CN104652294A - 超高性能混凝土(uhpc)粘贴钢板加固箱梁新技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板针对混凝土箱梁桥受弯和受剪开裂部位的加固方法，具体公开了一种利用超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁的新技术，该技术主要解决现有混凝土箱梁桥抗弯和抗剪加固，主要材料包括超高性能混凝土(UHPC)(2)、钢筋网(3)、栓钉(4)、钢板(5)；将原混凝土箱梁(1)保护层凿除使其钢筋露出，焊接钢筋网(3)并浇筑超高性能混凝土(2)；钢板(5)内侧面焊接栓钉(4)以保证钢板(5)和超高性能混凝土(2)的共同受力；振捣使之密实，待初凝后不拆除钢板(5)进行高温蒸汽养护，消除龄期差引起的收缩开裂，使新老结构紧密的结合在一起，共同工作。本发明的超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁新技术具有开裂强度高、耐久性强、对桥梁净空和外观无影响、施工占用场地少、施工周期短、对交通影响小等优点，可广泛的应用于各类混凝土箱梁桥受弯、受剪开裂的加固工程中，社会经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及超高性能混凝土(UHPC)与外贴钢板对于混凝土箱梁的加固方式。
背景技术
超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁新技术是针对当前国内外普遍存在的大跨预应力混凝土(PC)箱梁桥长期运营后出现的跨中过度下挠、腹板斜裂缝以及支点顶板和跨中底板横向抗弯裂缝而提出，将密配筋超高性能混凝土浇筑在箱梁需要加固部位，且不拆除浇筑时使用的钢板使之与超高性能混凝土共同受力的新型加固方法。
我国的桥梁建设正由大规模兴建为主的时期逐步进入到建设和养护维修同时进行的时期，但国内外现有的桥梁加固方法存在较为严重的缺陷，尤其是粘贴碳纤维和粘贴钢板加固法，由于粘接剂的质量和耐久性严重制约了加固效果，现已较少使用；而增大界面和体外预应力加固方法的施工工艺过于复杂，加固周期长，加固对原结构要求高导致不能广泛应用。
超高性能混凝土(UHPC)是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料，拥有着强度发展快、抗渗性能好、粘接强度高、收缩性小、密实性强、耐久性和化学药品阻抗性好等优势，超高性能混凝土(UHPC)与钢板形成整体共同受力，不仅能有极高的抗拉强度，而且还可以发挥较高的变形协调性。
本案的加固方法既能利用密配筋超高性能混凝土开裂强度高(理论抗拉强度高达42MPa)的优势，又能克服现有加固方法存在的耐久性差、加固效率低等不足，这种超高性能混凝土粘贴钢板加固方法不仅是加固结构和原有桥梁结构的完美结合，也将成为未来国内外桥梁加固技术的标杆和导向。
发明内容
本发明要解决的问题是克服现有加固技术的种种不足，提出一种采用超高性能混凝土(UHPC)对箱梁桥抗弯、抗剪开裂的加固方式。本发明提出的技术方案为：将原结构受弯和受剪开裂部位(支点顶板、跨中底板和腹板)原结构混凝土保护层凿除，使原结构纵向受力钢筋露出，将密配筋钢筋网片与原结构受力钢筋进行焊接，浇筑超高性能混凝土使加固结构成为一个整体，钢板上焊有栓钉，浇筑后不拆模使之共同受力。同时对超高性能混凝土进行高温蒸汽养护，消除因为龄期差引起的混凝土开裂，使新老结构紧密的结合在一起，共同工作。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
(1)从结构受力方面来看，密配筋超高性能混凝土混凝土具有普通混凝土不能比拟的高开裂强度，实验室数据可以达到20～30MPa，配合钢板共同受力，可以在原有基础上大幅提高结构的抗弯、抗剪承载能力。与此同时，加固结构体积较小，对原结构桥下净空和外观不产生任何影响，不增加结构自重。
(2)从结构耐久性方面来看，超高性能混凝土属于无机材料，与原结构界面粘接性能良好，同时无机材料不会面临粘贴钢板或碳纤维方法中界面胶的老化问题，保证了界面粘接强度的耐久性。密配筋超高性能混凝土出众的开裂强度使得加固结构和原结构的受力钢筋始终被混凝土包裹，不会暴露在空气中，避免了受力钢筋的腐蚀。同时外侧钢板提供第二层保护，使得加固部分即便出现了微裂缝的情况下仍不受外界物质侵蚀，保证了结构整体的耐久性。
(3)从环保方面来看，加固施工过程中基本不干扰或污染周边环境，立模所用钢板做为受力构件保留在加固结构上，避免钢材浪费，施工现场清洁安全，而超高性能混凝土生产过程中产生的CO2排放量是同等水泥的一半左右，这种新材料不仅是对地球资源和环境的保护，也是对可持续发展理念充分的实践应用。
(4)从经济效益方面来看，超高性能混凝土采用高温蒸汽养护，材料强度增长较快，达到设计强度时间短，加载龄期较早，而养护只需48小时，除了支点区域抗弯加固需要短时间封闭交通外，其余部位加固不需要中断交通，故对桥面交通基本没有影响，同时加固结构后期基本不需要养护，从而降低了工程的综合造价，具有较高的社会效益和经济效益。
附图说明
图1本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗弯开裂区域立面图；
图2本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗弯开裂区域加固部分局部构造图；
图3本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗弯开裂区域底面图；
图4本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗剪开裂区域立面图；
图5本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗剪开裂区域断面图；
图6本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗剪开裂区域加固部分局部构造图；
图例说明
1、原混凝土箱梁
2、超高性能混凝土(UHPC)
3、钢筋网
4、栓钉
5、钢板
具体实施方式
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图细节所示，本发明对原混凝土箱梁(1)需要加固的开裂部位的保护层进行凿除，并对粘接界面进行凿毛处理，凿除深度以露出原混凝土箱梁(1)受力钢筋或箍筋为准，以方便加固结构中钢筋网(3)与原混凝土箱梁(1)钢筋的焊接。清理钢筋表面及粘接界面，将钢筋网(3)与原混凝土箱梁(1)钢筋焊接形成整体，并润湿粘接面，然后立模浇筑超高性能混凝土(UHPC)(2)(对于腹板及跨中底板可采取压浆形式浇筑)，钢板(5)内侧面焊接栓钉(4)以保证钢板(5)和超高性能混凝土(UHPC)(2)的共同受力，合理振捣以保证超高性能混凝土(UHPC)(2)的密实性。待超高性能混凝土(UHPC)(2)初凝后(约24至48小时)，不拆除钢板(5)，加热钢板(5)对超高性能混凝土(UHPC)(2)进行高温养护(90℃～95℃)，加速超高性能混凝土(UHPC)(2)的水化反应，从而减小超高性能混凝土(UHPC)(2)的收缩，避免超高性能混凝土(UHPC)(2)和原混凝土箱梁(1)因为龄期差过大引起的收缩裂缝，使新老结构紧密的结合在一起，共同工作。待超高性能混凝土(UHPC)(2)达到预期强度后，加固完成，加固结构与原结构形成整体共同受力。
Claims (4)
1.一种使用超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板对混凝土箱梁桥的抗弯和抗剪加固技术，所述的加固方法包含超高性能混凝土(UHPC)(2)、钢筋网(3)、栓钉(4)和钢板(5)与原混凝土箱梁(1)共同浇筑成型；超高性能混凝土(2)层覆盖原混凝土箱梁(1)出现裂缝区域，与原混凝土箱梁(1)通过焊接钢筋网(3)以及超高性能混凝土(2)与原混凝土箱梁(1)表面粘接强度进行连接，无需使用界面剂。
2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板对混凝土箱梁桥的抗弯和抗剪加固技术，其特征在于：加固层为密配筋超高性能混凝土(UHPC)(2)，钢筋网(3)间距小于50mm，密配钢筋可以大幅提高超高性能混凝土(UHPC)(2)的开裂强度，可达到20～30MPa，从而达到良好的抗弯和抗剪的加固效果。
3.根据权利要求1所述的超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板对混凝土箱梁桥的抗弯和抗剪加固技术，其特征在于：将加固所用钢筋网(3)与原结构钢筋进行焊接，同时利用超高性能混凝土(UHPC)(2)自身粘接性使加固层和原混凝土箱梁(1)进行连接，界面粘接强度较高，交界面不会因为出现老化剥离现象。
4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板对混凝土箱梁桥的抗弯和抗剪加固技术，其特征在于：浇筑超高性能混凝土(UHPC)(2)时所用钢板(5)内侧焊有栓钉(4)，防止钢板(5)和超高性能混凝土(UHPC)(2)交界面产生滑移，浇筑完成后不拆除钢板(5)，钢板(5)作为受力构件进一步提高加固层的抗拉强度和耐久性，从而保证结构具有良好的加固效果。
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