CN105887704A - 一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁及其加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，包括设于混凝土箱梁上的加固系统，加固系统包括若干条钢板条，各钢板条斜向嵌入并锚固于箱梁腹板两侧；还包括四条角钢，四条角钢分别通过各自的其中一边水平固装于箱梁左右翼板底部和内侧顶板底部，另一边上沿其长度方向各开设有一排螺栓孔，若干条可调螺栓一一相应地锁设在各角钢的螺栓孔内；在混凝土箱梁的腹板外侧，将钢丝绳有张紧绕过梁底并两端穿过设于可调螺栓上的圆环进行锚固，形成钢丝绳箍。加固中通过可调螺栓对钢丝绳施加预应力，无需采用特制张拉器材，施工便捷，大大提高了施工效率。

Description

一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁及其加固方法

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土梁加固技术领域，具体是一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁及其加固方法。

背景技术

我国经济和社会的快速发展，大兴修建大跨度预应力混凝土箱梁桥，因为箱形截面抗扭刚度大，稳定性良好，适应现代化施工方法的要求，但由于设计理论不完善、施工质量缺陷、负荷超载等方面的原因，旧有桥梁的维修加固问题日益突出。现有钢筋混凝土梁抗剪加固技术主要有增大截面法、粘钢加固法、粘贴纤维复合材料加固法、增设支点加固法、钢绞线网片-聚合物砂浆加固法等。现有加固方法存在以下问题：(1)加固材料与原有构件间存在应力滞后效应，共同工作能力较差，大大影响加固效果；(2)加固材料端部锚固长度不够，容易发现锚固端的剥离破坏，不能充分发挥材料强度；(3)增大原有构件的截面尺寸，增大自重，影响观瞻和使用。本发明人经过深入研究后提出一种新的加固效果优异，抗剪性能优越，适用性强，充分利用箱梁内部空间的抗剪加固混凝土箱梁及其加固方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁及其加固方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，包括设于混凝土箱梁上的加固系统，加固系统包括若干条钢板条，各钢板条斜向嵌入并锚固于箱梁腹板两侧；还包括四条角钢，四条角钢分别通过各自的其中一边水平固装于箱梁左右翼板底部和内侧顶板底部，另一边上沿其长度方向各开设有一排螺栓孔，若干条可调螺栓一一相应地锁设在各角钢的螺栓孔内；在混凝土箱梁的腹板外侧，将钢丝绳有张紧绕过梁底并两端穿过设于可调螺栓上的圆环进行锚固，形成钢丝绳箍。

其中，腹板外侧开设一排斜向槽口，该槽口长度为加固钢板条的长度，并且不延伸到顶板，该槽口的宽度和深度分别为加固钢板条的宽度和厚度，加固钢板条分别设于各个槽口内。

其中，多条钢板条分别粘贴于槽口内，并且各个钢板条的上下两端锚固。

其中，四条角钢的一边上各开设有安装孔并通过化学螺栓水平安装于待加固梁翼板左右底部和待加固梁内侧顶板底部。

其中，腹板与翼板交界处左右各开设共四排化学螺栓安装孔，各安装孔内设置化学螺栓，用于固定四条转向用钢棒。

其中，钢丝绳绕过腹板顶部的钢棒和底板边缘的钢垫片，两端穿过可调螺栓的圆环，并用挤压锚头锁住，然后转动可调螺栓的螺母对钢丝绳进行张拉，形成“U”型箍。

其中，钢丝绳绕过腹板顶部的钢棒，一端穿过可调螺栓的圆环并用挤压锚头锁住，另一端穿过腹板底部的锚具并用挤压锚头锁扣，然后转动可调螺栓的螺母对钢丝绳进行张拉，形成“I”型箍。

其中，两片腹板内侧底部，分别用化学螺栓锚固一钢板条，并将钢丝绳锚具固定在钢板条上。

其中，在加固系统外侧还设置防护砂浆。

一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱形梁的加固方法，包括以下步骤：

A：在待加固混凝土箱梁左右翼板底部和内侧顶板底部水平向固定两对角钢；角钢的另一边上沿其长度方向各开设有一排螺栓孔，若干条设有圆环的可调螺栓一一相应地锁设在角钢的螺栓孔内；

B：在待加固梁两片腹板内侧底部，分别用化学螺栓锚固一锚板，并将钢丝绳锚具固定在锚板上；

C：在待加固梁腹板与翼板交界处左右分别水平安装转向用钢棒；

D：在待加固箱梁腹板外侧，将若干条钢板条斜向嵌入粘贴于箱梁腹板两侧；

E：根据所需长度截取钢丝绳，将钢丝绳绕过腹板顶部的钢棒和底板边缘的钢垫片，两端穿过可调螺栓的圆环，并用挤压锚头锁住，然后转动可调螺栓的螺母对钢丝绳进行张拉，形成“U”型箍；

F：在待加固梁箱梁腹板内侧，同样根据所需长度截取钢丝绳，将钢丝绳绕过腹板顶部的钢棒，一端穿过可调螺栓的圆环并用挤压锚头锁住，另一端穿过腹板底部的锚具并用挤压锚头锁扣，再用同样的方式进行张拉，形成“I”型箍；

G：在加固系统外侧覆盖防护系统。

步骤A中，两对角钢的各自的一排螺栓孔呈等间距分布，并左右一一正对应设置；两对角钢的另一边上沿其长度方向各开设一排安装孔，并通过化学螺栓锚固法将其水平固装在靠近腹板的两侧顶板底部；若干可调螺栓分别一一对应锁设在角钢的螺栓孔上，各可调螺栓的带圆环的一端朝下设置，并在角钢上方螺设一螺母，在加固过程中可通过向上拧转可调螺栓上的螺母对钢丝绳施加预应力。

步骤B中，在所述待加固混凝土箱梁腹板内侧底部隔开间隔埋置两排化学螺栓，通过化学螺栓锚固一条钢板，然后将锚具固定在锚固钢板上，其中，锚具上间隔开设多排梯形凹槽，用于卡扣钢丝绳端部锚头从而对钢丝绳进行锚固。

步骤C中，在钢棒上开设一排间距适中的安装孔，在待加固梁腹板与翼板交界处开设相应的化学螺栓安装孔，将树脂置入安装孔后钻入螺杆，再用螺母将钢棒水平固定于腹板顶部，并留有一定的空隙让钢丝绳穿过。

待加固混凝土梁的腹板外侧开设一排斜向槽口，该槽口长度为加固钢板条的长度，不延伸到顶板，该槽口的宽度和深度分别为加固钢板条的宽度和厚度，槽口深度不穿过腹板混凝土保护层。

步骤D中，斜向嵌入待加固箱梁腹板的钢板条也可用螺杆代替，当使用螺杆斜向嵌入加固时，先将斜置螺杆上下分别与水平向钢板压条和钢垫片焊接，再在待加固混凝土梁L的腹板外侧螺杆对应的位置开设斜向槽口，该槽口长度为螺杆的长度，不延伸到顶板，槽口宽度和深度为螺杆直径大小，槽口深度不穿过腹板混凝土保护层，最后将焊接在一起的钢板压条、螺杆、钢垫片直接安装在待加固梁腹板外侧，上部钢板压条用化学螺栓锚固，下部钢垫片借用钢丝绳的预张紧力紧紧依附在底板上。

步骤G中，所述的防护系统采用普通防护砂浆。

有益效果：本发明的一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁及其加固方法，具有以下有益效果：

1、加固中通过可调螺栓对钢丝绳施加预应力，无需采用特制张拉器材，施工便捷，大大提高了施工效率；

2、对钢丝绳施加了预应力，可以有效避免应力滞后效应，提高加固效果；

3、采用钢板条和预应力钢丝绳协同工作共同加固混凝土构件，大大提高了待加固梁的抗剪承载力；

4、将钢丝绳的锚固端安置在翼板底部并设置转向用钢棒，可避免梁高较小时锚固长度不够的弊端，提高该加固方法的适用性；

在箱梁内部同时布置预应力钢丝绳，有效利用箱梁内部空间，提高待加固梁的抗剪承载力；

5、施工成本较低，抗腐蚀能力强，在有效提高混凝土构件的抗剪性能的同时，对结构自重小，具有优良的结构性能和经济效益。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为图1中A-A向剖视图；

图3为图2中B-B向剖视图。

图中，1-角钢，2-可调螺栓，21-圆环，3-转向用钢棒，4-钢丝绳，5-挤压锚头，6-化学螺栓，61-螺杆，7-螺母，8-上部钢板压条，9-钢垫片，91-倒角，10-斜向加固用钢板条，111-锚固钢板，121-锚具，L-混凝土箱梁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图3所示，一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，包括加固系统，加固系统包括若干条钢板条，各钢板条斜向嵌入并锚固于箱梁腹板两侧；还包括四条角钢1，四条角钢1分别通过各自的其中一边水平固装于箱梁左右翼板底部和内侧顶板底部，另一边上沿其长度方向各开设置有一排螺栓孔，若干条可调螺栓2一一相应地锁设置在各角钢1的螺栓孔内；在混凝土箱梁的腹板外侧，将钢丝绳4有张紧绕过梁底并两端穿过设置于可调螺栓2上的圆环21进行锚固，形成钢丝绳4箍。腹板外侧开一排斜向槽口，该槽口长度为加固钢板条的长度，并且不延伸到顶板，该槽口的宽度和深度分别等于加固钢板条的宽度和厚度，加固钢板条分别固定安装在于各个槽口内。多条钢板条分别粘贴于槽口内，并且各个钢板条的上下两端锚固。四条角钢1的一边上各开设置有安装孔并通过化学螺栓6水平安装于待加固梁翼板左右底部和待加固梁内侧顶板底部。腹板与翼板交界处左右各开设置共四排化学螺栓的安装孔，各安装孔内设置化学螺栓6，用于固定四条转向用钢棒3。钢丝绳4绕过腹板顶部的钢棒和底板边缘的钢垫片，两端穿过可调螺栓2的圆环21，并用挤压锚头5锁住，然后转动可调螺栓2的螺母对钢丝绳4进行张拉，形成“U”型箍。钢丝绳4绕过腹板顶部的钢棒，一端穿过可调螺栓2的圆环21并用挤压锚头5锁住，另一端穿过腹板底部的锚具并用挤压锚头5锁扣，然后转动可调螺栓2的螺母对钢丝绳4进行张拉，形成“I”型箍。两片腹板内侧底部，分别用化学螺栓6锚固一钢板条，并将钢丝绳4锚具固定在钢板条上。在加固系统外侧还设置防护砂浆。

本发明还提供一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱形梁的加固方法，具体包括以下步骤：

A、在待加固混凝土箱梁L箱梁左右翼板底部和内侧顶板底部水平向固定两对角钢1；角钢的另一边上沿其长度方向各开设置有一排螺栓孔，若干条设置有圆环的可调螺栓2一一相应地锁设置在角钢的螺栓孔内；

B、在待加固梁两片腹板内侧底部，分别用化学螺栓6锚固一锚板111，并将钢丝绳锚具121固定在锚板111上；

C、在待加固梁腹板与翼板交界处左右分别水平安装转向用钢棒3；

D、在待加固箱梁腹板外侧，将若干条钢板条10斜向嵌入粘贴于箱梁腹板两侧，上下分别用螺栓6和钢垫片9锚固；

E、根据所需长度截取钢丝绳4，将钢丝绳4绕过腹板顶部的钢棒3和底板边缘的钢垫片9，两端穿过可调螺栓的圆环21，并用挤压锚头5锁住，然后转动可调螺栓的螺母7对钢丝绳4进行张拉，形成“U”型箍；

F、在待加固梁箱梁腹板内侧，同样根据所需长度截取钢丝绳4，将钢丝绳4绕过腹板顶部的钢棒3，一端穿过可调螺栓的圆环21并用挤压锚头5锁住，另一端穿过腹板底部的锚具121并用挤压锚头5锁扣，再用同样的方式进行张拉，形成“I”型箍；

在加固系统外侧覆盖加固系统。

如图2所示，步骤A中，于两对角钢1的一边上沿其长度方向各开设一排螺栓孔，并将两对角钢1通过其另一边分别水平固装在靠近腹板的两侧顶板底部；将若干可调螺栓2分别一一对应锁设在两对角钢的四排螺栓孔上，各可调螺栓2的带圆环21的一端朝下设置，并在角钢1上方螺设一螺母7，在加固过程中可通过向上拧转可调螺栓2上的螺母7对钢丝绳4施加预应力。

步骤B中，采用化学螺栓法固定端部锚具121，具体是，在待加固混凝土箱梁L腹板内侧底部隔开间隔埋置两排化学螺栓6，通过化学螺栓6锚固一条钢板111，然后将锚具121固定在锚固钢板111上，其中，锚具121上间隔开设多排梯形凹槽，用于卡扣钢丝绳端部锚头5从而对钢丝绳4进行锚固。

如图2所示，步骤C中，采用化学螺栓法固定转向用钢棒3，具体是，在钢棒3上开设一排间距适中的安装孔，在待加固梁腹板与翼板交界处开设相应的化学螺栓安装孔，将树脂置入安装孔后钻入螺杆61，再用螺母7将钢棒3水平固定于腹板顶部，并留有一定的空隙让钢丝绳4穿过。

步骤D中，待加固混凝土梁L的腹板外侧开设一排斜向槽口，该槽口长度为加固钢板条10的长度，不延伸到顶板，该槽口的宽度和深度分别为加固钢板条的宽度和厚度，槽口深度不穿过腹板混凝土保护层。优选地，将斜向加固用钢板条10粘结于槽口内，上下分别用化学螺栓6和钢垫片9通过化学螺栓6锚固。优选地，钢垫片9的弯折处存在平滑的倒角91，避免对钢丝绳4的磨损，并对混凝土起到保护作用。

步骤D中，斜向嵌入待加固箱梁L腹板的钢板条10也可用螺杆代替，当使用螺杆斜向嵌入加固时，先将斜置螺杆上下分别与水平向钢板压条和钢垫片9焊接，再在待加固混凝土梁L的腹板外侧螺杆对应的位置开设斜向槽口，该槽口长度为螺杆的长度，不延伸到顶板，槽口宽度和深度为螺杆直径大小，槽口深度不穿过腹板混凝土保护层，最后将焊接在一起的钢板压条、螺杆、钢垫片9直接安装在待加固梁L腹板外侧，上部钢板压条8用化学螺栓6锚固，下部钢垫片9借用钢丝绳4的预张紧力紧紧依附在底板上。

在步骤A之前，对混凝土梁L实施表层处理，在下端的左右梁角的相应位置实施倒角处理。加固过程中，倒角、钻孔和开槽等工序完成后需吹除孔道或槽口内壁的粉尘，清理完成后采用丙酮清洗。

步骤F中，的防护系统采用普通防护砂浆，并采用喷射法进行施工。

以上仅为本发明的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明权利要求的范围。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，其特征在于：包括设于混凝土箱梁上的加固系统，加固系统包括若干条钢板条，各钢板条斜向嵌入并锚固于箱梁腹板两侧；还包括四条角钢，四条角钢分别通过各自的其中一边水平固装于箱梁左右翼板底部和内侧顶板底部，另一边上沿其长度方向各开设有一排螺栓孔，若干条可调螺栓一一相应地锁设在各角钢的螺栓孔内；在混凝土箱梁的腹板外侧，将钢丝绳有张紧绕过梁底并两端穿过设于可调螺栓上的圆环进行锚固，形成钢丝绳箍。

2.根据权利要求1所述的一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，其特征在于：其中，腹板外侧开设一排斜向槽口，该槽口长度为加固钢板条的长度，并且不延伸到顶板，该槽口的宽度和深度分别为加固钢板条的宽度和厚度，加固钢板条分别设于各个槽口内。

3.根据权利要求2所述的一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，其特征在于：其中，多条钢板条分别粘贴于槽口内，并且各个钢板条的上下两端锚固。

4.根据权利要求1所述的一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，其特征在于：其中，四条角钢的一边上各开设有安装孔并通过化学螺栓水平安装于待加固梁翼板左右底部和待加固梁内侧顶板底部。

5.根据权利要求1所述的一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，其特征在于：其中，腹板与翼板交界处左右各开设共四排化学螺栓安装孔，各安装孔内设置化学螺栓，用于固定四条转向用钢棒。

6.根据权利要求5所述的一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，其特征在于：其中，钢丝绳绕过腹板顶部的钢棒和底板边缘的钢垫片，两端穿过可调螺栓的圆环，并用挤压锚头锁住，然后转动可调螺栓的螺母对钢丝绳进行张拉，形成“U”型箍。

7.根据权利要求5所述的一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，其特征在于：其中，钢丝绳绕过腹板顶部的钢棒，一端穿过可调螺栓的圆环并用挤压锚头锁住，另一端穿过腹板底部的锚具并用挤压锚头锁扣，然后转动可调螺栓的螺母对钢丝绳进行张拉，形成“I”型箍。

8.根据权利要求1所述的一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，其特征在于：其中，两片腹板内侧底部，分别用化学螺栓锚固一钢板条，并将钢丝绳锚具固定在钢板条上。

9.根据权利要求1所述的一种预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱梁，其特征在于：其中，在加固系统外侧还设置防护砂浆。

10.一种权利要求1-9任一项所述预应力钢丝绳抗剪加固混凝土箱形梁的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：在待加固混凝土箱梁左右翼板底部和内侧顶板底部水平向固定两对角钢；角钢的另一边上沿其长度方向各开设有一排螺栓孔，若干条设有圆环的可调螺栓一一相应地锁设在角钢的螺栓孔内；

B：在待加固梁两片腹板内侧底部，分别用化学螺栓锚固一锚板，并将钢丝绳锚具固定在锚板上；

C：在待加固梁腹板与翼板交界处左右分别水平安装转向用钢棒；

D：在待加固箱梁腹板外侧，将若干条钢板条斜向嵌入粘贴于箱梁腹板两侧；

E：根据所需长度截取钢丝绳，将钢丝绳绕过腹板顶部的钢棒和底板边缘的钢垫片，两端穿过可调螺栓的圆环，并用挤压锚头锁住，然后转动可调螺栓的螺母对钢丝绳进行张拉，形成“U”型箍；

F：在待加固梁箱梁腹板内侧，同样根据所需长度截取钢丝绳，将钢丝绳绕过腹板顶部的钢棒，一端穿过可调螺栓的圆环并用挤压锚头锁住，另一端穿过腹板底部的锚具并用挤压锚头锁扣，再用同样的方式进行张拉，形成“I”型箍；

G：在加固系统外侧覆盖防护系统。