一种横桥向UHPC预制件的空心板梁快速装配加固方法与流程

文档序号:43467529发布日期:2025-10-21 23:29阅读:38来源:国知局

本发明涉及横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固领域。更具体地说,本发明涉及一种横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法。


背景技术:

1、装配式混凝土空心板梁因其用材经济、受力明确,在中小跨径桥梁中广泛应用,其中铰缝在空心板梁的横向连接中具有重要作用,同时也是其薄弱环节。空心板梁的铰缝在车辆荷载作用下,尤其重载交通作用下,容易发生损坏(如铰缝混凝土脱落及铰缝渗水泛碱),进而引起单板受力、板梁横向开裂等病害,降低桥梁承载能力和耐久性。

2、针对现有公路装配式空心板梁桥普遍出现的因主梁横向连接构造铰缝失效而产生的单板受力问题,为改善铰缝的工作性能,避免单板受力发生,研究人员对铰缝构造提出了各种加固方法,如底板粘贴钢板碳纤维等。然而,上述铰缝加固方法仅局限于提高主梁间铰缝的局部承载能力难以根本解决装配式空心板梁桥中的单板受力难题,无法增强荷载横向分布改善桥梁整体受力状态。


技术实现思路

1、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,本发明的一优选实施方案提供了一种横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法,包括以下步骤:

2、s1、非金属预应力筋张拉

3、先将非金属预应力筋固定在张拉设备上,并施加设计要求的张拉力,使非金属预应力筋处于拉伸状态;

4、s2、浇筑uhpc包裹非金属预应力筋

5、在非金属预应力筋保持张拉状态下,浇筑uhpc材料包裹住非金属预应力筋,待uhpc硬化后与非金属预应力筋形成紧密粘结,形成工字型截面的uhpc预制件;

6、s3、养护到位后断开张拉设备

7、uhpc养护至设计强度后,切断非金属预应力筋与外部张拉设备的连接,得到uhpc预制件;

8、s4、清除铰缝内破碎混凝土,并采用高压水射流冲洗并凿毛铰缝内的空心梁板外表面;

9、s5、采用临时支撑以支撑住空心梁板以降低或消除空心梁板在运营荷载下的扰动,立模并往铰缝内灌注微膨胀纤维混凝土,铰缝内微膨胀纤维混凝土上方灌注遇水膨胀型聚氨酯材料层;

10、s6、在空心板梁底面植锚栓并凿毛处理并植锚栓,凿毛表面涂抹结构胶;

11、s7、将uhpc预制件通过锚栓与结构胶、空心板梁压紧栓接;

12、s8、铰缝混凝土和结构胶达到设计要求后拆除临时支撑。

13、优选地,步骤s1中非金属预应力筋采用变截面设计,其中跨中区段截面面积大于端部区段,以优化预应力分布并减少端部锚固应力集中。

14、优选地,步骤s3中断开张拉设备时采用分阶段释放工艺:先释放50%张拉力,静置12~24小时后再完全切断非金属预应力筋,以降低uhpc预制件的残余应力梯度。

15、优选地,步骤s5中uhpc预制件与空心板梁之间预留2~5mm间隙,结构胶固化后形成柔性缓冲层,以吸收车辆荷载下的微振动。

16、优选地,uhpc中掺入0.8%~1.5%的碳纳米纤维,形成电阻率可调的导电网络,uhpc预制件电阻变化率与裂缝宽度呈线性关系。

17、优选地,步骤s5中,向铰缝灌浆料中添加1%~2%的粒径20~50μm压电陶瓷颗粒,当检测到导电uhpc的电阻变化率≥5%,时,表面存在裂缝,信号发生器自动向灌浆区域的压电陶瓷施加频率50~100hz,幅值0.1~0.3mpa的局部振动,促进未硬化灌浆料二次流动填充微裂缝。

18、优选地,uhpc预制件腹板采用三层梯度结构,内层掺入1.5%的钢纤维,中层掺入0.8%碳纳米管,外层掺入2%玄武岩纤维,其中,钢纤维的抗拉强度≥2500mpa,碳纳米管的导电率≥1000s/m,玄武岩纤维的耐温性≥800℃,各层通过渐变过渡。

19、优选地,uhpc预制件采用工字型截面并在与空心板铰缝对应位置处设置加劲肋,以提升uhpc预制件抗剪能力。

20、优选地,工字型截面的上翼缘板宽度大于下翼缘板宽度。

21、优选地,uhpc预制件的空心板铰缝对应位置处下翼缘板纵向设置应变传感器、加劲肋沿横桥向的两侧面设置竖向应变传感器,用于监测uhpc预制件工作状态。

22、本发明至少包括以下有益效果:本发明提供了一种横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法,采用uhpc预制件与非金属预应力筋组合,使加固后空心板梁的承载能力提升,抗裂性能提高,同时彻底解决了传统钢材加固的防腐难题,延长了使用寿命。分布式预应力结构使应力传递更均匀,工厂预制+现场装配工艺使施工周期缩短,交通中断时间减少,全程桥下施工不影响桥上既有交通。带孔钢板与灌浆技术实现铰缝修复与横向增强同步完成,新旧结构协同受力效率达95%以上,系统性解决单板受力难题。uhpc密度不到钢材的1/3,加固后桥梁自重增加<5%,避免对原桥基础的不利影响。

23、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。



技术特征:

1.一种横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法,其特征在于,步骤s1中非金属预应力筋采用变截面设计,其中跨中区段截面面积大于端部区段,以优化预应力分布并减少端部锚固应力集中。

3.根据权利要求1所述的横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法,其特征在于,步骤s3中断开张拉设备时采用分阶段释放工艺:先释放50%张拉力,静置12~24小时后再完全切断非金属预应力筋,以降低uhpc预制件的残余应力梯度。

4.根据权利要求1所述的横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法,其特征在于,步骤s7中uhpc预制件与空心板梁之间预留2~5mm间隙,结构胶固化后形成柔性缓冲层,以吸收车辆荷载下的微振动。

5.根据权利要求1所述的横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法,其特征在于,uhpc预制件腹板采用三层梯度结构,内层掺入1.5%的钢纤维,中层掺入0.8%碳纳米管,外层掺入2%玄武岩纤维,其中,钢纤维的抗拉强度≥2500mpa,碳纳米管的导电率≥1000s/m,玄武岩纤维的耐温性≥800℃,各层通过渐变过渡。

6.根据权利要求1所述的横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法,其特征在于,uhpc预制件采用工字型截面并在与空心板铰缝对应位置处设置加劲肋,以提升uhpc预制件抗剪能力。

7.根据权利要求6所述的横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法,其特征在于,工字型截面的上翼缘板宽度大于下翼缘板宽度。

8.根据权利要求6所述的横桥向uhpc预制件的空心板梁快速装配加固方法,其特征在于,uhpc预制件的空心板铰缝对应位置处下翼缘板纵向设置应变传感器、加劲肋沿横桥向的两侧面设置竖向应变传感器,用于监测uhpc预制件工作状态。


技术总结
本发明公开了一种横桥向UHPC预制件的空心板梁快速装配加固方法,包括:S1、先对预应力筋进行张拉;S2、在预应力筋保持张拉状态下,浇筑UHPC材料;S3、养护后,切断预应力筋与外部张拉设备的连接;S4、清除铰缝内破碎混凝土,并水流冲洗并凿毛铰缝内的空心梁板外表面;S5、采用临时支撑支撑住空心梁板,立模并往铰缝内依次灌注微膨胀纤维混凝土、遇水膨胀型聚氨酯材料层;S6、在空心板梁底面植锚栓和凿毛处理并植锚栓,凿毛表面涂抹结构胶;S7、将UHPC预制件与结构胶、空心板梁栓接;S8、拆除临时支撑。本发明采用UHPC预制件与预应力筋组合,使承载能力提升,抗裂性能提高,同时彻底解决了空心板梁单板受力及传统钢材加固的防腐难题,延长了使用寿命。

技术研发人员:朱世峰,桑毅彩,邹杨,王伟,赵东奎,杨俊,高望,钟志侨,刘鹏程,廖万明
受保护的技术使用者:中交特种工程有限公司
技术研发日:
技术公布日:2025/10/20
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