵向抗裂层41，横向抗裂层40固定于桥梁本体1下表面，纵向抗裂层41设置于桥梁本体1下表面与横向抗裂层40之间。对桥梁本体1下表面打磨，
然后涂刷结构胶和浸渍胶，涂刷完后施工纵向抗裂层41，然后再次对桥梁本体1下表面打磨，并对桥梁本体1侧面棱角打磨，涂刷浸渍胶之后施工横向抗裂层40，纵向抗裂层41和横向抗裂层40施工完后，需要对纵向抗裂层41和横向抗裂层40进行养护，设置的纵向抗裂层41和横向抗裂层40，提高了原结构的纵、横向抗裂性能，降低了铰缝结构11出现反射裂缝的风险，提升了桥梁本体1的整体性。
49.505：在桥面加固层20上施工粘结层22和磨耗层23。
50.本技术实现了桥梁本体1上表面和下表面同时加固，提高了加固效率，改善了加固效果，大大提升了原结构的承载力和耐久性，减少了后期维养费用，降低了全寿命周期成本，消除了频繁维修造成的不良影响，具有显著的经济和社会效益。
51.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
52.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
53.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。