CN106836017A - 一种采用uhpc薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，具体为利用UHPC的超高强性能，通过植入钢筋浇筑UHPC后使得所浇筑的混凝土与原有结构成为一体共同受力。UHPC具有超低的渗透性，强耐腐蚀性，以及与界面有强粘结性，浇筑后与植入钢筋可以形成良好的整体，并能保护钢筋不受锈蚀，槽型梁桥面板加固后具有自重轻、抗弯拉强度高，可大幅提高加固结构的极限承载力，加固后无外露的钢筋或者钢板，后期养护简单，养护成本低，不需特殊养护手段，早期形成强度快，对交通影响小，可不封闭交通进行施工，社会经济效益高。

Description

一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法
技术领域
本发明涉及槽型梁桥面板加固技术领域，尤其是涉及一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法。
背景技术
槽型梁桥具有建筑高度低、噪音小、外形简洁的优点，在应用于城市桥梁时有着良好的综合经济效应，因而被广泛应用于城市高架桥，尤其是在限制建筑高度与控制环境噪音的地区。然而由于交通量的增长、荷载等级的提高以及时间的推移，耐久性成为困扰槽型梁桥的一个重要问题。当前，槽型梁桥普遍发生的病害主要反映在上部结构的开裂和下挠。受到资金限制不可能对所有受到损害的桥梁进行拆除重建，维修加固是延续桥梁使用寿命的最佳选择。目前，常见的桥梁加固方法有增大截面法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维加固法以及体外预应力加固法。
然而，上述加固方法均存在很多缺陷和不适应性。增大截面法具有增加自重、减小使用空间、施工周期长等缺点；粘贴钢板法具有钢板成型难、易锈蚀、养护成本高、使用环境受限等缺点；粘贴碳纤维加固法具有费用高、粘贴质量不易保证、不适用于大范围加固等缺点；体外预应力加固法具有施工复杂、养护成本高、体外钢筋锈蚀易降低结构安全性等缺点。
UHPC，即超高性能混凝土，堪称耐久性最好的工程材料，适当配筋的UHPC力学性能接近钢结构，同时UHPC具有优良的耐磨、抗爆性能，因此UHPC特别适合用于大跨径桥梁、抗爆结构和薄壁结构以及用在高磨蚀、高腐蚀环境，是一种高强韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料，具有强度形成快、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点。
中国专利CN 104652294 A公开了一种超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁新技术，材料包括超高性能混凝土(UHPC)、钢筋网、栓钉、钢板，将原混凝土箱梁保护层凿除使其钢筋露出，焊接钢筋网并浇筑超高性能混凝土；钢板内侧面焊接栓钉以保证钢板和超高性能混凝土的共同受力；振捣使之密实，待初凝后不拆除钢板进行高温蒸汽养护，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。但该专利所采用的工艺较为复杂，需要封闭交通，下部粘贴的钢板在使用后期需要投入大量资金进行防腐蚀养护。除此以外，该技术所使用的UHPC加固后需要高温蒸汽养护，养护时间较长，成本高。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，具体包括以下步骤：
(1)将桥面板需要加固部位的受损水泥混凝土切割凿除，并对桥面板两侧槽型梁的端横梁进行清理；
(2)将钢筋沿槽型梁桥面板的横向植入两侧接头处；
(3)支模并将UHPC浇筑至加固部位，养护后拆模。
所述的桥面板为槽型梁甲式桥面板，凿除的水泥混凝土厚度根据受损部位确定，未受损可以只进行清理，不凿除。
步骤(2)钢筋植入两侧接头处的锚固深度为15-20cm，对于UHPC来讲，一般锚固深度大于钢筋植筋的四倍以上即可保证锚固，钢筋拉拔是钢筋屈服破坏而非拔出破坏，因此考虑到安全与经济性，将锚固深度定为15-20cm。
步骤(2)所述的钢筋采用的型号为HRB335，HRB400或HRB500，直径在1.2-2.2cm，钢筋的纵向间距在6-10cm，UHPC作为超高强水泥混凝土，植入的钢筋宜采用带肋钢筋，且钢筋的强度宜选用高强度型号，植入钢筋的间距不宜过大或者过小，总体上使配筋率较常规混凝土配筋率高，这样能够充分发挥UHPC的性能。
所述的UHPC采用抗压强度为180Mpa以上、抗拉强度为7Mpa以上、无需蒸汽养护的UHPC。
UHPC浇筑时，由于UHPC的强度较高，浇筑的厚度不宜过厚，因此在本技术中选定的厚度为：桥面板两端的浇筑厚度为10-20cm，长度为10-15cm，中间段的浇筑厚度两端的一般，厚度范围为5cm-10cm，桥面板两端与中间段为斜坡过渡段，长度为10-15cm，UHPC浇筑后与原结构成为一个整体。
UHPC浇筑后常温养护，养护时间为1-3天，加固时可开放交通，不影响使用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
UHPC植筋加固槽型梁针对槽型梁桥面板中出现的跨中下挠过度、桥面板梁结合处的纵向开裂、支点顶板和跨中底板横向抗弯裂缝等病害，采用植入连接钢筋将UHPC与原有结构形成整体共同抵抗原有应力，提高原有槽型梁结构的极限承载力到原来的2-3倍。
与传统增大截面方法相比，该技术能够减轻加固所产生的自重，所产生的自重约为传统的方法的三分之一；其次可以增加结构的空间利用率，所占用的空间仅为传统增大截面法的三分之一。
与传统的粘贴钢板的方法，本方法施工步骤简单，施工周期短，节省了后期对钢板的防腐锈蚀的投入成本。
本方法可以在开放交通的情况下进行施工，减小了施工对社会造成的影响，加固后无需特殊的养护条件，常温下即可成型，且养护的时间不大于3天。
附图说明
图1为槽型梁甲式桥面板的结构示意图；
图2为槽型梁甲式桥面板的局部结构示意图；
图3为槽型梁甲式桥面板加固后的断面结构示意图；
图中：1-槽型梁甲式桥面板；2-槽型梁端横梁；3-UHPC；4-钢筋。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，参照附图1-3，将槽型梁的甲式桥面板1的受损部位混凝土进行清理凿除，未受损部位只进行清理处理，之后对甲式桥面板1两侧的端横梁2靠近桥面板一侧进行清理处理以方便植入钢筋4，将植入钢筋4折叠为图中形式并沿甲式桥面板1的横向将植入钢筋4植入到槽型梁的端横梁2内，锚固深度大于15cm。接着支模，将超高性能混凝土UHPC3采用压力灌入，利用超高性能混凝土的自密实性能进行自密实，并利用超高性能混凝土UHPC3与钢筋以及水泥混凝土的超强粘结性使得超高性能混凝土UHPC3与植入钢筋4、槽型梁的端横梁2以及甲式桥面板1成为一体。浇筑后对超高性能混凝土UHPC3进行养护，待超高性能混凝土UHPC3达到预期强度后进行拆模，此时加固完成，加固结构与原结构形成整体共同受力，图3为加固后加固部分的断面图。
对该实施例加固前后进行精细化分析，采用5cm超高性能混凝土UHPC薄层加固后，甲式桥面板在活载作用下应力降低了约84％，槽型梁腹板上部应力降低53.1％，中部降低99％，底板应力降低21.7％，超高性能混凝土材料受到的最大正应力为4.443MPa，不超过其自身抗拉强度7-10MPa，因此该种新型加固技术安全可靠。
实施例2
一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，具体步骤为：将桥面板需要加固部位的受损水泥混凝土切割凿除，凿除的水泥混凝土厚度根据受损部位确定，未受损可以只进行清理，不凿除，并对桥面板两侧槽型梁的端横梁进行清理；将钢筋沿槽型梁桥面板的横向植入两侧接头处，钢筋型号为HRB335，直径为1.2cm，钢筋的纵向间距6cm，钢筋植入两侧接头处的锚固深度为15cm；支模将UHPC浇筑至加固部位，UHPC采用抗压强度为180Mpa以上、抗拉强度为7Mpa以上、无需蒸汽养护的UHPC，UHPC浇筑时，桥面板两端的浇筑厚度为10cm，长度为10cm，中间段的浇筑厚度为5cm，桥面板两端与中间段为斜坡过渡段，长度为10cm，UHPC浇筑后与原结构成为一个整体，常温养护，养护时间为1天。
实施例3
一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，具体步骤为：将桥面板需要加固部位的受损水泥混凝土切割凿除，凿除的水泥混凝土厚度根据受损部位确定，未受损可以只进行清理，不凿除，并对桥面板两侧槽型梁的端横梁进行清理；将钢筋沿槽型梁桥面板的横向植入两侧接头处，钢筋型号为HRB400，直径为2cm，钢筋的纵向间距10cm，钢筋植入两侧接头处的锚固深度为20cm；支模将UHPC浇筑至加固部位，UHPC采用抗压强度为180Mpa以上、抗拉强度为7Mpa以上、无需蒸汽养护的UHPC，UHPC浇筑时，桥面板两端的浇筑厚度为20cm，长度为15cm，中间段的浇筑厚度为10cm，桥面板两端与中间段为斜坡过渡段，长度为15cm，UHPC浇筑后与原结构成为一个整体，常温养护，养护时间为3天。
实施例4
一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，具体步骤为：将桥面板需要加固部位的受损水泥混凝土切割凿除，凿除的水泥混凝土厚度根据受损部位确定，未受损可以只进行清理，不凿除，并对桥面板两侧槽型梁的端横梁进行清理；将钢筋沿槽型梁桥面板的横向植入两侧接头处，钢筋型号为HRB335，直径为1.6cm，钢筋的纵向间距9cm，钢筋植入两侧接头处的锚固深度为18cm；支模将UHPC浇筑至加固部位，UHPC采用抗压强度为180Mpa以上、抗拉强度为7Mpa以上、无需蒸汽养护的UHPC，UHPC浇筑时，桥面板两端的浇筑厚度为16cm，长度为12cm，中间段的浇筑厚度为8cm，桥面板两端与中间段为斜坡过渡段，长度为12cm，UHPC浇筑后与原结构成为一个整体，常温养护，养护时间为2天。

Claims (7)

1.一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将桥面板需要加固部位的受损水泥混凝土切割凿除，并对桥面板两侧槽型梁的端横梁进行清理；
(2)将钢筋沿槽型梁桥面板的横向植入两侧接头处；
(3)支模并将UHPC浇筑至加固部位，养护后拆模。
2.根据权利要求1所述的一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，其特征在于，所述的桥面板为槽型梁甲式桥面板，凿除的水泥混凝土厚度根据受损部位确定，未受损可以只进行清理，不凿除。
3.根据权利要求1所述的一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，其特征在于，步骤(2)钢筋植入两侧接头处的锚固深度为15-20cm。
4.根据权利要求1所述的一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，其特征在于，步骤(2)所述的钢筋采用的型号为HRB335、HRB400或HRB500，直径在1.2-2.2cm，钢筋的纵向间距在6-10cm。
5.根据权利要求1所述的一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，其特征在于，所述的UHPC采用抗压强度为180Mpa以上、抗拉强度为7Mpa以上、无需蒸汽养护的UHPC。
6.根据权利要求1所述的一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，其特征在于，UHPC浇筑时，桥面板两端的浇筑厚度为10-20cm，长度为10-15cm，中间段的浇筑厚为两端的一半，厚度范围为5cm-10cm，桥面板两端与中间段为斜坡过渡段，长度为10-15cm，UHPC浇筑后与原结构成为一个整体。
7.根据权利要求1所述的一种采用UHPC薄层植筋加固槽型梁桥面板的方法，其特征在于，UHPC浇筑后常温养护，养护时间为1-3天。
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