CN209989712U - 一种海洋环境下桥梁耦合加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海洋环境下桥梁耦合加固结构，包括箱梁主体，所述箱梁主体的左右两侧底端沿前后方向均安装有腹板加固机构，所述箱梁主体的底端沿前后方向设置有预应力加固结构，所述预应力加固结构的外部包裹有聚合物砂浆层。该海洋环境下桥梁耦合加固结构，采用碳纤维板和钢丝绳‑聚合物砂浆耦合相结合的主动式结构补强方法进行加固，大大提高桥梁的抗弯与抗剪能力，更加适应海洋环境，并且该种结构对被加固的母体表面没有平整要求，节点处理方便，既可减少截面施工结构自重，又使操作简单，施工周期短，有利于快速抢修施工，实用性强，适用于广泛推广。

Description

一种海洋环境下桥梁耦合加固结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁技术领域，具体为一种海洋环境下桥梁耦合加固结构。

背景技术

混凝土作为目前用量最大且应用最广泛的建筑材料在这些海洋工程结构的应用中占据了主流地位，但是，这些近海工程中的钢筋混凝土结构由于受到温度、湿度、冰冻等气候条件的影响以及土体、水体、大气中的有害物质侵蚀等因素的影响，从而导致混凝土材料性能的逐渐裂化，其中最为显著的就是海洋环境，桥梁结构在自身及其所处海洋环境如碱骨料反应、氯盐侵蚀、酸碱盐侵蚀、冻融、温湿度、潮汐等作用下，发生开裂、碳化及钢筋锈蚀而使结构的强度、刚度、稳定性、承载能力不断下降，诸多因素导致许多现役结构己不能满足社会不断发展的需求，需要进行相应的修复、加固以及现代化改造，传统的海洋环境桥梁加固方案往往按照加固规范进行机械单一的处理，缺乏针对性，对桥梁的海洋环境的研究不够充分，加固材料的选择缺乏耐久性研究，无法适应海洋环境如氯盐侵蚀、酸碱盐侵蚀、冻融、温湿度、潮汐的特点，造成桥梁耐久性和全寿命周期短，并且加固方案的综合选择缺乏全局性,往往只能机械单一的进行抗弯承载力加固或者抗剪承载力加固，既增大截面施工增加结构自重，导致吊模和支模施工复杂，施工周期慢，又不利于快速抢修施工，是一种被动加固方式，基于上述问题需要设计一种种海洋环境下桥梁耦合加固结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种海洋环境下桥梁耦合加固结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种海洋环境下桥梁耦合加固结构，包括箱梁主体，所述箱梁主体的左右两侧底端沿前后方向均安装有腹板加固机构，所述箱梁主体的底端沿前后方向设置有预应力加固结构，所述预应力加固结构的外部包裹有聚合物砂浆层；

所述预应力加固结构包括角钢板、化学螺栓、接头、第一钢丝绳、第二钢丝绳、绳卡、调节螺母、调节螺杆和紧固环；

所述箱梁主体的底端左右两侧沿前后方间隙预埋有若干个化学螺栓，两个所述角钢板均通过化学螺栓分别锁紧在箱梁主体的底端左右两侧，且两个角钢板相对于箱梁主体的中心点对称设置，位于所述箱梁主体底端左侧角钢板的左侧从前至后间隙设置有若干个接头，所述接头外壁固定连接有第一钢丝绳的一端，位于所述箱梁主体底端右侧角钢板的右侧从前至右间隙设置有若干个调节螺母，所述调节螺母的左端延伸出箱梁主体底端右侧角钢板的左侧壁，所述调节螺母的内腔螺接有调节螺杆，所述调节螺杆的左端设置有紧固环，所述第一钢丝绳的另一端绕过紧固环的环形内腔并通过接头压制固定，所述第一钢丝绳的外壁上方从左至右沿前后方向间隙设置有若干个第二钢丝绳，所述第二钢丝绳与第一钢丝绳的交叉位置通过绳卡固定连接，所述绳卡的顶端通过销栓固定在箱梁主体的底端。

优选的，所述腹板加固机构包括第一碳纤维板和第二碳纤维板；

所述箱梁主体的左右两侧底端从上至下间隙粘接有若干个第一碳纤维板，所述第一碳纤维板的左右两侧均为相平行的斜面，所述第一碳纤维板的外侧沿上下方向设置有第二碳纤维板。

优选的，所述聚合物砂浆层的厚度为50mm。

优选的，相邻两个所述绳卡的间距为380mm，且绳卡呈梅花型布置在第二钢丝绳与第一钢丝绳的交叉位置处。

优选的，所述箱梁主体的左右两侧底端从上至下向内侧倾斜设置，且左右两个第二碳纤维板分别与箱梁主体左右两侧倾斜面平行设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该海洋环境下桥梁耦合加固结构，通过在箱梁主体外壁粘贴第一碳纤维板和第二碳纤维板，并通过将第一钢丝绳作为纵筋在上，第二钢丝绳作为横筋在下构成钢丝绳网片，将第一钢丝绳和第二钢丝绳交叉部分使用绳卡固定，并对钢丝绳网片进行张拉，在第一钢丝绳和第二钢丝绳的外部浇筑聚合物砂浆使其形成聚合物砂浆层，从而采用碳纤维板和钢丝绳-聚合物砂浆耦合相结合的主动式结构补强方法进行加固，大大提高桥梁的抗弯与抗剪能力，更加适应海洋环境，并且该种结构对被加固的母体表面没有平整要求，节点处理方便，既可减少截面施工结构自重，又使操作简单，施工周期短，有利于快速抢修施工，实用性强，适用于广泛推广。

附图说明

图1为本实用新型的正面剖视图；

图2为本实用新型的仰视剖视图；

图3为本实用新型的A处放大图；

图4为本实用新型的B处放大图。

图中：1、箱梁主体，2、第一碳纤维板，3、聚合物砂浆层，4、第二碳纤维板，5、角钢板，6、化学螺栓，7、接头，8、第一钢丝绳，9、第二钢丝绳，10、绳卡，11、调节螺母，12、调节螺杆，13、紧固环。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种海洋环境下桥梁耦合加固结构，包括箱梁主体1，箱梁主体1的左右两侧底端沿前后方向均安装有腹板加固机构，箱梁主体1的底端沿前后方向设置有预应力加固结构，预应力加固结构的外部包裹有聚合物砂浆层3，从而使预应力加固结构对于增加箱梁主体1截面刚度、减小跨中挠度，对已有损伤或者无法卸载结构加固是十分有效，由于桥梁开裂荷载提高的原因是因为钢丝绳施加预应力后在梁的受拉区建立了预压应力, 梁底混凝土要开裂必须要先抵消这部分压应力。钢丝绳施加预应力后, 在梁的受拉区建立了较大的预压应力, 进而使预应力加固结构能有效提高加固梁的开裂荷载，并相当于增加了梁受拉区的钢筋面积, 有助于刚度提高；

预应力加固结构包括角钢板5、化学螺栓6、接头7、第一钢丝绳8、第二钢丝绳9、绳卡10、调节螺母11、调节螺杆12和紧固环13；

箱梁主体1的底端左右两侧沿前后方间隙预埋有若干个化学螺栓6，两个角钢板5均通过化学螺栓6分别锁紧在箱梁主体1的底端左右两侧，且两个角钢板5相对于箱梁主体1的中心点对称设置，位于箱梁主体1底端左侧角钢板5的左侧从前至后间隙设置有若干个接头7，接头7外壁固定连接有第一钢丝绳8的一端，位于箱梁主体1底端右侧角钢板5的右侧从前至右间隙设置有若干个调节螺母11，调节螺母11的左端延伸出箱梁主体1底端右侧角钢板5的左侧壁，调节螺母11的内腔螺接有调节螺杆12，调节螺杆12的左端设置有紧固环13，第一钢丝绳8的另一端绕过紧固环13的环形内腔并通过接头7压制固定，第一钢丝绳8的外壁上方从左至右沿前后方向间隙设置有若干个第二钢丝绳9，第二钢丝绳9与第一钢丝绳8的交叉位置通过绳卡10固定连接，绳卡10的顶端通过销栓固定在箱梁主体1的底端，在施工时，工作人员可将第一钢丝绳8作为纵筋在上，第二钢丝绳9作为横筋在下使其构成钢丝绳网片，并将第一钢丝绳8穿过紧固环13内环，然后使用接头7分别压紧第一钢丝绳8左右两侧线头，并将第一钢丝绳8和第二钢丝绳9交叉部分使用绳卡10固定，在固定绳卡10时先将钢丝绳网一端固定，然后在另一端用紧线器夹紧，对钢丝绳网片进行张拉，张拉力可按0.1-0.2倍的fatk进行控制，使钢丝绳网片处于绷紧待加固状态，避免出现有弯曲和未绷紧现象，并用销栓使绳卡10固定在预先开设的孔内。

作为优选方案，更进一步的，腹板加固机构包括第一碳纤维板2和第二碳纤维板4；

箱梁主体1的左右两侧底端从上至下间隙粘接有若干个第一碳纤维板2，第一碳纤维板2的左右两侧均为相平行的斜面，第一碳纤维板2的外侧沿上下方向设置有第二碳纤维板4，第一碳纤维板2和第二碳纤维板4可凭借自身高强、轻质、耐腐蚀、徐变小、抗疲劳性能以及施工便捷等突出优点,对箱梁主体1提供抗剪加固的同时有利于快速抢修施工。

作为优选方案，更进一步的，聚合物砂浆层3的厚度为50mm，避免由于各墩柱的高度较高，分层涂抹的施工难度较大的缺点，便于使用模板以对聚合物砂浆灌注。

作为优选方案，更进一步的，相邻两个绳卡10的间距为380mm，且绳卡10呈梅花型布置在第二钢丝绳9与第一钢丝绳8的交叉位置处，在不影响第一钢丝绳8和第二钢丝绳9拉紧力的情况下，最大限度节约绳卡10的数量，减少施工步骤，缩短施工周期。

作为优选方案，更进一步的，箱梁主体1的左右两侧底端从上至下向内侧倾斜设置，且左右两个第二碳纤维板4分别与箱梁主体1左右两侧倾斜面平行设置，以使第一碳纤维板2和第二碳纤维板4与箱梁主体1的左右两侧底端贴合，进而可对箱梁主体1进行抗剪结构加固。

下列为本案的各组件型号及作用：

第一碳纤维板2和第二碳纤维板4：由碳纤维制成，应符合国际碳板的抗拉强度标准值2300MPa，弹性模量≥150GPa，伸长率≥1.4%，与要求条带方向的抗拉强度≥2800MPa，抗拉弹性模量≥200GPa，断裂伸长率≥1.70%，厚度1.4mm，可对箱梁主体1进行抗剪结构加固；

第一钢丝绳8和第二钢丝绳9：采用 6x7+IWS SCS高强镀锌钢丝绳网片,公称直径4.5mm,抗拉强度设计值1100MPa，进而提高箱梁主体1的承载力，并提高箱梁主体1刚度。

其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，具体工作如下。

在施工时，先对箱梁主体1进行凿毛、清理、修补，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出箱梁主体1的新面，工作人员使用高压水枪清洗箱梁主体1的表面，清除酥松混凝土，对有裂缝的混凝土加固构件进行修补，当原构件钢筋有锈蚀现象时应对外漏的钢筋进行除锈及阻锈处理，若原构件钢筋经检测，已处于有锈蚀可能的状态，但混凝土保护层尚未开裂时，应采用喷涂型阻锈剂或使用聚合物砂浆修补，在对箱梁主体1表面处理之后，在箱梁主体1外壁粘贴第一碳纤维板2和第二碳纤维板4，按照桥梁设计图纸要求，对绷网部位的第一钢丝绳8和第二钢丝绳9的方向进行确认，并用墨线弹出，工作人员使用直径为6 mm金刚钻头，打孔深为3.5cm在箱梁主体1底端按照预先设计分别开设呈梅花型布置的绳卡10固定销栓固定孔以及化学螺栓6的预设孔，并使用化学螺栓6将角钢板5固定在左右两侧，工作人员将第一钢丝绳8作为纵筋在上，第二钢丝绳9作为横筋在下使其构成钢丝绳网片，然后对钢丝绳网片进行剪裁，并在右侧角钢板5上固定调节螺杆12，使第一钢丝绳8穿过紧固环13内环，然后使用接头7分别压紧第一钢丝绳8左右两侧线头，并将第一钢丝绳8和第二钢丝绳9交叉部分使用绳卡10固定，在固定绳卡10时先将钢丝绳网一端固定，然后在另一端用紧线器夹紧，对钢丝绳网片进行张拉，张拉力可按0.1-0.2倍的fatk进行控制，使钢丝绳网片处于绷紧待加固状态，不得出现有弯曲和未绷紧现象，用销栓使绳卡10固定在预先开设的孔内，工作人员在第一钢丝绳8和第二钢丝绳9表面均匀涂刷一层1-2mm左右厚加强粘结的粘结剂，使原结构和钢绞线网结合良好，共同受力，工作人员在箱梁主体1底面架设模板，根据设计要求及渗透性调配聚合物砂浆并在模板内进行浇筑，工作人员用高压水持续冲洗箱梁主体1的外壁，使其保持潮湿状态，以减少聚合物砂浆层3在固化过程的水分流失，有利于聚合物砂浆的充分固化，使之达到设计强度值，聚合物砂浆形成将第一钢丝绳8和第二钢丝绳9包裹的聚合物砂浆层3，聚合物砂浆层3形成后的30min-5h内对其进行养护，养护期间应防止聚合物砂浆层3受到冲击，从而采用碳纤维板和钢丝绳-聚合物砂浆耦合相结合的主动式结构补强方法进行加固，大大提高桥梁的抗弯与抗剪能力，更加适应海洋环境，并且该种结构对被加固的母体表面没有平整要求，节点处理方便，既可减少截面施工结构自重，又使操作简单，施工周期短，有利于快速抢修施工，实用性强，适用于广泛推广。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶端”、“底端”、“一端” 、“前”、“后”、“另一端”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；同时除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“固定连接”、“粘接”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种海洋环境下桥梁耦合加固结构，包括箱梁主体（1），其特征在于：所述箱梁主体（1）的左右两侧底端沿前后方向均安装有腹板加固机构，所述箱梁主体（1）的底端沿前后方向设置有预应力加固结构，所述预应力加固结构的外部包裹有聚合物砂浆层（3）；

所述预应力加固结构包括角钢板（5）、化学螺栓（6）、接头（7）、第一钢丝绳（8）、第二钢丝绳（9）、绳卡（10）、调节螺母（11）、调节螺杆（12）和紧固环（13）；

所述箱梁主体（1）的底端左右两侧沿前后方间隙预埋有若干个化学螺栓（6），两个所述角钢板（5）均通过化学螺栓（6）分别锁紧在箱梁主体（1）的底端左右两侧，且两个角钢板（5）相对于箱梁主体（1）的中心点对称设置，位于所述箱梁主体（1）底端左侧角钢板（5）的左侧从前至后间隙设置有若干个接头（7），所述接头（7）外壁固定连接有第一钢丝绳（8）的一端，位于所述箱梁主体（1）底端右侧角钢板（5）的右侧从前至右间隙设置有若干个调节螺母（11），所述调节螺母（11）的左端延伸出箱梁主体（1）底端右侧角钢板（5）的左侧壁，所述调节螺母（11）的内腔螺接有调节螺杆（12），所述调节螺杆（12）的左端设置有紧固环（13），所述第一钢丝绳（8）的另一端绕过紧固环（13）的环形内腔并通过接头（7）压制固定，所述第一钢丝绳（8）的外壁上方从左至右沿前后方向间隙设置有若干个第二钢丝绳（9），所述第二钢丝绳（9）与第一钢丝绳（8）的交叉位置通过绳卡（10）固定连接，所述绳卡（10）的顶端通过销栓固定在箱梁主体（1）的底端。

2.根据权利要求1所述的一种海洋环境下桥梁耦合加固结构，其特征在于：所述腹板加固机构包括第一碳纤维板（2）和第二碳纤维板（4）；

所述箱梁主体（1）的左右两侧底端从上至下间隙粘接有若干个第一碳纤维板（2），所述第一碳纤维板（2）的左右两侧均为相平行的斜面，所述第一碳纤维板（2）的外侧沿上下方向设置有第二碳纤维板（4）。

3.根据权利要求1所述的一种海洋环境下桥梁耦合加固结构，其特征在于：所述聚合物砂浆层（3）的厚度为50mm。

4.根据权利要求1所述的一种海洋环境下桥梁耦合加固结构，其特征在于：相邻两个所述绳卡（10）的间距为380mm，且绳卡（10）呈梅花型布置在第二钢丝绳（9）与第一钢丝绳（8）的交叉位置处。

5.根据权利要求1所述的一种海洋环境下桥梁耦合加固结构，其特征在于：所述箱梁主体（1）的左右两侧底端从上至下向内侧倾斜设置，且左右两个第二碳纤维板（4）分别与箱梁主体（1）左右两侧倾斜面平行设置。

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