CN108103960A - 一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱及加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱，包括锚箱后板(1)、锚箱前板(2)和锚箱底板(4)，所述锚箱前板(2)上设第一限位钢板(501)和第二限位钢板(502)，所述锚箱后板(1)一端设第一导槽板(601)和第二导槽板(602)，另一端设有第三导槽板(603)和第四导槽板(604)，所述第一限位钢板(501)与第一导槽板(601)和第二导槽板(602)配合，所述第二限位钢板(502)与第三导槽板(603)和第四导槽板(604)配合，形成腔室，所述锚箱前板(2)和锚箱后板(1)之间设分腔板(8)。本发明还公开了一种盖梁加固方法。本发明盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱，通过第一内腔和第二内腔实现盖梁加固及确保预应力损失后可再次张拉提高预应力。

Description

一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱及加固方法

技术领域

本发明属于桥路建造施工技术领域，更具体地，涉及一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱及加固方法。

背景技术

盖梁为桥梁结构中承上启下的重要构件，起到将上部结构的荷载传递给下部结构的作用。但随着交通量的不断增大，众多桥梁盖梁的荷载等级已经不能满足实际需要，面临拆除重建的问题；加上实际操作中设计、施工、运营、养护管理等各方面存在的缺陷，大型、重型车辆超载使盖梁承受较大局部压力，导致了一些桥梁中盖梁结构产生各种病害。不论是为了避免拆除重建，还是对病害进行防治，都需要对盖梁进行加固，避免造成经济损失。因此，盖梁的加固对于保证桥梁的安全来说意义重大。

目前，普遍采用的加固方法有传统体(内)外预应力加固法、增大构件截面、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维布法。但这些方法都有适用范围窄、加固周期长、操作复杂等缺点。当预应力钢束张拉锚固后，随着时间增长，预应力钢束中的有效应力会逐渐降低，也即预应力钢束将渐渐松弛。由于工程中预应力钢束张拉后发生预应力损失无法避免，结构经常出现病害，发生下挠和开裂，重要的原因之一就是内部预应力钢束的有效应力下降，导致预压力不足，而常规的锚固系统无法再次张拉预应力钢束，也即想再次提高预应力钢束中的有效应力非常困难。因此需要对他们进行优化与改进，提出全新的加固结构和加固方式。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱，锚箱前板、锚箱后板和分腔板之间分隔成第一内腔和第二内腔，第一内腔和第二内腔内用于分次向填充膨胀填料，推动锚箱前板向前移动，从而带动预应力钢筋束拉紧，实现预应力钢筋束多次紧固，使得盖梁的加固操作更加简单方便。

为了实现上述目的，本发明提供一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱，包括锚箱后板、锚箱前板、、锚箱底板、第一次膨胀填料和第二次膨胀填料；

所述锚箱前板的两端分别固定有第一限位钢板和第二限位钢板，所述锚箱后板一端固定有第一导槽板和第二导槽板，另一端固定有第三导槽板和第四导槽板，所述第一限位钢板与所述第一导槽板和第二导槽板配合，所述第二限位钢板与所述第三导槽板和第四导槽板配合，用于使所述锚箱前板和所述锚箱后板之间形成腔室；

所述锚箱前板和所述锚箱后板之间设有分腔板，用于将所述腔室分成第一内腔和第二内腔，所述第一内腔用于填充所述第一次膨胀填料，所述第二内腔用于填充所述第二次膨胀填料，以实现盖梁加固及确保预应力损失后可再次张紧提高预应力。

进一步地，所述锚箱后板位于所述第二内腔内侧的位置设有两个以上箱内隔板，所述箱内隔板的长度等于所述第二内腔的宽度。

进一步地，所述分腔板朝向所述锚箱前板一侧的两端设有第四箱内隔板和第五箱内隔板，所述第四箱内隔板和第五箱内隔板的长度等于所述第一内腔的宽度。

进一步地，所述锚箱后板和所述锚箱前板的顶端设有锚箱上板。

进一步地，所述锚箱上板上对应于第一内腔和第二内腔的位置分别设有第一灌浆孔和第二灌浆孔。

进一步地，所述分腔板两端分别设有分腔板钢束孔，所述锚箱后板对应于分腔板钢束孔设有锚箱后板钢束孔。

进一步地，所述锚箱前板对应于分腔板钢束孔设有锚箱前板钢束孔，所述锚箱前板钢束孔上设有锚垫板。

进一步地，所述第一次膨胀填料和第二次膨胀填料均采用膨胀的砂浆或者膨胀的混凝土制成。

一种盖梁加固方法，包括如下步骤：

S1将所述体外预应力加固膨胀锚固箱设于盖梁的两端，预应力钢筋束贯穿在两侧的锚固箱中；

S2通过第一灌浆孔向第一内腔内填充膨胀填料；

S3第一次膨胀填料发生水化凝结，使得所述第一内腔体积增大，推动锚箱前板向锚垫板方向移动，从而带动预应力钢筋束张拉，实现盖梁第一次加固；

S4通过第二灌浆孔向第二内腔内填充膨胀填料；

S5第二次膨胀填料发生水化凝结，使得所述第二内腔体积增大，推动所述第一内腔整体向远离所述锚箱后板的方向移动，实现盖梁第二次补偿预应力，达到加强目的。

进一步地，调节所述第一次膨胀填料和所述第二次膨胀填料的膨胀系数和所述第一内腔、第二内腔的宽度，以调节预应力钢筋束的应力大小。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱，锚箱前板、锚箱后板和分腔板之间分隔成第一内腔和第二内腔，第一内腔和第二内腔内用于分次向填充膨胀填料，推动锚箱前板向前移动，从而带动预应力钢筋束拉紧，实现预应力钢筋束多次紧固，使得盖梁的加固操作更加简单方便。

(2)本发明盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱，第二内腔内设有若干箱内隔板，用于将第二内腔隔成多个腔室，使得第二次填充材料可以依次向分隔开的腔室内填充，保证再次拉紧预应力钢筋束过程的可控性。

(3)本发明盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱，第一限位钢板和第二限位钢板与锚箱前板固定连接，形成π型组件1，第一导槽板、第二导槽板、第三导槽板、第四导槽板、第一箱内隔板、第二箱内隔板和第三箱内隔板均固定在锚箱后板上，形成组件2，通过固定连接形成的π型组件1和组件2保证了锚固箱结构的稳定性，防止加固出现松动。

(4)本发明盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱的加固方法，传统锚固系统无法实现预应力钢筋束的再次张拉，本发明通过分次向第一内腔和第二内腔内填充第一次膨胀填料和第二次膨胀填料来改变预应力钢筋束的有效应力，实现预应力钢筋束再次张拉，同时膨胀混凝土的膨胀率可以调节，通过改变膨胀混凝土膨胀率改变预应力钢筋束的自张力。

附图说明

图1为本发明实施例一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱的剖视图；

图2为本发明实施例一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱的结构示意图；

图3为图2的B-B面剖视图；

图4为图3中各零件拆分示意图；

图5为图3的C-C面剖视图；

图6为图3的D-D面剖视图；

图7为图3的E-E面剖视图；

图8为图3的F-F面剖视图；

图9为本发明实施例一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱安装在盖梁上的结构示意图。

所有附图中，同一个附图标记表示相同的结构与零件，其中：其中1-锚箱后板、2-锚箱前板、201-锚箱前板钢束孔、3-锚箱上板、301-第一灌浆孔、302-第二灌浆孔、4-锚箱底板、501-第一限位钢板、502-第二限位钢板、601-第一导槽板、602-第二导槽板、603-第三导槽板、604-第四导槽板、701-第一箱内隔板、702-第二箱内隔板、703-第三箱内隔板、8-分腔板、9-分腔板钢束孔、10-锚箱固定螺栓、11-第一内腔、12-第二内腔、13-锚箱后板钢束孔、14-第一次膨胀填料、15-第二次膨胀填料、16-锚垫板、17-预应力钢筋束、1801-第四箱内隔板、1802-第五箱内隔板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明实施例一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱的剖视图。图2为本发明实施例一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱的结构示意图。如图1和图2所示，锚固箱包括锚箱后板1、锚箱前板2、锚箱上板3、锚箱底板4和锚垫板16，锚箱后板1为矩形板，锚箱后板1与盖梁端面相平行设置，且通过锚箱固定螺栓10固定在盖梁上，锚箱前板2与锚箱后板1平行间隔设置，锚箱前板2两端各设有一锚箱前板钢束孔201，锚箱前板2远离锚箱后板1的一端设有两锚垫板16，且锚箱垫板16对应于锚箱前钢束孔201设置；锚箱上板3设于锚箱前板2和锚箱后板1上，锚箱底板4设于锚箱前板2和锚箱后板1下，锚箱上板3、锚箱下板4、锚箱后板1和锚箱前板2共同形成一个的腔室。

图3为图2的B-B面剖视图。如图2和图3所示，锚箱前板2靠近锚箱后板1的一侧分别设有第一限位钢板501和第二限位钢板502，第一限位钢板501和第二限位钢板502分别设于锚箱前板2的两端，第一限位钢板501与第二限位钢板502平行设置，且均与锚箱前板2垂直，第一限位钢板501和第二限位钢板502与锚箱前板2固定连接，形成π型组件1。锚箱后板1靠近锚箱前板2一侧依次设有第一导槽板601、第二导槽板602、第三导槽板603和第四导槽板604，第一导槽板601和第二导槽板602设于锚箱后板1的一端，第三导槽板603和第四导槽板604设于锚箱后板1的另一端；第二导槽板602和第三导槽板603之间依次设有两个以上箱内隔板，优选地，箱内隔板包括第一箱内隔板701、第二箱内隔板702和第三箱内隔板703；第一导槽板601、第二导槽板602、第三导槽板603、第四导槽板604、第一箱内隔板701、第二箱内隔板702和第三箱内隔板703均固定在锚箱后板1上，形成组件2。组件2相对于盖梁端面的位置固定，π型组件1相对于组件2移动，组件2和π型组件1的结构设计保证锚固箱结构的稳定性。

图4为图3中各零件拆分示意图。如图3和图4所示，锚箱后板1和锚箱前板2之间设有分腔板8，所述分腔板8朝锚箱前板2的一侧的两端设有第四箱内隔板1801和第五箱内隔板1802。所述分腔板8两端各设有一分腔板钢束孔9，锚箱后板1两端各设有一锚箱后板钢束孔13，锚箱前板钢束孔201和锚箱后板钢束孔13均与分腔板钢束孔9对应设置，预应力钢筋束17依次穿过锚箱后板钢束孔13、分腔板钢束孔9和锚箱前板钢束孔201，并通过锚垫板16进行固定。其中，第二导槽板602、第一箱内隔板701和第四箱内隔板1801围成第一预应力钢筋束腔室，第三导槽板603、第三箱内隔板703和第五箱内隔板1802围成第二预应力钢筋束的腔室。

图5为图3的C-C面剖视图。图6为图3的D-D面剖视图。图7为图3的E-E面剖视图。图8为图3的F-F面剖视图。如图3、图5、图6、图7和图8所示，第一限位钢板501设于第一导槽板601和第二导槽板602之间，第二限位钢板设于第三导槽板603和第二导槽板604之间，用于使组件1和组件连接形成密闭腔室；锚箱前板2第二导槽板602、第三导槽板603和分腔板8一起形成第一内腔11，锚箱后板1、第二导槽板602、第二导槽板603、分腔板8、第一箱内隔板701、第二箱内隔板702和第三箱内隔板703一起形成若干个第二内腔12。第一内腔11和第二内腔12共同形成锚固箱的两个腔室，便于分次向锚固箱的腔室内填充填料，实现预应力钢筋束的分次张拉。形成的若干第二内腔12，使第二次填充材料可以依次向分隔开的腔室内填充，保证再次拉紧预应力钢筋束过程的可控性。

同时，第四箱内隔板1801和第五箱内隔板1802的长度等于第一内腔的宽度，使得第一预应力钢筋束腔室和第二预应力钢筋束腔室将预应力钢筋束与第一内腔11和第二内腔12分隔开，避免在填充材料的过程中，将预应力钢筋束固定在填充材料中导致预应力钢筋束无法调节。第一箱内隔板701、第二箱内隔板702和第三箱内隔板703将第二内腔12分隔成四个腔室，第一箱内隔板701、第二箱内隔板702和第三箱内隔板703的长度等于第二内腔12的宽度。

锚箱上板3对应第一内腔11和第二内腔12的位置分别设有第一灌浆孔301和第二灌浆孔302，分别用于向第一内腔11和第二内腔12内填充第一次膨胀填充材料14和第二次膨胀填充材料15。

作为优选，根据盖梁加固需要，选择在盖梁侧面适当位置安装转向装置，用于进一步拉紧预应力钢筋束。

作为优选，锚箱后板1为采用高强度承压钢材材料制成的承压钢板，避免了张拉锚固筋时，锚固筋被拔出的风险，提高了盖梁加固的稳定性。

第一次膨胀填充材料14和第二次膨胀填充材料15优选为膨胀的砂浆或者膨胀混凝土，其可以在凝固过程中产生膨胀，推动钢板向远离盖梁端面的方向移动，从而实现预应力钢筋束自张拉，而无需专门的千斤顶等张拉设备。且预应力钢筋束自张拉力的大小调整可通过锚箱前板2与锚箱后板1之间的间隙大小以及膨胀混凝土的膨胀率来调控。

膨胀混凝土具有膨胀特性，随膨胀剂的种类、掺量、水泥品种、配合比、骨料性质、养护条件、配筋率和约束条件而变化。其中影响最大的是膨胀剂的品种和混凝土膨胀的约束条件。膨胀剂掺量愈大，膨胀愈大；约束愈大，膨胀愈小。因此可以通过改变膨胀混凝土的中膨胀剂的掺量，来改变膨胀混凝土的膨胀系数，从而调控预应力钢筋束的自张拉力的大小。

下表为不同膨胀剂对应的膨胀系数

图1本发明实施例锚固箱安装在盖梁上的结构示意图。如图1所示，通过盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱对盖梁进行加固的加固方法，步骤如下：

S1将上述体外预应力加固膨胀锚固箱设于盖梁的两端，预应力钢筋束17贯穿在两侧的锚固箱中。

S2通过第一灌浆孔301向第一内腔11内填充第一次膨胀填料14；

S3第一次膨胀填料14发生水化凝结；

第一次膨胀填料14在水化凝结过程中体积膨胀，第一内腔11体积增大，第一内腔11体积增大推动锚箱前板2向远离锚箱后板1的方向移动，即向锚垫板16方向移动，从而带动预应力钢筋束17发生张拉，实现盖梁第一次加固；

S4结构使用一段时间后，预应力钢筋束有效预应力再次发生损失，为了再次对盖梁进行加固。通过第二灌浆孔302向第二内腔12内填充第二次膨胀填料15；

S5第二次膨胀填料15发生水化凝结；

第二次膨胀填料15在水化凝结过程中体积膨胀，第二内腔12体积增大，第一内腔12体积增大推动分腔板8向远离锚箱后板1的方向移动，第一内腔11由于填充过第一次膨胀填料，其结构已固定，因此在分腔板8移动时会整体推动第一内腔移动，即向锚垫板16方向移动，从而带动预应力钢筋束17发生张拉，确保预应力损失后可再次张紧提高预应力。

第一次膨胀填料14和第二次膨胀填料15的膨胀系数，可通过不同材料的配比及剂量进行调节，从而改变水化凝结过程预应力钢筋束17张拉力的大小，对盖梁进行精准加固。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盖梁体外预应力加固膨胀锚固箱，其特征在于，包括锚箱后板(1)、锚箱前板(2)、锚箱底板(4)、第一次膨胀填料(14)和第二次膨胀填料(15)；

所述锚箱前板(2)的两端分别固定有第一限位钢板(501)和第二限位钢板(502)，所述锚箱后板(1)的一端固定有第一导槽板(601)和第二导槽板(602)，另一端固定有第三导槽板(603)和第四导槽板(604)，所述第一限位钢板(501)与所述第一导槽板(601)和第二导槽板(602)配合，所述第二限位钢板(502)与所述第三导槽板(603)和第四导槽板(604)配合，用于使所述锚箱前板(2)和所述锚箱后板(1)之间形成腔室；

所述锚箱前板(2)和所述锚箱后板(1)之间设有分腔板(8)，用于将所述腔室分成第一内腔(11)和第二内腔(12)，所述第一内腔(11)用于填充所述第一次膨胀填料(14)，所述第二内腔(12)用于填充所述第二次膨胀填料(15)，以实现盖梁加固及确保预应力损失后可再次张紧提高预应力。

2.根据权利要求1所述的一种体外预应力加固膨胀锚固箱，其特征在于，所述锚箱后板(1)位于所述第二内腔(12)内侧的位置设有两个以上箱内隔板，所述箱内隔板的长度等于所述第二内腔(12)的宽度。

3.根据权利要求1所述的一种体外预应力加固膨胀锚固箱，其特征在于，所述分腔板(8)朝向所述锚箱前板(2)一侧的两端设有第四箱内隔板(1801)和第五箱内隔板(1802)，所述第四箱内隔板(1801)和第五箱内隔板(1802)的长度等于所述第一内腔(11)的宽度。

4.根据权利要求1所述的一种体外预应力加固膨胀锚固箱，其特征在于，所述锚箱后板(1)和所述锚箱前板(2)的顶端设有锚箱上板(3)。

5.根据权利要求4所述的一种体外预应力加固膨胀锚固箱，其特征在于，所述锚箱上板(3)上对应于第一内腔(11)和第二内腔(12)的位置分别设有第一灌浆孔(301)和第二灌浆孔(302)。

6.根据权利要求1所述的一种体外预应力加固膨胀锚固箱，其特征在于，所述分腔板(8)两端分别设有分腔板钢束孔(9)，所述锚箱后板(1)对应于分腔板钢束孔(9)设有锚箱后板钢束孔(13)。

7.根据权利要求1或3所述的一种体外预应力加固膨胀锚固箱，其特征在于，所述锚箱前板(2)对应于分腔板钢束孔(9)设有锚箱前板钢束孔(201)，所述锚箱前板钢束孔(201)上设有锚垫板(16)。

8.根据权利要求1所述的一种体外预应力加固膨胀锚固箱，其特征在于，所述第一次膨胀填料(14)和第二次膨胀填料(15)均采用膨胀的砂浆或者膨胀的混凝土制成。

9.一种盖梁加固方法，其特征在于，应用如权利要求1～8中任一项所述的一种体外预应力加固膨胀锚固箱实现，包括如下步骤：

S1将所述体外预应力加固膨胀锚固箱设于盖梁的两端，预应力钢筋束(17)贯穿在两侧的锚固箱中；

S2通过第一灌浆孔(301)向第一内腔(11)内填充所述第一次膨胀填料(14)；

S3第一次膨胀填料(14)发生水化凝结，使得所述第一内腔(11)体积增大，推动锚箱前板(2)向锚垫板(16)方向移动，从而带动预应力钢筋束张拉，实现盖梁第一次加固；

S4通过第二灌浆孔(302)向第二内腔(12)内填充第二次膨胀填料(15)；

S5第二次膨胀填料(15)发生水化凝结，使得所述第二内腔(12)体积增大，推动所述第一内腔(11)整体向远离所述锚箱后板(1)的方向移动，实现盖梁第二次补偿预应力，达到加强目的。

10.根据权利要求9所述的一种盖梁加固方法，其特征在于，调节所述第一次膨胀填料(14)和所述第二次膨胀填料(15)的膨胀系数和所述第一内腔(11)、第二内腔(12)的宽度，以调整预应力钢筋束的应力大小。