CN108360398A - 超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构及其加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高性能混凝土‑普通混凝土混合加固结构及其加固方法，所述加固结构包括原主拱圈和新增主拱圈，原主拱圈上设置有抗剪连接件，抗剪连接件将原主拱圈与新增主拱圈连接形成整体。本发明完全适用于危旧圬工拱桥加固，将套拱加固方式成型的施工技术、施工设备与本发明提供的技术方案相互结合，从而保证了本发明的可行性和施工效率。本发明使得新增主拱圈和原主拱圈形成整体共同受力，改善了加固设计理论与实际受力状态存在偏差的应用现状。本发明加固材料用量小，减小了原主拱圈的荷载，同时本发明改善桥梁长期使用性能和耐久性能，避免加固层与原主拱圈的交界处混凝土开裂、破损、渗水等病害，降低了圬工拱桥加固的全寿命费用。

Description

超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构及其加固方法

技术领域

本发明涉及桥梁加固技术领域，尤其涉及一种超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构及其加固方法。

背景技术

现存圬工拱桥大部分建造时间较早，荷载等级较低，大部分变为危旧桥梁。现有的圬工拱桥加固方式又存在一定的局限和缺陷，例如，钢筋混凝土复合拱圈加固法，增加了构件负担，浇筑以及养护时间长；外包钢板加固法，用钢量大，成本较高，耐腐蚀和耐火性较差；改变结构体系法，施工构件对有净空要求的桥梁存在局限；黏贴碳纤维布的方法除了黏结剂老化剥落之外，碳纤维布耐火性差，而且需要专业的施工队伍完成。

发明内容

为解决现有技术存在的局限和缺陷，本发明提供一种超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构及其加固方法。

为此，本发明提供一种超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构，包括原主拱圈和新增主拱圈，所述原主拱圈上设置有抗剪连接件，所述抗剪连接件将所述原主拱圈与所述新增主拱圈连接形成整体，所述抗剪连接件为在所述原主拱圈表面置入的植筋，或者所述抗剪连接件为在所述原主拱圈表面置入的锚杆，所述新增主拱圈上设置有拱上建筑；

所述新增主拱圈包括超高性能混凝土加固层和普通混凝土加固层，所述普通混凝土加固层设置在所述超高性能混凝土加固层之上，所述超高性能混凝土加固层的厚度范围为3cm至5cm；

所述植筋或者所述锚杆顺桥向的间距范围为40cm至60cm，所述植筋或者所述锚杆横桥向的间距范围为40cm至60cm，所述植筋或者所述锚杆的直径范围为8mm至12mm，所述植筋或者所述锚杆在所述钢筋网处沿横桥向弯折90°，以使所述新增主拱圈与所述原主拱圈形成整体；

所述新增主拱圈内设置有钢筋网，所述钢筋网包括加固层纵向钢筋和加固层横向钢筋，所述加固层纵向钢筋之间的间距范围为120cm至160cm，所述加固层横向钢筋之间的间距范围为120cm至160cm，所述钢筋网的直径范围为10mm至12mm，所述钢筋网与弯折90°之后的植筋或者锚杆连接形成整体。

可选的，所述植筋或者所述锚杆埋入所述原主拱圈的长度为12cm至18cm，所述植筋或者所述锚杆沿横桥向弯折90°之后直线段的长度范围为10cm至15cm。

可选的，所述植筋或者所述锚杆与所述钢筋网均匀分布在所述新增主拱圈之内。

可选的，所述超高性能混凝土加固层的超高性能混凝土内掺入钢纤维。

本发明还提供一种利用所述的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构加固圬工拱桥的施工方法，包括：

根据均衡对称的方式分步拆除所述原主拱圈上方的拱上建筑，从所述原主拱圈的两端拱脚处开始拆除，在所述原主拱圈两侧的拱上建筑拆除完成之后，再拆除所述原主拱圈拱顶的拱上建筑；

去除所述原主拱圈上松散、剥落的表层，再对去除表层之后的原主拱圈进行冲刷洗净，当所述原主拱圈存在局部裂纹时，使用局部修补的方法对所述局部裂纹进行修补；

使用超高性能混凝土-普通混凝土混合加固技术在所述原主拱圈上设置植筋或者锚杆，以及布置钢筋网；

根据均衡对称的方式进行浇筑形成超高性能混凝土加固层，再根据均衡对称的方式进行浇筑形成普通混凝土加固层；

根据均衡对称的方式在所述原主拱圈上砌筑之前拆除的拱上建筑。

可选的，所述根据均衡对称的方式分步拆除所述原主拱圈上方的拱上建筑的步骤之前包括：

当所述原主拱圈存在破损时，使用锚喷法和/或局部修补法对所述原主拱圈进行修补。

本发明具有下述有益效果：

本发明提供的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构及其加固方法之中，超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构包括原主拱圈和新增主拱圈，所述原主拱圈上设置有抗剪连接件，所述抗剪连接件将所述原主拱圈与所述新增主拱圈连接形成整体，所述抗剪连接件为在所述原主拱圈表面置入的植筋，或者所述抗剪连接件为在所述原主拱圈表面置入的锚杆，所述新增主拱圈上设置有拱上建筑。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

一，本发明提供的新增主拱圈，弥补了普通混凝土加固法的材料强度低、粘接强度低、耐久性较差等缺点，使得加固层和原主拱圈形成整体共同受力，改善了加固设计理论与实际受力状态存在偏差的应用现状。

二，本发明提供的新增主拱圈，加固材料用量小，能够有效减小加固过程之中加固材料施加在原主拱圈上的荷载，同时由于超高性能混凝土材料的特性，超高性能混凝土加固层将分担更多的活载作用效应。

三，本发明提供的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固技术，原主拱圈通过新增主拱圈，能够更好的形成整体，桥梁整体刚度提高，改善桥梁长期使用性能和耐久性能，避免加固层与原主拱圈的交界处混凝土开裂、破损、渗水等病害，降低了圬工拱桥加固的全寿命费用。

综上所述，本发明提供的技术方案完全适用于危旧圬工拱桥加固，将套拱加固方式成型的施工技术、施工设备与本发明提供的技术方案相互结合，可以更好地保证本发明提供的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构及其加固方法的可行性和施工效率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构的结构示意图；

图2为图1所示超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构的A-A断面图；

图3为图2所示超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构的局部放大图；

图4为图2所示新增主拱圈的剖面图；

图5为图4所示超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构的C-C断面图；

其中，附图标记为：1、原主拱圈；2、新增主拱圈；3、拱上建筑；4、超高性能混凝土加固层；5、普通混凝土加固层；6、植筋；7、加固层纵向钢筋；8、加固层横向钢筋。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语和本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为例描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构的结构示意图，图2为图1所示超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构的A-A断面图，图3为图2所示超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构的局部放大图。如图1-3所示，所述超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构包括原主拱圈1和新增主拱圈2，所述原主拱圈1上设置有抗剪连接件，所述抗剪连接件将所述原主拱圈1与所述新增主拱圈2连接形成整体，所述抗剪连接件为在所述原主拱圈1表面置入的植筋6，或者所述抗剪连接件为在所述原主拱圈1表面置入的锚杆，所述新增主拱圈2上设置有拱上建筑3。本实施例提供的技术方案完全适用于危旧圬工拱桥加固，将套拱加固方式成型的施工技术、施工设备与本实施例提供的技术方案相互结合，可以更好地保证本实施例提供的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构及其加固方法的可行性和施工效率。

图4为图2所示新增主拱圈的剖面图，图5为图4所示超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构的C-C断面图。如图4-5，所述植筋6或者所述锚杆顺桥向的间距范围为40cm至60cm，所述植筋6或者所述锚杆横桥向的间距范围为40cm至60cm，所述植筋6或者所述锚杆的直径范围为8mm至12mm，所述植筋6或者所述锚杆在所述钢筋网处沿横桥向弯折90°，以使所述新增主拱圈2与所述原主拱圈1形成整体。本实施例提供的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固技术，原主拱圈1通过新增主拱圈2，能够更好的形成整体，桥梁整体刚度提高，改善桥梁长期使用性能和耐久性能，避免加固层与原主拱圈1的交界处混凝土开裂、破损、渗水等病害，降低了圬工拱桥加固的全寿命费用。

本实施例提供的超高性能混凝土具有优良的力学性能，抗压强度一般高于150MPa，抗拉强度为8MPa，韧性高、耐久性好，使得超高性能混凝土结构在超载环境下或者地震中仍具有更优异的结构可靠性。而且，本实施例提供的超高性能混凝土可以大幅度提高结构的使用寿命，减小结构的维修费用。超高性能混凝土结构自重约为传统混凝土结构的1/3至1/2，显著降低了恒载作用效应。因此，本实施例提供的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构可以有效提高圬工拱桥加固效果。

本实施例中，所述新增主拱圈2内设置有钢筋网，所述钢筋网包括加固层纵向钢筋7和加固层横向钢筋8，所述加固层纵向钢筋7之间的间距范围为120cm至160cm，所述加固层横向钢筋8之间的间距范围为120cm至160cm，所述钢筋网的直径范围为10mm至12mm，所述钢筋网与弯折90°之后的植筋6或者锚杆连接形成整体。本实施例提供的新增主拱圈2，弥补了普通混凝土加固法的材料强度低、粘接强度低、耐久性较差等缺点，使得加固层和原主拱圈1形成整体共同受力，改善了加固设计理论与实际受力状态存在偏差的应用现状。

参见图1-3，所述新增主拱圈2包括超高性能混凝土加固层4和普通混凝土加固层5，所述普通混凝土加固层5设置在所述超高性能混凝土加固层4之上，所述超高性能混凝土加固层4的厚度范围为3cm至5cm。本实施例提供的新增主拱圈2，加固材料用量小，能够有效减小加固过程之中加固材料施加在原主拱圈1上的荷载，同时由于超高性能混凝土材料的特性，超高性能混凝土加固层4将分担更多的活载作用效应。

参见图4-5，所述植筋6或者所述锚杆埋入所述原主拱圈1的长度为12cm至18cm，所述植筋6或者所述锚杆沿横桥向弯折90°之后直线段的长度范围为10cm至15cm。本实施例提供的新增主拱圈2，弥补了普通混凝土加固法的材料强度低、粘接强度低、耐久性较差等缺点，使得加固层和原主拱圈1形成整体共同受力，改善了加固设计理论与实际受力状态存在偏差的应用现状。

本实施例中，所述植筋6或者所述锚杆与所述钢筋网均匀分布在所述新增主拱圈2之内，所述超高性能混凝土加固层4的超高性能混凝土内掺入钢纤维。本实施例提供的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固技术，原主拱圈1通过新增主拱圈2，能够更好的形成整体，桥梁整体刚度提高，改善桥梁长期使用性能和耐久性能，避免加固层与原主拱圈1的交界处混凝土开裂、破损、渗水等病害，降低了圬工拱桥加固的全寿命费用。

本实施例提供的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构包括原主拱圈和新增主拱圈，所述原主拱圈上设置有抗剪连接件，所述抗剪连接件将所述原主拱圈与所述新增主拱圈连接形成整体，所述抗剪连接件为在所述原主拱圈表面置入的植筋，或者所述抗剪连接件为在所述原主拱圈表面置入的锚杆，所述新增主拱圈上设置有拱上建筑。本发明完全适用于危旧圬工拱桥加固，将套拱加固方式成型的施工技术、施工设备与本发明提供的技术方案相互结合，从而保证了本发明的可行性和施工效率。本发明使得新增主拱圈和原主拱圈形成整体共同受力，改善了加固设计理论与实际受力状态存在偏差的应用现状。本发明加固材料用量小，减小了原主拱圈的荷载，同时本发明改善桥梁长期使用性能和耐久性能，避免加固层与原主拱圈的交界处混凝土开裂、破损、渗水等病害，降低了圬工拱桥加固的全寿命费用。

实施例二

本实施例提供一种利用实施例一提供的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构加固圬工拱桥的施工方法，关于超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构的具体描述，请参见实施例一，此处不再赘述。

本实施例提供的加固圬工拱桥的施工方法包括：根据均衡对称的方式分步拆除所述原主拱圈上方的拱上建筑，从所述原主拱圈的两端拱脚处开始拆除，在所述原主拱圈两侧的拱上建筑拆除完成之后，再拆除所述原主拱圈拱顶的拱上建筑；去除所述原主拱圈上松散、剥落的表层，再对去除表层之后的原主拱圈进行冲刷洗净，当所述原主拱圈存在局部裂纹时，使用局部修补的方法对所述局部裂纹进行修补；使用超高性能混凝土-普通混凝土混合加固技术在所述原主拱圈上设置植筋或者锚杆，以及布置钢筋网；根据均衡对称的方式进行浇筑形成超高性能混凝土加固层，再根据均衡对称的方式进行浇筑形成普通混凝土加固层；根据均衡对称的方式在所述原主拱圈上砌筑之前拆除的拱上建筑。本实施例提供的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固技术，原主拱圈通过新增主拱圈，能够更好的形成整体，桥梁整体刚度提高，改善桥梁长期使用性能和耐久性能，避免加固层与原主拱圈的交界处混凝土开裂、破损、渗水等病害，降低了圬工拱桥加固的全寿命费用。

本实施例中，根据均衡对称的方式分步拆除所述原主拱圈上方的拱上建筑之前，当所述原主拱圈存在破损时，使用锚喷法和/或局部修补法对所述原主拱圈进行修补。本实施例提供的新增主拱圈，加固材料用量小，能够有效减小加固过程之中加固材料施加在原主拱圈上的荷载，同时由于超高性能混凝土材料的特性，超高性能混凝土加固层将分担更多的活载作用效应。

本实施例提供的利用超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构加固圬工拱桥的施工方法之中，所述超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构包括原主拱圈和新增主拱圈，所述原主拱圈上设置有抗剪连接件，所述抗剪连接件将所述原主拱圈与所述新增主拱圈连接形成整体，所述抗剪连接件为在所述原主拱圈表面置入的植筋，或者所述抗剪连接件为在所述原主拱圈表面置入的锚杆，所述新增主拱圈上设置有拱上建筑。本发明完全适用于危旧圬工拱桥加固，将套拱加固方式成型的施工技术、施工设备与本发明提供的技术方案相互结合，从而保证了本发明的可行性和施工效率。本发明使得新增主拱圈和原主拱圈形成整体共同受力，改善了加固设计理论与实际受力状态存在偏差的应用现状。本发明加固材料用量小，减小了原主拱圈的荷载，同时本发明改善桥梁长期使用性能和耐久性能，避免加固层与原主拱圈的交界处混凝土开裂、破损、渗水等病害，降低了圬工拱桥加固的全寿命费用。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构，其特征在于，包括原主拱圈和新增主拱圈，所述原主拱圈上设置有抗剪连接件，所述抗剪连接件将所述原主拱圈与所述新增主拱圈连接形成整体，所述抗剪连接件为在所述原主拱圈表面置入的植筋，或者所述抗剪连接件为在所述原主拱圈表面置入的锚杆，所述新增主拱圈上设置有拱上建筑；

所述新增主拱圈包括超高性能混凝土加固层和普通混凝土加固层，所述普通混凝土加固层设置在所述超高性能混凝土加固层之上，所述超高性能混凝土加固层的厚度范围为3cm至5cm；

所述植筋或者所述锚杆顺桥向的间距范围为40cm至60cm，所述植筋或者所述锚杆横桥向的间距范围为40cm至60cm，所述植筋或者所述锚杆的直径范围为8mm至12mm，所述植筋或者所述锚杆在所述钢筋网处沿横桥向弯折90°，以使所述新增主拱圈与所述原主拱圈形成整体；

所述新增主拱圈内设置有钢筋网，所述钢筋网包括加固层纵向钢筋和加固层横向钢筋，所述加固层纵向钢筋之间的间距范围为120cm至160cm，所述加固层横向钢筋之间的间距范围为120cm至160cm，所述钢筋网的直径范围为10mm至12mm，所述钢筋网与弯折90°之后的植筋或者锚杆连接形成整体。

2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构，其特征在于，所述植筋或者所述锚杆埋入所述原主拱圈的长度为12cm至18cm，所述植筋或者所述锚杆沿横桥向弯折90°之后直线段的长度范围为10cm至15cm。

3.根据权利要求1所述的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构，其特征在于，所述植筋或者所述锚杆与所述钢筋网均匀分布在所述新增主拱圈之内。

4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构，其特征在于，所述超高性能混凝土加固层的超高性能混凝土内掺入钢纤维。

5.一种利用权利要求1至4任一所述的超高性能混凝土-普通混凝土混合加固结构加固圬工拱桥的施工方法，其特征在于，包括：

根据均衡对称的方式分步拆除所述原主拱圈上方的拱上建筑，从所述原主拱圈的两端拱脚处开始拆除，在所述原主拱圈两侧的拱上建筑拆除完成之后，再拆除所述原主拱圈拱顶的拱上建筑；

去除所述原主拱圈上松散、剥落的表层，再对去除表层之后的原主拱圈进行冲刷洗净，当所述原主拱圈存在局部裂纹时，使用局部修补的方法对所述局部裂纹进行修补；

使用超高性能混凝土-普通混凝土混合加固技术在所述原主拱圈上设置植筋或者锚杆，以及布置钢筋网；

根据均衡对称的方式进行浇筑形成超高性能混凝土加固层，再根据均衡对称的方式进行浇筑形成普通混凝土加固层；

根据均衡对称的方式在所述原主拱圈上砌筑之前拆除的拱上建筑。

6.根据权利要求5所述的加固圬工拱桥的施工方法，其特征在于，所述根据均衡对称的方式分步拆除所述原主拱圈上方的拱上建筑的步骤之前包括：

当所述原主拱圈存在破损时，使用锚喷法和/或局部修补法对所述原主拱圈进行修补。