CN102535356B - 一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于：①安装支架(2)；②在原混凝土梁(1)底部和侧面植筋；③在底部和侧面同时外包钢板(9)；④通过浇注孔(6)注射微膨胀自密实混凝土(11)；⑤在横隔板(5)外包钢板，同时在底部也外包钢板后注射微膨胀自密实混凝土(11)；⑥养护成型后放松支架(2)，即得到注射微膨胀自密实混凝土与底部和侧面钢板相结合的钢-混混凝土组合梁。适合各种铁路、公路桥梁的使用，特别适合重载铁路桥梁使用。

Description

一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法

(一)技术领域

本发明涉及土木学科的桥梁工程领域，具体涉及一种桥梁上部结构的加固强化施工方法、施工工艺，尤其是对重载铁路桥梁的快速强化提升。

(二)背景技术

为满足日益增长的运输需求，我国货运列车特别是运煤专线将列车轴重荷载由25吨提高到30吨，荷载提高后，既有线路上32m、24m跨度普通高度预应力混凝土简支T形梁虽然其强度和刚度都能满足运营要求，但是试验研究表明随着轴重频次的增加，T梁下马蹄受拉区混凝土容易产生竖向裂缝，导致预应力混凝土梁的抗裂性能降低，进而影响桥梁疲劳耐久性。针对这类强度和刚度都能满足规范使用要求，唯独抗裂性差的梁体如何有效地采取强化措施提升其疲劳耐久性成为了铁路运输管理部门十分关注的问题。

目前桥梁工程中传统的粘贴钢板加固技术在加固期间为了减轻粘贴钢板的应力、应变滞后现象，在粘贴钢板及胶液固化期间需要封闭交通，这恰恰是重载铁路运营部门所忌讳的，因为铁路中断一天，其经济损失将达上亿元。另外，传统的粘贴钢板加固技术需要增设U形箍板或膨胀螺栓固定钢板，这样会造成受拉区混凝土的削弱。中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室经过反复试验针对重载铁路桥梁中因受拉区混凝土抗裂性不足导致疲劳耐久性降低的情况开发了一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，该技术基于钢-混凝土组合梁和微膨胀自密实混凝土理论，可以在提升原桥承载力的同时，改善桥梁的疲劳耐久性，而且几乎不降低原桥桥下净空高度，施工不中断交通、施工速度快、成本低。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，可以在提升原桥承载力的同时，改善桥梁的疲劳耐久性，而且几乎不降低原桥桥下净空高度，施工不中断交通、施工速度快、成本低。

本发明的解决方案是在现有技术的基础上，提供一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于通过在钢板上焊接栓钉、在原混凝土梁底部和侧面腹板同时表面植筋、在原混凝土梁底部和侧面腹板同时与加固钢板之间注射微膨胀自密实混凝土来使加固部分与原结构形成整体共同工作，所述原混凝土梁包括重载铁路已经存在的混凝土箱梁、T梁、板梁、普通钢筋混凝土梁或预应力混凝土梁结构。可以在提升原桥承载力的同时，改善桥梁的疲劳耐久性，而且几乎不降低原桥桥下净空高度，施工不中断交通、施工速度快、成本低，适合各种铁路、公路桥梁的使用，特别适合重载铁路桥梁使用。

本发明的特征还在于混凝土和钢板同时外包布置在原混凝土梁底部和侧面腹板。

本发明的特征还在于所述混凝土为微膨胀自密实混凝土，并且坍落度应在240mm-270mm；坍落扩展度在600mm-700mm；U型仪试验高度差△h小于30mm；V漏斗通过时间在4s-25s，粗骨料粒径为5mm-20mm，针片状含量小于10％，细骨料的细度模数大于2.3。

本发明的特征还在于在注射微膨胀自密实混凝土时采用分级加压，一次加压不超过0.2-0.4MPa。

本发明的特征还在于注射微膨胀自密实混凝土压力控制在2.0-5.0MPa，注射速度控制在15-20L/min。

本发明的特征还在于原混凝土梁具有原混凝土梁横隔板，原混凝土梁横隔板用钢板连接并注射微膨胀自密实混凝土。

本发明的特征还在于包括以下步骤：A、对原混凝土梁底部和侧面腹板的混凝土表面进行处理；B、对原混凝土梁底部和侧面腹板内钢筋进行定位并在梁底部和侧面腹板混凝土表面标明植筋位置；C、在原混凝土梁底部和侧面腹板植筋；D、在原混凝土梁底部和侧面腹板上制作微膨胀自密实混凝土注射孔；E、在工厂或者施工现场制作钢板，在钢板上焊接栓钉；F、绑扎钢筋网，安装到位；G、现场吊装，安装钢板到设计位置；H、微膨胀自密实混凝土拌制；I、注射微膨胀自密实混凝土；J、混凝土养生形成结构包钢强化后的钢板-混凝土组合结构。

本发明的特征还在于步骤A包括：将原混凝土梁底部和侧面腹板表面的粉刷层和装饰层清除，直至露出混凝土表面。

本发明的特征还在于步骤A包括：原混凝土梁底部和侧面腹板的混凝土存在空缺的初始缺陷，需对其缺陷部位清除至密实处；

本发明的特征还在于步骤A包括：将原混凝土梁底部和侧面腹板混凝土凿毛，且凿毛深度不小于6mm，然后用水清洗混凝土表明的浮渣、尘土；

本发明的特征还在于步骤A包括：原混凝土梁底部和侧面腹板的钢筋有锈蚀现象，需对钢筋表面除锈；

本发明的特征还在于步骤A包括：原混凝土梁底部的钢筋锈蚀面积与原截面面积的比值超过1/12补配钢筋。

本发明的特征还在于所述步骤B、C中的植筋间距为25～40cm纵横向等间距布置。

本发明的特征还在于所述步骤D中的微膨胀自密实混凝土注射孔的孔径大小为20cm-35cm，注射点之间的纵横向距离为80cm-100cm，一次加压不超过0.2-0.4MPa，喷射速度控制在15-20L/min。

本发明的特征还在于所述步骤E中的栓钉间距按照与植筋间距相同，栓钉纵横向间距为25cm-40cm，焊接栓钉纵横向等间距布置，栓钉与植筋交替形成梅花型布置形状，同时在钢板上对应微膨胀自密实混凝土注射孔处焊接门式钢筋。

本发明的特征还在于所述步骤F中的钢筋直径为10mm，钢筋网纵横向布置距离为植筋距离的一半，布置高度为加固混凝土厚度的一半。

本发明的特征还在于所述步骤G中将微膨胀自密实混凝土注射孔作为吊装孔使用。

本发明的特征还在于所述步骤H中还包括T梁横隔板浇筑微膨胀自密实混凝土并通过T梁横隔板将两片T梁连成整体。

本发明所要解决的第一个技术问题是耐久性降低的问题，为了解决重载铁路桥梁因轴重增大和频次增加引起的受拉区混凝土抗裂性不足而导致其疲劳耐久性降低的问题，根据本发明提供一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法。

包钢强化技术是在经典的钢-混凝土组合梁基础上发展起来的一种新的结构形式。传统钢板要么布置在梁的底部，充分发挥其抗拉强度高的特点；要么布置在梁的侧面，以增加混凝土梁的抗剪能力；而包钢强化技术则在梁的侧面和底部同时粘贴钢板。包钢强化技术加固时，通过在钢板上焊栓钉、在原混凝土T梁底部、侧面腹板分别表面植筋、在原混凝土T梁和加固钢板之间注射混凝土等措施来使加固部分与原结构形成整体。所述原混凝土T梁也可以是混凝土箱梁的截面形式。

本发明所要解决的第二个技术问题是突破混凝土不能振捣密实，无法保证混凝土质量的技术瓶颈，提供一种适合在钢板(模板)和原混凝土T梁之间的狭小空间注射并能保证质量的混凝土。

微膨胀自密实混凝土是基于混凝土的施工性能来命名的，是指新拌混凝土具有高流动度、良好的粘聚性，不离析、不泌水，能在不经振捣或少振捣的情况下自行留平并自行流动通过钢筋充满模具的混凝土。微膨胀自密实混凝土的硬化性能与普通混凝土相似，而新拌混凝土性能则与普通混凝土相差很大。微膨胀自密实混凝土的自密实性能主要包括流动性、抗离析性和填充性。每种性能均可采用坍落扩展度试验、V漏斗试验(或T50试验)和L型箱试验等一种以上方法检测。

微膨胀自密实混凝土属于高性能混凝土的范畴。微膨胀自密实混凝土除了满足高性能混凝土定义中的耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性要求外，在施工性上有更高的要求。它突破了传统振捣混凝土在成型方式上的局限，完全依靠自身重力(或只需外力轻微振动)便可自由流淌，穿越钢筋间隙填充模板每个角落，硬化后得到满足要求的强度和良好的耐久性能。

因此，微膨胀自密实混凝土不仅从材料的性能保证了加固的效果，还从施工工艺上保证钢板-混凝土组合结构加固构件和原混凝土结构构件形成一个整体，解决了制约钢板-混凝土组合结构加固技术使用的瓶颈。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种能有效增强重载铁路桥梁横向整体性的方法。

试验研究和工程实践表明，铁路列车脱轨直接与桥梁横向刚度相关，因此必须保证重载铁路桥梁横向刚度。为解决这个技术问题，本发明提出通过在原混凝土梁横隔板四周外包钢板、同时在其底部也外包钢板后注射微膨胀自密实混凝土，使两片T梁由原来的柔性连接通过外包钢板变成刚性连接，由T形截面梁变成双T箱形截面梁，增强梁体横向整体性。

根据本发明的方法，与其相关的工序包括以下主要步骤：

步骤A：原混凝土梁底部和侧面腹板界面处理

在所述步骤A中包括以下步骤：

将原混凝土梁底部和侧面腹板表面的粉刷层和装饰层清除，直至露出混凝土表面；

若原混凝土梁底部和侧面腹板混凝土存在空洞等初始缺陷，需对其缺陷部位清除至密实处；

将混凝土凿毛，且凿毛深度不小于6mm，然后用水清洗混凝土表明的浮渣、尘土；

若结构加固部位的钢筋有锈蚀现象时，需对钢筋表明除锈；当结构中钢筋锈蚀面积与原截面面积的比值超过1/12时，需补配钢筋。

步骤B：原混凝土梁底部混凝土表面植筋

其操作要点：

(1)采用植筋技术时，桥梁主要构件的混凝土强度等级不得低于C50，其它构

件混凝土强度等级不得低于C40。

(2)桥梁受力植筋用胶粘剂应采用A级胶；仅按构造要求植筋时可采用B级胶。

(3)植筋间距宜按照25cm～40cm纵横向等间距布置。

步骤C：制作微膨胀自密实混凝土注射孔

沿原混凝土梁底部纵向和横向开方孔，其中方孔大小为20～35cm，注射点之间的纵横向距离为80cm～100cm。

步骤D：制作钢板以及焊接栓钉

在所述步骤D中包括以下步骤：

制作符合设计要求的钢板；

选用符合国家标准的圆柱头焊钉，按照植筋间距，即按照25cm～40cm纵横向等间距焊接栓钉，注意与植筋交替形成梅花型布置形状；

在钢板上对应微膨胀自密实混凝土注射孔处焊接门式钢筋；

如果需要，在钢板上制作微膨胀自密实混凝土注射孔。

步骤E：绑扎钢筋网，安装到位

为防止加固混凝土劈裂破坏，需在加固混凝土1/2高度处布置一层钢筋网，直径宜采用10mm，布置距离宜为植筋距离的一半，即按照12.5cm～20cm纵横向等间距布置。

步骤F：搭设支架，反顶卸载

对结构进行反顶卸载可以让加固后的结构承担更多的荷载，共同参与受力，加固效果更好。支架和反顶安装在重载铁路桥梁的中横隔板位置处。

步骤G：安装钢板

在所述步骤G中包括以下步骤：

将拉索穿过微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔把钢板吊装到位；

将钢板上门式钢筋与原结构钢筋焊接形成整体，将钢板外围与植筋焊接。

步骤H：微膨胀自密实混凝土拌制

混凝土拌制完成之后，应进行坍落度试验、L型流动仪试验、U型仪试验、V漏斗试验，其检测结果应满足以下标准：坍落度应控制在240mm～270mm；坍落扩展度应控制在600mm～700mm；U型仪试验高度差△h应小于30mm；V漏斗通过时间应控制在4s～25s。

步骤I：注射微膨胀自密实混凝土

在所述步骤I中包括以下步骤：

注射前半个小时，用水充分湿润原结构混凝土以及钢板；

微膨胀自密实混凝土注射采用机械连续注射，注射微膨胀自密实混凝土压力控制在2.0～5.0MPa，喷射速度控制在15～20L/min。。尽量保证连续几个注射孔同时注射，注射时可用木锤对外包钢板稍加敲击振动，必要时用长钎进行适当插捣，确保注射混凝土的密实；

注射时应注意结构各部位变形，应连续浇注一个加固构件完毕，并且中间间断时间不能超过混凝土初凝时间；

将微膨胀自密实混凝土注射孔处混凝土补足。

步骤J：混凝土养护

混凝土浇注完成后，应及时施水养护，保证7～14天养护期：前7天每天应该施水养护最少4次：早上上班，中午吃饭前，傍晚吃晚饭前，晚上11～12点间。后7天，每天施水养护早、中、晚三次。

本发明的上述技术方案相比传统加固方法具有以下优点：

本发明的外包钢板强化技术，外包钢板同时布置在原混凝土梁的底部和侧面腹板，不仅充分发挥钢板抗拉强度高的特点；而且还可以增加混凝土梁的抗剪能力。

本发明的外包钢板强化技术，通过在钢板上焊栓钉、在原混凝土梁底部和侧面腹板表面植筋、在原混凝土梁底部、侧面腹板和加固钢板之间浇注混凝土等措施来使加固部分与原结构形成整体，能够有效共同工作，可以显著的提高结构特别是桥梁结构的承载能力。

本发明的外包钢板强化技术，充分利用了新、旧材料的性能，具有承载力高、刚度大、抗震性能和动力性能好、自重增加小、加固效果突出等优点，特别适用于承受动荷载结构构件的加固。

本发明的外包钢板强化技术，钢板可以作为混凝土浇筑的模板，可以加快施工进度，同时节省施工成本。

加固钢板位于混凝土的外侧，因此不存在混凝土裂缝外露的问题。

采用本发明的组合加固技术方案，因为不需要重新搭设支架支撑模板，所以对桥下交通影响小，同时对结构净空高度影响小，尤其采用该方法用于T形截面梁时，不会增加梁高，降低净空高度。故本发明的技术方法特别适合重载铁路桥梁的加固，同时也可以加固桥下交通繁忙的立交桥以及跨线桥，以及对净空高度要求严格的结构。

由于本发明利用了微膨胀自密实混凝土在浇注过程中无需振捣成型，因此本发明解决了配筋密集、结构复杂、模板和原构件空间狭小等因骨料阻塞造成的空洞等问题，并减少了传统混凝土施工因漏振、过振造成的上下分层蜂窝麻面，提高了混凝土质量和耐久性能，从而大大简化了加固施工工艺，使普通混凝土无法施工的部位变成了可能，特别适用于一些复杂、异性的加固结构构件，大大拓展了适用范围。

由于本发明利用了微膨胀自密实混凝土技术，显著降低了传统振捣混凝土施工中的噪音污染，大幅度减轻了工人的劳动强度。同时由于配制自密实混凝土需要大量利用粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰等工业固体废弃物，有利于资源的综合利用和生态环境的保护。

本发明提出在加固混凝土层中间布置一层钢筋网，有效解决了混凝土劈裂问题，保证了钢板和混凝土共同工作。

本发明提出在原结构开自密实混凝土注射孔，避免通常从侧面浇注的情况，能有效保证混凝土密实度；同时微膨胀自密实混凝土注射孔可以作为钢板的吊装孔，简化施工程序，加快施工速度，保证施工安全。

本发明提出在钢板上对应微膨胀自密实混凝土注射孔处焊接门式钢筋，然后通过将钢板上门式钢筋与原结构钢筋焊接形成剪力销，浇注混凝土后加强结构整体工作性能，能有效保证新老混凝土界面连接可靠度。

本发明提出将每块加固钢板外围与植筋焊接，加强钢板和混凝土的连接。

综上所述，与现有技术相比，本发明的外包钢板强化技术综合利用了组合结构加固、微膨胀自密实混凝土各自的优点，能有效保证浇注混凝土密实度，并且通过形成剪力销使新老混凝土界面连接可靠度得到极大改善，使加固部分与原结构形成整体，共同工作，非常显著地提高加固效果。可以广泛应用于重载铁路混凝土箱梁、T梁、空心板梁、普通钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁的强化加固，特别是当应用在桥梁加固改造中时，几乎不降低原桥桥下净空高度、不要求原结构表面平整、造价低、不影响结构外观等，经济、安全、适用，工程质量易于保证，应用前景广泛。

(四)附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，但不构成本发明实施方式的任何限制。其中

图1是重载铁路三跨预应力混凝土简支T梁桥反顶卸载示意图；

图2是沿图1中的A-A线的剖视图；

图3是微膨胀自密实混凝土注射孔在底板横向开孔距离示意图；

图4是微膨胀自密实混凝土注射孔在底板纵向开孔距离示意图；

图5是混凝土植筋和钢板栓钉布置示意图；

图6是单片T梁外包钢板焊接栓钉、门式筋示意图；

图7是横隔板外包钢板布置示意图；

图8是按照本发明所述方法强化后的单片T梁桥结构示意图；

图9是按照本发明所述方法强化后的横隔板处T梁桥结构示意图；

图10是按照本发明所述方法强化后的T梁桥底部放大示意图；

图11是微膨胀自密实混凝土拌制过程示意图。

图12是微膨胀自密实混凝土配合比以及工作性能测试结果图。

图中附图标记表示为：1—混凝土T梁；2—反顶支架；3—混凝土T梁底板；4—混凝土T梁腹板；5—混凝土T梁横隔板；6—微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔；7—植筋；8—栓钉；9—钢板；10—钢筋网；11—加固新增混凝土；12—原T梁底板混凝土表面；13—门式钢筋。

(五)具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，其中图中附图标记表示为：图中附图标记表示为：1—混凝土T梁；2—反顶支架；3—混凝土T梁底板；4—混凝土T梁腹板；5—混凝土T梁横隔板；6—微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔；7—植筋；8—栓钉；9—钢板；10—钢筋网；11—加固新增混凝土；12—原T梁底板混凝土表面；13—门式钢筋。

本发明的解决方案是在现有技术的基础上，提供一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于通过在钢板上焊接栓钉、在原混凝土梁底部和侧面腹板同时表面植筋、在原混凝土梁底部和侧面腹板同时与加固钢板之间注射微膨胀自密实混凝土来使加固部分与原结构形成整体共同工作，所述原混凝土梁包括重载铁路已经存在的混凝土箱梁、T梁、板梁、普通钢筋混凝土梁或预应力混凝土梁结构。

本发明的特征还在于混凝土和钢板同时外包布置在原混凝土梁底部和侧面腹板。

本发明的特征还在于所述混凝土为微膨胀自密实混凝土，并且坍落度应在240mm-270mm；坍落扩展度在600mm-700mm；U型仪试验高度差△h小于30mm；V漏斗通过时间在4s-25s，粗骨料粒径为5mm-20mm，针片状含量小于10％，细骨料的细度模数大于2.3。

本发明的特征还在于在注射微膨胀自密实混凝土时采用分级加压，一次加压不超过0.2-0.4MPa。

本发明的特征还在于注射微膨胀自密实混凝土压力控制在2.0-5.0MPa，注射速度控制在15-20L/min。

本发明的特征还在于原混凝土梁具有原混凝土梁横隔板，原混凝土梁横隔板用钢板连接并注射微膨胀自密实混凝土。

本发明的特征还在于包括以下步骤：A、对原混凝土梁底部和侧面腹板的混凝土表面进行处理；B、对原混凝土梁底部和侧面腹板内钢筋进行定位并在梁底部和侧面腹板混凝土表面标明植筋位置；C、在原混凝土梁底部和侧面腹板植筋；D、在原混凝土梁底部和侧面腹板上制作微膨胀自密实混凝土注射孔；E、在工厂或者施工现场制作钢板，在钢板上焊接栓钉；F、绑扎钢筋网，安装到位；G、现场吊装，安装钢板到设计位置；H、微膨胀自密实混凝土拌制；I、注射微膨胀自密实混凝土；J、混凝土养生形成结构包钢强化后的钢板-混凝土组合结构。

本发明的特征还在于步骤A包括：将原混凝土梁底部和侧面腹板表面的粉刷层和装饰层清除，直至露出混凝土表面。

本发明的特征还在于步骤A包括：原混凝土梁底部和侧面腹板的混凝土存在空缺的初始缺陷，需对其缺陷部位清除至密实处；

本发明的特征还在于步骤A包括：将原混凝土梁底部和侧面腹板混凝土凿毛，且凿毛深度不小于6mm，然后用水清洗混凝土表明的浮渣、尘土；

本发明的特征还在于步骤A包括：原混凝土梁底部和侧面腹板的钢筋有锈蚀现象，需对钢筋表面除锈；

本发明的特征还在于步骤A包括：原混凝土梁底部的钢筋锈蚀面积与原截面面积的比值超过1/12补配钢筋。

本发明的特征还在于所述步骤B、C中的植筋间距为25～40cm纵横向等间距布置。

本发明的特征还在于所述步骤D中的微膨胀自密实混凝土注射孔的孔径大小为20cm-35cm，注射点之间的纵横向距离为80cm-100cm，一次加压不超过0.2-0.4MPa，喷射速度控制在15-20L/min。

本发明的特征还在于所述步骤E中的栓钉间距按照与植筋间距相同，栓钉纵横向间距为25cm-40cm，焊接栓钉纵横向等间距布置，栓钉与植筋交替形成梅花型布置形状，同时在钢板上对应微膨胀自密实混凝土注射孔处焊接门式钢筋。

本发明的特征还在于所述步骤F中的钢筋直径为10mm，钢筋网纵横向布置距离为植筋距离的一半，布置高度为加固混凝土厚度的一半。

本发明的特征还在于所述步骤G中将微膨胀自密实混凝土注射孔作为吊装孔使用。

本发明的特征还在于所述步骤H中还包括T梁横隔板浇筑微膨胀自密实混凝土并通过T梁横隔板将两片T梁连成整体。

根据本发明的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法包括以下步骤：

步骤A：混凝土T梁底板5和腹板界面处理

图1是重载铁路三跨预应力混凝土简支T梁桥反顶卸载示意图，如图1所示的重载铁路三跨预应力混凝土简支T梁桥，包括有混凝土箱梁1和反顶支架2。图2是沿图1中的A-A线的剖视图，即图1所示桥梁的典型断面，如图2所示，为本实施例的典型断面包括混凝土T梁底板3、混凝土T梁腹板4、混凝土T梁横隔板5。首先确定每跨的强化加固区域，并对区域内的混凝土T梁底板3、混凝土T梁腹板4、混凝土T梁横隔板5表面进行界面处理。

在所述步骤A中包括以下步骤：

将混凝土T梁底板3、混凝土T梁腹板4、混凝土T梁横隔板5表面的粉刷层和装饰层清除，直至露出混凝土表面；

因为混凝土T梁底板3、混凝土T梁腹板4、混凝土T梁横隔板5存在空洞等初始缺陷，需对其缺陷部位清除至密实处；

将混凝土T梁底板3、混凝土T梁腹板4、混凝土T梁横隔板5混凝土凿毛，且凿毛深度不小于6mm，然后用水清洗混凝土表明的浮渣、尘土；

若结构加固部位的钢筋有锈蚀现象时，需对钢筋表明除锈；当结构中钢筋锈蚀面积与原截面面积的比值超过1/12时，需补配钢筋。本实施例中的混凝土T梁T梁底板3、混凝土T梁腹板4、混凝土T梁横隔板5虽存在钢筋部分锈蚀情况，但都属于极轻微锈蚀，不需补配钢筋。

步骤B：在混凝土T梁底板3、混凝土T梁腹板4、混凝土T梁横隔板5混凝土表面植筋

其操作要点：

(1)采用植筋技术时，桥梁主要构件的混凝土强度等级不得低于C50，其它构

件混凝土强度等级不得低于C40。本实施例为C50。

(2)桥梁受力植筋用胶粘剂应采用A级胶；仅按构造要求植筋时可采用B级胶。本实施例属于桥梁受力植筋，选用A级胶。

(3)植筋7间距宜按照25cm～40cm纵横向等间距布置。图5是混凝土植筋和钢板栓钉布置示意图，如图5所示，为本实施例的植筋7间距为25cm×25cm。

步骤C：制作微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔6

沿原混凝土梁底部纵向和横向开方孔，其中方孔大小为20～35cm，注射点之间的纵横向距离为80cm～100cm。图3是微膨胀自密实混凝土注射孔在底板横向开孔距离示意图，如图3所示，为本实施例在混凝土T梁底板3、混凝土T梁腹板4、混凝土T梁横隔板5上沿横向开微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔6，微膨胀自密实混凝土注射孔6的孔口截面为30cm×30cm的方孔，微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔6横向间距为100cm；图4是微膨胀自密实混凝土注射孔在底板纵向开孔距离示意图；如图4所示，为本实施例在混凝土T梁底板3上沿纵向开微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔6，微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔6的孔口截面为30cm×30cm的方孔，微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔6纵向距离为100cm。

步骤D：制作钢板9以及焊接栓钉8

在所述步骤D中包括以下步骤：

制作符合设计要求的钢板9；

选用符合国家标准的圆柱头焊钉，按照植筋7间距，即25～40cm纵横向等间距焊接栓钉，注意与植筋7交替形成梅花型布置形状。图6是单片T梁外包钢板焊接栓钉8、门式筋13示意图；图7是横隔板外包钢板布置示意图，如图7所示，钢板9包裹在加固新增混凝土11外，钢板9上均分布有栓钉8。

如图5所示，在钢板9上焊接栓钉8；本实施例的栓钉8间距为25cm×25cm。

如图6所示，在钢板9上对应微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔6处焊接门式钢筋13；

如果需要，在钢板9上制作微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔6。

步骤E：绑扎钢筋网10，安装到位

图8是按照本发明所述方法强化后的单片T梁桥结构示意图；图9是按照本发明所述方法强化后的横隔板处T梁桥结构示意图，如图8、9所示，为防止加固混凝土劈裂破坏，需在加固新增混凝土11的1/2高度处布置一层钢筋网10，直径宜采用10mm，布置距离宜为植筋7距离的一半，即12.5cm～20cm。本实施例选用10mm的钢筋，按照12.5cm×12.5cm间距布置形成钢筋网10，布置在加固新增混凝土11高度一半处。

步骤F：搭设反顶支架2，反顶卸载

对结构进行反顶卸载可以让加固后的结构承担更多的荷载，共同参与受力，加固效果更好。如图1所示，在每跨中中横隔板处搭设反顶支架2，利用千斤顶反顶卸载全部恒载。其操作要点：

反顶支架2需进行预压试验；

反顶过程中需严密监控桥梁控制截面的应变以及支座和跨中截面位移；

反顶力大小需采用压力盒进行观测，分级均应加载，达到设计要求。

步骤G：安装钢板9

在所述步骤G中包括以下步骤：

将拉索穿过微膨胀自密实混凝土注射孔6把钢板9吊装到位；

对钢板9施加压力，注意分级均匀加载；

将钢板9上门式钢筋13与混凝土箱梁底板5的钢筋焊接形成整体，将钢板9外围与植筋7焊接。

图10是按照本发明所述方法强化后的T梁桥底部放大示意图，如图10所示，原T梁底板混凝土表面12下为加固新增混凝土11，加固新增混凝土11与原T梁底板混凝土之间利用植筋7牢固连接，植筋7穿过原T梁底板混凝土表面12，加固新增混凝土11中设置有一层钢筋网10，加固新增混凝土11下部设置有钢板9，钢板9上等间距焊接有钢钉8，钢钉8牢固镶嵌于加固新增混凝土11内。

步骤H：微膨胀自密实混凝土拌制

采用商品混凝土搅拌站进行搅拌。其原材料为：水泥：采用普通42.5硅酸盐水泥；粉煤灰：Ⅰ级粉煤灰；砂：河砂，中砂，细度模数2.58，Ⅱ区级配合格，堆积密度1576kg/m³，表观密度2610kg/m³；石：碎石，5-20mm连续级配合格，针片状含量为9.2％，压碎指标3.4，堆积密度1470kg/m³，表观密度2700kg/m³；减水剂：高效减水剂，减水率大于25％；膨胀剂：膨胀剂膨胀率在10％左右。

图11是微膨胀自密实混凝土拌制过程示意图，如图11所示，为本实施例的微膨胀自密实混凝土拌制过程；图12是微膨胀自密实混凝土配合比以及工作性能测试结果图，如图12所示，微膨胀自密实混凝土拌制后需进行工作性能测试，本实施例的配合比以及工作性能测试结果。

步骤I：运输微膨胀自密实混凝土

微膨胀自密实混凝混凝土宜在90min内卸料完毕，当最高气温低于25℃时，运送时间可延长30min；

微膨胀自密实混凝土在运输过程中要保证自密实混凝土不离析、不泌水、工作性能不损失。

步骤J：注射自密实混凝土

在所述步骤J中包括以下步骤：

注射前半个小时，用水充分湿润混凝土箱梁底板5混凝土以及钢板9；

微膨胀自密实混凝土注射采用机械连续注射，注射微膨胀自密实混凝土压力控制在2.0～5.0MPa，喷射速度控制在15～20L/min。。尽量保证连续几个注射孔6同时注射，注射时可用木锤对外包钢板9稍加敲击振动，必要时用长钎进行适当插捣，确保注射混凝土的密实；

注射时应注意结构各部位变形，应连续浇注一个加固构件完毕，并且中间间断时间不能超过混凝土初凝时间；

将微膨胀微膨胀自密实混凝土注射孔6处混凝土补足。

步骤K：混凝土养护

混凝土浇注完成后，应及时施水养护，保证7～14天养护期：前7天每天应该施水养护最少4次：早上上班，中午吃饭前，傍晚吃晚饭前，晚上11～12点间。后7天，每天施水养护早、中、晚三次。

步骤L：放松反顶支架2。

Claims (16)

1.一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于通过在钢板上焊接栓钉、在原混凝土梁底部和侧面腹板同时表面植筋、在原混凝土梁底部和侧面腹板同时与加固钢板之间注射微膨胀自密实混凝土来使加固部分与原结构形成整体共同工作，注射前半个小时，用水充分湿润原结构混凝土以及钢板；微膨胀自密实混凝土注射采用机械连续注射，注射微膨胀自密实混凝土压力控制在2.0-5.0MPa，喷射速度控制在15-20L/min；保证连续几个注射孔同时注射，或者注射时用木锤对外包钢板稍加敲击振动，或者用长钎进行适当插捣，确保注射混凝土的密实；注射时注意结构各部位变形，连续浇注一个加固构件完毕，并且中间间断时间不能超过混凝土初凝时间；将微膨胀自密实混凝土注射孔处混凝土补足；在钢板上对应微膨胀自密实混凝土注射孔处焊接门式钢筋，然后通过将钢板上门式钢筋与原结构钢筋焊接形成剪力销，浇注混凝土后加强结构整体工作性能；所述原混凝土梁包括重载铁路已经存在的混凝土箱梁、T梁或板梁结构；混凝土和钢板同时外包布置在原混凝土梁底部和侧面腹板。

2.根据权利要求1所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于所述微膨胀自密实混凝土的坍落度在240mm-270mm；坍落扩展度在600mm-700mm；U型仪试验高度差△h小于30mm；V漏斗通过时间在4s-25s，粗骨料粒径为5mm-20mm，针片状含量小于10％，细骨料的细度模数大于2.3。

3.根据权利要求2所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于在注射微膨胀自密实混凝土时采用分级加压，一次加压不超过0.2-0.4MPa。

4.根据权利要求1或者2所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于原混凝土梁具有原混凝土梁横隔板，原混凝土梁横隔板用钢板连接并注射微膨胀自密实混凝土。

5.根据权利要求1或者2所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

A、对原混凝土梁底部和侧面腹板的混凝土表面进行处理；

B、对原混凝土梁底部和侧面腹板内钢筋进行定位并在梁底部和侧面腹板混凝土表面标明植筋位置；

C、在原混凝土梁底部和侧面腹板植筋；

D、在原混凝土梁底部和侧面腹板上制作微膨胀自密实混凝土注射孔；

E、在工厂或者施工现场制作钢板，在钢板上焊接栓钉；

F、绑扎钢筋网，安装到位；

G、现场吊装，安装钢板到设计位置；

H、微膨胀自密实混凝土拌制；

I、注射微膨胀自密实混凝土；

J、混凝土养生形成结构包钢强化后的钢板-混凝土组合结构。

6.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于步骤A包括：将原混凝土梁底部和侧面腹板表面的粉刷层和装饰层清除，直至露出混凝土表面。

7.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于步骤A包括：原混凝土梁底部和侧面腹板的混凝土存在空缺的初始缺陷，需对其缺陷部位清除至密实处。

8.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于步骤A包括：将原混凝土梁底部和侧面腹板混凝土凿毛，且凿毛深度不小于6mm，然后用水清洗混凝土表明的浮渣、尘土。

9.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于步骤A包括：原混凝土梁底部和侧面腹板的钢筋有锈蚀现象，需对钢筋表面除锈。

10.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于步骤A包括：原混凝土梁底部的钢筋锈蚀面积与原截面面积的比值超过1/12补配钢筋。

11.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于所述步骤B、C中的植筋间距为25-40cm纵横向等间距布置。

12.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于所述步骤D中的微膨胀自密实混凝土注射孔的孔径大小为20cm-35cm，注射点之间的纵横向距离为80cm-100cm，一次加压不超过0.2-0.4MPa，喷射速度控制在15-20L/min。

13.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于所述步骤E中的栓钉间距按照与植筋间距相同，栓钉纵横向间距为25cm-40cm，焊接栓钉纵横向等间距布置，栓钉与植筋交替形成梅花型布置形状，同时在钢板上对应微膨胀自密实混凝土注射孔处焊接门式钢筋。

14.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于所述步骤F中的钢筋直径为10mm，钢筋网纵横向布置距离为植筋距离的一半，布置高度为加固混凝土厚度的一半。

15.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于所述步骤G中将微膨胀自密实混凝土注射孔作为吊装孔使用。

16.根据权利要求5所述的一种对重载铁路桥梁进行强化处理的施工方法，其特征在于所述步骤H中还包括T梁横隔板浇筑微膨胀自密实混凝土并通过T梁横隔板将两片T梁连成整体。