CN108589561B - 重载铁路桥墩钢套环加固结构 - Google Patents

重载铁路桥墩钢套环加固结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种重载铁路桥墩钢套环加固结构，属于桥梁加固技术领域，包括横截面为圆形的原桥墩，在所述原桥墩外侧还依次包裹设置有高效界面粘合剂层、高流动性膨胀型水泥基灌注料层、钢套环、钢套环罩面层以及金属热熔喷镀层；本发明可用于盐碱腐蚀混凝土桥墩多层次加固，具有多重防护、成本适中、耐久性好等特点。

Description

重载铁路桥墩钢套环加固结构
技术领域
本发明涉及一种加固结构，具体的说是一种重载铁路桥墩钢套环加固结构，属于桥梁加固技术领域。
背景技术
钢筋混凝土桥墩是全球桥梁主要的桥墩形式。近年来，不少桥墩的病害问题日益引起工程界和学术界的重视。桥梁墩台的病害不仅反映了墩台的耐久性等状况，同时对桥梁运营中的结构适用性有所影响，随着病害的不断累积会造成桥梁结构整体安全性和承载力降低。硫酸盐在我国西北内陆盐湖附近及黄河三角洲附近广泛分布，在滨海区域还有氯离子存在。工程调查表明，硫酸盐腐蚀是造成混凝土材料破坏的最普遍化学因素，而氯离子侵入是导致钢筋锈蚀的首要原因。目前，世界上提出了不少混凝土结构加固结构和方法，但这些加固结构和方法针对的耐久性问题往往比较单一，且防护层次也较单一，对盐碱腐蚀区域混凝土桥墩的加固不甚有效。本发明旨在提出一种多层次的，同时针对硫酸盐腐蚀和氯离子侵入的综合加固方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种重载铁路桥墩钢套环加固结构，用以解决受硫酸盐腐蚀和氯离子侵入的重载铁路桥墩的综合加固问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
重载铁路桥墩钢套环加固结构，包括横截面为圆形的原桥墩，在所述原桥墩外侧还依次包裹设置有高效界面粘合剂层、高流动性膨胀型水泥基灌注料层、钢套环、钢套环罩面层以及金属热熔喷镀层；所述高效界面粘合剂层、高流动性膨胀型水泥基灌注料层、钢套环、钢套环罩面层以及金属热熔喷镀层横截面均为圆环形；
所述钢套环为由两个半圆环的钢套环相对连接而成，每个半圆环的钢套环的两端均设置有一公扣和一母扣，两个半圆环的钢套环上的公扣和母扣相对设置并通过高强螺栓安装紧固在一起；所述钢套环内径尺寸比原桥墩尺寸粗5～10cm，且外表面粗糙；钢套环的高度超过原桥墩上的盐碱腐蚀区域上下方各30～50cm，钢套环的横截面积为原桥墩横截面积的1％～2％；
所述高效界面粘合剂层的配合比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，赛柏斯水泥基渗透结晶型粉剂0.8～1.2份，硅灰0.4～0.7份，水1份，高效减水剂用量以使拌合物易于流动为准；
所述高流动性膨胀型水泥基灌注料层灌注在钢套环与原桥墩的间隙中，其配比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，活性氧化镁膨胀剂0.08～0.15份，水0.35～0.45份，赛柏斯掺合剂0.015～0.03份，羟乙基甲基纤维素0.002～0.007份，石英砂1-2份，高效减水剂用量以使拌合物易于流动为准；
所述钢套环罩面层为在钢套环粗糙外表面上喷涂的1cm～3cm厚砂浆，砂浆配比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，活性氧化镁膨胀剂0.08～0.15份，水0.28～0.32份，赛柏斯掺合剂0.015～0.03份，羟乙基甲基纤维素0.002～0.007，石英砂1-2份，高效减水剂用量以使砂浆易于流动为准；
所述金属热熔喷镀层为附着在钢套环罩面层外侧的金属锌或者锌-铝合金。
进一步地，所述高效界面粘合剂层的配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，赛柏斯水泥基渗透结晶型粉剂1份，埃肯硅灰0.5份，洁净水1份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.015份，用量为340g/m2。
进一步地，所述钢套环为工厂预制，厚度为8.0mm，钢套环内径比原桥墩尺寸大10cm。
进一步地，所述高流动性膨胀型水泥基灌注料层配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，武汉三源活性氧化镁膨胀剂0.12份，水0.4份，赛柏斯掺合剂0.02份，羟乙基甲基纤维素0.006份，石英砂1.5份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.02份。
进一步地，所述钢套环罩面层砂浆配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，武汉三源活性氧化镁膨胀剂0.12份，水0.3份，赛柏斯掺合剂0.02份，羟乙基甲基纤维素0.006份，石英砂1.5份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.02份；钢套环罩面层厚度为2.5cm。
进一步地，所述金属热熔喷镀层厚度为0.2mm。
相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：
1.该方法可对受硫酸盐腐蚀和氯离子侵入的重载铁路混凝土桥墩实施多层次综合加固。
2.该方法得到的加固结构具有承载力高、延性好、耐久性好等特点。
3.该方法成本适中，易于实施。
其中，涂刷高效界面粘合剂的目的是将旧材料和新材料紧密粘结在一起，使之共同工作；钢套环的引入有两个目的，一是代替已锈蚀的钢筋承担压力，二是形成约束体系，即钢管混凝土结构，使混凝土的强度提高，从而保证桥墩的承载力和延性；高流动性膨胀型水泥基灌注料具有强度高，密实性好的特点，从而使硫酸盐很难侵入内部混凝土；钢套环罩面及金属热熔喷镀的目的是，形成电化学保护机制，若外界环境湿润，则锌或锌-铝合金释放电子，发生损耗，从而避免钢套环锈蚀。另外光亮的镀锌层也使混凝土桥墩更加引人注目，增强观感。
附图说明
图1是本发明的重载铁路桥墩钢套环加固结构平面示意图；
图中：1-原桥墩，2-高效界面粘合剂层，3-高流动性膨胀型水泥基灌注料层，4-钢套环，5-钢套环罩面层，6-金属热熔喷镀层，7-高强螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
如图1所示，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
某地区混凝土桥墩属于重载铁路桥墩，受盐碱腐蚀损伤严重，经鉴定需要加固。采用本发明的重载铁路桥墩钢套环加固结构，包括横截面为圆形的原桥墩1，在所述原桥墩1外侧还依次包裹设置有高效界面粘合剂层2、高流动性膨胀型水泥基灌注料层3、钢套环4、钢套环罩面层5以及金属热熔喷镀层6。高效界面粘合剂层2、高流动性膨胀型水泥基灌注料层3、钢套环4、钢套环罩面层5以及金属热熔喷镀层6横截面均为圆环形。钢套环4为由两个半圆环的钢套环相对连接而成，每个半圆环的钢套环的两端均设置有一公扣和一母扣，两个半圆环的钢套环上的公扣和母扣相对设置并通过高强螺栓7安装紧固在一起。
具体加固结构和方法为：根据桥墩表面损伤情况，选择有代表性的三个点进行损伤层厚度测定，使用了基于超声波技术的单面平测法。采用了50kHz的低频厚度振动式换能器。将换能器的发射端置于上述一点不动，换能器的接收端沿直线以测距30mm，60mm，90mm……放置，读取一系列声时值，由仪器配套的计算机软件计算得到有代表性的三个点的损伤层厚度分别为45mm，38mm，46mm。认为损伤层厚度为50mm左右，用气锤结合敲击剔除损伤层混凝土，个别钢筋发现有锈蚀，用喷砂法清除铁锈，再用洁净水喷洒去除粉尘。高效界面粘合剂层2的配合比为金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，赛柏斯水泥基渗透结晶型粉剂1份，埃肯硅灰0.5份，洁净水1份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.015份。搅拌均匀后涂刷至混凝土暴露面上，用量为340g/m2。采用的钢套环4为工厂预制，厚度为8.0mm，钢套环4外轮廓比原混凝土桥墩大10cm，钢套环4的高度应超过桥墩硫酸盐腐蚀区域上下方各40cm，钢套环4的横截面积为原桥墩1横截面积的1.5％，使用高强螺栓7安装紧固。高流动性膨胀型水泥基灌注料层3配合比为金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，武汉三源活性氧化镁膨胀剂0.12份，水0.4份，赛柏斯掺合剂0.02份，羟乙基甲基纤维素0.006，石英砂1.5份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.02份，流动性良好。注入钢套环4和混凝土间隙后，保湿养护14天。钢套环罩面层5的砂浆的用水量为0.3份，其余组分与高流动性膨胀型水泥基灌注料层3相同。钢套环罩面层5喷涂厚度大约为2.5cm，覆膜养护28天。使用氧-乙炔作为燃料，锌金属丝通过焰心自动给送，锌熔化并同时被压缩空气流雾化并喷射到钢套环罩面层5上，金属热熔喷镀层6喷涂厚度为0.2mm左右。工程试验段载荷试验表明加固效果良好。
上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。

Claims (6)

1.重载铁路桥墩钢套环加固结构，包括横截面为圆形的原桥墩(1)，其特征在于：在所述原桥墩(1)外侧还依次包裹设置有高效界面粘合剂层(2)、高流动性膨胀型水泥基灌注料层(3)、钢套环(4)、钢套环罩面层(5)以及金属热熔喷镀层(6)；所述高效界面粘合剂层(2)、高流动性膨胀型水泥基灌注料层(3)、钢套环(4)、钢套环罩面层(5)以及金属热熔喷镀层(6)横截面均为圆环形；
所述钢套环(4)为由两个半圆环的钢套环相对连接而成，每个半圆环的钢套环的两端均设置有一公扣和一母扣，两个半圆环的钢套环上的公扣和母扣相对设置并通过高强螺栓(7)安装紧固在一起；所述钢套环(4)内径尺寸比原桥墩(1)尺寸粗5～10cm，且外表面粗糙；钢套环(4)的高度超过原桥墩(1)上的盐碱腐蚀区域上下方各30～50cm，钢套环(4)的横截面积为原桥墩(1)横截面积的1％～2％；
所述高效界面粘合剂层(2)的配合比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，赛柏斯水泥基渗透结晶型粉剂0.8～1.2份，硅灰0.4～0.7份，水1份，高效减水剂用量以使拌合物易于流动为准；
所述高流动性膨胀型水泥基灌注料层(3)灌注在钢套环(4)与原桥墩(1)的间隙中，其配比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，活性氧化镁膨胀剂0.08～0.15份，水0.35～0.45份，赛柏斯掺合剂0.015～0.03份，羟乙基甲基纤维素0.002～0.007份，石英砂1-2份，高效减水剂用量以使拌合物易于流动为准；
所述钢套环罩面层(5)为在钢套环(4)粗糙外表面上喷涂的1cm～3cm厚砂浆，砂浆配比为：P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，活性氧化镁膨胀剂0.08～0.15份，水0.28～0.32份，赛柏斯掺合剂0.015～0.03份，羟乙基甲基纤维素0.002～0.007份，石英砂1-2份，高效减水剂用量以使砂浆易于流动为准；
所述金属热熔喷镀层(6)为附着在钢套环罩面层(5)外侧的金属锌或者锌-铝合金。
2.根据权利要求1所述的重载铁路桥墩钢套环加固结构，其特征在于：所述高效界面粘合剂层(2)的配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，赛柏斯水泥基渗透结晶型粉剂1份，埃肯硅灰0.5份，洁净水1份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.015份，用量为340g/m2。
3.根据权利要求1所述的重载铁路桥墩钢套环加固结构，其特征在于：所述钢套环(4)为工厂预制，厚度为8.0mm，钢套环内径比原桥墩(1)尺寸大10cm。
4.根据权利要求1所述的重载铁路桥墩钢套环加固结构，其特征在于：所述高流动性膨胀型水泥基灌注料层(3)配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，武汉三源活性氧化镁膨胀剂0.12份，水0.4份，赛柏斯掺合剂0.02份，羟乙基甲基纤维素0.006份，石英砂1.5份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.02份。
5.根据权利要求1所述的重载铁路桥墩钢套环加固结构，其特征在于：所述钢套环罩面层(5)砂浆配合比为：金隅牌P.O.42.5普通硅酸盐水泥1份，武汉三源活性氧化镁膨胀剂0.12份，水0.3份，赛柏斯掺合剂0.02份，羟乙基甲基纤维素0.006份，石英砂1.5份，西卡Visco Crete新一代聚羧酸高效减水剂0.02份；钢套环罩面层(5)厚度为2.5cm。
6.根据权利要求1所述的重载铁路桥墩钢套环加固结构，其特征在于：所述金属热熔喷镀层(6)厚度为0.2mm。
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