CN108301335A - 一种预应力抗剪加固箱梁的方法 - Google Patents

Abstract

一种预应力抗剪加固箱梁的方法，通过在箱梁的箱室的腹板两侧上、下分别对应安装锚固块，在两个锚固块之间临时固定抗剪筋，采用预制的开口式电磁加热线圈将抗剪筋四周包裹住，并连接到加热主机，采用变频电源产生的高频磁场使抗剪筋自行快速发热，温控器控制电磁加热温度，位移计控制抗剪筋伸长量，同时通过锚具对抗剪筋两端锚定，实现预应力抗剪加固箱梁的处置。本发明主动性强，能够较好地提高箱梁腹板开裂荷载，对腹板抗剪承载力有积极的贡献，通过新颖的施工工艺流程，无需采用大型的张拉器材，操作简单易控制，精确度高，安全性高，大大提高了施工效率。

Description

一种预应力抗剪加固箱梁的方法

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种桥梁加固技术，尤其是一种预应力抗剪加固箱梁的方法。

背景技术

箱梁腹板的斜向裂缝是预应力箱梁产生的主要裂缝之一，尤其是在靠近边跨现浇箱梁端部范围内的两侧腹板会出现45°的斜裂缝，使得箱梁整体结构的抗剪能力、抗扭转能力、跨越能力甚至结构承载力下降。因此桥梁加固的问题日益突出，现有的箱梁抗剪加固技术有粘贴钢板法、增加腹板内侧截面、体外预应力筋加固等。

中国专利授权公开号：CN 101230562A，公开了一种预应力混凝土箱梁桥的体外预应力加固方法，其方法是：采用安装在箱梁内的空间桁架作为体外预应力束的锚固和转向构造。钢桁架根据体外预应力束的转向和锚固需要，沿纵桥向分段布置在体外预应力束需要转向和锚固或者腹板开裂的区域，沿横桥向其上弦弦杆通过上整体节点板与箱梁顶板相连接，其下弦弦杆通过下整体节点板与箱梁底板相连接，上整体节点板与下整体节点板穿孔以定位体外预应力束，通过加劲构造处理与局部锚固构造处理实现体外预应力束减震、转向和锚固功能，在箱梁内紧靠腹板侧各布置一榀纵向桁架，在纵向桁架支架设置横向联结系，加强桁架的整体性，为体外预应力束的锚固提供空间。该发明的不足之处是，步骤复杂，施工难度高，现场施工效率低，尤其是在箱室内张拉预应力束时，未考虑到张拉空间问题，张拉效率低，若采用粘贴钢板法加固，虽然可以达到有效的加固目的，但是影响美观，若采用增大腹板内侧截面，则增大了箱梁的自重，影响使用。

通过在箱室的腹板内侧锚固预应力抗剪筋，能够较好地提高箱梁腹板开裂荷载，对腹板抗剪承载力有积极的贡献，同时能够预防腹板斜裂缝进一步的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种预应力抗剪加固箱梁的方法，本发明的创新点在于通过电磁感应加热技术，加热抗剪筋，锚固冷却后产生预应力，通过控制加热温度和抗剪筋伸长量来确定预应力大小，无需采用大型的张拉器材，在狭小的箱室空间内，施工便捷易控制，安全性高，在不影响箱梁观瞻的前提下，大大提高了施工效率。

本发明的技术方案为：一种预应力抗剪加固箱梁的方法，通过在箱梁的箱室的腹板两侧上、下分别对应安装锚固块，在两个锚固块之间临时固定抗剪筋，采用预制的开口式电磁加热线圈将抗剪筋四周包裹住，并连接到加热主机，采用变频电源产生的高频磁场使抗剪筋自行快速发热，温控器控制电磁加热温度，位移计控制抗剪筋伸长量，达到伸长量要求后切断电源，同时通过锚具对抗剪筋两端锚定，并对抗剪筋进行防护，实现预应力抗剪加固箱梁的处置，其特征在于其施工步骤如下：

1)清理箱室腹板两侧：对箱梁的箱室的腹板两侧进行清理打磨，去除松散物；

2)安装锚固块：在腹板两侧分别上、下对应安装锚固块，锚固块与腹板之间通过植入化学螺栓紧密连接，锚固块为钢筋混凝土块或钢结构块制作；

3)临时固定抗剪筋：通过锚具将抗剪筋临时固定在上、下锚固块之间；

4)包裹开口式电磁加热线圈：将预制好的开口式电磁加热线圈包裹在上、下锚固块之间的抗剪筋上，按照抗剪筋的长度选取不同长度的开口式电磁加热线圈进行拼接，开口式电磁加热线圈为圆形螺旋绕全开口式电磁加热线圈或半开口式U型电磁加热线圈中的一种。

5)安装位移计及温控器：在临时固定的抗剪筋两端安装位移计，位移计的测杆与抗剪筋端头相接触，在开口式电磁加热线圈内侧安装温度传感器，并连接到温控器上；

6)连接加热主机：拼装好的开口式电磁加热线圈、位移计和温控器均通过导线连接到加热主机，加热主机为位移测量系统、温度测量系统和电源控制系统的集合体；

7)通变频电源：加热主机连接到变频电源上；

8)加热抗剪筋：开通电源，通过电流在抗剪筋产生的交变磁场，使其自发热，并产生相应的伸长量；

9)锚固抗剪筋：抗剪筋加热产生的伸长量满足要求后，切断电源，并用锚具将抗剪筋两端锚定在锚固块上；

10)冷却：移除所有装置，待抗剪筋完全冷却后产生预应力；

11)防护：对裸露在外的抗剪筋施加防腐防锈涂层保护措施。

所述的锚固块为钢筋混凝土块或钢结构块制作，钢结构块由钢板和若干加劲肋通过焊缝连接传力，钢结构块的水平钢板设有用于贯穿抗剪筋的通孔，加劲肋数量根据预应力大小要求在抗剪筋两侧布置。

所述的抗剪筋为金属筋，其规格根据不同的抗剪要求而采用。

所述的开口式电磁加热线圈是预先制作好的，有不同直径及长度的标准段，以便包裹不同规格的抗剪筋，其由金属外壳、加热线圈、保温层、高温布、闭合装置和出线装置组成。

所述的位移计连接在加热主机上，当抗剪筋的伸长量超出限值时，加热主机能够自动切断电源，停止电磁加热线圈加热。

所述的温控器一端连接温度传感器，另一端与加热主机相连，在通电加热后，温控器可以控制抗剪筋加热温度并维持恒定。

本发明提出一种新的预应力抗剪加固箱梁的方法，抗剪效果优异，相较于传统的预应力张拉方法，本发明采用电磁感应加热技术，加热抗剪筋，锚固冷却后产生预应力，在箱室内操作方便，且速度快，效率高，现场应用时大大节省了工期。本发明相对于现有技术中的增加腹板内侧截面法和粘贴钢板法，具有以下显著优点：

(1)通过在箱室的腹板内侧增设竖向预应力抗剪筋，主动性强，能够较好地提高箱梁腹板开裂荷载，对腹板抗剪承载力有积极的贡献。

(2)避免了过大地增加桥梁箱体自重，在不影响美观的前提下起到很好地抗剪加固效果。

(3)采用电磁感应加热技术的新颖预应力实现工艺，较传统的千斤顶张拉预应力技术，在达到相同效果的同时具有操作简单易控制，精确度高，安全性高等特点，在狭小的箱室内，无需采用大型的张拉器材，可以同时加热一批抗剪筋，且加热速度快，锚固后，自然冷却，即可产生预应力，施工效率高，节省工期，不影响桥面正常的交通行驶。

(4)采用电磁感应加热技术，能够对预应力大小进行精准控制。

本发明可应用于箱梁的抗剪承载力不足、出现斜裂缝病害的桥梁抗剪加固，具有较高的工程应用价值和显著地经济效益。

附图说明：

图1是一种预应力抗剪加固箱梁的方法的工艺流程图；

图2是一种预应力抗剪加固箱梁的方法的箱梁节段立面示意图；

图3是一种预应力抗剪加固箱梁的方法的箱梁横断面示意图；

图4是一种预应力抗剪加固箱梁的方法完成加固的箱梁纵断面示意图；

图5是一种预应力抗剪加固箱梁的方法的电磁感应加热抗剪筋装置安装示意图；

图6是一种预应力抗剪加固箱梁的方法的电磁感应加热抗剪筋装置原理框图；

图7是一种预应力抗剪加固箱梁的方法的抗剪筋结构示意图；

图8是一种预应力抗剪加固箱梁的方法的一对钢结构块的锚固块示意图；

图9是一种预应力抗剪加固箱梁的方法的半开口式电磁加热线圈结构示意图；

图10是一种预应力抗剪加固箱梁的方法的全开口式电磁加热线圈结构示意图；

在附图中，1为箱梁；11为腹板；2为锚固块；21为钢板；22为加劲肋；23为焊缝；3为锚具，4为抗剪筋；5为开口式电磁加热线圈；50为半开口式U型电磁加热线圈；500为圆形螺旋绕全开口式电磁加热线圈；51为金属外壳；52为加热线圈；53为保温层；54为高温布；55为闭合装置；56为出线装置；6为温控器；61为温度传感器；7为位移计；8为加热主机；9为变频电源。

具体实施方式：

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。本发明提供一种预应力抗剪加固箱梁的方法，通过在箱梁1的箱室的腹板11两侧上、下分别对应安装锚固块2，在两个锚固块2之间临时固定抗剪筋4，采用预制的开口式电磁加热线圈5将抗剪筋4四周包裹住，并连接到加热主机8，采用变频电源9产生的高频磁场使抗剪筋4自行快速发热，温控器6控制电磁加热温度，位移计7控制抗剪筋4伸长量，达到伸长量要求后切断电源，同时通过锚具3对抗剪筋4两端锚定，并对抗剪筋4进行防护，实现预应力抗剪加固箱梁的处置，本发明的施工步骤如下：

1)清理箱室腹板两侧：对箱梁1的箱室的腹板11两侧进行清理打磨，采用高压空气及酒精、丙酮溶液清除腹板11内侧的灰尘和松散物；

2)安装锚固块：在腹板11内侧钻孔，清理孔道，通过植入化学螺栓使上下一对锚固块2与腹板11之间紧密连接，上、下锚固块2之间的距离取腹板11竖直方向最大抗剪范围，锚固块2为钢筋混凝土块或钢结构块制作；

3)临时固定抗剪筋：要求规格的抗剪筋4贯穿于腹板11上下的锚固块2的通孔中，抗剪筋4长度大于上、下锚固块2之间的距离，两侧各预留长度以便于锚具3固定，将锚具3稍稍夹紧抗剪筋4，使其临时固定在两个锚固块2之间；

4)包裹开口式电磁加热线圈：将预制好的开口式电磁加热线圈5包裹在上、下锚固块2之间的抗剪筋4上，按照抗剪筋4的长度选取不同长度的开口式电磁加热线圈5进行拼接，开口式电磁加热线圈5为圆形螺旋绕全开口式电磁加热线圈500或半开口式U型电磁加热线圈50中的一种。

5)安装位移计及温控器：在临时固定的抗剪筋4两端安装位移计7，位移计7的测杆与抗剪筋4端头相接触，在开口式电磁加热线圈5内侧安装温度传感器61，并连接到温控器6上；

6)连接加热主机：拼装好的开口式电磁加热线圈5、位移计7和温控器6均通过导线连接到加热主机8，位移计7和温控器6均连接到加热主机8，加热主机8为位移测量系统、温度测量系统和电源控制系统的集合体；

7)通变频电源：加热主机8连接到变频电源9上；

8)加热抗剪筋：开通电源，通过电流在抗剪筋4产生的交变磁场，使其自发热，并产生相应的伸长量；

9)锚固抗剪筋：通过预应力和伸长量的换算后，在加热主机8上设定伸长量的限值，当抗剪筋4加热后产生的伸长量满足要求或超出限值时，切断电源，而后立即用锚具3将抗剪筋4两端锚定在锚固块2上；

10)冷却：移除所有装置，待抗剪筋4完全冷却后产生预应力；

11)防护：对裸露在外的抗剪筋4施加防腐防锈涂层保护措施。

所述的锚固块2为钢筋混凝土块或钢结构块制作，钢结构块由钢板21和若干加劲肋22通过焊缝23连接传力，钢结构块的水平钢板设有用于贯穿抗剪筋4的通孔，加劲肋22数量根据预应力大小要求在抗剪筋4两侧布置。

所述的抗剪筋4为金属筋，其规格根据不同的抗剪要求而采用。

所述的开口式电磁加热线圈5是预先制作好的，有不同直径及长度的标准段，以便包裹不同规格的抗剪筋4，其由金属外壳51、加热线圈52、保温层53、高温布54、闭合装置55和出线装置56组成。

所述的位移计7连接在加热主机8上，当抗剪筋4的伸长量超出限值时，加热主机8能够自动切断电源，停止电磁加热线圈加热。

所述的温控器6一端连接温度传感器61，另一端与加热主机8相连，在通电加热后，温控器6可以控制抗剪筋4加热温度并维持恒定。

Claims (6)

1.一种预应力抗剪加固箱梁的方法，通过在箱梁(1)的箱室的腹板(11)两侧上、下分别对应安装锚固块(2)，在两个锚固块(2)之间临时固定抗剪筋(4)，采用预制的开口式电磁加热线圈(5)将抗剪筋(4)四周包裹住，并连接到加热主机(8)，采用变频电源(9)产生的高频磁场使抗剪筋(4)自行快速发热，温控器(6)控制电磁加热温度，位移计(7)控制抗剪筋(4)伸长量，达到伸长量要求后切断电源，同时通过锚具(3)对抗剪筋(4)两端锚定，并对抗剪筋(4)进行防护，实现预应力抗剪加固箱梁的处置，其特征在于其步骤如下：

1)清理箱室腹板两侧：对箱梁(1)的箱室的腹板(11)两侧进行清理打磨，去除松散物；

2)安装锚固块：在腹板(11)两侧分别上、下对应安装锚固块(2)，锚固块(2)与腹板(11)之间通过植入化学螺栓紧密连接，锚固块(2)为钢筋混凝土块或钢结构块制作；

3)临时固定抗剪筋：通过锚具(3)将抗剪筋(4)临时固定在上、下锚固块(2)之间；

4)包裹开口式电磁加热线圈：将预制好的开口式电磁加热线圈(5)包裹在上、下锚固块(2)之间的抗剪筋(4)上，按照抗剪筋(4)的长度选取不同长度的开口式电磁加热线圈(5)进行拼接，开口式电磁加热线圈(5)为圆形螺旋绕全开口式电磁加热线圈(500)或半开口式U型电磁加热线圈(50)中的一种。

5)安装位移计及温控器：在临时固定的抗剪筋(4)两端安装位移计(7)，位移计(7)的测杆与抗剪筋(4)端头相接触，在开口式电磁加热线圈(5)内侧安装温度传感器(61)，并连接到温控器(6)上；

6)连接加热主机：拼装好的开口式电磁加热线圈(5)、位移计(7)和温控器(6)均通过导线连接到加热主机(8)，加热主机(8)为位移测量系统、温度测量系统和电源控制系统的集合体；

7)通变频电源：加热主机(8)连接到变频电源(9)上；

8)加热抗剪筋：开通电源，通过电流在抗剪筋(4)产生的交变磁场，使其自发热，并产生相应的伸长量；

9)锚固抗剪筋：抗剪筋(4)加热产生的伸长量满足要求后，切断电源，并用锚具(3)将抗剪筋(4)两端锚定在锚固块(2)上；

10)冷却：移除所有装置，待抗剪筋(4)完全冷却后产生预应力；

11)防护：对裸露在外的抗剪筋(4)施加防腐防锈涂层保护措施。

2.如权利要求1所述的一种预应力抗剪加固箱梁的方法，其特征在于所述的锚固块(2)为钢筋混凝土块或钢结构块制作，钢结构块由钢板(21)和若干加劲肋(22)通过焊缝(23)连接传力，钢结构块的水平钢板设有用于贯穿抗剪筋(4)的通孔，加劲肋(22)数量根据预应力大小要求在抗剪筋(4)两侧布置。

3.如权利要求1所述的一种预应力抗剪加固箱梁的方法，其特征在于所述的抗剪筋(4)为金属筋，其规格根据不同的抗剪要求而采用。

4.如权利要求1所述的一种预应力抗剪加固箱梁的方法，其特征在于所述的开口式电磁加热线圈(5)是预先制作好的，有不同直径及长度的标准段，以便包裹不同规格的抗剪筋(4)，其由金属外壳(51)、加热线圈(52)、保温层(53)、高温布(54)、闭合装置(55)和出线装置(56)组成。

5.如权利要求1所述的一种预应力抗剪加固箱梁的方法，其特征在于所述的位移计(7)连接在加热主机(8)上，当抗剪筋(4)的伸长量超出限值时，加热主机(8)能够自动切断电源，停止电磁加热线圈加热。

6.如权利要求1所述的一种预应力抗剪加固箱梁的方法，其特征在于所述的温控器(6)一端连接温度传感器(61)，另一端与加热主机(8)相连，在通电加热后，温控器(6)可以控制抗剪筋(4)加热温度并维持恒定。