CN108374356A - 一种铰缝纵向预应力加固单孔旧空心板桥构造及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铰缝纵向预应力加固单孔旧空心板桥构造及施工方法，包括旧空心板梁、铰缝构造钢筋、预应力管道、纵向预应力钢束、锚具、混凝土桥面板。旧空心板梁为带有企口缝(铰缝)的完整旧空心板单梁；铰缝构造钢筋设置在两个空心板梁之间的铰缝内；预应力管道埋设在两个梁之间的铰缝内，纵向直线贯穿整个旧空心板梁；纵向预应力钢束穿过预应力管道，两端张拉后通过锚具锚固于梁端，以提供加固纵向预应力；混凝土桥面板位于空心板梁顶面，采用与铰缝混凝土相同标号混凝土，并与铰缝同时浇筑，将多片空心板梁桥通过铰缝和混凝土桥面板连接成整体。

Description

一种铰缝纵向预应力加固单孔旧空心板桥构造及施工方法

技术领域

本发明属于装配式简支空心板梁桥的加固技术领域，尤其涉及一种铰缝纵向预应力加固单孔旧空心板桥构造及施工方法。

背景技术

随着国民经济较快发展，促进了我国公路交通建设事业的迅猛发展，也促进了桥梁工程的建设和发展。在已建桥梁中，中小跨径桥梁占据了很大比重，这些桥梁基本都采用钢筋混凝土、预应力混凝土梁板式结构。由于早期受材料、设计、施工水平限制，加之材料自然老化、荷载变化导致的超载超限以及建成桥梁维修养护缺失等因素，导致诸多桥梁结构不能满足正常使用或承载能力的要求。因此，在公路旧桥改扩建项目中，会拆除大量的旧桥梁板，其中拆除的旧桥梁板多数服役时间在20年左右，远没达到它的设计寿命。如果将拆除的梁板废弃，不仅会增加新建桥梁的工程造价，而且会由于建筑材料的开发造成环境破坏；同时废弃的梁板作为建筑垃圾处置还会造成环境二次污染。针对旧桥梁板结构和受力特点，通过简单经济的加固措施，改善其使用性能用于已有桥梁，可进一步延长旧梁板使用寿命，是桥梁工程领域绿色可持续发展的必然要求。

装配式简支空心板梁桥具有预制简单、安装方便、造价低、建筑高度小等优点，在公路中小跨径桥梁工程中广泛应用，是我国在役桥梁中数量最多的桥型之一。目前常用的旧空心板梁桥加固方法不少，如桥面增厚加固法、粘贴加固法、体外预应力加固法、改变结构体系加固法等，但均存在局限性，例如：增大截面法会增加结构自重，减小净空高度；粘贴钢板及纤维复合材料均存在加固材料与基材粘结效果及耐久性的问题；体外预应力及改变体系加固法存在加固工艺复杂等诸多问题。

所以在这种背景下，开发一种铰缝纵向预应力加固单孔旧空心板桥构造及施工方法，具有很大的实用价值。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有在役空心板梁桥加固技术中的不足，在现有的技术前提下，提供一种通过铰缝施加纵向预应力加固旧装配式简支单孔空心板桥构造及施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种铰缝纵向预应力加固单孔旧空心板桥构造，包括旧空心板梁、铰缝构造钢筋、预应力管道、纵向预应力钢束、锚具、混凝土桥面板；所述的旧空心板梁为带有铰缝(企口缝)的完整旧空心板单板梁，其包括至少两个；所述的铰缝构造钢筋设置在两个相邻空心板梁之间的铰缝内；所述的预应力管道也埋设在所述的铰缝内，预应力管道纵向直线贯穿整个旧空心板梁；所述的预应力钢束穿过预应力管道，张拉后通过锚具锚固于铰缝两端，以提供加固预应力；在所述的铰缝内浇筑有混凝土，所述的混凝土桥面板位于空心板梁顶面。

进一步的，所述混凝土桥面板采用与铰缝混凝土相同标号高强混凝土，并与铰缝同时浇筑。

进一步的，所述的旧空心板梁为无明显缺陷，但承载能力不满足现行荷载要求的旧装配式空心板梁。

进一步的，所述的旧空心板梁分为两个边空心板梁和多个中空心板梁，边空心板梁和中空心板梁通过不低于主梁混凝土标号的高强混凝土铰缝和混凝土桥面板，浇筑连接形成空心板梁桥整体上部结构。

进一步的，所述的铰缝构造钢筋分为横向交叉钢筋和纵向钢筋，其作用为加强铰缝抗拉、抗剪能力、提高整体刚度；横向交叉钢筋交叉位置位于铰缝断面中心上部，横向交叉布置可增强混凝土铰缝横向抗拉能力；纵向钢筋布置在铰缝下部。

进一步的，所述的纵向钢筋包括可以设置多个，多个纵向钢筋相互平行。

进一步的，所述的横向交叉钢筋也设置多个，沿着铰缝的纵向方向依次排列。

进一步的，所述的纵向钢筋设置在横向交叉钢筋的内部，连接纵向设置的一列向交叉钢筋。

进一步的，所述的预应力管道位于铰缝内中下部，以提高预应力作用效率。

进一步的，所述的纵向预应力钢束在铰缝及桥面板混凝土浇筑完并达到设计强度后，进行纵向穿束及两端张拉锚固，预应力管道压浆后与整个空心板梁桥结构形成整体，提供纵向预应力。

对所述的铰缝纵向预应力加固单孔旧空心板桥构造施工方法，包括以下几个步骤：

步骤1：将多个旧空心板梁并排放置于两端桥台上；相邻旧空心板梁之间形成了铰缝。

步骤2：在铰缝内绑扎横向交叉钢筋和纵向钢筋。

步骤3：将预应力管道直线放置于铰缝中间底部构造钢筋上，预应力管道内预留压浆管。

步骤4：首先采用砂浆填底缝，然后浇筑空心板梁之间的铰缝混凝土及桥面板混凝土，铰缝两端预应力管道附近预留封锚槽。

步骤5：纵向预应力钢束穿过预应力管道，待铰缝混凝土达到设计强度后，两端同时张拉纵向预应力钢束至设计值，并通过锚具锚固于封锚槽。

步骤6：剪断外露于锚具的纵向预应力钢束，并采用高强度水泥砂浆对封锚槽内的锚具进行封锚处理，将锚具包裹在高强水泥砂浆内，待水泥砂浆达到一定强度后，对预应力管道进行压浆填充，完成整个旧单孔空心板梁桥加固施工。

本发明相对于现有技术具有以下优点：

(1)克服了传统旧空心板梁桥加固构造的不足，与旧空心板梁桥增大截面加固法相比，本发明基本没有改变结构自重及净空高度；与体外预应力及粘贴加固法相比，本发明保证了加固材料的耐久性及整体工作性能。

(2)本发明构造合理，纵向预应力可较大程度的提高整体结构的承载能力；铰缝与桥面板采用高强混凝土整体浇筑，可最大程度保证预应力的传递及多片旧空心板梁整体刚度。

(3)本发明材料用量少，施工方法简单，充分发挥了旧空心板梁的再利用功能，提高了单孔旧空心板梁桥承载能力，减少环境污染，降低能耗，节约社会资源，社会效益和经济效益十分显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为旧空心板梁桥加固构造1/2立面图；

图2为旧空心板梁桥加固构造横断面图；

图3为铰缝构造钢筋及纵向预应力钢束布置图。

图中：1-旧空心板梁，2-铰缝，3-铰缝构造钢筋，4-预应力管道，5-纵向预应力钢束，6-锚具，7-混凝土桥面板，8-边空心板梁，9-中空心板梁，10-横向交叉钢筋，11-纵向钢筋，12-封锚槽，13-底缝，14-护栏。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

名称解释：本发明中所述的“高强混凝土”是指强度等级为C60及其以上的混凝土。

本发明中所述的铰缝就是本领域所述的企口缝。

正如背景技术所介绍的，现有旧空心板梁桥加固技术中存在如下问题：(1)增大截面法会增加结构自重，减小净空高度；(2)粘贴钢板及纤维复合材料均存在加固材料与基材粘结效果及耐久性的问题；(3)体外预应力及改变体系加固法存在加固工艺复杂等诸多问题。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥构造及施工方法。

以下结合附图1、2、3，对本发明的结构作进一步描述。

本发明提供了一种相对于旧装配式空心板梁桥加固技术，具备能够满足旧空心板梁的再利用功能，提高旧空心板梁桥承载能力的，新的铰缝纵向预应力加固单孔旧空心板桥构造及施工方法。

结合图1～图3所示，一种铰缝纵向预应力加固单孔旧空心板桥构造包括旧空心板梁1、铰缝构造钢筋3、预应力管道4、纵向预应力钢束5、锚具6、混凝土桥面板7。旧空心板梁1为带有企口缝(铰缝2)的完整旧空心板单梁，其包括至少两个，多个旧空心板梁1平行设置；所述的铰缝构造钢筋3为普通钢筋，设置在两个空心板梁之间的铰缝2内，即每相邻的两个旧空心板梁之间的铰缝内就设置有一个实腹现浇板2。

所述的预应力管道4埋设在两个梁之间的铰缝2内，纵向直线贯穿整个旧空心板1；所述的纵向预应力钢束5穿过预应力管道4，张拉后通过锚具6锚固于梁端，以提供加固预应力；在铰缝2内部浇筑有混凝土，所述的混凝土桥面板7位于空心板梁顶面，采用与铰缝混凝土相同标号高强混凝土，并与铰缝2同时浇筑。

结合图1所示，旧空心板梁1为无明显缺陷，但承载能力不满足现行荷载要求的旧装配式空心板梁。

结合图2所示，旧空心板梁1分为两个边空心板梁8和多个中空心板梁9，边空心板梁8和中空心板梁9通过高强混凝土铰缝2和混凝土桥面板7，浇筑连接形成空心板梁桥整体上部结构。

结合图2、图3所示，铰缝构造钢筋3分为横向交叉钢筋10和纵向钢筋11，其作用为加强铰缝2抗拉、抗剪能力、提高整体刚度；横向交叉钢筋10交叉位置位于铰缝2断面中心上部，横向交叉布置可增强混凝土铰缝横向抗拉能力；纵向钢筋11布置在铰缝2中下部。

优选的，所述的纵向钢筋包括可以设置多个，多个纵向钢筋相互平行。

优选的，所述的横向交叉钢筋也设置多个，沿着铰缝的纵向方向依次排列。

优选的，所述的纵向钢筋设置在横向交叉钢筋的内部，且设置在横向交叉钢筋的下部，连接纵向设置的一列向交叉钢筋。

上述的纵向钢筋的设置方向是指与旧空心板梁1纵向方向相一致的方向。

结合图3所示，所述的预应力管道4位于铰缝2内中下部，以利于预应力管道4定位及提高预应力作用效率。

优选的，预应力管道4设置在纵向钢筋之间。

结合图1～图3所示，纵向预应力钢束5在铰缝2及混凝土桥面板7浇筑完并达到设计强度后，进行纵向穿束及两端张拉锚固，并锚固在铰缝2两端，预应力管道压浆后与整个空心板梁桥结构形成整体，提供纵向预应力。

对所述的铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥施工方法，包括以下几个步骤：

步骤1：将旧边空心板梁8和多个中空心板梁9并排放置于两端桥台上，旧桥边空心板梁和中空心板梁9以及相邻的中空心板梁9之间形成了铰缝2；这里所述的边空心板梁8和中空心板梁9均属于旧空心板梁；

步骤2：在铰缝2内绑扎横向交叉钢筋10和纵向钢筋11；

步骤3：将预应力管道4直线放置于铰缝中间底部构造钢筋3上，预应力管道4内预留压浆管。

步骤4：首先采用M15砂浆填底缝13，然后浇筑空心板梁之间的铰缝混凝土及桥面板混凝土，铰缝2两端预应力管道4附近预留封锚槽12。

步骤5：纵向预应力钢束穿过预应力管道4，待铰缝混凝土达到设计强度后，两端同时张拉纵向预应力钢束5至设计值，并通过锚具6锚固于封锚槽12。

步骤6：剪断外露于锚具的纵向预应力钢束线5，并采用高强度水泥砂浆对封锚槽12内的锚具6进行封锚处理，将锚具6包裹在高强水泥砂浆内，待水泥砂浆达到一定强度后，对预应力管道4进行压浆填充，完成整个旧单孔空心板梁桥加固施工。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥构造，其特征在于，包括旧空心板梁、铰缝构造钢筋、预应力管道、纵向预应力钢束、锚具、混凝土桥面板；所述的旧空心板梁为带有铰缝的完整旧空心板单板梁，其包括至少两个；所述的铰缝构造钢筋设置在两个相邻空心板梁之间的铰缝内；所述的预应力管道埋设两个所述铰缝内，预应力管道纵向直线贯穿整个旧空心板梁；所述的预应力钢束穿过预应力管道，张拉后通过锚具锚固于铰缝两端，以提供加固预应力；在所述的铰缝内浇筑有混凝土，所述的混凝土桥面板位于空心板梁顶面。

2.如权利要求1所述的一种铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥构造，其特征在于，所述的旧空心板梁分为两个边空心板梁和多个中空心板梁，边空心板梁和中空心板梁通过不低于主梁混凝土标号的铰缝和桥面板混凝土，浇筑连接形成空心板梁桥整体上部结构。

3.如权利要求1所述的一种铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥构造，其特征在于，所述的铰缝构造钢筋分为横向交叉钢筋和纵向钢筋，横向交叉钢筋交叉位置位于铰缝断面中心上部，纵向钢筋布置在铰缝下部。

4.如权利要求3所述的一种铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥构造，其特征在于，所述的纵向钢筋包括可以设置多个，多个纵向钢筋相互平行。

5.如权利要求3所述的一种铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥构造，其特征在于，所述的横向交叉钢筋也设置多个，沿着铰缝的纵向方向依次排列。

6.如权利要求3所述的一种铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥构造，其特征在于，所述的纵向钢筋设置在横向交叉钢筋的内部，连接纵向设置的一列向交叉钢筋。

7.如权利要求1所述的一种铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥构造，其特征在于，所述的预应力管道位于铰缝内中下部。

8.如权利要求1所述的一种铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥构造，其特征在于，所述的纵向预应力钢束在铰缝及桥面板混凝土浇筑完并达到设计强度后，进行纵向穿束及两端张拉锚固，预应力管道压浆后与整个空心板梁桥结构形成整体，提供纵向预应力。

9.如权利要求1所述的一种铰缝纵向预应力加固旧空心板梁桥构造，其特征在于，混凝土桥面板采用与铰缝混凝土相同标号混凝土，并与铰缝同时浇筑。

10.如权利要求1-9中任一项所述的一种铰缝纵向预应力加固单孔旧空心板桥构造施工方法，包括以下几个步骤：

步骤1：将多个旧空心板梁并排放置于两端桥台上；相邻旧空心板梁之间形成了铰缝；

步骤2：在铰缝内绑扎横向交叉钢筋和纵向钢筋；

步骤3：将预应力管道直线放置于铰缝中间底部构造钢筋上，预应力管道内预留压浆管；

步骤4：首先采用砂浆填底缝，然后浇筑空心板梁之间的铰缝混凝土及桥面板混凝土，铰缝两端预应力管道附近预留封锚槽；

步骤5：纵向预应力钢束穿过预应力管道，待铰缝混凝土达到设计强度后，两端同时张拉纵向预应力钢束至设计值，并通过锚具锚固于封锚槽；

步骤6：剪断外露于锚具的纵向预应力钢束，并采用高强度水泥砂浆对封锚槽内的锚具进行封锚处理，将锚具包裹在高强水泥砂浆内，待水泥砂浆达到一定强度后，对预应力管道进行压浆填充，完成整个旧单孔空心板梁桥加固施工。