CN110644382A - 一种变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于：其施工步骤主要包括：1）变截面梁梁底切割形成凹槽；2）安装固定端底座、张拉锚固装置和中间夹持底座；3）将碳纤维板铺贴在凹槽内；4）碳纤维板右端通过固定端底座锁紧，左端用张拉锚固装置锁紧；5）用张拉锚固装置张拉碳纤维板，张拉后用中间夹持底座锁紧碳纤维板的中间部分；6）填铺表观层。本发明涉及的施工方法通过中间夹持底座，将上凸曲线分割成多段直线，解决变截面梁中间向上凸的底板无法进行预应力张拉的问题，可实现一次张拉、多点锚固，提高张拉施工效率。

Description

一种变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁加固技术领域，适用于变截面梁上凸底板采用预应力碳纤维板进行补强、破损维修等加固施工，尤其适用于一种变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法。

背景技术

由于标准提高、设计施工不当、荷载增加、材料老化、环境腐蚀及使用功能变更等众多原因，许多桥梁面临着或拆除重建或加固补强，拆除重建耗时耗力耗资源，加固补强具有绿色、环保、节能、可持续发展的特点，预应力碳纤维板作为一种加固补强方法正广泛应用于桥梁加固工程中。经过多年的工程实践以及业内同行的经验教训总结，预应力碳纤维板只能应用于具有平直表面的结构加固，而对于支座处厚、跨中薄的变截面梁，其梁底板呈上凸形曲线，采用碳纤维板两端锚固和张拉的常规方法根本无法进行加固施工，而此种梁桥在实际工程中应用非常广泛，亟须提出相应的解决措施。

发明内容

本发明的目的在于针对变截面梁曲线桥梁预应力碳纤维板加固困难的问题，提出了一种变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法。

为了达到目的，本发明提供的技术方案为：

本发明涉及的一种变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于：其包括以下步骤：

1）变截面梁梁底切割形成凹槽；

2）在凹槽的最右端安装固定端底座，在凹槽的最左端安装张拉锚固装置，在固定端底座和张拉锚固装置之间的凹槽内间隔地安装若干中间夹持底座；

3）将碳纤维板铺贴在凹槽内；

4）碳纤维板右端通过锚具顶板锁紧于固定端底座，在各中间夹持底座安装锚具顶板但不压紧碳纤维板，碳纤维板左端用张拉锚固装置锁紧，碳纤维板铺设完成后，间隔安装压紧条用于压紧碳纤维板；

5）张拉锚固装置对碳纤维板进行张拉，张拉完成后拧紧各中间夹持底座处的锚具顶板，使锚具顶板和中间夹持底座夹紧碳纤维板；

6）用水泥浆涂抹在上碳纤维板及底座上，水泥浆填铺满整个凹槽形成表观层。

优选地，所述步骤1）包括：

1.1）根据变截面梁底板混凝土表层损伤情况，并考虑碳纤维板的设计厚度和表面防护层厚度以及结构胶层厚度，确定要凿去的混凝土保护层的厚度，施工人员在梁底面使用墨盒弹出开槽线，并标记清楚要凿去的混凝土厚度，使用墨盒弹出中间夹持底座、固定端底座和张拉锚固装置的安装位置线，并将钻孔位置标记在梁底；

1.2）使用切割机顺弧线方向切割形成凹槽，凹槽的开凿宽度与碳纤维板的宽度相匹配，使用角磨机将梁底混凝土打磨平整；

1.3）凹槽对应中间夹持底座、固定端底座、张拉锚固装置的位置进行加深处理，形成凹槽加深区。

优选地，中间夹持底座包括夹持底座本体，夹持底座本体的下表面设有两块间隔布置的第一限位板；中间夹持底座安装时，第一限位板位于中间夹持底座下方，在中间夹持底座安装位置匀涂抹结构胶层，放置中间夹持底座，使中间夹持底座上的螺栓孔的位置与胶锚螺栓位置相对应，在胶锚螺栓上拧入底座螺母，进而锁紧中间夹持底座。

优选地，固定端底座包括固定端底座本体，固定端底座本体的下表面设有间隔布置的第二限位板；固定端底座安装时，第二限位板位于固定端底座本体下方，在固定端底座本体安装位置匀涂抹结构胶层，放置固定端底座本体，使固定端底座本体的螺栓孔位置与胶锚螺栓位置相对应，在胶锚螺栓上拧入底座螺母，进而锁紧固定端底座本体。

优选地，张拉锚固装置包括张拉单元和锚固单元，锚固单元包括锚具、锚固架、张拉端底座和高强螺杆，高强螺杆贯穿张拉端底座，高强螺杆位于张拉端底座的左侧部分设有锚固螺母，高强螺杆的右端设有扩大端头，锚固架通过扩大端头固定在高强螺杆上，锚具与锚固架固定，张拉单元包括反力架和千斤顶，千斤顶的一端与反力架固定，另一端与张拉端底座固定，反力架通过安装螺母安装于高强螺杆的右端；

张拉锚固装置安装时，在张拉端底座安装位置匀涂抹结构胶层，放置张拉端底座，使得张拉端孔位置与胶锚螺栓位置相对应，在胶锚螺栓上拧入底座螺母锁紧张拉端底座，将连有扩大端头的高强螺杆依次插入锚固架和张拉端底座上的导向孔，预先布置好锚固螺母，锚固螺母与张拉端底座留有活动间隙，接着插入反力架，调整好锚固架、张拉端底座以及反力架间的位置，将千斤顶安装固定在反力架上，另一端顶住顶拉缀板和张拉端底座，完成后拧上安装螺母并使安装螺母与反力架紧密接触。

优选地，所述步骤3）包括：

3.1）碳纤维板铺贴前，在粘贴表面采用丙酮擦拭，去除残留的油污，并在碳纤维板上均匀涂抹结构胶层；

3.2）将涂有胶液的碳纤维板用手轻压贴于凹槽内，并用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实，使浆液从两边挤出，保证密实无孔洞。

优选地，所述的结构胶层中央呈拱起状，平均厚度不小于2mm。

优选地，所述步骤4）中中间夹持底座与锚具顶板保持10mm的空隙；所述的压紧条的间距为2~3m，压紧条安装时需与凹槽混凝土面保持10mm的间隙。

优选地，所述步骤5）的张拉方式为：碳纤维板张拉采取一次性同步张拉或者分批对称张拉方法，先通过千斤顶给碳纤维板施加初始张拉力，使其绷直，然后采用分级张拉的方式对碳纤维板进行张拉，每级加载之间间隔5min，加载完毕后最后持荷30min。

优选地，碳纤维板张拉完成后，拧紧锚固螺母，使锚固螺母与张拉端底座紧密接触；然后拧松反力架旁的安装螺母，卸下千斤顶和反力架。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1）本发明采用张拉端锚具、固定端锚具单向张拉或使用两个张拉端锚具双向张拉方式，结合中间夹持锚具的锚固作用，将上凸曲线分割成多段直线，可以解决变截面梁中间向上凸的底板无法进行预应力张拉的问题。

2）本发明通过中间夹持底座在张拉后进行碳纤维板的锚固，可实现一次张拉、多点锚固的效果，提高张拉施工效率。

3）本发明预应力碳纤维板对上凸底板的加固，提高了变截面梁的承载能力和耐久性，缩短了工期，降低了造价，属于建筑绿色施工。

4）本发明对于跨度大、曲率变化大的上凸底板加固，碳纤维板两端均设置张拉底座，其它情况一端设置固定底座，另一端设置张拉底座，分别采用双向张拉和单向张拉的方式对碳纤维板施加预应力，适用性强。

附图说明

图1是变截面梁底面开挖凹槽后的结构示意图；

图2是变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固结构的示意图；

图3是固定端底座本体的立体图；

图4是固定端底座本体沿变截面梁跨度方向上的剖面图；

图5是固定端底座本体安装于变截面梁的示意图；

图6是用固定端底座夹紧碳纤维板的结构示意图；

图7是中间夹持底座本体的立体图；

图8是中间夹持底座本体沿变截面梁跨度方向上的剖面图；

图9是中间夹持底座本体安装于变截面梁的示意图；

图10是用中间夹持底座夹紧碳纤维板的结构示意图；

图11是张拉锚固装置的俯视图；

图12是张拉端底座的立体图；

图13是张拉端底座沿变截面梁跨度方向上的剖面图；

图14是张拉端底座安装于变截面梁的示意图；

图15是碳纤维板用张拉锚固装置锁紧的示意图；

图16是锚具顶板的结构示意图。

标注说明：1.碳纤维板，2.中间夹持底座，201.夹持底座本体，202.第一限位板，3.固定端底座，301.固定端底座本体，302.第二限位板，4.张拉锚固装置，401.张拉端底座，402.反力架，403.锚固架，404.高强螺杆，405.扩大端头，406.锚固螺母，407.千斤顶，408.顶拉缀板，409.安装螺母，4011.导向孔，5.变截面梁，6.支座，7.墩柱，8.胶锚螺栓，9.底座螺母，10.压紧条，11.结构胶层，12.锚具顶板，13.锚具螺栓，14.凹槽，141-凹槽加深区，15.表观层，16.锚具。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法用于加固变截面梁5，该变截面梁5通过支座6架设于墩柱7上，变截面梁5板底钢筋保护层厚度5cm。变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，包括以下步骤：

1）结合附图1所示，变截面梁5梁底切割形成凹槽14：

1.1）根据变截面梁5底板混凝土表层损伤情况，并考虑碳纤维板1的设计厚度和表面防护层厚度以及结构胶层11厚度，确定要凿去的混凝土保护层的厚度，施工人员在梁底面使用墨盒弹出开槽线，并标记清楚要凿去的混凝土厚度，使用墨盒弹出底座安装位置线，并将底座钻孔位置标记在梁底；

1.2）使用切割机顺弧线方向切割形成凹槽14，凹槽14的开凿宽度与碳纤维板1的宽度相匹配，使用角磨机将梁底混凝土打磨平整，用干布擦拭干净使无粉尘，保证开槽面与上凸梁底平行；

1.3）凹槽14对应中间夹持底座2、固定端底座3、张拉锚固装置4的位置进行加深处理，形成凹槽加深区141。

2）在凹槽14的最右端安装固定端底座3，在凹槽14的最左端安装张拉锚固装置4，在固定端底座3和张拉锚固装置4之间的凹槽14内间隔地安装若干中间夹持底座2；

安装前，使用空气压缩机和硬毛刷清孔，将空气压缩机喷嘴伸入孔底，喷出压缩空气同时向外拉出喷嘴，反复多次，将硬毛刷深入孔底，旋转往返多次拉出，清理孔壁直至清洁干净，最后用工业酒精擦洗孔底、孔壁。将高强化学胶管按规定方向置入孔中，将胶锚螺栓8钻进孔中，钻进后应适当调整螺栓位置和垂直度，静置硬化时间根据施工现场温度确定；

结合附图7~10所示，上述中间夹持底座2包括夹持底座本体201，夹持底座本体201的下表面设有两块间隔布置的第一限位板202，中间夹持底座2安装时，第一限位板202位于中间夹持底座201下方，在中间夹持底座201安装位置匀涂抹结构胶层11，放置中间夹持底座201，使中间夹持底座201上的螺栓孔的位置与胶锚螺栓8位置相对应，在胶锚螺栓8上拧入底座螺母9，进而锁紧中间夹持底座201；

结合附图3~6所示，上述固定端底座3包括固定端底座本体301，固定端底座本体301的下表面设有间隔布置的第二限位板302，固定端底座3安装时，第二限位板302位于固定端底座本体301下方，在固定端底座本体301安装位置匀涂抹结构胶层11，放置固定端底座本体301，使固定端底座本体301的螺栓孔位置与胶锚螺栓8位置相对应，在胶锚螺栓8上拧入底座螺母9，进而锁紧固定端底座本体301；

结合附图11~15所示，张拉锚固装置4包括张拉单元和锚固单元，锚固单元包括锚具16、锚固架403、张拉端底座401和高强螺杆404，高强螺杆404贯穿张拉端底座401，高强螺杆404位于张拉端底座401的左侧部分设有锚固螺母406，高强螺杆404的右端设有扩大端头405，锚固架403通过扩大端头405固定在高强螺杆404上，锚具16与锚固架403固定，张拉单元包括反力架402和千斤顶407，千斤顶407的一端与反力架402固定，另一端与张拉端底座401固定，反力架402通过安装螺母409安装于高强螺杆404的右端，张拉锚固装置4安装时，在张拉端底座401安装位置匀涂抹结构胶层11，放置张拉端底座401，使得张拉端孔位置与胶锚螺栓8位置相对应，在胶锚螺栓8上拧入底座螺母9锁紧张拉端底座401，将连有扩大端头405的高强螺杆404依次插入锚固架403和张拉端底座401上的导向孔4011，预先布置好锚固螺母406，锚固螺母406与张拉端底座401留有活动间隙，接着插入反力架402，调整好锚固架403、张拉端底座401以及反力架402间的位置，将千斤顶407安装固定在反力架402上，另一端顶住顶拉缀板408和张拉端底座401，完成后拧上安装螺母409并使安装螺母409与反力架（402）紧密接触。

3）将碳纤维板1铺贴在凹槽14内：

3.1）碳纤维板1铺贴前，在粘贴表面采用丙酮擦拭，去除残留的油污，并在碳纤维板1上均匀涂抹结构胶层11，结构胶层11中央呈拱起状，平均厚度不小于2mm；

3.2）将涂有胶液的碳纤维板1用手轻压贴于凹槽14内，且碳纤维板1位于同组第一限位板202和同组第二限位板302之间，用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实，使浆液从两边挤出，保证密实无孔洞，两侧多余结构胶刮平。

4）碳纤维板1右端通过锚具顶板12锁紧于固定端底座3，在各中间夹持底座2安装锚具顶板12但不压紧碳纤维板1，中间夹持底座2与锚具顶板12保持10mm的空隙，碳纤维板1左端用张拉锚固装置4中的锚具16锁紧，该锚具分为上下两个部分，上下两部分通过锚具螺栓13锁紧进而夹紧碳纤维板1，碳纤维板1铺设完成后，间隔安装压紧条10用于压紧碳纤维板1，压紧条10的间距为2~3m，压紧条10安装时需与凹槽14混凝土面保持10mm的间隙，形成附图2所示的结构；上述的锚具顶板12的结构如图16所述，其上表面设有波纹结构，使碳纤维板1夹得更紧。

5）张拉锚固装置4对碳纤维板1进行张拉，在结构胶硬化前，同一横断面的碳纤维板1采取一次性同步张拉或者分批对称张拉方法，先通过千斤顶407给碳纤维板1施加一定的初始张拉力，使其绷直，采用分级张拉的方式，一般分为5级进行，每级加载之间间隔5min，加载完毕后最后持荷30min，拧紧张拉端底座401旁的锚固螺母406，拧松反力架402旁的锚固螺母406，并卸下千斤顶407和反力架402，拧紧中间夹持底座2上的锚具螺栓13，紧密固定压紧条10，将弧形的碳纤维板1分隔呈若干段接近直线的部分，解决了曲线结构中采用碳纤维板1两端锚固和张拉的常规方法无法进行加固施工的问题，进而实现在变截面梁5底面对碳纤维板1进行张拉施加预应力，提高加固部分的强度；张拉完成后拧紧各中间夹持底座2处的锚具顶板12，使锚具顶板12和中间夹持底座2夹紧碳纤维板1。

6）用水泥浆涂抹在上碳纤维板1及底座上，水泥浆填铺满整个凹槽14形成表观层15，使表观层15平面与桥底平面高度相同。

以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于，其包括以下步骤：

1）变截面梁（5）梁底切割形成凹槽（14）；

2）在凹槽（14）的最右端安装固定端底座（3），在凹槽（14）的最左端安装张拉锚固装置（4），在固定端底座（3）和张拉锚固装置（4）之间的凹槽（14）内间隔地安装若干中间夹持底座（2）；

3）将碳纤维板（1）铺贴在凹槽（14）内；

4）碳纤维板（1）右端通过锚具顶板（12）锁紧于固定端底座（3），在各中间夹持底座（2）安装锚具顶板（12）但不压紧碳纤维板（1），碳纤维板（1）左端用张拉锚固装置（4）锁紧，碳纤维板（1）铺设完成后，间隔安装压紧条（10）用于压紧碳纤维板（1）；

5）张拉锚固装置（4）对碳纤维板（1）进行张拉，张拉完成后拧紧各中间夹持底座（2）处的锚具顶板（12），使锚具顶板（12）和中间夹持底座（2）夹紧碳纤维板（1）；

6）用水泥浆涂抹在上碳纤维板（1）及底座上，水泥浆填铺满整个凹槽（14）形成表观层（15）。

2.根据权利要求1所述的变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于，所述步骤1）包括：

1.1）根据变截面梁（5）底板混凝土表层损伤情况，并考虑碳纤维板（1）的设计厚度和表面防护层厚度以及结构胶层（11）厚度，确定要凿去的混凝土保护层的厚度，施工人员在梁底面使用墨盒弹出开槽线，并标记清楚要凿去的混凝土厚度，使用墨盒弹出中间夹持底座（2）、固定端底座（3）和张拉锚固装置（4）的安装位置线，并将钻孔位置标记在梁底；

1.2）使用切割机顺弧线方向切割形成凹槽（14），凹槽（14）的开凿宽度与碳纤维板（1）的宽度相匹配，使用角磨机将梁底混凝土打磨平整；

1.3）凹槽（14）对应中间夹持底座（2）、固定端底座（3）、张拉锚固装置（4）的位置进行加深处理，形成凹槽加深区（141）。

3.根据权利要求1所述的变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于，中间夹持底座（2）包括夹持底座本体（201），夹持底座本体（201）的下表面设有两块间隔布置的第一限位板（202）；中间夹持底座（2）安装时，第一限位板（202）位于中间夹持底座（201）下方，在中间夹持底座（201）安装位置匀涂抹结构胶层（11），放置中间夹持底座（201），使中间夹持底座（201）上的螺栓孔的位置与胶锚螺栓（8）位置相对应，在胶锚螺栓（8）上拧入底座螺母（9），进而锁紧中间夹持底座（201）。

4.根据权利要求1所述的变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于，固定端底座（3）包括固定端底座本体（301），固定端底座本体（301）的下表面设有间隔布置的第二限位板（302）；固定端底座（3）安装时，第二限位板（302）位于固定端底座本体（301）下方，在固定端底座本体（301）安装位置匀涂抹结构胶层（11），放置固定端底座本体（301），使固定端底座本体（301）的螺栓孔位置与胶锚螺栓（8）位置相对应，在胶锚螺栓（8）上拧入底座螺母（9），进而锁紧固定端底座本体（301）。

5.根据权利要求1所述的变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于，张拉锚固装置（4）包括张拉单元和锚固单元，锚固单元包括锚具（16）、锚固架（403）、张拉端底座（401）和高强螺杆（404），高强螺杆（404）贯穿张拉端底座（401），高强螺杆（404）位于张拉端底座（401）的左侧部分设有锚固螺母（406），高强螺杆（404）的右端设有扩大端头（405），锚固架（403）通过扩大端头（405）固定在高强螺杆（404）上，锚具（16）与锚固架（403）固定，张拉单元包括反力架（402）和千斤顶（407），千斤顶（407）的一端与反力架（402）固定，另一端与张拉端底座（401）固定，反力架（402）通过安装螺母（409）安装于高强螺杆（404）的右端；张拉锚固装置（4）安装时，在张拉端底座（401）安装位置匀涂抹结构胶层（11），放置张拉端底座（401），使得张拉端孔位置与胶锚螺栓（8）位置相对应，在胶锚螺栓（8）上拧入底座螺母（9）锁紧张拉端底座（401），将连有扩大端头（405）的高强螺杆（404）依次插入锚固架（403）和张拉端底座（401）上的导向孔（4011），预先布置好锚固螺母（406），锚固螺母（406）与张拉端底座（401）留有活动间隙，接着插入反力架（402），调整好锚固架（403）、张拉端底座（401）以及反力架（402）间的位置，将千斤顶（407）安装固定在反力架（402）上，另一端顶住顶拉缀板（408）和张拉端底座（401），完成后拧上安装螺母（409）并使安装螺母（409）与反力架（402）紧密接触。

6.根据权利要求1所述的变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于，所述步骤3）包括：

3.1）碳纤维板（1）铺贴前，在粘贴表面采用丙酮擦拭，去除残留的油污，并在碳纤维板（1）上均匀涂抹结构胶层（11）；

3.2）将涂有胶液的碳纤维板（1）用手轻压贴于凹槽（14）内，并用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实，使浆液从两边挤出，保证密实无孔洞。

7.根据权利要求6所述的变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于，所述的结构胶层（11）中央呈拱起状，平均厚度不小于2mm。

8.根据权利要求1所述的变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于，所述步骤4）中：中间夹持底座（2）与锚具顶板（12）保持10mm的空隙；所述的压紧条（10）的间距为2~3m，压紧条（10）安装时需与凹槽（14）混凝土面保持10mm的间隙。

9.根据权利要求1所述的变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于，所述步骤5）的张拉方式为：碳纤维板（1）张拉采取一次性同步张拉或者分批对称张拉方法，先通过千斤顶（407）给碳纤维板（1）施加初始张拉力，使其绷直，然后采用分级张拉的方式对碳纤维板（1）进行张拉，每级加载之间间隔5min，加载完毕后最后持荷30min。

10.根据权利要求5所述的变截面梁预应力碳纤维板多点锚固分段加固施工方法，其特征在于，碳纤维板（1）张拉完成后，拧紧锚固螺母（406），使锚固螺母（406）与张拉端底座（401）紧密接触；然后拧松反力架（402）旁的安装螺母（406），卸下千斤顶（407）和反力架（402）。

Images