CN105714698B - 一种宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构，在发生崩裂的主梁底板上部沿顺桥向间隔设置钢横梁，在主梁底板的底面沿横桥向间隔设置底纵梁；由精轧螺纹钢筋构成的竖向预应力钢筋穿过钢横梁、主梁底板和底纵梁，其上下两端分别通过螺母固定在钢横梁上部和底纵梁下部。施工时，用拧紧竖向预应力钢筋下端螺母的方式对竖向预应力钢筋进行张拉，使竖向预应力钢筋吊点处发生变形的主梁底板恢复原形。本加固结构通过底纵梁和钢横梁及竖向预应力钢筋，使主梁底板刚度增强；同时用竖向预应力钢筋抵消预应力钢筋对主梁底板产生的径向力，二者结合，使主梁底板崩裂加固效果明显优于现有技术。

Description

一种宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及公路桥梁，特别是一种宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构及其施工方法。

背景技术

本发明所述宽幅箱梁桥是指主梁底板平均厚度(主梁底板在主梁跨中处的厚度与在主梁根部处的厚度之和的平均值)为主梁底板宽度的1/50～1/20的单箱单室预应力混凝土连续梁桥和预应力混凝土连续刚构桥。

这种宽幅箱梁桥的主梁因下述原因导致其主梁底板在施工中和桥梁投入运营后易发生崩裂：主梁在跨中和边支点处高度较小，在中支点处高度较大，中支点处的梁高一般以抛物线形式向跨中和边支点处的梁高过渡，使主梁底板形成曲面(见图1)，底板预应力钢筋布置于主梁底板内，其立面上的布置形状与主梁底板相似，也呈曲线形。施工中，曲线形的底板预应力钢筋以张拉力N_p张拉后会对主梁底板产生径向力(见图2)，因主梁底板的平均厚度与主梁底板宽度之比过小，主梁底板的长细比过大，使主梁底板刚度不足，在底板预应力钢筋的径向力作用下，主梁底板容易发生崩裂。

对宽幅箱梁桥主梁底板发生崩裂，传统加固方法是补强法，包括在主梁底板上粘贴钢板或在主梁底板增加纵向体外预应力钢束进行加固。因补强法不能解决底板预应力钢筋施加在主梁底板混凝土上的径向力，其加固效果并不理想。

CN103215899A号专利申请公开了一种预应力连续梁主梁底板崩裂的加固方法。该方法是在凿除崩裂段箱梁底板开裂的混凝土后，采用在梁体跨中范围内由两侧向中间对称均匀分层堆载施加预压荷载，使箱梁顶板受压，底板受拉；钻孔植入新增补强钢筋，并对原设计主梁底板钢筋网片复位，绑扎固定，清除钢筋表面浮浆后重新浇筑崩裂部位的混凝土；待混凝土达到设计强度后，由两侧向中间对称均匀卸载至零，梁体的弹性上拱使主梁底板增压，主梁顶板减压，相当于施加了预应力，起到加固作用。该方法为主梁底板后浇筑混凝土提供了一定的压应力，但该压应力为纵桥向，不能解决底板预应力钢筋施加在主梁底板混凝土上的径向力问题；同时也不能解决主梁底板自身刚度不足的问题。

发明内容

针对上述宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固方法存在的缺陷，本发明的目的是提供一种宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构及其施工方法。

本发明提供的宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构，在发生崩裂的主梁底板的上部沿顺桥向有间隔设置的钢横梁；在主梁底板的底面沿横桥向有两道间隔设置的底纵梁；在钢横梁中有横向间隔布置的钻孔，主梁底板和底纵梁中有与该钻孔对应的孔道；由精轧螺纹钢筋构成的竖向预应力钢筋穿过所述钻孔和孔道，其上端通过螺母固定在钢横梁的上部，下端通过螺母固定在底纵梁的下部。

所述钢横梁沿顺桥向的相互间距s_v的取值范围为：150cm≤s_v≤300cm；

所述底纵梁的中心高度d₂选取范围为：(K/15-d_j)≤d₂≤(K/10-d_j)，式中d_j为主梁底板平均厚度，K为主梁底板宽度。

上述宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、制作钢横梁备用

加工钢横梁时，在钢横梁中钻孔，钻孔位置与下述底纵梁中预留的孔道对应；

步骤2、修补主梁底板

凿除主梁底板崩裂部位开裂的混凝土，钻孔植入新增补强钢筋，对主梁底板顶底层钢筋复位，浇筑崩裂部位的混凝土；

步骤3、浇筑底纵梁

对主梁底板底面将布置底纵梁的部位进行表面处理，凿毛使骨料外露后植筋，用压缩空气清除浮尘后涂刷环氧树脂；然后架设模板，采用钢纤维混凝土浇筑底纵梁，同时在底纵梁中预留与步骤1预制钢横梁钻孔对应的孔道，在底纵梁的孔道底部水平预埋钢垫圈；

步骤4、安装钢横梁

对主梁底板顶面和主梁腹板内侧面对应钢横梁两端部位(此部位浇筑垫块)进行表面处理，凿毛使骨料外露后进行植筋，清除浮尘后涂刷环氧树脂，然后浇筑混凝土，形成垫块；待垫块的混凝土强度达到90％设计强度时，将预制的钢横梁两端置于垫块上；

步骤5、安装和张拉竖向预应力钢筋

通过钢横梁的钻孔和主梁底板及底纵梁中的孔道穿送竖向预应力钢筋，利用竖向预应力钢筋上端的螺母和钢垫圈将竖向预应力钢筋的上端固定在钢横梁上，用拧紧竖向预应力钢筋下端螺母的方式对竖向预应力钢筋进行张拉，通过竖向预应力钢筋的张拉力使竖向预应力钢筋吊点处发生变形的主梁底板恢复原形；

步骤6、全部竖向预应力钢筋张拉后对竖向预应力钢筋、钢横梁、螺母和钢垫圈进行防腐处理，主梁底板崩裂加固结构施工即告完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置底纵梁和钢横梁，并在钢横梁、主梁底板和底纵梁中设置竖向预应力钢筋，使主梁底板的刚度得到增强；同时用竖向预应力钢筋抵消底板预应力钢筋对主梁底板产生的径向力，二者结合，使宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固效果明显优于现有加固方法。

附图说明

图1为宽幅箱梁主梁的侧视图；

图2为底板预应力钢筋径向力示意图；

图3为本发明加固结构的侧视图；

图4为图3中A-A断面图；

图5为图3中B-B断面图；

图6为图3中C-C剖视图。

图中：1–主梁，2–主梁底板，3–底板预应力钢筋，4–主梁腹板，5–竖向预应力钢筋，6–钢横梁，7–孔道，8–垫块，9–底纵梁，10–螺母，11–钢垫圈。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本实施例宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构，其宽幅箱梁桥为预应力混凝土连续刚构桥，主梁1的跨度为110m，跨中梁高3.0m，中支点处梁高7.5m。主梁底板2宽度K＝12m；主梁底板在跨中KZ处厚度为26cm，主梁底板在主梁根部GB处厚度为52cm；主梁底板平均厚度d_j＝39cm，为主梁底板宽度的1/30.7，属于宽幅箱梁桥。

如图2所示，曲线形的底板预应力钢筋3以张拉力N_p张拉后对主梁底板产生径向力，导致施工中中间跨的跨中主梁底板混凝土发生崩裂，需进行加固。

结合图3至图6，对发生崩裂的该段主梁底板的加固结构为：在主梁底板的上部沿顺桥向设置相互间隔s_v＝200cm的钢横梁6，在主梁底板的底面沿横桥向间隔设置两道底纵梁9，两道底纵梁之间及底纵梁与主梁腹板4之间的间距K1＝4m，底纵梁截面呈类梯形，其中心高度d₂＝50cm；在钢横梁对应底纵梁部位钻孔，主梁底板和底纵梁中有与该钻孔对应的孔道7，由精轧螺纹钢筋构成的竖向预应力钢筋5穿过所述钻孔和孔道，其上端通过螺母10固定在钢横梁的上部，下端通过螺母10固定在底纵梁的下部。钢横梁的两端由设置在主梁腹板内侧、主梁底板顶面的垫块8支承。

该加固结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、制作钢横梁备用

单根钢横梁由两块40a型槽钢背靠背焊接组成；在钢横梁中按结构尺寸钻孔。

步骤2、修补主梁底板

凿除主梁底板崩裂部位开裂的混凝土，钻孔植入新增补强钢筋，对主梁底板顶底层钢筋复位，浇筑崩裂部位的混凝土。

步骤3、浇筑底纵梁

对主梁底板底面将布置底纵梁的部分进行表面处理，凿毛使骨料外露后植筋，用压缩空气清除浮尘后涂刷环氧树脂；然后架设模板，采用钢纤维混凝土浇筑所述两道底纵梁；在每个底纵梁中采用金属波纹管预留与预制的钢横梁钻孔相对应的两个孔道7，在孔道7的底部水平预埋钢垫圈11。

步骤4、安装钢横梁

对布置垫块部位的主梁底板顶面和主梁腹板内侧面进行表面处理，凿毛使骨料外露后进行垫块植筋，用压缩空气清除浮尘后涂刷环氧树脂，然后浇筑混凝土，形成垫块；待垫块的混凝土强度达到90％设计强度时，将预制的钢横梁两端置于垫块上。

步骤5、安装和张拉竖向预应力钢筋

通过钢横梁的钻孔和主梁底板及底纵梁中的孔道穿送由精轧螺纹钢筋构成的竖向预应力钢筋，利用竖向预应力钢筋上端的螺母和钢垫圈将竖向预应力钢筋的上端固定在钢横梁的上部，然后利用拧紧竖向预应力钢筋下端的螺母的方式对竖向预应力钢筋进行张拉，通过竖向预应力钢筋的张拉力使变形的主梁底板恢复原形；

步骤6、全部竖向预应力钢筋张拉后对竖向预应力钢筋、钢横梁、螺母和钢垫圈进行防腐处理，主梁底板崩裂加固结构施工即告完成。

该主梁底板崩裂段经上述加固后，经过一年的实际考验，主梁底板未继续发生崩裂，达到预期加固效果。

Claims (3)

1.一种宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构，其特征在于：在发生崩裂的主梁底板(2)的上部沿顺桥向有间隔设置的钢横梁(6)：在主梁底板的底面沿横桥向有两道间隔设置的底纵梁(9)；在钢横梁中有横向间隔布置的钻孔，主梁底板和底纵梁中有与该钻孔对应的孔道(7)；由精轧螺纹钢筋构成的竖向预应力钢筋(5)穿过所述钻孔和孔道，其上端通过螺母(10)固定在钢横梁的上部，下端通过螺母(10)固定在底纵梁的下部。

2.根据权利要求1所述的宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构，其特征在于：所述钢横梁(6)沿顺桥向的相互间距s_v的取值范围为：150cm≤s_v≤300cm；所述底纵梁(9)的中心高度d₂选取范围为：(K/15-d_j)≤d₂≤(K/10-d_j)，式中d_j为主梁底板平均厚度，K为主梁底板宽度。

3.权利要求1所述的宽幅箱梁桥主梁底板崩裂加固结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、制作钢横梁备用

加工钢横梁时，在钢横梁中钻孔，钻孔位置与下述底纵梁中预留的孔道对应；

步骤2、修补主梁底板

凿除主梁底板崩裂部位开裂的混凝土，钻孔植入新增补强钢筋，对主梁底板顶底层钢筋复位，浇筑崩裂部位的混凝土；

步骤3、浇筑底纵梁

对主梁底板底面将布置底纵梁的部位进行表面处理，凿毛使骨料外露后植筋，用压缩空气清除浮尘后涂刷环氧树脂；然后架设模板，采用钢纤维混凝土浇筑底纵梁，同时在底纵梁中预留与步骤1预制钢横梁钻孔对应的孔道，在底纵梁的孔道底部水平预埋钢垫圈(11)；

步骤4、安装钢横梁

对主梁底板顶面和主梁腹板(4)内侧面对应钢横梁两端部位进行表面处理：凿毛使骨料外露后进行植筋，清除浮尘后涂刷环氧树脂，然后浇筑混凝土，形成垫块(8)；待垫块的混凝土强度达到90％设计强度时，将预制的钢横梁两端置于垫块上；

步骤5、安装和张拉竖向预应力钢筋

通过钢横梁的钻孔和主梁底板及底纵梁中的孔道穿送竖向预应力钢筋，利用竖向预应力钢筋上端的螺母和钢垫圈将竖向预应力钢筋的上端固定在钢横梁上，用拧紧竖向预应力钢筋下端螺母的方式对竖向预应力钢筋进行张拉，通过竖向预应力钢筋的张拉力使竖向预应力钢筋吊点处发生变形的主梁底板恢复原形；

步骤6、全部竖向预应力钢筋张拉后对竖向预应力钢筋、钢横梁、螺母和钢垫圈进行防腐处理，主梁底板崩裂加固结构施工即告完成。