CN209339013U - 利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造 - Google Patents

利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造 Download PDF

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本实用新型的利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造,包括锚具支座、楔形锚具、碳纤维板和改性聚合物混凝土层,空心板梁桥由多根空心板梁构成;特征在于:空心板梁桥待加固区域的下表面的两端均间隔固定有锚具支座,碳纤维板的两端经楔形锚具固定于锚具支座上;改性聚合物混凝土层形成于两侧的锚具支座之间,碳纤维板包裹在改性聚合物混凝土层之中。本实用新型的旧空心梁桥的加固构造,改性聚合物混凝土材料与碳纤维板均具有较高强度,同时作为加固材料,相比传统加固方法,进一步提高了旧桥抗弯承载能力。碳纤维板可工厂定制,提高了施工效率,节省了施工时间,社会效益和经济效益十分显著。

Description

利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造
技术领域
本实用新型涉及一种旧空心梁桥的加固构造,更具体的说,尤其涉及一种利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造。
背景技术
桥梁是交通基础建设设施的咽喉,在一座桥梁的长期运营过程中,由于自身材料性能的不断下降,再加上外部自然因素以及交通荷载的日益加重,会导致结构发生各种损伤,承载能力下降。现如今,许多桥梁已经不能满足现代社会的交通需求,存在很大的安全隐患。由于桥梁结构本身的复杂性以及桥梁地理位置的特殊性,如何有效、经济、快速地对桥梁进行加固补强,提高其刚度、强度以及稳定性已成为我国桥梁事业发展的重点。
空心板梁桥具有预制简单、安装方便、造价低、建筑高度小等优点,是我国在役桥梁中数量最多的桥型之一。目前常用的旧空心板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。相比其他两种加固法,粘贴加固法具有一定的优势,但目前仍存在较多不足,例如:粘贴碳纤维板、碳纤维板等厚度较薄材料,在较大荷载作用下基材粘结效果较难保证,碳纤维板发挥其强度时变形较大,混凝土破坏或钢筋屈服时,碳纤维板的强度还不能充分发挥;改性聚合物混凝土材料虽然具有轻质、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,所以在这种背景下,开发了一种在不影响正常运营的情况下的旧空心板梁桥碳纤维板改性聚合物混凝土复合抗弯加固构造及施工方法,具有很大的实用价值。
发明内容
本实用新型为了克服上述技术问题的缺点,提供了一种利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造。
本实用新型的利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造,包括锚具支座、楔形锚具、碳纤维板和改性聚合物混凝土层,空心板梁桥由多根相邻且同向排布的空心板梁构成;其特征在于:所述空心板梁桥待加固区域的下表面的两端均间隔固定有锚具支座,锚具支座中开设有锚具腔,楔形锚具设置于锚具腔中,碳纤维板的两端经楔形锚具固定于锚具支座上;改性聚合物混凝土层形成于两侧的锚具支座之间,碳纤维板包裹在改性聚合物混凝土层之中。
本实用新型的利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造,空心板梁的加固区域长度为其长度的1/2,加固区域位于空心板梁的下表面上。
本实用新型的利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造,所述碳纤维板的宽度为50mm、厚度为1.4mm、长度为空心板梁长度的1/2,碳纤维板的抗拉强度大于2400Mpa,伸长率≥1.7%。
本实用新型的利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造,所述锚具支座为长、宽、高分别为150mm、90mm、40mm的长方体形状,锚具支座的中央开设有贯通的楔形孔洞,楔形孔洞的长、宽分别为150mm、52mm,前端高20mm、尾端高为30mm;所述楔形锚具为两个楔形夹片,楔形夹片的长度为160mm、宽度为50mm。
本实用新型的利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造的使用方法,其特征在于,通过以下步骤来实现:
步骤1:首先在工厂内加工尺寸符合要求的碳纤维板;然后在空心板梁底部四分之一处和四分之三处钻孔,钻孔直径约为1cm;然后安装焊接锚具支座,各支座间距均为20cm;步骤2:现场搭设梁底工作平台,对于有破损和裂缝的地方,凿除清理掉松散的混凝土、去除钢筋锈蚀层涂刷阻锈剂,然后使用高强聚合物砂浆局部修复;再用打磨机对需粘结碳纤维板带的位置进行打磨和平整,直到清除掉粘接部位表面的灰尘、油污杂物;步骤3:保证锚具支座孔内干净的情况下,将楔形锚具植入孔内直至接触孔底,并且静置时间内不可对楔形锚具触碰和施加荷载;其次安装楔形锚具,并沿周边用结构胶封闭孔洞,固化时间大于30min;步骤4:涂抹碳纤维板胶粘剂,待螺孔中结构胶封凝固后,使用酒精将混凝土和碳纤维板相接之面清理干净,然后用胶粘剂将其粘贴面涂满;步骤5:在锚具固定位置与张拉机具上安装好碳纤维板带之后,再在碳纤维板粘贴适量应变片,在粘接应变片的同时在千斤顶前部安装力感器,以控制因张拉出现的荷载,并将碳纤维板张拉成需要的程度,同时待施工完成后,需把张拉机上的碳纤维板用专用切割机切断,以使预应力可释放到锚具中;步骤6:按照所述比例配置改性聚合物混凝土材料,架设模板,浇筑并自然养护24小时。
本实用新型的有益效果是:本实用新型的旧空心梁桥的加固构造相对于现有技术具有以下优点:
(1)、改性聚合物混凝土材料与碳纤维板均具有较高强度,同时作为加固材料,相比传统加固方法,进一步提高了旧桥抗弯承载能力。
(2)、克服了传统旧空心板梁桥黏贴加固法的不足,分四级张拉碳纤维板,从而进一步保证了改性聚合物混凝土材料、碳纤维板与旧桥的整体工作性能。
(3)、本发明结构简单,碳纤维板可工厂定制,提高了施工效率,节省了施工时间,社会效益和经济效益十分显著。
附图说明
图1为本实用新型的旧空心板梁桥加固构造横断面图;
图2为本实用新型的旧空心板梁桥加固构造侧视图;
图3为本实用新型中锚具支座的纵向剖视图;
图4为本实用新型中锚具支座的横向剖视图。
图中:1空心板梁,2碳纤维板,3改性聚合物混凝土层,4锚具支座,5楔形锚具。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1和图2所述,分别给出了本实用新型的旧空心板梁桥加固构造横断面图和侧视图,所示的本实用新型的旧空心梁桥的加固构造由锚具支座4、楔形锚具5、碳纤维板2和改性聚合物混凝土层3组成,待加固的旧空心板梁桥由多根紧邻且同向分布的空心板梁1构成,加固结构为对空心板梁1中部的下表面进行加固。所示空心板梁1待加固部位下表面的两端均固定有多个锚具支座4,锚具支座4上开设有容纳楔形锚具5的锚具孔洞,碳纤维板2的两端首先固定在楔形锚具5上,楔形锚具5固定于锚具支座4上,这样,就实现了碳纤维板2在锚具支座4上的固定。
碳纤维板2经楔形锚具5固定在锚具支座4上之后,再在碳纤维板2的周围浇筑改性聚合物混凝土层3,使得碳纤维板2包裹在改性聚合物混凝土层3中。由于碳纤维板2和改性聚合物混凝土层3均具有较高的强度,有效增强了空心板梁1的抗弯承载能力。
通常情况下,空心板梁1的加固区域长度为其长度的1/2,加固区域位于空心板梁的下表面上。碳纤维板2的宽度为50mm、厚度为1.4mm、长度为空心板梁1长度的1/2,碳纤维板的抗拉强度大于2400Mpa,伸长率≥1.7%。锚具支座4为长、宽、高分别为150mm、90mm、40mm的长方体形状,锚具支座的中央开设有贯通的楔形孔洞,楔形孔洞的长、宽分别为150mm、52mm,前端高20mm、尾端高为30mm;楔形锚具5为两个楔形夹片,楔形夹片的长度为160mm、宽度为50mm。上、下两楔形夹片夹持面随样条曲线变化,并相互吻合;两楔形夹片夹持面前端设置一定弧度的倒角,防止碳纤维板被剪断。改性聚合物混凝土层3的材料可选用由聚醚、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4cm。
本发明的的利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造的施工方法,通过以下步骤来实现:
步骤1:工厂加工碳纤维板3,采用的规格为50mm 宽×1.4mm 厚,长度约为1/2梁长,抗拉强度需大于 2400Mpa,伸长率为≥1.7%;然后在空心板梁底部四分之一处和四分之三处钻孔,钻孔直径约为1cm;然后安装焊接锚具支座,各支座间距均为20cm;
步骤2:现场搭设梁底工作平台,对于有破损和裂缝的地方,凿除清理掉松散的混凝土、去除钢筋锈蚀层涂刷阻锈剂,然后使用高强聚合物砂浆局部修复;再用打磨机对需粘结碳纤维板带的位置进行打磨和平整,直到清除掉粘接部位表面的灰尘、油污杂物;
步骤3:保证锚具支座孔内干净的情况下,将楔形锚具植入孔内直至接触孔底,并且静置时间内不可对楔形锚具触碰和施加荷载;其次安装楔形锚具,并沿周边用结构胶封闭孔洞,固化时间大于30min;
步骤4:涂抹碳纤维板胶粘剂,待螺孔中结构胶封凝固后,使用酒精将混凝土和碳纤维板相接之面清理干净,然后用胶粘剂将其粘贴面涂满;
步骤5:在锚具固定位置与张拉机具上安装好碳纤维板带之后,再在碳纤维板粘贴适量应变片,在粘接应变片的同时在千斤顶前部安装力感器,以控制因张拉出现的荷载,并将碳纤维板张拉成需要的程度,同时待施工完成后,需把张拉机上的碳纤维板用专用切割机切断,以使预应力可释放到锚具中;
步骤6:按照所述比例配置改性聚合物混凝土材料,架设模板,浇筑并自然养护24小时。

Claims (4)

1.一种利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造,包括锚具支座(4)、楔形锚具(5)、碳纤维板(2)和改性聚合物混凝土层(3),空心板梁桥由多根相邻且同向排布的空心板梁(1)构成;其特征在于:所述空心板梁桥待加固区域的下表面的两端均间隔固定有锚具支座,锚具支座中开设有锚具腔,楔形锚具设置于锚具腔中,碳纤维板的两端经楔形锚具固定于锚具支座上;改性聚合物混凝土层形成于两侧的锚具支座之间,碳纤维板包裹在改性聚合物混凝土层之中。
2.根据权利要求1所述的利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造,其特征在于:空心板梁(1)的加固区域长度为其长度的1/2,加固区域位于空心板梁的下表面上。
3.根据权利要求1或2所述的利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造,其特征在于:所述碳纤维板(2)的宽度为50mm、厚度为1.4mm、长度为空心板梁(1)长度的1/2,碳纤维板的抗拉强度大于2400Mpa,伸长率≥1.7%。
4.根据权利要求1或2所述的利用碳纤维板和改性聚合物混凝土的旧空心梁桥加固构造,其特征在于:所述锚具支座(4)为长、宽、高分别为150mm、90mm、40mm的长方体形状,锚具支座的中央开设有贯通的楔形孔洞,楔形孔洞的长、宽分别为150mm、52mm,前端高20mm、尾端高为30mm;所述楔形锚具(5)为两个楔形夹片,楔形夹片的长度为160mm、宽度为50mm。
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