CN219080117U - 一种t梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，包括粘贴于T梁腹板底部的加固钢板；间隔设置在T梁腹板底部的加压固定单元，加压固定单元包括角钢和加压钢板；用于联系相邻T梁的联系钢板；加固钢板粘贴在T梁腹板底部；角钢固定在T梁腹板下部的两侧；加压钢板固定在加固钢板下部；联系钢板夹持在相邻T梁腹板底部的加压固定单元上；通过加固结构将T形截面闭合成整体受力性能更加优异的箱形截面。本实用新型结构简单、施工方便，不仅可以恢复和提高主梁抗弯刚度和承载力，而且还能改善和增强桥梁的整体受力性能。

Description

一种T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁加固技术领域，具体涉及一种T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构。

背景技术

在我国中、小跨径的混凝土桥梁中，T形截面的混凝土简支梁桥占有相当大的比重，由于混凝土简支T梁桥具有结构简单，受力明确，架设安装方便等优点，早在上世纪五、六十年代，我国就建造了许多混凝土简支T梁桥，随着经济社会的快速发展，交通量剧增的同时，超载率也有提升的趋势；这种变化对早期设计建造的混凝土简支T梁桥带来了两大结构安全性问题：1）由于早期设计荷载标准较低，而重载汽车日益增多，大量此类桥梁出现承载力不足的窘境；2）随着运营年限的增加以及交通量和交通荷载的逐年增大，大量此类桥梁出现了各种病害与损伤，也导致了承载能力逐渐下降。

如果将这些桥梁拆除重建，不仅耗费大量的财力和人力，还会造成很大的浪费并增加社会负担，一种合理的做法就是对这些桥梁进行加固改造，以恢复和提高其承载力。

在全世界范围内，旧桥的加固改造新技术一直是桥梁工程研究领域中的重要课题；目前，对混凝土简支T梁桥，国内外常用的加固改造技术主要有增大截面加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维带加固法、预应力加固法、改变结构体系加固法、增加横向整体性加固法等，这些加固改技术均有其优、缺点和不同的适用场合。

（1）增大截面加固法

增大截面加固法是一种传统的加固方法，包括桥面补强层加固法和增大主梁断面两种方法，桥面补强层加固法是在旧桥面经过一定的处理后，重新浇筑一层钢筋混凝土补强层，使其与原桥跨结构形成组合结构的方法；增大主梁断面加固法是通过增大T梁截面面积并增配普通钢筋（受力钢筋或构造钢筋），以提高T梁承载力、刚度和耐久性的加固方法；对混凝土简支T梁，可采用底部单侧矩形加大、底部马蹄形加大或底部与腹板两侧同时加大等形式。

（2）粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是在混凝土T梁腹板底面用胶粘剂粘贴钢板并用锚固螺栓紧固，使钢板与混凝土T梁牢固地形成一体，从而提高T梁的承载力和刚度的加固方法。

（3）粘贴纤维带加固法

粘贴纤维带加固法是将条带状的纤维复合材料粘贴在T梁腹板底面，从而提高T梁的承载力和刚度的加固方法。与粘贴钢板加固法相比，粘贴纤维带加固法施工更加便利。

（4）预应力加固法

一般是在T梁外增设钢制的拉杆或撑杆，并与被加固的T梁锚固连接，然后施加预应力，从而改变原T梁结构内力分布，并降低原结构应力水平，使结构承载力显著提高，且可减少结构变形，缩小裂缝宽度。

（5）改变结构体系加固法

通过增设支承结构、简支变连续等改变简支T梁桥结构受力体系，以改善T梁截面受力，改变内力分布和传力路径的加固方法；应用于公路混凝土简支T梁桥的此类加固方法较多，常用的包括以下几种：

①改简支梁桥面板为连续桥面板结构：即先凿除桥面混凝土铺装，在两相邻孔梁端通过锚固钢板和受力钢筋，把两孔简支梁的桥面连续起来，形成所谓的“准连续”结构的方法。

②改简支梁为连续结构：即在桥墩两侧或桥孔跨中设置钢筋混凝土墩柱，墩顶根据需要安置橡胶支座，这样加支承点后，简支结构就变成了连续结构。

③改简支梁为撑架式刚构：在简支梁跨内设八字撑架，使梁体和撑架共同承受荷载。

（6）增加横向整体性加固法

通过加强横向联系以改善T梁桥结构横向荷载的分布，从而提高结构整体刚度的加固方法。

上述加固改造技术目前均已形成了相关的技术标准规范体系，如我国现行的《公路桥梁加固设计规范》（JTGT J22-2008）、《公路桥梁加固施工技术规范》（JTGT J23-2008）、《城市桥梁结构加固技术规程》（CJJ/T 239-2016）等。

目前，常采用的加固方法中，粘贴钢板加固法是在混凝土T梁腹板底面用胶粘剂粘贴钢板并用锚固螺栓紧固，使钢板与混凝土T梁牢固地形成一体，从而提高T梁的承载力和刚度；然而在实际工程应用中，该方法主要存在以下不足：1）实施底部钢板的锚固螺栓孔洞时，需要对底部纵筋进行避让，施工不便；2）钢板与混凝土间的胶粘剂固化前的预压力不足，影响加固效果；3）钢板容易锈蚀，耐久性较差，后期维护费用较高；4）粘贴钢板加固后，单根T梁的刚度和承载能力有所提高，但T梁与T梁之间缺乏联系，桥梁整体性较差。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，能够减少或者避免钢板与混凝土之间的粘结破坏，并且通过将T梁改造成为沿纵桥向或横桥向间隔分布的小箱梁，不仅能改善和提高T梁的抗弯能力和承载能力，而且还能改善和增强上部结构的整体受力性能，同时降低施工难度和减少后期维护。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

本实用新型T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，其特征在于：包括粘贴于T梁腹板底部的加固钢板；间隔设置在T梁腹板底部的多个加压固定单元，每个加压固定单元包括角钢和加压钢板；和用于联系相邻T梁的联系钢板；所述联系钢板沿纵桥向分节段设置且夹持在角钢与加压钢板之间；

所述加固钢板通过结构胶粘贴在T梁腹板的底部；

每个T梁腹板下部的两侧壁面上均通过锚栓和结构胶固定连接角钢的第一直角面；

所述加压钢板设置在加固钢板下方，并且加压钢板的两端部分别通过螺栓固定在同一个T梁腹板上的两个角钢的第二直角面上，T梁腹板内侧壁面上的角钢的第二直角面与加压钢板之间夹持所述联系钢板的侧部。

优选地，所述加固钢板和联系钢板为耐候钢。

优选地，所述角钢沿纵桥向等间距设置，角钢的第一直角面和第二直角面各设置有两个孔洞，其中第一直角面孔洞均为椭圆形；第二直角面孔洞均为圆形。

优选地，所述加压钢板沿纵桥向等间距设置，其上设置有四个孔洞，四个孔洞分别与角钢的圆形孔洞的布置位置对应。

优选地，所述联系钢板在纵桥向采用分节段形式拼接；所述联系钢板上设置有四个孔洞，分别与角钢和加压钢板的孔洞位置对应；

优选地，所述联系钢板与加固钢板、相邻联系钢板的拼缝处通过焊接固定。

优选地，联系钢板夹持在角钢和加压钢板之间的宽度不短于角钢第二直角面的宽度；联系钢板的宽度等于或长于相邻T梁腹板的内侧壁之间的间距。

优选地，所述加固钢板的宽度与T梁腹板底面的宽度相当，沿T梁腹板纵桥向的长度方向设置一块或若干块加固钢板。

本实用新型还提供一种基于上述T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构的加固方法，包括以下步骤：

步骤1：通过锚栓和结构胶将角钢的第一直角面固定在T梁腹板下部的两侧；

步骤2：在加固钢板上表面涂刷结构胶，通过结构胶将加固钢板粘贴于T梁腹板底部；通过加压钢板将加固钢板压紧，并通过螺栓紧固于T梁腹板下部两侧的角钢上，通过拧紧螺栓调整对加固钢板的预压力；

步骤3：待结构胶固化达到设计强度后，拆下加压钢板，在角钢的第二直角面即悬臂端的下表面涂刷结构胶，将联系钢板的螺栓孔与角钢上的螺栓孔对齐，将联系钢板与加固钢板的拼接缝对齐，再将其粘贴于角钢下表面，然后通过点焊进行临时固定；安装加压钢板，将联系钢板夹持在角钢与加压钢板之间，再用螺栓进行紧固；

步骤4：分节段地，将联系钢板与加固钢板、联系钢板与联系钢板之间的拼接缝进行焊接固定。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型中的角钢固定在T梁腹板下部的两侧，角钢第一直角面（固定面）预留的螺栓孔洞为椭圆形，为固定角钢时避让T梁腹板纵向钢筋预留了充足的空间，避免了对腹板纵筋造成损伤。

2.通过拧紧加压钢板和角钢之间的螺栓，主动地对加固钢板提供了支撑力并施加了预压力，能够保障加固钢板的加固效果。

3.通过加压固定单元将T梁腹板、加固钢板和联系钢板三者联系在一起，将T梁桥从T形截面转换到箱形截面，相比于原结构形式，箱形截面抗扭刚度大，腹板横向受力更加均匀，主梁的整体受力性能获得了改善和提高。

4.加固钢板和联系钢板均采用耐腐蚀性能和耐久性能良好的耐候钢，后期维护费用较低。

5.本实用新型构造简单，加固件重量较轻，不需要大型施工机械，施工工艺简便，施工周期短，施工质量易于控制，全寿命造价低，可以恢复和提高主梁抗弯刚度和承载能力，并且改善和增强T梁桥的整体受力性能。

附图说明

图1是本申请一种T梁粘贴钢板转化箱梁的加固结构的装配立体示意图；

图2是本申请一种T梁粘贴钢板转化箱梁的加固结构的正视图；

图3是图2的A部放大图；

图4是联系钢板的立体结构示意图；

图5是角钢的立体结构示意图；

图6是加压钢板的立体结构示意图；

图7是跨中截面荷载-位移曲线；

图例说明：

1—T梁腹板； 2—加固钢板；

3—联系钢板； 4—角钢；

5—加压钢板； 6—锚栓；

7—螺栓； 8—结构胶；

9—焊缝； 10—锚栓孔；

11—螺栓孔； 401—第一直角面

402—第二直角面。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更容易地被理解，下面结合附图和优选实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参考图1所示，一种T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，包括粘贴于T梁腹板1底部的加固钢板2，该加固钢板2的宽度与T梁腹板1底面的宽度相当，沿T梁腹板1纵桥向的长度方向设置一块或若干块加固钢板2，加固钢板2通过结构胶8粘贴在T梁腹板1底面；在T梁腹板1底部间隔设置有加压固定单元，每个加压固定单元包括角钢4和加压钢板5，和用于联系相邻T梁的联系钢板3，加压钢板5和联系钢板3均为矩形板状；所述联系钢板3沿纵桥向分节段设置且夹持在角钢4与加压钢板5之间；

具体的每个T梁腹板1下部的两侧壁面上均通过锚栓6和结构胶8固定连接角钢4的第一直角面（固定面）401；加压钢板5设置在加固钢板2下方，并且加压钢板5的两端部分别通过螺栓7固定在同一个T梁腹板1上的两个角钢4的第二直角面（悬臂面）402上，T梁腹板1内侧壁面上的角钢4的第二直角面与加压钢板5之间夹持所述联系钢板3的侧部。

为了提高钢板的耐久性，减少后期维护，所述加固钢板2和联系钢板3所用钢材为耐候钢。

结合图1、图2和图5，本具体实施方式中，为了施工方便，角钢4沿纵桥向等间距设置，可以保证其对加固钢板2的有效支撑和预压效果；角钢4的两个直角面各设置有两个孔洞，为确保在安装角钢4时能有足够避让腹板纵筋的空间，第一直角面上的锚栓孔10设置为椭圆形，第二直角面上的螺栓孔11则设置为圆形；为确保角钢固定牢靠，通过锚栓6和结构胶固8将角钢4的第一直角面锚定于T梁腹板1下部的两侧壁面上；角钢4第二直角面的底面与T梁腹板1底部保持平齐。

结合图1、图2和图6，本具体实施方式中，加压钢板5沿纵桥向采用等间距设置，其上设置有四个螺栓孔11，螺栓孔11位置与角钢4螺栓孔位置对应；通过加压钢板5将加固钢板2进行顶紧，并通过螺栓7紧固于T梁腹板1下部的两侧角钢4上；通过拧紧、拧松螺栓7实现对加固钢板2预压力的调节，从而保障加固钢板2的支承和粘贴效果。

结合图1、图2和图4，本具体实施方式中，考虑到桥梁纵向长度一般较长，为减轻吊装重量，便于施工，所述联系钢板3沿纵桥向采用分节段拼接的形式；所述联系钢板3上设有四个螺栓孔11，分别与角钢4的螺栓孔11布置位置对应；为确保安装牢靠且拼接缝对接严密，安装联系钢板3时，在角钢4第二直角面（即悬臂侧）下表面涂刷结构胶8，将联系钢板3粘贴于角钢4悬臂侧的下表面，用加压钢板5将其顶紧，并通过螺栓7与角钢4进行紧固；其余相邻的拼接部位通过焊接固定，通过焊缝9使得联系钢板3与加固钢板2之间、相邻联系钢板3之间紧密联系，从而形成一个受力整体。

为了提高对联系钢板3的支撑效果，联系钢板3夹持在角钢4和加压钢板5之间的宽度不短于角钢4第二直角面的宽度，联系钢板的宽度等于或长于相邻T梁腹板1的内侧壁之间的间距。

为了提高力学性能，在联系钢板3上位于两侧的螺栓孔11之间冲压有凹陷槽，凹陷槽的长度短于两侧螺栓孔11之间的间距，宽度为1-5厘米，在一块联系钢板3上可以设置3-5个的凹陷槽。

本实用新型还提供一种基于上述T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构的加固方法，包括以下步骤：

步骤1：通过锚栓6和结构胶8将角钢4的第一直角面固定在T梁腹板1下部的两侧壁面上。

步骤2：在加固钢板2上表面涂刷结构胶8，通过结构胶8将加固钢板2粘贴于T梁腹板1底部，再通过加压钢板5将加固钢板2顶紧，并通过螺栓7紧固于T梁腹板1下部两侧的角钢4上，通过拧紧、拧松螺栓7调整对加固钢板2的预压力。

步骤3：待结构胶8固化达到设计强度后，拆下加压钢板5，在角钢的第二直角面（即悬臂端）的下表面涂刷结构胶8，将联系钢板3的螺栓孔11与角钢4上的螺栓孔对齐，将联系钢板3与加固钢板2的拼接缝对齐，再将其粘贴于角钢4下表面，然后通过点焊进行临时固定；安装加压钢板5，将联系钢板3夹持在角钢4与加压钢板5之间，再用螺栓7进行紧固。

步骤4：分节段地，将联系钢板3与加固钢板2、联系钢板3与联系钢板3之间的拼接缝进行焊接固定。

至此，完成了T梁向箱梁的转换，T梁、加固钢板和联系钢板三者通过上述加固结构连接形成了一个整体受力性能更加优异的箱形结构。

本实用新型提出的一种T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，不仅恢复和提高了T梁的抗弯刚度和承载能力，而且还完成了T梁桥T形截面向箱形截面的转换，加固钢板2和联系钢板3三者通过加固结构的连接形成了一个整体受力性能更加优异的箱形结构，使得主梁整体受力性能得到进一步的改善和增强；同时，钢板采用耐候钢且分节段进行安装，不仅可以降低施工难度，而且还能减少后期维护。

下面针对混凝土T梁桥的常用加固改造技术与本申请所提出的加固改造新技术进行优缺点对比分析。

从表1可以看出，本实用新型可以在不影响交通的情况下，大幅度地提高既有混凝土简支T梁桥的刚度和承载力，而且施工简便，全寿命造价低，与目前常用的加固改造技术相比较，本申请技术的特色和创新之处在于：

（1）结构层面，将全桥等截面T梁改造为部分小箱梁+部分等截面T梁，从而形成受力更加合理的变截面结构；

（2）施工方面，采用粘贴钢板加固技术，无需模板和浇筑混凝土等施工作业，不需要大型施工设备，施工工艺简便，施工周期短，施工质量易于控制；

（3）后期维护方面，采用耐腐蚀性和耐久性能良好的耐候钢，后期维护费用较低。

下面特别针对本实用新型与传统粘贴钢板加固法的加固效果对比分析：

以一座普通公路预应力混凝土简支T梁桥为例，桥梁上部结构由4片T梁组成，桥面宽度为7.7m，T梁高度为2m，桥梁长度30m，为了对比了采用粘贴钢板加固方案和本实用新型加固方案的加固效果的差异，在跨中断面作用集中荷载至结构破坏，荷载-位移曲线如图7所示；从图中可以看出，本实用新型加固方案极限承载能力较其它两个方案有大幅度提升，同样是1cm厚度钢板，相比粘贴钢板方案极限承载力提高了41%；同时，从图中可知本实用新型曲线的斜率最大，反应本实用新型的加固方案大幅度提高了整体刚度，相同荷载作用下，结构的变形大幅减小。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，其特征在于：包括粘贴于T梁腹板（1）底部的加固钢板（2）；间隔设置在T梁腹板（1）底部的多个加压固定单元，每个加压固定单元包括角钢（4）和加压钢板（5）；和用于联系相邻T梁的联系钢板（3）；所述联系钢板（3）沿纵桥向分节段设置且夹持在角钢（4）与加压钢板（5）之间；

所述加固钢板（2）通过结构胶（8）粘贴在T梁腹板（1）的底部；

每个T梁腹板（1）下部的两侧壁面上均通过锚栓（6）和结构胶（8）固定连接角钢（4）的第一直角面；

所述加压钢板（5）设置在加固钢板（2）下方，并且加压钢板（5）的两端部分别通过螺栓（7）固定在同一个T梁腹板（1）上的两个角钢（4）的第二直角面上，T梁腹板（1）内侧壁面上的角钢（4）的第二直角面与加压钢板（5）之间夹持所述联系钢板（3）的侧部。

2.根据权利要求1所述的T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，其特征在于：所述加固钢板（2）和联系钢板（3）为耐候钢。

3.根据权利要求1或2所述的T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，其特征在于：所述角钢（4）沿纵桥向等间距设置，角钢（4）的第一直角面和第二直角面各设置有两个孔洞，其中第一直角面孔洞均为椭圆形；第二直角面孔洞均为圆形。

4.根据权利要求3所述的T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，其特征在于：所述加压钢板（5）沿纵桥向等间距设置，其上设置有四个孔洞，四个孔洞分别与角钢（4）的圆形孔洞的布置位置对应。

5.根据权利要求4所述的T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，其特征在于：所述联系钢板（3）在纵桥向采用分节段形式拼接；所述联系钢板（3）上设置有四个孔洞，分别与角钢（4）和加压钢板（5）的孔洞位置对应；所述联系钢板（3）与加固钢板（2）、相邻联系钢板（3）的拼缝处通过焊接固定。

6.根据权利要求4所述的T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，其特征在于：所述联系钢板（3）夹持在角钢（4）和加压钢板（5）之间的宽度不短于角钢（4）第二直角面的宽度；联系钢板的宽度等于或长于相邻T梁腹板的内侧壁之间的间距。

7.根据权利要求6所述的T梁粘贴钢板转换箱梁的加固结构，其特征在于：所述加固钢板的宽度与T梁腹板底面的宽度相当，沿T梁腹板纵桥向的长度方向设置一块或若干块加固钢板。

Images