CN208604499U - 限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件，是由钢下底板、前钢面板和后钢面板、上钢侧板和下钢侧板组成的梯形箱体；梯形箱体内由两块钢腹板将梯形箱体分隔成三室，分别是上室、中室、下室；中室内设置预应力筋波纹管道，波纹管道末端连接钢下底板上预留的预应力筋孔，细粒混凝土填满三室的空腔。该构件充分利用了钢混结构较大的刚度和良好的抗拉性能，解决了混凝土板因应力集中、预应力锚固区横向分力过大等情况导致结构出现局部开裂的现象。本实用新型适用于市政桥梁、大跨径高速公路跨线桥等有较大预应力束的混凝土桥梁工程实践。

Description

限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件

技术领域

本实用新型属于混凝土桥梁的混凝土局部开裂修复加固技术领域，尤其涉及一种限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件及其施工方法。

背景技术

混凝土桥梁中由于预应力锚固区应力集中、预应力横向分力过大等原因会导致桥梁混凝土发生局部开裂情况。随着现代交通基础设施的发展，越来越多大型混凝土市政桥梁、大跨径高速公路跨线桥出现，桥梁出现局部裂缝的情况也越来越多，裂缝过大，会导致桥梁安全性、适用性、耐久性受到限制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件及其施工方法，以限制桥梁预应力锚固区发生局部开裂，提高桥梁的安全性、适用性、耐久性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件，是由钢下底板、前钢面板和后钢面板、上钢侧板和下钢侧板组成的梯形箱体；梯形箱体内由两块钢腹板将梯形箱体分隔成三室，分别是上室、中室、下室；中室内设置预应力筋波纹管道，波纹管道末端连接钢下底板上预留的预应力筋孔，细粒混凝土填满三室的空腔。

梯形箱体的表面设置栓钉连接件，用以与混凝土板固定连接。

预应力筋波纹管道内置预应力筋，预应力筋一端由预应力锚板张紧固定在梯形箱体上底端，预应力筋另一端穿过钢下底板的预应力筋孔。

前钢面板和后钢面板为相同的等腰梯形。

钢面板和刚侧板上的栓钉连接件符合下列公式：

2(n_m×V_sud+sinθn_cV_sud)≥f_pd

式中：

f_pd为预应力筋的设计预应力值；

n_m为一侧钢面板上布置的栓钉数；

n_c为一侧钢侧板上布置的栓钉数；

θ为钢面板等腰梯形的下角角度；

V_sud为单个剪力钉的抗剪承载能力；

其中，

式中：

A_s为焊钉连接件杆部截面面积(mm²)；

E_c为混凝土弹性模量(MPa)；

f_cd为混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)；

γ为栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比；

f为栓钉抗拉强度设计值。

梯形箱体上底面板承载力符合下列公式：

A_cf_c×s≥f_pd

式中：

s为套箍效应系数；

A_c为梯形上底面混凝土面积；

f_c为混凝土抗压强度设计值。

上述限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件的施工方法，按以下步骤操作进行：

1)将钢下底板、前钢面板和后钢面板、上钢侧板和下钢侧板和两块钢腹板焊接形成具有三室的梯形箱体，三室分别是上室、中室、下室，并在梯形箱体表面外部焊接栓钉连接件；

2)在中室内设置预应力筋波纹管道，并在梯形箱体内灌注细粒连接级配填充混凝土填满空腔，并进行混凝土养护，构件成型；

3)吊装构件到桥梁节段的预应力束及混凝土锚固处，将外观的预应力筋波纹管与构件孔洞处的管件连接(见图6)；

4)浇筑桥梁混凝土，整体养护7-10天后，张拉预应力筋；

5)张拉预应力筋时，将预应力筋穿过波纹管，用预应力锚板张紧预应力筋。

针对桥梁混凝土锚固区发生裂缝的问题，发明人设计了一种限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件，是由钢下底板、前钢面板和后钢面板、上钢侧板和下钢侧板组成的梯形箱体；梯形箱体内由两块钢腹板将梯形箱体分隔成三室，分别是上室、中室、下室；中室内设置预应力筋波纹管道，波纹管道末端连接钢下底板上预留的预应力筋孔，细粒混凝土填满三室的空腔。该构件充分利用了钢混结构较大的刚度和良好的抗拉性能，解决了混凝土板因应力集中、预应力锚固区横向分力过大等情况导致结构出现局部开裂的现象。据此，发明人还建立了相应施工方法。钢混锚固件在混凝土体中张拉预应力筋，预应力筋贯穿钢下底板，还可通过设置栓钉连接件与混凝土体整体浇筑，连接性良好，受力均匀，结构合理。本实用新型适用于市政桥梁、大跨径高速公路跨线桥等有较大预应力束的混凝土桥梁工程实践。

附图说明

图1是应用本实用新型的整体平面图。

图2是本实用新型限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件的结构示意图。

图3是本实用新型限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件的栓钉连接件布置图。

图4是应用本实用新型时锚固件安装就位混凝土板未浇筑的状态图。

图5是应用本实用新型时锚固件与混凝土板整体浇筑的状态图。

图6是应用本实用新型时锚固件张拉预应力筋的状态图。

图7是本实用新型限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件的整体尺寸示意图。

图中：1混凝土板，2填充混凝土，4预应力筋预留孔，5整体锚固件，6钢侧板，7钢腹板，8栓钉连接件，9预应力锚板，10预应力筋，12钢面板，13钢下底板，14波纹管道，15上翼缘，16下翼缘，17主墩，18预应力筋锚固端。

具体实施方式

实施例

某刚构桥在施工4个节段后，发现在波形锚固处附近的腹板上发现大量沿波纹管裂纹，为了防止后续裂纹进一步出现，业主要求，5-6号节段腹板预应力束锚固部位所做板参照前述锚固件及其施工方法采用本实用新型进行设计、施工。5-6号的腹板预应力为350kN，在腹板上设计钢锚箱尺寸，如图(7)所示，其中钢箱厚25cm，梯形上底宽70cm，下底宽130cm，高度为140cm，板件厚度为16mm，外部剪力钉采用4.6级φ22栓钉，内填充C60细粒连续级配混凝土。

计算：①剪力钉抗剪承载力：2(n_m×V_sud+sinθn_cV_sud)≥350kN；

②梯形上底板承载力：A_cf_c×s≥350kN。

栓钉材料性能等级为4.6级，取f＝215(N/mm)，γ＝1.67；C60混凝土，即：E_c＝3.6×10⁴，f_cd＝27.5N/mm²

2(n_m×V_sud+sinθη_cV_sud)＝2(31×103.40+sin 77.9×18×103.40)＝10050.5kN≥350kN；

A_cf_c×s＝700×250×27.5×1.05＝5053.13kN≥350kN。

本项目满足设计要求，在第5-6节段采用本实用新型，在张拉预应力后未观察到沿波纹管的腹板裂纹。

Claims (6)

1.一种限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件，其特征在于是由钢下底板、前钢面板和后钢面板、上钢侧板和下钢侧板组成的梯形箱体；所述梯形箱体内由两块钢腹板将梯形箱体分隔成三室，分别是上室、中室、下室；所述中室内设置预应力筋波纹管道，波纹管道末端连接钢下底板上预留的预应力筋孔，细粒混凝土填满三室的空腔。

2.根据权利要求1所述的限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件，其特征在于：所述梯形箱体的表面设置栓钉连接件。

3.根据权利要求1所述的限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件，其特征在于：所述预应力筋波纹管道内置预应力筋，预应力筋一端由预应力锚板张紧固定在梯形箱体上底端，预应力筋另一端穿过钢下底板的预应力筋孔。

4.根据权利要求1所述的限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件，其特征在于：所述前钢面板和后钢面板为相同的等腰梯形。

5.根据权利要求1所述的限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件，其特征在于：所述钢面板和刚侧板上的栓钉连接件符合下列公式：

2(n_m×V_sud+sinθn_cV_sud)≥f_pd

式中：

f_pd为预应力筋的设计预应力值；

n_m为一侧钢面板上布置的栓钉数；

n_c为一侧钢侧板上布置的栓钉数；

θ为钢面板等腰梯形的下角角度；

V_sud为单个剪力钉的抗剪承载能力；

其中，

式中：

A_s为焊钉连接件杆部截面面积；

E_c为混凝土弹性模量；

f_cd为混凝土轴心抗压强度设计值；

γ为栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比；

f为栓钉抗拉强度设计值。

6.根据权利要求1所述的限制局部开裂的内置式混凝土梁桥钢混锚固件，其特征在于：所述梯形箱体上底面板承载力符合下列公式：

A_cf_c×s≥f_pd

式中：

s为套箍效应系数；

A_c为梯形上底面混凝土面积；

f_c为混凝土抗压强度设计值。