CN108708304A - 一种旧t型梁桥钢丝绳mpc复合抗剪加固构造及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造及施工方法，旧T型梁为梁端靠近四分之一截面有斜裂缝使抗剪承载能力不满足现行交通量要求的旧T型梁；角型定位钢板锚栓于旧T型梁两侧腹板表面；高强钢丝绳锚固于两角型定位钢板之间，MPC材料加固层浇注于旧T型梁两侧两角型定位钢板之间；膨胀螺栓一端锚于旧T型梁腹板混凝土内，另一端锚固于角型定位钢板表面，主要起到固定角型定位钢板的作用；压花锚具用于每根钢丝绳在角型定位钢板上的锚固。本发明是对旧T型梁桥抗剪加固施工方法，其加固结构简单，工程施工质量易于保证，受力性能好，加固效果明显，施工方便快捷，施工所需机具、设备要求较低，易于推广。

Description

一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造及施工方法

技术领域

本发明属于T型梁桥加固技术领域，更具体涉及一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造及施工方法。

背景技术

随着我国国民经济快速发展，促进了我国公路交通建设事业的迅猛发展，促使了桥梁工程的建设和发展。在已有桥梁中，中小跨径桥梁占据了很大比重。其中，T型梁桥具有预制简单、节省材料、安装方便、跨越能力较大等优点，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。近几年有很多的桥梁改扩建工程实施，有大量桥梁在未达到到期设计年限，旧桥就被拆除，随意堆砌对环境造成很大污染，对这些病险桥梁进行系统的病害分析，通过简单经济的加固措施改善其正常使用性能及增加承载能力，延长其使用寿命是桥梁研究应用的必然要求。

目前常用的T梁桥加固方法有截面增厚法、体外预应力加固法、粘贴加固法等。截面增厚法因在加固的同时，较大幅度的增加了结构自重，因此目前较少采用；体外预应力加固法虽然可以较大幅度提高结构承载能力，但体外预应力钢筋耐久性较难保证。粘贴加固法是采用在结构受力部位粘贴异种材料(如：碳纤维布、钢板、MPC材料等)，从而提高结构承载能力的一种加固方法。虽然相比截面增厚法、体外预应力加固法，粘贴加固法具有一定的优势，但目前仍存在较多不足，例如：粘贴碳纤维布、钢板等厚度较薄材料，在较大荷载作用下基材粘结效果较难保证；MPC材料虽然具有轻质、高强、高韧、粘结性好等优点，但单一使用此种材料加固，承载能力提高程度有限，随着我国公路交通量的不断提高，这对其加固构造及加固方法提出了更高的要求。

所以在这种背景下，开发一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造及施工方法，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T梁桥加固技术中的不足，在现有的技术前提下，提供一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造及施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造，包括旧T型梁、角型定位钢板、钢丝绳、MPC材料加固层；所述的旧T型梁为梁端至四分之一截面腹板处有斜裂缝使抗剪承载能力不满足现行交通量要求的旧T型梁；在所述旧T型梁两端的腹板两侧均安装有角型定位钢板，每侧设有两个角型定位钢板，所述的两个角型定位钢板上下对称设置；多根所述的钢丝绳两端锚固于上下对称的两个角型定位钢板上；所述的MPC材料加固层浇注于旧T型梁两侧两角型定位钢板之间。

进一步的，所述的角型定位钢板的长度满足条件：旧T型梁长度的1/4≤角型定位钢板的长度≤旧T型梁长度的1/2。由桥梁抗剪承载能力计算和现场经验可知，主梁的抗剪承载力下降，是由主梁靠近支座(l/4～l/2)腹板处产生的斜向裂缝和箍筋屈曲导致的，所以应在此节段进行钢丝绳MPC复合抗剪加固。

进一步的，所述的角型定位钢板通过膨胀螺栓固定与所述的旧T型梁腹板上；膨胀螺栓一端锚于旧T型梁腹板混凝土内，另一端锚固于角型定位钢板表面，主要起到固定角型定位钢板的作用。

进一步的，每根钢丝绳的两端通过压花锚具锚固在角型定位钢板上。

进一步的，所述的角型定位钢板用的是∟型的单角钢，其作用为给每根钢丝绳定位、做锚固端及充当MPC材料浇筑施工的模板。

进一步的，所述的MPC材料加固层为由聚醚、聚异氰酸酯、粉煤灰按照一定1:1:2比例调配而成的复合材料，与传统的水泥砂浆相比具有轻质、高强、富有韧性、耐久性好、并且能够与混凝土表面主动粘接等优良的工程特性。

对所述的一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造及施工方法，包括以下几个步骤：

步骤1：在工厂加工四段角型定位钢板，在角型钢板的长边沿长度方向等距钻膨胀螺栓锚固孔；并在角型钢板的短边沿长度方向等距钻钢丝绳定位孔，孔洞均贯穿钢板厚度；

步骤2：在现场搭设工作平台，对已有裂缝进行灌浆处理，对加固梁抗剪加固区(即支座偏四分之一截面区域)两侧腹板混凝土表面进行凿毛处理，使坚实混凝土内层露出，形成剪力槽，且冲洗干净，对表面严重不平的用水泥砂浆填平，养护至到达一定强度后；在T型梁抗剪加固区两侧腹板对应角型钢板锚固孔处上下对称钻孔并预埋膨胀螺栓；

步骤3：首先将四根角型定位钢板放置于抗剪加固区位置，并通过膨胀螺栓锚固于腹板两侧；其次是穿束和张拉锚固钢丝绳；把下好料的钢丝绳从同一侧的对应的上下两个定位孔中穿出；采用单端张拉的张拉方式，先把上侧的钢丝绳头进行压花锚固，另一端用多台可实时读数的小型千斤顶同时进行张拉，张拉至设计张拉力值时，进行压花锚具锚固；使用多台千斤顶同时张拉的原因在于：该法既可以减少工作时间，而且可以避免分根张拉的应力损失，使构件与角钢有较好的整体性。

步骤4：配置MPC复合材料，在抗剪加固区搭设将加固构造包裹与内的模板(在模板上涂抹脱模剂，易于脱模)，然后浇筑MPC高韧性聚合物，浇筑前保证混凝土凿毛面处于湿润状态，养生一段时间后进行脱模，形成MPC材料加固层；

步骤5：剪短外露的钢丝绳，完成整个旧T型梁抗剪加固施工。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本方法与以前加固法相比，本发明的加固构造(角型定位钢板以及钢丝绳)将在成桥后被埋于MPC复合材料之中，保证了加固材料的工程耐久性及桥梁的整体工作性能。

(2)MPC材料与高强钢丝绳均具有较好的力学性能，同时作为加固材料，能够协调变形。经主梁抗剪承载力计算与传统加固方法对比，很有效的提高了旧梁抗剪承载能力。

(3)本发明对旧T型梁桥抗剪加固施工方法，其加固结构简单，工程施工质量易于保证，受力性能好，加固效果明显，施工方便快捷，施工所需机具、设备要求较低，易于推广。施工速度较快，有很好的社会经济效益。

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T型梁桥加固构造横断面图；

图2为旧T型梁MPC浇筑前的加固构造横断面图；

图3为旧T型梁MPC浇筑后的加固构造横断面图；

图4为旧T型梁MPC浇筑前的桥加固构造立面图；

图5为旧T型梁桥MPC浇筑后的加固构造立面图。

图中：1—旧T型梁，2—角型定位钢板，3—高强钢丝绳，4—MPC材料加固层，5—膨胀螺栓，6—压花锚具，7—支座。

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。

正如背景技术所介绍的，现有旧T型梁桥加固技术中存在如下问题：(1)粘贴碳纤维布、钢板等厚度较薄材料，在较大荷载作用下基材粘结效果较难保证；(2)MPC材料虽然具有轻质、高强、高韧、粘结性好等优点，但单一使用此种材料加固，承载能力提高程度有限。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种钢丝绳MPC复合抗剪加固构造及施工方法。

本发明中所述的“高强钢丝绳”是指用优质高碳钢盘条经索氏体化处理、酸洗、镀铜或磷化后冷拔制成。碳素钢丝采用80号钢，含碳量0.7～0.9％。高强钢丝绳用于有锚具的后张法预应力混凝土结构中，而螺旋肋钢丝及三面刻痕钢丝多用于自锚的先张法预应力混凝土结构中。以下结合附图1、2、3、4、5，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T型梁加固技术，具备能够提高旧T型梁承载能力的，新的一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造及施工方法。

结合图1～图5所示，一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造，包括旧T型梁1、角型定位钢板2、高强钢丝绳3、MPC材料加固层4、膨胀螺栓5、压花锚具6。所述的旧T型梁1为梁端靠近四分之一截面有少许斜裂缝使抗剪承载能力不满足现行交通量要求的旧T型梁1；所述的角型定位钢板2锚栓于旧T型梁1两侧腹板表面；所述的高强钢丝绳3锚固于两角型定位钢板2之间，所述的MPC材料加固层浇注于旧T型梁1两侧两角型定位钢板2之间；所述的膨胀螺栓5一端锚于旧T型梁1腹板混凝土内，另一端锚固于角型定位钢板2表面，主要起到固定角型定位钢板2的作用；所述的压花锚具6用于每根钢丝绳在角型定位钢板2上的锚固。

结合图1～图5所示，角型定位钢板2一共是八个，其中四个固定在旧T型梁1的一端，另外四个固定在旧T型梁1的另一端；且每一端角型定位钢板的分布情况如下：

腹板两侧各安装两个角型定位钢板，每一侧的两个角型定位钢板上下对称设置。

每个角型定位钢板2用的是∟63×40×7的单角钢，长度约为1/4梁长，其作用为给每根钢丝绳定位、做锚固端及充当MPC材料浇筑施工的模板。

结合图1～图5所示，所述的高强钢丝绳3采用公寸直径为4.0mm的高强钢丝束，截面面积为5.69mm²；高强钢丝绳3包括多根，多根高强钢丝绳3相互平行的锚固在上下对应的两角型定位钢板2之间；对单根钢丝束施加的力不宜过大，否则会导致张拉施工操作困难，所以钢丝束直径选择不应太大。

结合图1～图5所示，所述的MPC材料加固层4为由聚醚、聚异氰酸酯、粉煤灰按照一定1:1:2比例调配而成的复合材料，厚度约为4.5cm。经过大量试验分析发现，此比例下MPC复合材料的抗拉、抗剪、抗弯等力学性质达到最佳，厚度在4.5cm处，耗材最少且承载力增长明显，有经济、环保的优点。

结合图1～图5所示，所述的膨胀螺栓5的型号为M10×50，总长5cm，螺杆直径为10mm。

对所述的一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造及施工方法，包括以下几个步骤：

步骤1：在工厂加工四段角型定位钢板2，在角型钢板的长边沿长度方向五等距钻膨胀螺栓5锚固孔，钻孔直径约为1.2cm,并在角型钢板的短边沿长度方向等距钻直径为9mm的孔，间距为15cm的钢丝绳定位孔，孔洞均贯穿钢板厚度；

步骤2：在现场搭设工作平台，对已有裂缝进行灌浆处理，对加固梁抗剪加固区(即支座偏四分之一截面区域)两侧腹板混凝土表面进行凿毛处理，使坚实混凝土内层露出，形成剪力槽，利用高压水枪冲洗干净，对表面严重不平的用水泥砂浆填平，养护至到达一定强度后；在旧T型梁1抗剪加固区两侧腹板对应角型钢板较长边六个孔处采用12mm钻头上下对称钻4cm的孔并预埋膨胀螺栓5；

步骤3：首先将四根角型定位钢板2放置于抗剪加固区位置，并通过膨胀螺栓5锚固于腹板两侧；其次是穿束和张拉锚固高强钢丝绳3。把下好料的钢丝绳从同一侧的对应的上下两个定位孔中穿出；采用单端张拉的张拉方式，先把上侧的钢丝绳头进行压花锚固，另一端用多台可实时读数的小型千斤顶进行同时张拉，张拉至设计张拉力值时，进行压花锚具6锚固；使用多台千斤顶同时张拉的原因在于：该法既可以减少工作时间，而且可以避免分根张拉的应力损失，使构件与角钢有较好的整体性。

步骤4：配置MPC复合材料，在抗剪加固区搭设将加固构造包裹与内的模板(在模板上涂抹脱模剂，易于脱模)，然后浇筑MPC高韧性聚合物，浇筑前保证混凝土凿毛面处于湿润状态，养生24小时后进行脱模，形成MPC材料加固层4；

步骤5：剪短外露的钢丝绳，完成整个旧T型梁1抗剪加固施工。

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 (8)

1.一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造，其特征在于：包括旧T型梁、角型定位钢板、钢丝绳、MPC材料加固层；所述的旧T型梁为梁端靠近四分之一截面有斜裂缝使抗剪承载能力不满足现行交通量要求的旧T型梁；在所述旧T型梁两端的腹板两侧均安装有角型定位钢板，每侧设有两个角型定位钢板，所述的两个角型定位钢板上下对称设置；多根所述的钢丝绳两端锚固于上下对称的两个角型定位钢板上；所述的MPC材料加固层浇注于旧T型梁两侧两角型定位钢板之间。

2.如权利要求1所述的一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造，其特征在于：所述的角型定位钢板的长度满足条件：旧T型梁长度的1/4≤角型定位钢板的长度≤旧T型梁长度的1/2。

3.如权利要求1所述的一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造，其特征在于：所述的角型定位钢板通过膨胀螺栓固定与所述的腹板上。

4.如权利要求1所述的一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造，其特征在于：每根钢丝绳的两端通过压花锚具锚固在角型定位钢板上。

5.如权利要求1所述的一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造，其特征在于：所述的多根所述的钢丝绳相互平行，且等间距设置。

6.如权利要求1所述的一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造，其特征在于：所述的角型定位钢板用的是∟型的单角钢，其作用为给每根钢丝绳定位、做锚固端及充当MPC材料浇筑施工的模板。

7.如权利要求1-7任一所述的旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造的施工方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤1：在工厂加工四段角型定位钢板，在角型钢板的长边沿长度方向等距钻膨胀螺栓锚固孔；并在角型钢板的短边沿长度方向等距钻钢丝绳定位孔，孔洞均贯穿钢板厚度；

步骤2：在现场搭设工作平台，对已有裂缝进行灌浆处理，对加固梁抗剪加固区两侧腹板混凝土表面进行凿毛处理，使坚实混凝土内层露出，形成剪力槽，且冲洗干净，对表面严重不平的用水泥砂浆填平，养护至到达一定强度后；在T型梁抗剪加固区两侧腹板对应角型钢板锚固孔处上下对称钻孔并预埋膨胀螺栓；

步骤3：首先将四根角型定位钢板放置于抗剪加固区位置，并通过膨胀螺栓锚固于腹板两侧；其次是穿束和张拉锚固高强钢丝绳；把下好料的钢丝绳从同一侧的对应的上下两个定位孔中穿出；采用单端张拉的张拉方式，先把上侧的钢丝绳头进行压花锚固，另一端用多台可实时读数的小型千斤顶同时进行张拉，张拉至设计张拉力值时，进行压花锚具锚固；

步骤4：配置MPC复合材料，在抗剪加固区搭设将加固构造包裹与内的模板，然后浇筑MPC高韧性聚合物，浇筑前保证混凝土凿毛面处于湿润状态，养生一段时间后进行脱模，形成MPC材料加固层；

步骤5：剪短外露的钢丝绳，完成整个旧T型梁抗剪加固施工。

8.如权利要求7所述的一种旧T型梁桥钢丝绳MPC复合抗剪加固构造的施工方法，其特征在于：所述的MPC材料加固层为由聚醚、聚异氰酸酯、粉煤灰按照一定1:1:2比例调配而成的复合材料。