CN113356086A - 一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,S1、数据采集:首先采用钢筋定位仪及混凝土回弹装置测出待加固混凝土桥面结构的混凝土强度、钢筋情况及保护层厚度,然后通过理论计算确定桥梁面板结构实际抗剪承载力,并对应与实际交通车流量所承担荷载进行对比确定抗剪承载力提高程度,本发明涉及桥梁加固技术领域。该方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,避免了传统外贴和嵌入式加固等方法所需的复杂处理工作,结合开发的钻孔设备,使施工更为简便,处理接触面积更小,有效缩短了施工周期,同时降低了施工费用,避免了火灾影响和人为破坏,使该加固技术对复杂环境的适用性较现有方法有了大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁加固技术领域,具体为一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法。
背景技术
重型卡车常沿着桥梁横断面边缘行驶,这使得靠近支座区域桥面板经常发生剪切破坏,而传统的结构加固方法如加大截面加固法、粘贴钢板加固法等大多集中于抗弯加固,对桥梁面板结构抗剪加固的研究相对较少,又由于大多桥梁进行结构抗弯加固后使对抗剪承载力成为桥面板失效的薄弱环节,同时部分结构初始设计对剪力预估不足等原因,
现有的桥梁工程中存在大量现有钢筋混凝土桥面板结构由于使用时间较长、荷载水平的不断提高而导致部分结构老化严重,继而导致承载能力不断下降,已不能维持正常使用,存在着较为严重的安全隐患,而新建结构不仅花费巨大,施工周期长且会对人们的正常生活造成诸多不便,为此,本发明提供了一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,解决了现有的桥梁工程结构老化严重,承载能力不断下降,且新建结构不仅花费巨大,施工周期长且会对人们的正常生活造成诸多不便的问题。
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,具体包括以下步骤:
S1、数据采集:首先采用钢筋定位仪及混凝土回弹装置测出待加固混凝土桥面结构的混凝土强度、钢筋情况及保护层厚度,然后通过理论计算确定桥梁面板结构实际抗剪承载力,并对应与实际交通车流量所承担荷载进行对比确定抗剪承载力提高程度;
S2、加固定位:通过测算后确定待加固的FRP筋直径、分布间距、钻孔位置及加固角度等数据,接着根据FRP筋直径和间距确定钻孔位置和孔洞直径,并进行标注和定位;
S3、钻孔施工:将钻孔设备固定到标注位置,根据实际需要调整钻孔角度进行钻孔作业,且钻孔结束后用清水将孔洞冲洗干净,并用试管刷刷洗孔洞侧壁上残留的混凝土碎片,随后使用吹风机吹干孔洞,使孔洞内部保持清洁、干燥;
S4、加固处理:密封孔洞下方,同时调配植筋胶,将混合均匀的植筋胶使用细长导管或其他器具从孔洞底部贯入植筋胶,随后将FRP筋放入孔洞,使得筋材周围植筋胶厚度均匀且使两者充分接触。
优选的,所述S1中所采集的数据通过构件原有抗剪部分Vcs与FRP筋提供抗剪作用Vfrp相加即得到如下抗剪承载力公式,且计算公式为:PV=Vcs+Vfrp,其中混凝土面板抗剪承载力计算公式如下:其中fcu为混凝土极限抗压强度,b、d—构件截面宽度、有效高度。
优选的,所述FRP筋对抗剪承载力贡献的计算公式如下:其中θ为钻孔贯入角度;Afrp表示FRP筋的截面面积、Efrp为弹性模量、sfrp为筋材间距;dfrp为有效抗剪长度(一般取0.72h或0.9d,h为截面高度,d为筋材长度);εfrp为FRP筋在材料主方向的有效应变,据ACI的有关规定其上限为0.004。
优选的,所述S2中所需加工的FRP筋直径为13mm,其中分布的间距为15cm,且钻孔的位置位于支柱的一侧,同时钻孔的角度为90度竖直角度。
优选的,所述S3中利用对应的固定装置将钻孔设备进行固定,调整好对应的角度为90度角,其中对残留的混凝土碎片清理到废料箱中,采用较高温度吹风1-3分钟,直至清洁干燥。
优选的,所述S4中利用混合机对植筋胶进行混合均匀,并投入使用,将混合均匀的植筋胶使用细长导管或其他器具从孔洞底部贯入植筋胶至2/3孔洞高度左右。
优选的,所述S4中FRP筋放入孔洞,放入时通过固定在洞口的环扣使筋材处于孔洞居中位置,使得筋材周围植筋胶厚度均匀且使两者充分接触。
有益效果
本发明提供了一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法。与现有技术相比具备以下有益效果:
该方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,通过在S1、数据采集:首先采用钢筋定位仪及混凝土回弹装置测出待加固混凝土桥面结构的混凝土强度、钢筋情况及保护层厚度,然后通过理论计算确定桥梁面板结构实际抗剪承载力,并对应与实际交通车流量所承担荷载进行对比确定抗剪承载力提高程度;S2、加固定位:通过测算后确定待加固的FRP筋直径、分布间距、钻孔位置及加固角度等数据,接着根据FRP筋直径和间距确定钻孔位置和孔洞直径,并进行标注和定位;S3、钻孔施工:将钻孔设备固定到标注位置,根据实际需要调整钻孔角度进行钻孔作业,且钻孔结束后用清水将孔洞冲洗干净,并用试管刷刷洗孔洞侧壁上残留的混凝土碎片,随后使用吹风机吹干孔洞,使孔洞内部保持清洁、干燥;S4、加固处理:密封孔洞下方,同时调配植筋胶,将混合均匀的植筋胶使用细长导管或其他器具从孔洞底部贯入植筋胶,随后将FRP筋放入孔洞,使得筋材周围植筋胶厚度均匀且使两者充分接触,从而存在以下的优点:
(1)避免了传统外贴和嵌入式加固等方法所需的复杂表面处理工作,结合开发的钻孔设备,使施工更为简便,处理接触面积更小,有效缩短了施工周期,同时有效降低了施工费用;
(2)由于筋材贯穿板厚度方向混凝土,贯入式FRP筋受外部环境影响较小,有效避免了火灾影响和人为破坏,使该加固技术对复杂环境的适用性较现有方法有了大幅提高;
(3)桥面板厚度方向混凝土对FRP贯入筋具有良好的约束作用,提高了FRP筋与混凝土的粘结性能,有效避免了由于表面粘贴等外贴加固由于钢筋外侧保护层脱落而导致粘结破坏,使FRP筋的材料利用效率明显提高;
(4)适用于对于现有方法而言并不适用的混凝土宽扁梁或桥面板的抗剪加固工作,且加固效果良好,有效弥补了结构加固领域的这一短板;
(5)所开发的施工新型钻孔设备可提高钻孔效率,该钻孔机械包括固定装置,可根据所需提高的抗剪承载力程度实现不同钻孔数量,钻孔位置及角度的变化。
附图说明
图1为本发明的加固方法工艺流程图;
图2为本发明的贯入式加固钻孔设备简图;
图3为本发明的钻孔方向与位置图;
图4为本发明的孔内灌胶高度示意图;
图5为本发明的加固完成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5,本发明提供一种技术方案:一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,具体包括以下步骤:
S1、数据采集:首先采用钢筋定位仪及混凝土回弹装置测出待加固混凝土桥面结构的混凝土强度、钢筋情况及保护层厚度,然后通过理论计算确定桥梁面板结构实际抗剪承载力,并对应与实际交通车流量所承担荷载进行对比确定抗剪承载力提高程度;
S2、加固定位:通过测算后确定待加固的FRP筋直径、分布间距、钻孔位置及加固角度等数据,接着根据FRP筋直径和间距确定钻孔位置和孔洞直径,并进行标注和定位;
S3、钻孔施工:将钻孔设备固定到标注位置,根据实际需要调整钻孔角度进行钻孔作业,且钻孔结束后用清水将孔洞冲洗干净,并用试管刷刷洗孔洞侧壁上残留的混凝土碎片,随后使用吹风机吹干孔洞,使孔洞内部保持清洁、干燥;
S4、加固处理:密封孔洞下方,同时调配植筋胶,将混合均匀的植筋胶使用细长导管或其他器具从孔洞底部贯入植筋胶,随后将FRP筋放入孔洞,使得筋材周围植筋胶厚度均匀且使两者充分接触。
本发明实施例中,S1中所采集的数据通过构件原有抗剪部分Vcs与FRP筋提供抗剪作用Vfrp相加即得到如下抗剪承载力公式,且计算公式为:PV=Vcs+Vfrp,其中混凝土面板抗剪承载力计算公式如下:其中fcu为混凝土极限抗压强度,b、d—构件截面宽度、有效高度。
本发明实施例中,FRP筋对抗剪承载力贡献的计算公式如下:其中θ为钻孔贯入角度;Afrp表示FRP筋的截面面积、Efrp为弹性模量、sfrp为筋材间距;dfrp为有效抗剪长度(一般取0.72h或0.9d,h为截面高度,d为筋材长度);εfrp为FRP筋在材料主方向的有效应变,据ACI的有关规定其上限为0.004。
本发明实施例中,S2中所需加工的FRP筋直径为13mm,其中分布的间距为15cm,且钻孔的位置位于支柱的一侧,同时钻孔的角度为90度竖直角度。
本发明实施例中,S3中利用对应的固定装置将钻孔设备进行固定,调整好对应的角度为90度角,其中对残留的混凝土碎片清理到废料箱中,采用较高温度吹风1-3分钟,直至清洁干燥。
本发明实施例中,S4中利用混合机对植筋胶进行混合均匀,并投入使用,将混合均匀的植筋胶使用细长导管或其他器具从孔洞底部贯入植筋胶至2/3孔洞高度左右。
本发明实施例中,S4中FRP筋放入孔洞,放入时通过固定在洞口的环扣使筋材处于孔洞居中位置,使得筋材周围植筋胶厚度均匀且使两者充分接触。
综上所述,该加固方法具有以下好处:
(1)避免了传统外贴和嵌入式加固等方法所需的复杂表面处理工作,结合开发的钻孔设备,使施工更为简便,处理接触面积更小,有效缩短了施工周期,同时有效降低了施工费用;
(2)由于筋材贯穿板厚度方向混凝土,贯入式FRP筋受外部环境影响较小,有效避免了火灾影响和人为破坏,使该加固技术对复杂环境的适用性较现有方法有了大幅提高;
(3)桥面板厚度方向混凝土对FRP贯入筋具有良好的约束作用,提高了FRP筋与混凝土的粘结性能,有效避免了由于表面粘贴等外贴加固由于钢筋外侧保护层脱落而导致粘结破坏,使FRP筋的材料利用效率明显提高;
(4)适用于对于现有方法而言并不适用的混凝土宽扁梁或桥面板的抗剪加固工作,且加固效果良好,有效弥补了结构加固领域的这一短板;
(5)所开发的施工新型钻孔设备可提高钻孔效率,该钻孔机械包括固定装置,可根据所需提高的抗剪承载力程度实现不同钻孔数量,钻孔位置及角度的变化。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
S1、数据采集:首先采用钢筋定位仪及混凝土回弹装置测出待加固混凝土桥面结构的混凝土强度、钢筋情况及保护层厚度,然后通过理论计算确定桥梁面板结构实际抗剪承载力,并对应与实际交通车流量所承担荷载进行对比确定抗剪承载力提高程度;
S2、加固定位:通过测算后确定待加固的FRP筋直径、分布间距、钻孔位置及加固角度等数据,接着根据FRP筋直径和间距确定钻孔位置和孔洞直径,并进行标注和定位;
S3、钻孔施工:将钻孔设备固定到标注位置,根据实际需要调整钻孔角度进行钻孔作业,且钻孔结束后用清水将孔洞冲洗干净,并用试管刷刷洗孔洞侧壁上残留的混凝土碎片,随后使用吹风机吹干孔洞,使孔洞内部保持清洁、干燥;
S4、加固处理:密封孔洞下方,同时调配植筋胶,将混合均匀的植筋胶使用细长导管或其他器具从孔洞底部贯入植筋胶,随后将FRP筋放入孔洞,使得筋材周围植筋胶厚度均匀且使两者充分接触。
5.根据权利要求1所述的一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,其特征在于:所述S2中所需加工的FRP筋直径为13mm,其中分布的间距为15cm,且钻孔的位置位于支柱的一侧,同时钻孔的角度为90度竖直角度。
6.根据权利要求1所述的一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,其特征在于:所述S3中利用对应的固定装置将钻孔设备进行固定,调整好对应的角度为90度角,其中对残留的混凝土碎片清理到废料箱中,采用较高温度吹风1-3分钟,直至清洁干燥。
7.根据权利要求1所述的一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,其特征在于:所述S4中利用混合机对植筋胶进行混合均匀,并投入使用,将混合均匀的植筋胶使用细长导管或其他器具从孔洞底部贯入植筋胶至2/3孔洞高度左右。
8.根据权利要求1所述的一种方便且有效提高桥面板抗剪承载力的加固方法,其特征在于:所述S4中FRP筋放入孔洞,放入时通过固定在洞口的环扣使筋材处于孔洞居中位置,使得筋材周围植筋胶厚度均匀且使两者充分接触。
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