CN105926623B - 一种水工混凝土外包钢板加固结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种水工混凝土外包钢板加固结构，包括：紧贴在需要加固的水工混凝土表面上的加固钢板；若干间隔设置在所述加固钢板上的用于将所述加固钢板紧固在所述需要加固的水工混凝土表面上的紧固螺栓组件；密封焊接在所述加固钢板的周缘与需要加固的水工混凝土表面之间的焊条；以及填充在所述加固钢板与需要加固的水工混凝土之间形成的空隙内的灌注胶。还公开了上述加固结构的施工方法。本发明的有益效果在于：本发明的水工混凝土外包钢板加固结构有效地增大原水工混凝土的强度和整体刚度。

Description

一种水工混凝土外包钢板加固结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及水工混凝土加固技术领域，尤其涉及一种水工混凝土外包钢板加固结构及其施工方法，适用于水闸、泵站、船闸及电站等大面积钢筋混凝土结构加固。
背景技术
传统的大面积水工混凝土结构外包钢板加固采用粘贴的方法，其工艺复杂，施工质量难以保证，耐温耐盐性差，在动荷载作用下容易分离，难以起到预期的加固作用。若采用普通螺栓对钢板进行固定，螺帽凸出钢板表面，一方面占用一定空间，影响整体外观性，另一方面容易被外界作用撞坏。
为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于：针对现有技术的不足而提供一种操作简单、质量可靠、外观平整且不易被撞坏的水工混凝土外包钢板加固结构。
本发明所要解决的技术问题之二在于：提供一种上述水工混凝土外包钢板加固结构的施工方法。
作为本发明第一方面的一种水工混凝土外包钢板加固结构，包括：
紧贴在需要加固的水工混凝土表面上的加固钢板；
若干间隔设置在所述加固钢板上的用于将所述加固钢板紧固在所述需要加固的水工混凝土表面上的紧固螺栓组件；
密封焊接在所述加固钢板的周缘与需要加固的水工混凝土表面之间的焊条；以及
填充在所述加固钢板与需要加固的水工混凝土之间形成的空隙内的灌注胶。
在本发明的一个优选实施例中，所述紧固螺栓组件包括：
一预制沉杯，所述预制沉杯包括沉杯头部以及沉杯翼缘，所述沉杯头部安装在所述加固钢板预先开设的螺栓孔内且深入至所述需要加固的水工混凝土的表面内，所述沉杯头部的外侧面向内凹陷形成有一容置凹槽，所述沉杯头部位于所述容置凹槽的底部开设有一螺杆孔，所述沉杯翼缘设置在所述沉杯头部的外侧边缘处且压紧在所述加固钢板的外侧面上；
一螺杆，所述螺杆的第一端穿过所述沉杯头部上的螺杆孔后伸入所述需要加固的水工混凝土预先开设的螺栓孔内，所述螺杆的第二端位于所述沉杯头部的容置凹槽内，所述螺杆的第一端呈锥形体结构；
一套管，所述套管套设在所述螺杆伸入所述需要加固的水工混凝土预先开设的螺栓孔的部分上，所述套管靠近所述螺杆的第一端的端部沿环向间隔设置有若干轴向延伸的条形开槽；以及
一螺帽，所述螺帽旋设在所述螺杆的第二端上且位于所述沉杯头部的容置凹槽内。
在本发明的一个优选实施例中，在所述螺杆位于所述螺帽与所述沉杯头部的容置凹槽的底面之间套设有一垫片。
在本发明的一个优选实施例中，所述预制沉杯的沉杯翼缘的外侧面基本与所述加固钢板的外侧面齐平。
在本发明的一个优选实施例中，相邻的两个紧固螺栓组件的间距为300mm～1000mm。
在本发明的一个优选实施例中，所述加固钢板上预留有至少一用于向所述加固钢板与需要加固的水工混凝土之间形成的空隙内填充灌注胶的灌胶孔。
在本发明的一个优选实施例中，所述灌注胶的强度与所述需要加固的水工混凝土的强度相同，其弹性模量略低于所述需要加固的水工混凝土的弹性模量。
在本发明的一个优选实施例中，所述密封焊接在所述加固钢板的周缘与需要加固的水工混凝土表面之间的焊条采用角焊缝进行焊接。
作为本发明第二方面的上述水工混凝土外包钢板加固结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤S10，在需要加固的水工混凝土表面上拟布置紧固螺栓组件的位置处预留螺栓孔，并在加固钢板对应于需要加固的水工混凝土上的螺栓孔的位置预留螺栓孔；
步骤S20，采用紧固螺栓组件将加固钢板紧固在需要加固的水工混凝土表面上；
步骤S30，采用焊条对加固钢板的周缘进行焊接，使得加固钢板的周缘与需要加固的水工混凝土表面之间形成密封；
步骤S40，通过加固钢板上预留的灌胶孔向加固钢板与需要加固的水工混凝土表面之间形成的空隙内注入灌注胶，使得加固钢板与需要加固的水工混凝土形成整体结构。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S20中，所述采用紧固螺栓组件将加固钢板紧固在需要加固的水工混凝土表面上的具体方法包括以下步骤：
步骤S21，将套管套入螺杆上，并将套有套管的螺杆打入需要加固的水工混凝土浅层预留的螺栓孔内；
步骤S22，将预制沉杯的沉杯头部安装在加固钢板预留的螺栓孔内，且预制沉杯的沉杯翼缘压紧在加固钢板的外侧面上，并使得螺杆的第二端穿过沉杯头部上的螺杆孔；
步骤S23，依次将垫片和螺帽套入螺杆的第二端上，并将螺帽拧紧。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S10与步骤S20之间还包括一对需要加固的水工混凝土表面进行整平并清除干净的步骤。
由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：
1、本发明的水工混凝土外包钢板加固结构有效地增大原水工混凝土的强度和整体刚度；
2、采用本发明的紧固螺栓组件，螺栓凸出外包钢板表面的结构小，对整体外观性影响小，且不易被撞坏；
3、本发明的加固钢板和紧固螺栓组件采用工厂化制作，现场钻孔安装，机械化施工程度高，对工程正常运行影响小；
4、利用灌注胶充填需要加固的水工混凝土与加固钢板之间形成的空隙，不但改善水工混凝土的受力效应，而且避免了加固钢板与空气接触而锈蚀。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的A-A向剖视图。
图3是本发明的紧固螺栓组件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见附图，本发明的一种水工混凝土外包钢板加固结构，包括加固钢板100、若干紧固螺栓组件200、焊条300以及灌注胶400。
加固钢板100紧贴在需要加固的水工混凝土10表面上，加固钢板100上预留有至少一灌胶孔(图中未示出)。
若干紧固螺栓组件200间隔设置在加固钢板100上的用于将加固钢板100紧固在需要加固的水工混凝土10上。相邻的两个紧固螺栓组件的间距为300mm～1000mm，优选地为500mm。
焊条300密封焊接在加固钢板100的周缘与需要加固的水工混凝土10表面之间。在本实施例中，焊条300采用角焊缝进行焊接。
灌注胶400通过加固钢板100上预留的灌胶孔填充在加固钢板100与需要加固的水工混凝土10之间形成的空隙内。灌注胶400的强度与需要加固的水工混凝土10的强度相同，其弹性模量略低于需要加固的水工混凝土10的弹性模量。
紧固螺栓组件200包括预制沉杯210、螺杆220、套管230、螺帽240以及垫片250。预制沉杯210包括沉杯头部211以及沉杯翼缘212。沉杯头部211安装在加固钢板100预先开设的螺栓孔110内且深入至需要加固的水工混凝土10的表面内，沉杯头部211的外侧面向内凹陷形成有一容置凹槽211a，沉杯头部211位于容置凹槽211a的底部开设有一螺杆孔211b。沉杯翼缘212设置在沉杯头部211的外侧边缘处，并且压紧在加固钢板100的外侧面上。为了保证整体的外观性能和不易被撞坏，预制沉杯210的沉杯翼缘212的外侧面基本与加固钢板100的外侧面齐平。螺杆220的第一端221穿过预制沉杯210的沉杯头部211上的螺杆孔211b后伸入需要加固的水工混凝土10预先开设的螺栓孔11内，螺杆220的第二端222位于预制沉杯210的沉杯头部211的容置凹槽211a内，螺杆220的第一端221呈锥形体结构。套管230套设在螺杆220伸入需要加固的水工混凝土10预先开设的螺栓孔11的部分上，套管230靠近螺杆220的第一端221的端部沿环向间隔设置有若干轴向延伸的条形开槽231。垫片250套入螺杆220的第二端222上，再将螺帽240旋设在螺杆220的第二端222上且位于预制沉杯210的沉杯头部211的容置凹槽211a内。
本发明的水工混凝土外包钢板加固结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤1，在需要加固的水工混凝土10表面上拟布置紧固螺栓组件200的位置处预留螺栓孔11，并在加固钢板100相对于需要加固的水工混凝土10上的螺栓孔11的位置预留螺栓孔110；
步骤2，对需要加固的水工混凝土10表面进行整平并清除干净；
步骤3，采用紧固螺栓组件200将加固钢板100紧固在需要加固的水工混凝土10表面上。具体地，先将套管230套入螺杆220上，并将套有套管230的螺杆220打入需要加固的水工混凝土10浅层预留的螺栓孔11内；将预制沉杯210的沉杯头部211安装在加固钢板100预留的螺栓孔110内，且预制沉杯210的沉杯翼缘212压紧在加固钢板100的外侧面上，并使得螺杆220的第二端222穿过沉杯头部211上的螺杆孔211a；依次将垫片250和螺帽240套入螺杆220的第二端222上，并将螺帽240拧紧，使得螺杆220相对于套管230向外运动，螺杆220的第一端221形成的锥形体结构将套管230上的条形开槽231撑开，使得套管230膨胀而锁紧；
步骤4，采用焊条300对加固钢板100的周缘进行焊接，使得加固钢板100的周缘与需要加固的水工混凝土10表面之间形成密封；
步骤5，通过加固钢板100上预留的灌胶孔向加固钢板100与需要加固的水工混凝土10表面之间形成的空隙内注入灌注胶400，使得加固钢板100与需要加固的水工混凝土10形成整体结构。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种水工混凝土外包钢板加固结构，其特征在于，包括：
紧贴在需要加固的水工混凝土表面上的加固钢板；
若干间隔设置在所述加固钢板上的用于将所述加固钢板紧固在所述需要加固的水工混凝土表面上的紧固螺栓组件；
密封焊接在所述加固钢板的周缘与需要加固的水工混凝土表面之间的焊条；以及
填充在所述加固钢板与需要加固的水工混凝土之间形成的空隙内的灌注胶；
所述紧固螺栓组件包括：
一预制沉杯，所述预制沉杯包括沉杯头部以及沉杯翼缘，所述沉杯头部安装在所述加固钢板预先开设的螺栓孔内且深入至所述需要加固的水工混凝土的表面内，所述沉杯头部的外侧面向内凹陷形成有一容置凹槽，所述沉杯头部位于所述容置凹槽的底部开设有一螺杆孔，所述沉杯翼缘设置在所述沉杯头部的外侧边缘处且压紧在所述加固钢板的外侧面上；
一螺杆，所述螺杆的第一端穿过所述沉杯头部上的螺杆孔后伸入所述需要加固的水工混凝土预先开设的螺栓孔内，所述螺杆的第二端位于所述沉杯头部的容置凹槽内，所述螺杆的第一端呈锥形体结构；
一套管，所述套管套设在所述螺杆伸入所述需要加固的水工混凝土预先开设的螺栓孔的部分上，所述套管靠近所述螺杆的第一端的端部沿环向间隔设置有若干轴向延伸的条形开槽；以及
一螺帽，所述螺帽旋设在所述螺杆的第二端上且位于所述沉杯头部的容置凹槽内。
2.如权利要求1所述的水工混凝土外包钢板加固结构，其特征在于，在所述螺杆位于所述螺帽与所述沉杯头部的容置凹槽的底面之间套设有一垫片。
3.如权利要求1所述的水工混凝土外包钢板加固结构，其特征在于，所述预制沉杯的沉杯翼缘的外侧面基本与所述加固钢板的外侧面齐平。
4.如权利要求1所述的水工混凝土外包钢板加固结构，其特征在于，相邻的两个紧固螺栓组件的间距为300mm～1000mm。
5.如权利要求1所述的水工混凝土外包钢板加固结构，其特征在于，所述加固钢板上预留有至少一用于向所述加固钢板与需要加固的水工混凝土之间形成的空隙内填充灌注胶的灌胶孔。
6.如权利要求1所述的水工混凝土外包钢板加固结构，其特征在于，所述灌注胶的强度与所述需要加固的水工混凝土的强度相同，其弹性模量略低于所述需要加固的水工混凝土的弹性模量。
7.如权利要求1所述的水工混凝土外包钢板加固结构，其特征在于，所述密封焊接在所述加固钢板的周缘与需要加固的水工混凝土表面之间的焊条采用角焊缝进行焊接。
8.如权利要求1至7中任一项所述的水工混凝土外包钢板加固结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，在需要加固的水工混凝土表面上拟布置紧固螺栓组件的位置处预留螺栓孔，并在加固钢板对应于需要加固的水工混凝土上的螺栓孔的位置预留螺栓孔；
步骤S20，采用紧固螺栓组件将加固钢板紧固在需要加固的水工混凝土表面上；
步骤S30，采用焊条对加固钢板的周缘进行焊接，使得加固钢板的周缘与需要加固的水工混凝土表面之间形成密封；
步骤S40，通过加固钢板上预留的灌胶孔向加固钢板与需要加固的水工混凝土表面之间形成的空隙内注入灌注胶，使得加固钢板与需要加固的水工混凝土形成整体结构。
9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤S20中，所述采用紧固螺栓组件将加固钢板紧固在需要加固的水工混凝土表面上的具体方法包括以下步骤：
步骤S21，将套管套入螺杆上，并将套有套管的螺杆打入需要加固的水工混凝土浅层预留的螺栓孔内；
步骤S22，将预制沉杯的沉杯头部安装在加固钢板预留的螺栓孔内，且预制沉杯的沉杯翼缘压紧在加固钢板的外侧面上，并使得螺杆的第二端穿过沉杯头部上的螺杆孔；
步骤S23，依次将垫片和螺帽套入螺杆的第二端上，并将螺帽拧紧。
10.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤S10与步骤S20之间还包括一对需要加固的水工混凝土表面进行整平并清除干净的步骤。
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