CN109972538A - 一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构与施工技术 - Google Patents
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Abstract
一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构，桥梁梁体的底面与侧面分别植入底部锚固筋和侧面锚固筋，侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板、抗剪U形钢板通过底部锚固筋、侧面锚固筋分别外挂于桥梁梁体的侧部、底部及侧部与底部，其与桥梁梁体的外表面之间设有垂直距离不小于10mm空隙的腔室，腔室内注入填满填充料，侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板、抗剪U形钢板通过底部锚固筋、侧面锚固筋及填充料与桥梁梁体共同组合为一体。本发明主要解决现有粘贴钢板与增大截面加固技术的缺陷，工艺简单、成本低，能够满足混凝土桥梁结构的加固需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁加固技术，尤其是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构与施工技术，属于土木工程技术领域。
背景技术
我国已经建设了近百万座桥梁，经过多年的运营，已建桥梁逐渐呈现出不同的结构病害，例如桥梁裂缝不断扩展、损伤不断积累，进而承载力逐渐降低、截面刚度持续下降。另外，随着运输行业的发展，桥梁的承载需求越来越大，部分路线荷载等级亟待提高，对应桥梁原设计承载力已经无法满足要求，严重影响了桥梁的安全性能。因此，桥梁的加固与修复已成为桥梁养护领域必须面临的技术问题。
对于钢筋混凝土桥梁，目前常用的加固技术中，增大截面加固技术通过现场在混凝土梁底部架设模板，浇筑砂浆、混凝土等材料，使梁体截面尺寸增大，提高混凝土梁承载力，粘贴钢板加固技术使用结构胶将钢板粘贴于混凝土梁的受力部位。增大截面加固技术和粘贴钢板加固技术由于其材料来源简单、工艺容易掌握，发展成为最常用的两种加固技术，增大截面加固技术能够有效提高截面刚度与承载力，粘贴钢板加固技术能够有效提高截面承载力。然而，增大截面加固技术和粘贴钢板加固技术也存在相应的不足。
如“适用于超强高韧性树脂混凝土的T梁加固装置”(申请号201721274880.7)，通过浇筑超强高韧性树脂混凝土增大受拉区截面，这种方法缺点在于部分桥梁底部不利于设置模板，现场难以实现操作，且混凝土梁的受剪区域没有得到有效的加固增强；再如中国专利“钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置及加固方法”(申请号201410751540.3)，其采用了加压固定装置，使粘贴钢板时，钢板与混凝土梁底面接触更为紧密，其缺点在于钢板与混凝土梁之间易发生剥离、结构胶耐高温性抗冻性较差，在复杂环境的作用下，仍会导致钢板剥落现象，失去加固作用，且弯、剪加固孤立。
发明内容
本发明主要解决现有粘贴钢板、增大截面加固技术钢板容易脱落，难以支架模板等缺陷，将钢板通过锚杆、砂浆与混凝土梁进行物理连接，同时以钢板为模板，实现增大截面与粘贴钢板的加固效果。
本发明的技术方案为：一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构，其特征在于桥梁梁体的底面与侧面分别植入底部锚固筋和侧面锚固筋，侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板、抗剪U形钢板通过底部锚固筋、侧面锚固筋分别外挂于桥梁梁体的侧部、底部及侧部与底部，侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板、抗剪U形钢板相互拼接为整体形成加固钢板，侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板、抗剪U形钢板与桥梁梁体的外表面之间设有垂直距离不小于10mm空隙的腔室，侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板沿着桥梁梁体的长度方向通长设置，两个侧面抗弯钢板在横截面上垂直搭接于一个底面抗弯钢板的宽度方向的两端形成U形形状，侧面抗弯钢板的布置高度为自桥梁梁体的底面至桥梁梁体的高度的1/15～1/3，抗剪U形钢板为U形形状，布置于桥梁梁体位于支座与跨中不超过1/4跨度区域，抗剪U形钢板的侧面高度不小于桥梁梁体高度的2/3，其底面宽度等同于底面抗弯钢板的宽度，腔室内注入填满填充料，侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板、抗剪U形钢板通过底部锚固筋、侧面锚固筋及填充料与桥梁梁体共同组合为一体。
所述的桥梁梁体为钢筋混凝土结构，底部锚固筋垂直于桥梁梁体的底面，侧面锚固筋垂直于桥梁梁体的侧面，其分别通过结构胶或锚固砂浆分别锚固于桥梁梁体的锚固孔，在竖向、纵向的布置间距为100～1000mm，锚固深度不小于其直径的5倍，底部锚固筋、侧面锚固筋穿过加固钢板的预留孔，且外露端头设有螺纹并拧紧配套的螺帽。
所述的底面抗弯钢板的平面平行于桥梁梁体的底面，侧面抗弯钢板的平面平行于桥梁梁体的侧面。
所述的填充料是混凝土、砂浆、环氧砂浆中的一种，其内部添加钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维、植物纤维中的一种或多种。
一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构施工技术，其特征在于通过钻孔、安装锚固装置、固定加固钢板、封堵端头、灌注填充料及养护防护，实现对桥梁梁体的钢板内灌填充料组合加固，具体包括以下步骤：
1)钻孔：在桥梁梁体的底面与侧面分别钻入与底部锚固筋和侧面锚固筋相对应的锚固孔。
2)安装锚固装置：在桥梁梁体的底面与侧面的锚固孔内分别通过结构胶或锚固砂浆植入底部锚固筋和侧面锚固筋，其在竖向、纵向的布置间距为100～1000mm，锚固深度不小于其直径的5倍。
3)固定加固钢板：侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板、抗剪U形钢板通过底部锚固筋、侧面锚固筋分别外挂于桥梁梁体的侧部、底部及侧部与底部，侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板、抗剪U形钢板相互拼接为整体形成加固钢板，加固钢板与桥梁梁体的外表面之间设有垂直距离不小于10mm空隙的腔室，底部锚固筋、侧面锚固筋穿过加固钢板的预留孔，且外露端头设有螺纹并拧紧配套的螺帽。
4)封堵端头：通过模板或填充物填塞封堵加固钢板与桥梁梁体的外表面之间的腔室的两端端头。
5)灌注填充料：在加固钢板与桥梁梁体的外表面之间的腔室内灌注填充料，填充料是混凝土、砂浆、环氧砂浆中的一种，其内部添加钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维、植物纤维中的一种或多种。
6)养护防护：对填充料进行养护，填充料形成强度后对锚固装置2及加固钢板进行防护。
所述的桥梁梁体为钢筋混凝土结构，侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板沿着桥梁梁体的长度方向通长设置，两个侧面抗弯钢板在横截面上垂直搭接于一个底面抗弯钢板的宽度方向的两端形成U形形状，侧面抗弯钢板的布置高度为自桥梁梁体的底面至桥梁梁体的高度的1/15～1/3，抗剪U形钢板为U形形状，布置于桥梁梁体位于支座与跨中不超过1/4跨度区域，抗剪U形钢板的侧面高度不小于桥梁梁体高度的2/3，其底面宽度等同于底面抗弯钢板的宽度。
本发明克服了传统粘贴钢板、增大截面加固方法的钢板易剥落、模板搭设施工困难，弯、剪加固孤立，具有以下有益效果：
(1)以钢板为模板，锚固于混凝土桥梁梁体自身，简化了传统的支架架设模板的施工工艺。
(2)加固钢板通过底部锚固筋和侧面锚固筋、填充料与桥梁梁体固结为一体，形成了加固钢板与混凝土一体化的组合结构，大幅度提高结构的承载力与刚度。
(3)底部锚固筋和侧面锚固筋相当于加固钢板与加固结构混凝土之间的剪力连接件，有效传递加固钢板与混凝土之间的剪力，避免了钢板的剥落破坏。
(4)填充料采用混凝土、砂浆或环氧砂浆等，截面尺寸增加大，且避免使用结构胶，有效降低造价。
(5)侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板、抗剪U形钢板相互拼接为整体形成加固钢板，抗弯加固与抗剪加固有效统一，进一步抑制了普通粘贴钢板加固侧面抗弯钢板、底面抗弯钢板易剥离的通病。
附图说明：
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构的完整立体结构；
图2是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构的受弯区加固断面；
图3是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构的受剪区加固断面；
图4是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构的施工技术流程图；
图5是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构的桥梁梁体钻孔示意图；
图6是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构的安装锚固装置示意图；
图7是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构的固定加固钢板示意图；
图8是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构的封堵端头示意图；
图9是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构的灌注填充料示意图；
图10是一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构的养护防护示意图。
在附图中，100为桥梁梁体；11为底部锚固筋；12为侧面锚固筋；2为螺帽；31为侧面抗弯钢板；32为底面抗弯钢板；33为抗剪U形钢板；3为加固钢板；4为填充料。
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，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
如附图所示，一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构，其特征在于桥梁梁体100的底面与侧面分别植入底部锚固筋11和侧面锚固筋12，侧面抗弯钢板31、底面抗弯钢板32、抗剪U形钢板33通过底部锚固筋11、侧面锚固筋12分别外挂于桥梁梁体100的侧部、底部及侧部与底部，侧面抗弯钢板31、底面抗弯钢板32、抗剪U形钢板33相互拼接为整体形成加固钢板3，侧面抗弯钢板31、底面抗弯钢板32、抗剪U形钢板33与桥梁梁体100的外表面之间设有垂直距离不小于10mm空隙的腔室，侧面抗弯钢板31、底面抗弯钢板32沿着桥梁梁体100的长度方向通长设置，两个侧面抗弯钢板31在横截面上垂直搭接于一个底面抗弯钢板32的宽度方向的两端形成U形形状，侧面抗弯钢板31的布置高度为自桥梁梁体100的底面至桥梁梁体100的高度的1/15～1/3，抗剪U形钢板33为U形形状，布置于桥梁梁体100位于支座与跨中不超过1/4跨度区域，抗剪U形钢板33的侧面高度不小于桥梁梁体100高度的2/3，其底面宽度等同于底面抗弯钢板32的宽度，腔室内注入填满填充料4，侧面抗弯钢板31、底面抗弯钢板32、抗剪U形钢板33通过底部锚固筋11、侧面锚固筋12及填充料4与桥梁梁体100共同组合为一体。
所述的桥梁梁体100为钢筋混凝土结构，底部锚固筋11垂直于桥梁梁体100的底面，侧面锚固筋12垂直于桥梁梁体100的侧面，其分别通过结构胶或锚固砂浆分别锚固于桥梁梁体100的锚固孔101，在竖向、纵向的布置间距为100～1000mm，锚固深度不小于其直径的5倍，底部锚固筋11、侧面锚固筋12穿过加固钢板3的预留孔，且外露端头设有螺纹并拧紧配套的螺帽2。
所述的底面抗弯钢板32的平面平行于桥梁梁体100的底面，侧面抗弯钢板31的平面平行于桥梁梁体100的侧面。
所述的填充料4是混凝土、砂浆、环氧砂浆中的一种，其内部添加钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维、植物纤维中的一种或多种。
一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构施工技术，其特征在于通过钻孔、安装锚固装置、固定加固钢板、封堵端头、灌注填充料及养护防护，实现对桥梁梁体的钢板内灌填充料组合加固，具体包括以下步骤：
1)钻孔：在桥梁梁体100的底面与侧面分别钻入与底部锚固筋11和侧面锚固筋12相对应的锚固孔101。
2)安装锚固装置：在桥梁梁体100的底面与侧面的锚固孔101内分别通过结构胶或锚固砂浆植入底部锚固筋11和侧面锚固筋12，其在竖向、纵向的布置间距为100～1000mm，锚固深度不小于其直径的5倍。
3)固定加固钢板：侧面抗弯钢板31、底面抗弯钢板32、抗剪U形钢板33通过底部锚固筋11、侧面锚固筋12分别外挂于桥梁梁体100的侧部、底部及侧部与底部，侧面抗弯钢板31、底面抗弯钢板32、抗剪U形钢板33相互拼接为整体形成加固钢板3，加固钢板3与桥梁梁体100的外表面之间设有垂直距离不小于10mm空隙的腔室，底部锚固筋11、侧面锚固筋12穿过加固钢板3的预留孔，且外露端头设有螺纹并拧紧配套的螺帽2。
4)封堵端头：通过模板或填充物填塞封堵加固钢板3与桥梁梁体100的外表面之间的腔室的两端端头。
5)灌注填充料：在加固钢板3与桥梁梁体100的外表面之间的腔室内灌注填充料4，填充料4是混凝土、砂浆、环氧砂浆中的一种，其内部添加钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维、植物纤维中的一种或多种。
6)养护防护：对填充料4进行养护，填充料4形成强度后对螺帽2及加固钢板3进行防护。
所述的桥梁梁体100为钢筋混凝土结构，侧面抗弯钢板31、底面抗弯钢板32沿着桥梁梁体100的长度方向通长设置，两个侧面抗弯钢板31在横截面上垂直搭接于一个底面抗弯钢板32的宽度方向的两端形成U形形状，侧面抗弯钢板31的布置高度为自桥梁梁体100的底面至桥梁梁体100的高度的1/15～1/3，抗剪U形钢板33为U形形状，布置于桥梁梁体100位于支座与跨中不超过1/4跨度区域，抗剪U形钢板33的侧面高度不小于桥梁梁体100高度的2/3，其底面宽度等同于底面抗弯钢板32的宽度。
Claims (6)
1.一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构，其特征在于桥梁梁体(100)的底面与侧面分别植入底部锚固筋(11)和侧面锚固筋(12)，侧面抗弯钢板(31)、底面抗弯钢板(32)、抗剪U形钢板(33)通过底部锚固筋(11)、侧面锚固筋(12)分别外挂于桥梁梁体(100)的侧部、底部及侧部与底部，侧面抗弯钢板(31)、底面抗弯钢板(32)、抗剪U形钢板(33)相互拼接为整体形成加固钢板(3)，侧面抗弯钢板(31)、底面抗弯钢板(32)、抗剪U形钢板(33)与桥梁梁体(100)的外表面之间设有垂直距离不小于10mm空隙的腔室，侧面抗弯钢板(31)、底面抗弯钢板(32)沿着桥梁梁体(100)的长度方向通长设置，两个侧面抗弯钢板(31)在横截面上垂直搭接于一个底面抗弯钢板(32)的宽度方向的两端形成U形形状，侧面抗弯钢板(31)的布置高度为自桥梁梁体(100)的底面至桥梁梁体(100)的高度的1/15～1/3，抗剪U形钢板(33)为U形形状，布置于桥梁梁体(100)位于支座与跨中不超过1/4跨度区域，抗剪U形钢板(33)的侧面高度不小于桥梁梁体(100)高度的2/3，其底面宽度等同于底面抗弯钢板(32)的宽度，腔室内注入填满填充料(4)，侧面抗弯钢板(31)、底面抗弯钢板(32)、抗剪U形钢板(33)通过底部锚固筋(11)、侧面锚固筋(12)及填充料(4)与桥梁梁体(100)共同组合为一体。
2.根据权利要求1所述的一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构，其特征在于，所述的桥梁梁体(100)为钢筋混凝土结构，底部锚固筋(11)垂直于桥梁梁体(100)的底面，侧面锚固筋(12)垂直于桥梁梁体(100)的侧面，其分别通过结构胶或锚固砂浆分别锚固于桥梁梁体(100)的锚固孔(101)，在竖向、纵向的布置间距为100～1000mm，锚固深度不小于其直径的5倍，底部锚固筋(11)、侧面锚固筋(12)穿过加固钢板(3)的预留孔，且外露端头设有螺纹并拧紧配套的螺帽(2)。
3.根据权利要求1所述的一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构，其特征在于，所述的底面抗弯钢板(32)的平面平行于桥梁梁体(100)的底面，侧面抗弯钢板(31)的平面平行于桥梁梁体(100)的侧面。
4.根据权利要求1所述的一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构，其特征在于，所述的填充料(4)是混凝土、砂浆、环氧砂浆中的一种，其内部添加钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维、植物纤维中的一种或多种。
5.一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构施工技术，其特征在于通过钻孔、安装锚固装置、固定加固钢板、封堵端头、灌注填充料及养护防护，实现对桥梁梁体的钢板内灌填充料组合加固，具体包括以下步骤：
1)钻孔：在桥梁梁体(100)的底面与侧面分别钻入与底部锚固筋(11)和侧面锚固筋(12)相对应的锚固孔(101)。
2)安装锚固装置：在桥梁梁体(100)的底面与侧面的锚固孔(101)内分别通过结构胶或锚固砂浆植入底部锚固筋(11)和侧面锚固筋(12)，其在竖向、纵向的布置间距为100～1000mm，锚固深度不小于其直径的5倍。
3)固定加固钢板：侧面抗弯钢板(31)、底面抗弯钢板(32)、抗剪U形钢板(33)通过底部锚固筋(11)、侧面锚固筋(12)分别外挂于桥梁梁体(100)的侧部、底部及侧部与底部，侧面抗弯钢板(31)、底面抗弯钢板(32)、抗剪U形钢板(33)相互拼接为整体形成加固钢板(3)，加固钢板(3)与桥梁梁体(100)的外表面之间设有垂直距离不小于10mm空隙的腔室，底部锚固筋(11)、侧面锚固筋(12)穿过加固钢板(3)的预留孔，且外露端头设有螺纹并拧紧配套的螺帽(2)。
4)封堵端头：通过模板或填充物填塞封堵加固钢板(3)与桥梁梁体(100)的外表面之间的腔室的两端端头。
5)灌注填充料：在加固钢板(3)与桥梁梁体(100)的外表面之间的腔室内灌注填充料(4)，填充料(4)是混凝土、砂浆、环氧砂浆中的一种，其内部添加钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维、植物纤维中的一种或多种。
6)养护防护：对填充料(4)进行养护，填充料(4)形成强度后对螺帽(2)及加固钢板(3)进行防护。
6.根据权利要求1所述的一种钢板内灌填充料组合加固混凝土桥梁结构施工技术，其特征在于，所述的桥梁梁体(100)为钢筋混凝土结构，侧面抗弯钢板(31)、底面抗弯钢板(32)沿着桥梁梁体(100)的长度方向通长设置，两个侧面抗弯钢板(31)在横截面上垂直搭接于一个底面抗弯钢板(32)的宽度方向的两端形成U形形状，侧面抗弯钢板(31)的布置高度为自桥梁梁体(100)的底面至桥梁梁体(100)的高度的1/15～1/3，抗剪U形钢板(33)为U形形状，布置于桥梁梁体(100)位于支座与跨中不超过1/4跨度区域，抗剪U形钢板(33)的侧面高度不小于桥梁梁体(100)高度的2/3，其底面宽度等同于底面抗弯钢板(32)的宽度。
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