CN107558384A - 一种具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁及其加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，包括箱梁本体、两个锚固基座、至少一个推顶装置、多束体外预应力钢束，每一体外预应力钢束的两端分别固定在两锚固基座上，推顶装置抵持于体外预应力钢束，体外预应力钢束处于张紧状态，并使推顶装置推顶箱梁本体内腔顶部。本发明还公开了一种混凝土箱梁的体外预应力加固方法。本发明进行体外预应力加固，能够对体外预应力钢束方便的进行补充张拉，张拉吨位小，操作方便，张拉完成后能够较大幅度地提高梁体承载能力，防止跨中下挠、结构刚度下降等病害的进一步加深。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土箱梁加固改造领域，适用于简支梁、连续梁的加固和改造，具体涉及一种具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁及其加固方法。
背景技术
我国早期修建的混凝土梁，尤其连续梁存在着明显的跨中下挠、结构刚度下降等病害。为了解决这些问题，通常采用施加体外预应力的方法加固混凝土梁，相对于其他加固方法，由于其主动加固的特性，对提高梁体的承载能力、改善线形具有很大的优势。但是运营一段时间后也发现，因为各种原因，传统的体外预应力加固方法在使用时，体外预应力损失较大，甚至部分加固项目在设计之初就预留了较多的体外预应力通道以便补充后期预应力损失的影响。运营一段时间后体外预应力加固效果持续下降，也成为制约体外预应力加固的一个技术难题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，该箱梁的加固结构操作方便，能够较大幅度地提高梁体承载能力，防止跨中下挠、结构刚度下降等病害的进一步加深。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，包括箱梁本体，其还包括：
两个锚固基座，两所述锚固基座沿所述箱梁本体长度方向间隔固定于所述箱梁本体内腔顶部；
至少一个推顶装置，所述推顶装置设于所述两个锚固基座之间，且所述推顶装置顶端抵持于/连接在/或延伸形成于所述箱梁本体内腔顶部；
若干束体外预应力钢束，所述体外预应力钢束两端分别连接于两个所述锚固基座；同时，
所述推顶装置抵持于所述体外预应力钢束，所述体外预应力钢束处于张紧状态，并使所述推顶装置推顶所述箱梁本体内腔顶部。
进一步地，所述体外预应力钢束的两端分别埋设于两个所述锚固基座中，且所述埋设于所述锚固基座中的体外预应力钢束与所述箱梁本体的顶面大致平行设置。
进一步地，所述推顶装置包括横隔墙，所述横隔墙顶端抵持于/连接在/或延伸形成于所述箱梁本体内腔顶部；
所述体外预应力钢束的两端分别穿设于两个所述锚固基座中，所述体外预应力钢束的至少一端连接有张紧所述体外预应力钢束的张紧机构，且所述横隔墙底端抵持于所述体外预应力钢束。
进一步地，所述推顶装置包括：
横隔墙，所述横隔墙顶端抵持于/连接在/或延伸形成于所述箱梁本体内腔顶部；
千斤顶，所述千斤顶设于所述横隔墙底部，且所述千斤顶抵持于所述体外预应力钢束上。
进一步地，所述推顶装置底部设置有防止所述体外预应力钢束侧滑的限位机构；所述限位机构包括由所述推顶装置底部两侧向下凸设的两个限位板。
进一步地，所述体外预应力钢束包括多根钢绞线，所述体外预应力钢束所包括的多根所述钢绞线单层并排设置。
进一步地，所述推顶装置具有两个，两所述推顶装置底端与所述箱梁本体内腔底部的距离相等。
本发明还提供一种如上任意一项所述混凝土箱梁的体外预应力加固方法，张紧所述体外预应力钢束，使所述推顶装置推顶所述箱梁本体内腔顶部。
本发明还提供一种如上所述混凝土箱梁的体外预应力加固方法，张紧所述体外预应力钢束的方法包括，使用所述张紧机构牵引所述体外预应力钢束。
本发明还提供一种如上所述混凝土箱梁的体外预应力加固方法，张紧所述体外预应力钢束的方法包括，使用所述千斤顶抵持于所述体外预应力钢束上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的箱梁进行体外预应力加固，这种加固结构能够对体外预应力钢束方便的进行补充张拉，张拉吨位小，操作方便，张拉完成后能够较大幅度地提高梁体承载能力，防止跨中下挠、结构刚度下降等病害的进一步加深。
(2)本发明在后期运营过程中，还可以通过对推顶装置测试体外预应力钢束的有效预应力，通过推顶装置可以轻松地实现体外预应力钢束的补张拉以补充体外预应力损失。
附图说明
图1为本发明实施例提供的具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁的示意图。
图2为图1中A-A断面图；
图3为图1中B-B断面图；
图中，1-箱梁本体，2-锚固基座，3-推顶装置，30-横隔墙，31-千斤顶，32-限位机构，4-体外预应力钢束。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，包括箱梁本体1，其还包括：
两个锚固基座2，两所述锚固基座2沿所述箱梁本体1长度方向间隔固定于所述箱梁本体1内腔顶部；
至少一个推顶装置3，所述推顶装置3设于所述两个锚固基座2之间，且所述推顶装置3顶端抵持于/连接在/或延伸形成于所述箱梁本体1内腔顶部，如果所述推顶装置3顶端抵持于所述箱梁本体1内腔顶部时，需要注意确保受力方向为竖直方向，这样所述推顶装置3不会偏倒；如果所述推顶装置3顶端连接在所述箱梁本体1内腔顶部时，可以采用焊接方式，或者将所述推顶装置3顶端用混凝土进行浇筑；或者在建造实施时，还可以直接浇筑所述推顶装置3，使之延伸形成于所述箱梁本体1的内腔顶部。
若干束体外预应力钢束4，在实际使用时，如图2-图3所示，每一所述锚固基座2上可以等间距设置四束所述体外预应力钢束4，同时等间距设置四个所述推顶装置3，四束所述体外预应力钢束4在安置时，平行设置。所述体外预应力钢束4两端分别连接于两个所述锚固基座2；同时，
所述推顶装置3抵持于所述体外预应力钢束4，所述体外预应力钢束4处于张紧状态，并使所述推顶装置3推顶所述箱梁本体1内腔顶部。
本发明的原理在于：在跨中下挠、结构刚度下降等病害的所述箱梁本体1内腔顶部设置所述锚固基座2，在所述箱梁本体1内腔顶部设置有所述推顶装置3，将所述体外预应力钢束4的两端分别锚固在两所述锚固基座2上，在将所述体外预应力钢束4中部放置在所述推顶装置3上，所述体外预应力钢束4伸长并张拉，所述体外预应力钢束4同时对所述推顶装置3具有一个竖直向上的方向作用力，该反向作用力最终传递至所述箱梁本体1顶部，从而增强了梁体的承载能力和改善线形，防止跨中下挠、结构刚度下降等病害的进一步加深。本发明进行体外预应力加固，能够对体外预应力钢束方便的进行补充张拉，张拉吨位小，操作方便，张拉完成后能够较大幅度地提高梁体承载能力。在后期运营过程中，还可以通过对所述推顶装置3测试所述体外预应力钢束4的有效预应力，通过所述推顶装置3可以轻松地实现所述体外预应力钢束4的补张拉以补充体外预应力损失。
参见图1所示，进一步地，所述体外预应力钢束4的两端分别埋设于两个所述锚固基座2中，且所述埋设于所述锚固基座2中的体外预应力钢束4与所述箱梁本体1的顶面大致平行设置，这样可以将拉力转成了水平应力，可以进一步防止凹陷。
进一步地，所述推顶装置3包括横隔墙30，所述横隔墙30顶端抵持于/连接在/或延伸形成于所述箱梁本体1内腔顶部；
所述体外预应力钢束4的两端分别穿设于两个所述锚固基座2中，所述体外预应力钢束4的至少一端连接有张紧所述体外预应力钢束4的张紧机构，且所述横隔墙30底端抵持于所述体外预应力钢束4。其原理是通过所述张紧机构牵拉，使所述体外预应力钢束4张紧，所述张紧机构都是常用的，只需要可以进行张拉即可，比如卷扬机或牵引机等。
参见图1所示，进一步地，所述推顶装置3包括：
横隔墙30，所述横隔墙30顶端抵持于/连接在/或延伸形成于所述箱梁本体1内腔顶部；
千斤顶31，所述千斤顶31为液压千斤顶或机械千斤顶，这种常用的机械方便购买，费用也低，所述千斤顶31设于所述横隔墙30底部，且所述千斤顶31抵持于所述体外预应力钢束4上。其原理是通过千斤顶实施向下的力，使所述体外预应力钢束4张紧，所述体外预应力钢束4同时对所述推顶装置3具有一个竖直向上的方向作用力，该反向作用力最终传递至所述箱梁本体1顶部，从而增强了梁体的承载能力和改善线形，防止跨中下挠、结构刚度下降等病害的进一步加深。所述锚固基座2和横隔墙3均可采用钢结构或混凝土结构。
在实际实施时，所述箱梁本体1内腔底端与所述横隔墙30底端之间的距离不大于所述箱梁本体1内腔底部与所述锚固基座2之间的距离，以确保所述推顶装置3对所述体外预应力钢束4具有更大的张拉距离。
参见图3所示，进一步地，所述推顶装置3底部设置有防止所述体外预应力钢束4侧滑的限位机构32。在对所述体外预应力钢束4进行张拉过程中，所述体外预应力钢束4会绷直，通过设置所述限位机构32，可以很好地防止因为绷直而出现侧滑。
所述限位机构32包括由所述推顶装置3底部两侧向下凸设的两个限位板，此外所述限位机构32还可以设计成口字型，将所述体外预应力钢束4从口字型的限位机构32中穿过，其效果也很好。
参见图2-图3所示，进一步地，所述体外预应力钢束4包括多根钢绞线，所述体外预应力钢束4所包括的多根所述钢绞线单层并排设置。通过单层并排设置，使得所述体外预应力钢束4所覆盖的张拉面较大，充分加固所述箱梁本体1。
进一步地，所述推顶装置3具有两个，两所述推顶装置3底端与所述箱梁本体1内腔底部的距离相等，此时所述体外预应力钢束4与所述箱梁本体1形成梯形结构，受力效果更好，最好形成等腰梯形。
本发明还提供了一种如上任意一项所述混凝土箱梁的体外预应力加固方法，张紧所述体外预应力钢束4，使所述推顶装置3推顶所述箱梁本体1内腔顶部。
本发明还提供了一种如上所述混凝土箱梁的体外预应力加固方法，张紧所述体外预应力钢束4的方法包括，使用所述张紧机构牵引所述体外预应力钢束4。
本发明还提供了一种如上所述混凝土箱梁的体外预应力加固方法，张紧所述体外预应力钢束4的方法包括，使用所述千斤顶31抵持于所述体外预应力钢束4上。
在使用如上所述的体外预应力加固结构进行加固，可以参照以下步骤实施：
S1：根据运营中所述箱梁本体1的评估情况计算需要施加体外预应力的大小及最优线性布置；
S2：在所述箱梁本体1内腔顶部安置两所述锚固基座2，在两所述锚固基座2底部分别安装若干推顶装置3；
S3：安装所述体外预应力钢束4，在所述锚固基座2处对所述体外预应力钢束4进行初张拉并锚固；设置多束所述体外预应力钢束4时，各所述体外预应力钢束4均沿所述箱梁本体1长度方向设置并且平行设置，
S4：通过所述推顶装置3对所述体外预应力钢束4施加垂直向下的力，使所述体外预应力钢束4伸长并张拉。
在后期的运营中，随着桥梁的使用，所述体外预应力钢束4会损失一部分体外预应力，影响其加固效果，此时，可以通过所述推顶装置3测试所述体外预应力钢束4中的有效预应力，通过所述推顶装置3对所述体外预应力钢束4再次施加垂直向下的力，使所述体外预应力钢束4再次伸长并张拉，从而轻松地实现所述体外预应力钢束4的补张拉以补充体外预应力损失。
本发明结构简单，使用灵活，可以持续对混凝土箱梁进行加固，较大幅度地提高梁体承载能力，防止跨中下挠、结构刚度下降等病害的进一步加深，从而延长了混凝土箱梁的使用寿命。
本发明不局限于上述实施方式，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，包括箱梁本体(1)，其特征在于，其还包括：
两个锚固基座(2)，两所述锚固基座(2)沿所述箱梁本体(1)长度方向间隔固定于所述箱梁本体(1)内腔顶部；
至少一个推顶装置(3)，所述推顶装置(3)设于所述两个锚固基座(2)之间，且所述推顶装置(3)顶端抵持于/连接在/或延伸形成于所述箱梁本体(1)内腔顶部；
若干束体外预应力钢束(4)，所述体外预应力钢束(4)两端分别连接于两个所述锚固基座(2)；同时，
所述推顶装置(3)抵持于所述体外预应力钢束(4)，所述体外预应力钢束(4)处于张紧状态，并使所述推顶装置(3)推顶所述箱梁本体(1)内腔顶部。
2.如权利要求1所述的具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，其特征在于：所述体外预应力钢束(4)的两端分别埋设于两个所述锚固基座(2)中，且所述埋设于所述锚固基座(2)中的体外预应力钢束(4)与所述箱梁本体(1)的顶面大致平行设置。
3.如权利要求1所述的具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，其特征在于：
所述推顶装置(3)包括横隔墙(30)，所述横隔墙(30)顶端抵持于/连接在/或延伸形成于所述箱梁本体(1)内腔顶部；
所述体外预应力钢束(4)的两端分别穿设于两个所述锚固基座(2)中，所述体外预应力钢束(4)的至少一端连接有张紧所述体外预应力钢束(4)的张紧机构，且所述横隔墙(30)底端抵持于所述体外预应力钢束(4)。
4.如权利要求1所述的具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，其特征在于，所述推顶装置(3)包括：
横隔墙(30)，所述横隔墙(30)顶端抵持于/连接在/或延伸形成于所述箱梁本体(1)内腔顶部；
千斤顶(31)，所述千斤顶(31)设于所述横隔墙(30)底部，且所述千斤顶(31)抵持于所述体外预应力钢束(4)上。
5.如权利要求1所述的具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，其特征在于：所述推顶装置(3)底部设置有防止所述体外预应力钢束(4)侧滑的限位机构(32)；所述限位机构(32)包括由所述推顶装置(3)底部两侧向下凸设的两个限位板。
6.如权利要求1所述的具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，其特征在于：所述体外预应力钢束(4)包括多根钢绞线，所述体外预应力钢束(4)所包括的多根所述钢绞线单层并排设置。
7.如权利要求1所述的具有体外预应力加固结构的混凝土箱梁，其特征在于：所述推顶装置(3)具有两个，两所述推顶装置(3)底端与所述箱梁本体(1)内腔底部的距离相等。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述混凝土箱梁的体外预应力加固方法，其特征在于：张紧所述体外预应力钢束(4)，使所述推顶装置(3)推顶所述箱梁本体(1)内腔顶部。
9.一种如权利要求3所述混凝土箱梁的体外预应力加固方法，其特征在于：张紧所述体外预应力钢束(4)的方法包括，使用所述张紧机构牵引所述体外预应力钢束(4)。
10.一种如权利要求4所述混凝土箱梁的体外预应力加固方法，其特征在于：张紧所述体外预应力钢束(4)的方法包括，使用所述千斤顶(31)抵持于所述体外预应力钢束(4)上。
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