一種嵌入式的橋梁加固結構及加固方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種橋梁加固結構，該結構包括在待加固的橋梁面板的底面開設的凹槽，凹槽中嵌設有FRP筋，所述FRP筋的端部纏繞有錨固纖維布件，所述錨固纖維布件包括纏繞部和黏貼部，所述纏繞部纏繞于所述的FRP筋上，所述黏貼部黏貼于所述支撐柱。與現(xiàn)有技術相比，本技術的FRP筋的端部與相鄰的支撐柱進行錨固，有效的改善的該加固結構的加固效果，此外，本技術的錨固結構采用纖維布在FRP筋上纏繞后在黏貼至支撐柱，這種錨固結構與以往的錨固結構相比施工簡單，錨固過程基本不需要根據(jù)FRP筋的尺寸來變換預制錨固件，便于大規(guī)模應用，也降低了施工成本。
【專利說明】—種嵌入式的橋梁加固結構及加固方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁加固【技術領域】，特別涉及一種嵌入式的橋梁加固結構及加固方法。

【背景技術】
[0002]在橋梁工程建設中，無論是混凝土結構、鋼結構還是鋼一混凝土組合結構，橋梁面板通常為鋼筋混凝土板結構。在過去20年中，這些橋梁結構體系都暴露出一些問題，最為嚴重的是鋼筋或鋼材的腐蝕而導致的結構過早退化或功能不足。橋梁面板由于保護層厚度較小、除冰鹽直接作用于其表面和因長期承受交通荷載容易造成開裂等原因，鋼筋銹蝕問題尤為嚴重。因此對結構功能不足的橋梁面板需要進行結構加固補強。
[0003]近年來，F(xiàn)RP (Fiber Reinforced Plastics ,纖維增強復合塑料)材料由于具有耐腐、輕質、高強、施工便捷等特點已經被廣泛用于混凝土結構及其他結構加固領域。目前，對FRP加固鋼筋混凝土結構的研究主要集中在外貼FRP片材的加固技術，各國也相繼推出了相應的規(guī)范。在FRP加固混凝土結構中，F(xiàn)RP-混凝土粘結界面是一個薄弱環(huán)節(jié)，界面粘結強度往往決定了 FRP的有效應力(結構達到極限承載力時FRP所達到的應力)，從而決定FRP加固的效率和經濟性。通過對以往的FRP外貼加固混凝土橋面板工程情況的分析，該加固技術在補強受損橋面結構中存在以下問題:
(O隨著日益繁重的交通運輸荷載，鋼筋混凝土橋面板的損傷面積較大，傳統(tǒng)的FRP外貼加固方式導致了較高的施工和材料費用，制約了該具有較高耐久性能材料的推廣應用；
(2)目前以彎曲構件作為計算模型的設計方法，導致加固工程中FRP材料的用量較大，超過實際需要，增加了加固費用；
(3)外貼FRP片材加固技術在橋面應用時，容易受到磨損和撞擊等意外荷載，導致了加固部位的損傷，因而二次加固頻發(fā)；
(4)外貼FRP片材不易于與相鄰構件錨固，難以提高加固的穩(wěn)定性和剛度。
[0004]面對以上問題，專利號為ZL 201120080008.5的專利文件公開了一種預應力纖維樹脂復合筋嵌貼加固混凝土結構，該結構是在待加固構件的底面或側面開有凹槽，并預應力纖維樹脂復合筋通過膠粘劑嵌貼在待加固構件的凹槽中，該技術方案解決了上述的問題(I)和問題(3)，但是，該技術方案僅僅是針對待加固構件(即橋梁面板)，與待加固構件的相鄰構件之間沒有進行錨固，而待加固構件的相當部分的支撐柱來自其相鄰構件，因此該技術方案的加固效果不佳。而現(xiàn)有技術中外貼FRP片材與相鄰構件錨固的方式明顯不適用于FRP筋嵌入式結構，而且錨固工藝難度較大。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術中的不足之處而提供提供一種能夠有效提高FRP筋嵌入式結構對橋梁的加固效果，同時施工工藝簡單的橋梁加固結構，同時提供該結構的施工方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn):
提供了一種嵌入式的橋梁加固結構，包括開設于待加固的橋梁面板的底面的凹槽，所述橋梁面板由與其相鄰的支撐柱進行支撐，所述凹槽中嵌設有FRP筋，所述FRP筋的端部纏繞有錨固纖維布件，所述錨固纖維布件包括纏繞部和黏貼部，所述纏繞部纏繞于所述的FRP筋上，所述黏貼部黏貼于所述支撐柱。
[0007]其中，所述凹槽中灌注有膠體，所述膠體將FRP筋固定于凹槽內壁。
[0008]其中，所述纏繞部與FRP筋的端部通過環(huán)氧樹脂粘接。
[0009]還提供一種嵌入式的橋梁加固方法，包括:
計算步驟:根據(jù)橋梁面板的實際承載力與目標承載力之差計算出橋梁面板底面需要增設的FRP筋的直徑d及相鄰FPR筋的間距；
開槽步驟:在橋梁面板底面開設凹槽，所述凹槽的寬度是需要增設的FRP筋的直徑d的1.0-1.9 倍；
FRP筋預處理步驟:將纖維布的一部分作為纏繞部以纏繞至FRP筋的端部，將纖維布余下部分預留為黏貼部；
加固步驟:將FRP筋材固定至凹槽內，將纖維布的黏貼部黏貼至支撐柱。
[0010]其中，計算步驟包括預計算步驟:測量待加固的鋼筋混凝土結構的橋梁面板的混凝土強度、鋼筋分布狀態(tài)及保護層厚度，根據(jù)壓縮薄膜效應理論計算出橋梁面板的實際承載力。
[0011]其中，在所述開槽步驟中利用開槽機進行開槽，所述開槽機包括沿水平方向設置的水平支架，所述水平支架包括可伸縮的導軌，所述導軌的兩端部作為地接部抵接于支撐柱，所述水平支架上固定有與水平支架垂直的水平調整柱，所述水平調整柱的數(shù)量不少于3個且不沿同一直線設置，所述導軌上設置有可切割橋梁面板底面的切割臺，所述水平支架還設置有牽引裝置，開槽時所述導軌的抵接部抵接于待開槽的橋梁面板兩端的支撐柱，所述切割臺在牽引裝置的帶動下沿導軌往復運動。
[0012]其中，所述切割臺包括基臺，所述基臺上方設置有升降臺，所述升降臺上固定有由電機驅動的切割滾刀。
[0013]其中，所述FRP筋預處理步驟中，所述纏繞部與FRP筋的端部通過環(huán)氧樹脂粘接。
[0014]其中，所述開槽步驟中，所述凹槽的寬度是需要增設的FRP筋的直徑d的1.5倍。
[0015]其中，所述加固步驟包括灌膠步驟:將FRP筋材放入凹槽內，在凹槽內灌入膠體本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供了一種橋梁加固結構，該結構包括在待加固的橋梁面板的底面開設的凹槽，凹槽中嵌設有FRP筋，所述FRP筋的端部纏繞有錨固纖維布件，所述錨固纖維布件包括纏繞部和黏貼部，所述纏繞部纏繞于所述的FRP筋上，所述黏貼部黏貼于所述支撐柱。與現(xiàn)有技術相比，本技術的FRP筋的端部與相鄰的支撐柱進行錨固，有效的改善的該加固結構的加固效果，此外，本技術的錨固結構采用纖維布在FRP筋上纏繞后在黏貼至支撐柱，這種錨固結構與以往的錨固結構相比施工簡單，錨固過程基本不需要根據(jù)FRP筋的尺寸來變換預制錨固件，便于大規(guī)模應用，也降低了施工成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發(fā)明的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明使用的開槽機的結構示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的FRP筋預處理后的結構示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的橋梁面板加固結構的示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明的橋梁面板加固結構的另一視角示意圖。
[0021]圖1至圖4包括:
101—固定塊、102—導軌、103—抵接部、104—調整杠、105—基臺、106—升降臺、107—切割電機、108—切割滾刀、109—吸塵器、110—絲桿、111—牽引電機、2—FRP筋、3—纖維布、31—纏繞部、32—黏貼部、4—橋梁面板、5—支撐柱、6—凹槽。

【具體實施方式】
[0022]結合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0023]一種橋梁面板的加固方法，包括步驟:
A.測量待加固的鋼筋混凝土結構的橋梁面板4的混凝土強度、鋼筋分布狀態(tài)及保護層厚度，根據(jù)壓縮薄膜效應理論計算出橋梁面板4的實際承載力，然后根據(jù)橋梁面板4的實際承載力與目標承載力之差計算出橋梁面板4底面需要增設的FRP筋2的直徑d及相鄰FPR筋的間距；對于如何利用壓縮薄膜效應理論來計算橋梁面板4的實際承載力，現(xiàn)有技術中已有相關的論文指出，此處不再贅述。本步驟的關鍵在于采用壓縮薄膜效應理論模型，這樣能更加準確進行橋面結構的工作性能評估，進而對所需加固的FRP筋2用量和加固布置方式進行準確設計，與前期抗彎構件的設計方法相比，將能在確保加固構件工作性能不受影響的情況下，有效降低加固工程的材料和施工費用。
[0024]B.根據(jù)步驟A計算出的需要增設的FRP筋2的直徑d及相鄰FPR筋的間距在橋梁面板4底面開設凹槽6，凹槽6的寬度是需要增設的FRP筋2的直徑d的1.5倍，當然，凹槽6的寬度可以靈活調整，這里采用直徑d的1.5倍作為凹槽6的寬度主要是利于后期灌膠并確保灌膠質量。本實施例中，利用開槽機來對橋梁面板4底面開設凹槽6，如圖1所示的，開槽機包括沿水平方向設置的水平支架，所述水平支架由相向設置的固定塊101和設置于兩個固定塊101之間的兩根可伸縮的導軌102組成，所述導軌102的兩端部作為用于抵接支撐柱5的抵接部103，每個固定塊101上固定有兩個與水平支架垂直的水平調整柱104，所述導軌102上設置有可切割橋梁面板4底面的切割臺，所述切割臺包括套設于導軌102的基臺105，所述基臺105上方設置有可相對基臺105上升/下降的升降臺106，所述升降臺106上固定有由切割電機107驅動的切割滾刀108，所述切割滾刀108下方設置有吸除切割粉塵的吸塵器109，所述水平支架還設置有由牽引電機111和絲桿110構成的牽引裝置，所述切割臺在牽引裝置的帶動下沿導軌102往復運動，開槽時，將各個水平調整柱104的頂面抵緊橋梁面板4的底面，同時通過伸縮導軌102使所述開槽機的抵接部103抵接于帶開槽的橋梁面板4兩端的支撐柱5以固定開槽機，這樣開槽機的水平支架就與橋梁面板4的地面平行固定了，接著，通過升/降升降臺106來調節(jié)切割滾刀108的高度，從而調節(jié)所開凹槽6的深度，然后，啟動牽引裝置使牽引裝置帶動切割臺沿導軌102運動，進行開槽專業(yè)。本步驟中通過專門研制的開槽機，能夠有效的提高開槽效率并改善開槽質量，從而改善了加固的效果并降低了加固的成本。
[0025]C.如圖2所示，對FRP筋2進行預處理，即將纖維布3的一部分作為纏繞部31以纏繞至FRP筋2的端部，將纖維布3余下部分預留為黏貼部32，從而確保纖維布3與FRP筋
2的固定效果，纏繞部31與FRP筋2的端部通過環(huán)氧樹脂粘接，具體的，可以在纖維布3的纏繞部31上涂抹環(huán)氧樹脂后再纏繞至FRP筋2上，也可以在FRP筋2上涂覆環(huán)氧樹脂后將纖維布3纏繞其上。
[0026]D.如圖3和圖4所示，將經過預處理的FRP筋2放入凹槽6中，并在凹槽6中灌入膠體，膠體應采用凝結速度較快的膠體，并采用輔助封裝裝置進行輔助封裝以防膠體脫落，待膠體凝固后將輔助封裝裝置去除。此外，將纖維布3預留下來黏貼部32黏貼至支撐柱5的內壁。需要說明的是，F(xiàn)RP筋2可以完全置入與凹槽6中，也可以如圖3和圖4所示半裸露于外界中。本領域技術人員可根據(jù)實際施工要求靈活調整，在此不再贅述。
[0027]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的實質和范圍。
【權利要求】
1.一種嵌入式的橋梁加固結構，包括開設于待加固的橋梁面板的底面的凹槽，所述橋梁面板由與其相鄰的支撐柱進行支撐，所述凹槽中嵌設有FRP筋，其特征在于:所述FRP筋的端部纏繞有錨固纖維布件，所述錨固纖維布件包括纏繞部和黏貼部，所述纏繞部纏繞于所述的FRP筋上，所述黏貼部黏貼于所述支撐柱。
2.如權利要求1所述的一種嵌入式的橋梁加固結構，其特征在于:所述凹槽中灌注有膠體，所述膠體將FRP筋固定于凹槽內壁。
3.如權利要求1所述的一種嵌入式的橋梁加固結構，其特征在于:所述纏繞部與FRP筋的端部通過環(huán)氧樹脂粘接。
4.一種嵌入式的橋梁加固方法，其特征在于包括: 計算步驟:根據(jù)橋梁面板的實際承載力與目標承載力之差計算出橋梁面板底面需要增設的FRP筋的直徑d及相鄰FPR筋的間距； 開槽步驟:在橋梁面板底面開設凹槽，所述凹槽的寬度是需要增設的FRP筋的直徑d的1.0-1.9 倍； FRP筋預處理步驟:將纖維布的一部分作為纏繞部以纏繞至FRP筋的端部，將纖維布余下部分預留為黏貼部； 加固步驟:將FRP筋材固定至凹槽內，將纖維布的黏貼部黏貼至支撐柱。
5.如權利要求4所述的一種嵌入式的橋梁加固方法，其特征在于計算步驟包括預計算步驟:測量待加固的鋼筋混凝土結構的橋梁面板的混凝土強度、鋼筋分布狀態(tài)及保護層厚度，根據(jù)壓縮薄膜效應理論計算出橋梁面板的實際承載力。
6.如權利要求4所述的一種嵌入式的橋梁加固方法，其特征在于:在所述開槽步驟中利用開槽機進行開槽，所述開槽機包括沿水平方向設置的水平支架，所述水平支架包括可伸縮的導軌，所述導軌的兩端部作為地接部抵接于支撐柱，所述水平支架上固定有與水平支架垂直的水平調整柱，所述水平調整柱的數(shù)量不少于3個且不沿同一直線設置，所述導軌上設置有可切割橋梁面板底面的切割臺，所述水平支架還設置有牽引裝置，開槽時所述導軌的抵接部抵接于待開槽的橋梁面板兩端的支撐柱，所述切割臺在牽引裝置的帶動下沿導軌往復運動。
7.如權利要求6所述的一種嵌入式的橋梁加固方法，其特征在于:所述切割臺包括基臺，所述基臺上方設置有升降臺，所述升降臺上固定有由電機驅動的切割滾刀。
8.如權利要求4所所述的一種嵌入式的橋梁加固方法，其特征在于所述FRP筋預處理步驟中，所述纏繞部與FRP筋的端部通過環(huán)氧樹脂粘接。
9.如權利要求4所所述的一種嵌入式的橋梁加固方法，其特征在于所述開槽步驟中，所述凹槽的寬度是需要增設的FRP筋的直徑d的1.5倍。
10.如權利要求4所所述的一種嵌入式的橋梁加固方法，其特征在于所述加固步驟包括灌膠步驟:將FRP筋材放入凹槽內，在凹槽內灌入膠體。
【文檔編號】E01D22/00GK104233966SQ201410565117
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權日:2014年10月22日
【發(fā)明者】鄭愚, 鄧拓, 楊健彬, 李榮泳 申請人:東莞理工學院