薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)，該水工構(gòu)筑物為渡槽，渡槽的橫截面呈U形，加固結(jié)構(gòu)包括渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層（2）和水泥砂漿材料抹成的加固結(jié)構(gòu)層（6），加固結(jié)構(gòu)層（6）與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層（2）之間相互粘結(jié)，加固結(jié)構(gòu)層（6）包覆在渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層（2）的槽壁上，加固結(jié)構(gòu)層（6）內(nèi)設(shè)置有鋼筋網(wǎng)層（4），加固結(jié)構(gòu)層（6）及其內(nèi)置的鋼筋網(wǎng)層（4）均勻包覆在渡槽槽身的外壁上，加固結(jié)構(gòu)層（6）的橫截面呈現(xiàn)U形，加固結(jié)構(gòu)層（6）與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層（2）的結(jié)合面處設(shè)有穿過該結(jié)合面的連接件。本實(shí)用新型能有效提高薄壁型水工構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)承載力，使加固后的薄壁型水工構(gòu)筑物具有更好的抗裂性能和耐久性能。
【專利說明】薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種薄壁渡槽或其他類似水工構(gòu)筑物在承載力或耐久性不足情況下進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固的結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種對U形渡槽進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固的加固結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]薄壁型水工構(gòu)筑物在我國的農(nóng)田水利工程實(shí)踐中廣泛存在，但早期修建的此類水工構(gòu)筑物由于年久失修、缺乏維護(hù)，普遍存在較大的安全隱患。
[0003]我們以渡槽為例，渡槽是一種以明渠方式修建并跨越山川、洼地、山地、道路等障礙的架空輸水構(gòu)筑物，其能夠引導(dǎo)渠水灌溉農(nóng)田，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。我國早期修建的渡槽由于承受荷載、環(huán)境影響等不利因素的長期作用，隨著使用年限的增長，老化病害問題日益突出，造成渡槽結(jié)構(gòu)表面混凝土剝落、鋼筋露出而銹蝕、結(jié)構(gòu)的變形過大、裂縫開展過寬過大等現(xiàn)象，這嚴(yán)重影響了水利工程結(jié)構(gòu)的安全使用，降低了水利工程結(jié)構(gòu)的正常使用壽命。
[0004]目前，對于類似渡槽的薄壁型水工構(gòu)筑物，其常用的加固方法主要有采用環(huán)氧樹脂玻璃絲布、環(huán)氧混凝土、環(huán)氧砂漿等現(xiàn)代綜合環(huán)氧技術(shù)以及碳纖維加固技術(shù)等對渡槽進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。但是，現(xiàn)有的這兩種方法各有局限:由以往工程經(jīng)驗(yàn)可知，環(huán)氧樹脂粘貼玻璃纖維布加固渡槽的耐久性、耐老化性能并無明顯提高，防滲效果不好，施工復(fù)雜、成本較高，且由于材料、施工等因素影響，玻璃纖維布與渡槽原結(jié)構(gòu)層界面粘結(jié)性能較差；而采用碳纖維的加固方法，由于碳纖維缺乏足夠的延性，當(dāng)達(dá)到極限強(qiáng)度后即發(fā)生破壞，屬脆性破壞，且碳纖維加固成本比較高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既能有效提高薄壁型水工構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)承載力，又能使加固后的薄壁型水工構(gòu)筑物在溫度、水環(huán)境等不利因素影響下保持良好抗裂性能和耐久性能的加固結(jié)構(gòu)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案為一種薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)，所述水工構(gòu)筑物為渡槽，渡槽的橫截面呈U形，所述加固結(jié)構(gòu)包括渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層和水泥砂漿材料抹成的加固結(jié)構(gòu)層，所述加固結(jié)構(gòu)層與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層之間相互粘結(jié)，所述加固結(jié)構(gòu)層包覆在渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層的槽壁(一般即指外壁)上，所述加固結(jié)構(gòu)層內(nèi)設(shè)置有鋼筋網(wǎng)層，所述加固結(jié)構(gòu)層及其內(nèi)置的鋼筋網(wǎng)層均勻包覆在渡槽槽身的外壁上，加固結(jié)構(gòu)層的橫截面呈現(xiàn)U形，所述加固結(jié)構(gòu)層與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層的結(jié)合面處設(shè)有穿過該結(jié)合面的連接件。前述本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，通過連接件和結(jié)構(gòu)膠層使水工構(gòu)筑物(如渡槽)原結(jié)構(gòu)層和加固結(jié)構(gòu)層共同參與受力工作，從而達(dá)到加固薄壁型水工構(gòu)筑物的目的。該加固結(jié)構(gòu)不僅非常簡單，而且施工方便，大大延長了水工構(gòu)筑物的服役期限和使用壽命。
[0007]上述的薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的，所述連接件沿加固結(jié)構(gòu)層與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層的結(jié)合面在縱向上均勻布置(縱向即是指渡槽的長度延伸方向，亦是指渡槽中的水流方向)，且單個(gè)連接件貼緊鋼筋網(wǎng)層的網(wǎng)面節(jié)點(diǎn)處布設(shè)。這樣的結(jié)構(gòu)布置方式不僅能夠加強(qiáng)結(jié)合面的連接性，而且能使連接件與鋼筋網(wǎng)層直接形成相互受力和支撐，更好地形成一個(gè)有機(jī)的加固結(jié)構(gòu)整體。
[0008]上述的薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)中，所述連接件優(yōu)選為J形剪切銷釘，J形剪切銷釘?shù)你^端鉤住所述鋼筋網(wǎng)層上的鋼筋，J形剪切銷釘?shù)闹倍舜┻^所述結(jié)合面并通過無機(jī)植筋膠插設(shè)在渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層的預(yù)制孔中。本實(shí)用新型優(yōu)選的J形剪切銷釘相比普通的銷釘，在不影響抗剪強(qiáng)度的情況下，還能更好地提升加固結(jié)構(gòu)層與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層的結(jié)合強(qiáng)度。
[0009]上述的薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的，所述連接件沿加固結(jié)構(gòu)層與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層的結(jié)合面在橫截面上呈非均勻布置，且分布密度由渡槽U形橫截面的兩翼向中部槽底逐漸減小。這是實(shí)用新型人通過反復(fù)觀察和測試渡槽槽身的剪切受力分布情況所作的改進(jìn)，通過采用這種非均勻的布置方式，不僅能夠提高剪切強(qiáng)度，而且可以減少抗剪連接件的施工及用量。
[0010]具體的，當(dāng)將上述實(shí)用新型的加固結(jié)構(gòu)應(yīng)用于工程實(shí)踐中進(jìn)行加固操作時(shí)，其加固方法一般包括以下步驟:
[0011](I)渡槽表面處理:先對渡槽表面進(jìn)行打磨使其露出骨料層，當(dāng)打磨形成有一粗糙表面后，對打磨后的粗糙表面進(jìn)行清洗；步驟(I)中，打磨優(yōu)選是利用500W?700W的低功率電錘進(jìn)行；清洗可以是利用高壓水射法進(jìn)行，以洗凈粗糙表面的粉塵及殘存污潰；
[0012](2)設(shè)置連接件:根據(jù)加固設(shè)計(jì)要求，在處理后的渡槽表面定出連接件的插入位置，在插入位置處鉆孔后用無機(jī)植筋膠植入連接件，并對無機(jī)植筋膠進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
[0013](3)綁扎鋼筋網(wǎng):在設(shè)置連接件后的渡槽表面定位并綁扎鋼筋網(wǎng)，使鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)面節(jié)點(diǎn)處貼緊連接件；步驟(3)中，鋼筋網(wǎng)部分優(yōu)選采用點(diǎn)焊連接；
[0014](4)涂刷界面劑:快速、均勻地在渡槽表面涂刷界面劑；步驟(4)中，為保證渡槽表面濕潤，使界面粘結(jié)良好，在涂刷界面劑前24小時(shí)內(nèi)，多次對渡槽表面灑水；
[0015](5)抹漿:用水泥砂漿材料(可以優(yōu)選采用聚乙烯醇纖維復(fù)合水泥砂漿)在涂刷界面劑后的渡槽表面進(jìn)行抹漿，直至抹漿后形成的水泥砂漿層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最后經(jīng)壓光、保濕養(yǎng)護(hù)，完成對薄壁型水工構(gòu)筑物的加固。
[0016]上述的加固方法，所述步驟(5)中，優(yōu)選的，抹漿是分兩次進(jìn)行，第一次抹漿時(shí)使水泥砂漿材料(可以優(yōu)選采用聚乙烯醇纖維復(fù)合水泥砂漿)剛好覆蓋鋼筋網(wǎng)層，使鋼筋網(wǎng)層與水工構(gòu)筑物原結(jié)構(gòu)層表面沒有間隙；第二次抹漿是在第一次抹漿初凝后進(jìn)行并抹至設(shè)計(jì)厚度。抹漿過程中應(yīng)錯(cuò)開和壓平各層砂漿的接茬部位，為保證密實(shí)度，第二層砂漿初凝后，壓光砂漿層兩至三遍。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0018](I)本實(shí)用新型的加固結(jié)構(gòu)層中內(nèi)設(shè)鋼筋網(wǎng)層，且鋼筋網(wǎng)與渡槽原結(jié)構(gòu)層是通過水泥砂漿材料粘接，通過對新老界面進(jìn)行鑿毛處理，澆筑加固結(jié)構(gòu)層，新澆筑的加固結(jié)構(gòu)層能很好地與原結(jié)構(gòu)層粘結(jié)在一起共同參與受力，這對規(guī)則或不規(guī)則形狀的各種水工建筑物結(jié)構(gòu)具有很好的適應(yīng)性。
[0019](2)傳統(tǒng)的加固技術(shù)在施工過程中多米用的是有機(jī)膠結(jié)材料,但部分有機(jī)膠結(jié)材料容易老化，使用壽命短，這將對長期工作在露天環(huán)境下的水工構(gòu)筑物造成不可預(yù)計(jì)的隱患。而本實(shí)用新型中針對渡槽等特定水工構(gòu)筑物的工作環(huán)境特點(diǎn)，選用了水泥砂漿層內(nèi)置鋼筋網(wǎng)層作為加固結(jié)構(gòu)層，其加固渡槽主要采用的是無機(jī)膠結(jié)材料，具有良好的耐老化性倉泛。
[0020](3)本實(shí)用新型加固結(jié)構(gòu)的施工操作非常簡單方便，施工工效高，施工質(zhì)量容易保證，無需大型施工機(jī)具，施工占用場地少；在取得良好加固效果的同時(shí)，能夠減少渡槽使用后期的維修和維護(hù)支出，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中加固渡槽的整體立面圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中加固渡槽槽身的橫截面放大圖(僅示出半幅，另外一半為對稱結(jié)構(gòu))。
[0023]圖例說明:
[0024]1、支撐排架；2、渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層；3、水泥砂漿層；4、鋼筋網(wǎng)層；5、J形剪切銷釘；
6、加固結(jié)構(gòu)層。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0026]實(shí)施例:
[0027]某渡槽槽身為無拉桿U型鋼筋網(wǎng)薄壁結(jié)構(gòu)，縱向?yàn)殡p懸臂裝配式對稱結(jié)構(gòu)，全長108m,支撐結(jié)構(gòu)主要采用支撐排架I,其最大支撐高度13.5m。該渡槽建成后至今已投入使用40多年，雖然期間經(jīng)過兩次防滲補(bǔ)強(qiáng)，但由于長時(shí)間使用，再加上設(shè)計(jì)、管理、維護(hù)等方面的原因，渡槽的現(xiàn)狀不容樂觀，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
[0028]( I)渡槽外壁噴射的改性砂漿薄層脫落；
[0029](2)砂漿碳化導(dǎo)致鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕后體積膨脹，從而導(dǎo)致砂漿開裂；
[0030](3)渡槽伸縮縫處止水帶老化，滲水漏水嚴(yán)重；
[0031](4)人行道護(hù)欄、預(yù)制板等維護(hù)結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重，漏筋、銹蝕；
[0032](5)渡槽內(nèi)壁橫向細(xì)微裂縫分部比較普遍，尤其是支座附近，對結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生嚴(yán)
重影響。
[0033]為了能充分利用已有的水利工程，延長已有水利工程的使用壽命，同時(shí)為保證該渡槽的安全及正常使用，本實(shí)施例采用本實(shí)用新型的薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行加固，采用該加固結(jié)構(gòu)的加固過程包括以下步驟:
[0034](I)渡槽表面處理:先利用500W?700W低功率電錘對渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2表面進(jìn)行打磨使其露出骨料層，當(dāng)打磨形成有一粗糙表面后，利用高壓水射法對打磨后的粗糙表面進(jìn)行清洗，以洗凈粗糙表面的粉塵及殘存污潰；
[0035](2)設(shè)置連接件:根據(jù)加固設(shè)計(jì)要求，在處理后的渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2表面定出J形剪切銷釘5的插入位置，在插入位置處鉆孔后用無機(jī)植筋膠植入J形剪切銷釘5，并對無機(jī)植筋膠進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；[0036](3)綁扎鋼筋網(wǎng):在設(shè)置J形剪切銷釘5后的渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2表面定位并綁扎鋼筋網(wǎng)形成鋼筋網(wǎng)層4，使鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)面節(jié)點(diǎn)處貼緊J形剪切銷釘5 ;鋼筋網(wǎng)層4部分采用點(diǎn)焊連接；
[0037](4)涂刷界面劑:快速、均勻地在渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2表面涂刷界面劑；為保證渡槽表面濕潤，使界面粘結(jié)良好，在涂刷界面劑前24小時(shí)內(nèi)，多次對渡槽表面灑水；
[0038](5)抹漿:用水泥砂漿材料(優(yōu)選使用聚乙烯醇纖維復(fù)合水泥砂漿等優(yōu)質(zhì)材料)在涂刷界面劑后的渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2表面進(jìn)行抹漿，抹漿是分兩次進(jìn)行，第一次抹漿時(shí)使水泥砂漿層3剛好覆蓋鋼筋網(wǎng)層4，使鋼筋網(wǎng)層4與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2表面沒有間隙；第二次抹漿是在第一次抹漿初凝后進(jìn)行并抹至設(shè)計(jì)厚度。抹漿過程中應(yīng)錯(cuò)開和壓平各層砂漿的接茬部位，為保證密實(shí)度，第二層砂漿初凝后，壓光砂漿層兩至三遍。最后經(jīng)壓光、保濕養(yǎng)護(hù)，完成對渡槽的加固處理。
[0039]如圖1、圖2所示，對該渡槽采用本實(shí)用新型的加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，不僅施工操作簡便，施工工期短；渡槽加固后輸水使用情況良好，無任何裂縫、滲水等不良情況發(fā)生。加固后形成的加固結(jié)構(gòu)包括渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2和加固結(jié)構(gòu)層6，加固結(jié)構(gòu)層6包覆在渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2的外壁上，加固結(jié)構(gòu)層6主要由水泥砂漿層3和鋼筋網(wǎng)層4組合而成，鋼筋網(wǎng)層4內(nèi)置于水泥砂漿層3中，加固結(jié)構(gòu)層6與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2之間通過水泥砂漿層3粘結(jié)，且加固結(jié)構(gòu)層6與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2的結(jié)合面處設(shè)有穿過該結(jié)合面的J形剪切銷釘
5。通過J形剪切銷釘5和結(jié)構(gòu)膠使渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2和加固結(jié)構(gòu)層6共同參與受力工作，從而達(dá)到加固薄渡槽的目的。
[0040]如圖2所示，渡槽的橫截面呈U形，加固結(jié)構(gòu)層6及其內(nèi)置的鋼筋網(wǎng)層4均勻包覆在渡槽槽身的外壁上，加固結(jié)構(gòu)層6的橫截面也呈現(xiàn)U形。作為連接件的J形剪切銷釘5在渡槽的縱向長度方向上沿加固結(jié)構(gòu)層6與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2的結(jié)合面均勻布置，且單個(gè)J形剪切銷釘5貼緊鋼筋網(wǎng)層4的網(wǎng)面節(jié)點(diǎn)處布設(shè)(參見圖1)。如圖2所示，J形剪切銷釘5的鉤端鉤住鋼筋網(wǎng)層4上的鋼筋，J形剪切銷釘5的直端穿過結(jié)合面并通過無機(jī)植筋膠插設(shè)在渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2的預(yù)制孔中。如圖2所示，J形剪切銷釘5沿加固結(jié)構(gòu)層6與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層2的結(jié)合面在橫截面上呈非均勻布置，且分布密度由渡槽U形橫截面的兩翼向中部槽底逐漸減小，即兩翼分布緊密，間隔較小，中部槽底分布相對稀疏，間隔較大。
【權(quán)利要求】
1.一種薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)，所述水工構(gòu)筑物為渡槽，渡槽的橫截面呈U形，其特征在于:所述加固結(jié)構(gòu)包括渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層(2)和水泥砂漿材料抹成的加固結(jié)構(gòu)層(6)，所述加固結(jié)構(gòu)層(6)與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層(2)之間相互粘結(jié)，所述加固結(jié)構(gòu)層(6)包覆在渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層(2)的槽壁上，所述加固結(jié)構(gòu)層(6)內(nèi)設(shè)置有鋼筋網(wǎng)層(4)，所述加固結(jié)構(gòu)層(6)及其內(nèi)置的鋼筋網(wǎng)層(4)均勻包覆在渡槽槽身的外壁上，加固結(jié)構(gòu)層(6)的橫截面呈現(xiàn)U形，所述加固結(jié)構(gòu)層(6)與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層(2)的結(jié)合面處設(shè)有穿過該結(jié)合面的連接件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接件沿加固結(jié)構(gòu)層(6)與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層(2)的結(jié)合面在縱向上呈均勻布置，且單個(gè)連接件貼緊鋼筋網(wǎng)層(4)的網(wǎng)面節(jié)點(diǎn)處布設(shè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接件為J形剪切銷釘(5)，J形剪切銷釘(5)的鉤端鉤住所述鋼筋網(wǎng)層(4)上的鋼筋，J形剪切銷釘(5)的直端穿過所述結(jié)合面并通過無機(jī)植筋膠插設(shè)在渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層(2)的預(yù)制孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的薄壁型水工構(gòu)筑物的加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接件沿加固結(jié)構(gòu)層(6)與渡槽槽身原結(jié)構(gòu)層(2)的結(jié)合面在橫截面上呈非均勻布置，且分布密度由渡槽U形橫截面的兩翼向中部槽底逐漸減小。
【文檔編號】E02B13/00GK203729282SQ201320800575
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】卜良桃, 朱懷, 黃政宇, 戴煒, 劉裔彬 申請人:湖南大學(xué)