一種箱形梁橋主梁腹板斜裂縫加固結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種箱形梁橋主梁腹板斜裂縫加固結(jié)構(gòu)，在發(fā)生斜裂縫段的主梁腹板的兩外側(cè)面上增設(shè)上下對(duì)應(yīng)、沿順橋向間隔布置的錨固塊，在錨固塊上安裝由精軋螺紋鋼筋構(gòu)成的體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋。施工時(shí)用旋擰體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端螺母的方式對(duì)體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉；同時(shí)通過(guò)在體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上安裝的拾振器測(cè)出體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)的1階振動(dòng)角頻率，按公式計(jì)算出體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的拉力，當(dāng)拉力達(dá)到體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的理論拉力時(shí)停止張拉。該加固結(jié)構(gòu)通過(guò)體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)主梁腹板形成豎向壓應(yīng)力對(duì)主梁腹板起到加固作用；同時(shí)確保不會(huì)因拉力過(guò)大損害橋梁原有結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】
一種箱形梁橋主梁腹板斜裂縫加固結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉公路橋梁，特別是一種箱形梁橋主梁腹板斜裂縫加固結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 所述箱形梁橋包括普通混凝土箱形梁橋和預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁橋，按主要結(jié)構(gòu)形 式分為:普通鋼筋混凝土連續(xù)梁橋、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。其 中跨度為20m~300m的箱形梁橋?yàn)樽畛Ｓ妙愋?。由于設(shè)計(jì)、施工或運(yùn)營(yíng)管理等方面存在的問(wèn) 題，目前在役的這種混凝土箱形梁橋有相當(dāng)大比例出現(xiàn)了因主拉應(yīng)力過(guò)大而引起的主梁腹 板斜裂縫等病害，裂縫較大時(shí)直接威脅橋梁的耐久性和安全性。
[0003] 為抑制主梁腹板斜裂縫病害的進(jìn)一步發(fā)展，提高主梁腹板斜截面抗裂性能，傳統(tǒng) 加固方法主要包括：（1)增大主梁腹板寬度或增加主梁腹板道數(shù)；（2)在主梁腹板側(cè)面粘貼 鋼板或碳纖維；（3)張拉縱向體外索，減小豎向恒載作用，進(jìn)而減小剪應(yīng)力大小，提高主梁腹 板斜截面抗裂性能。其中增大主梁腹板寬度或增加主梁腹板道數(shù)及粘貼鋼板或碳纖維屬于 被動(dòng)加固，不能明顯改善主梁腹板原有的剪力分配狀態(tài)，加固效果并不明顯;張拉縱向體外 索工程量巨大，加固費(fèi)用高，施工難度大。
[0004] CN201120196053.7專利文獻(xiàn)披露了一種采用體內(nèi)豎向預(yù)應(yīng)力加固的方法，該加固 方法存在的問(wèn)題是：
[0005] (1)體內(nèi)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用擰緊其端頭螺母的方式進(jìn)行張拉，張拉后在體內(nèi)豎 向預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的拉力大小難以有效測(cè)定，也就難以保證應(yīng)力施加效果。
[0006] (2)運(yùn)營(yíng)期間如體內(nèi)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋需要更換，由于體內(nèi)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的孔道 已經(jīng)灌漿，無(wú)法更換。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種箱形梁橋主梁腹板 斜裂縫加固結(jié)構(gòu)。
[0008] 根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)第6.3.3 條，提高主梁腹板抗裂性能的一個(gè)重要途徑是增大主梁腹板的豎向壓應(yīng)力?；谶@一設(shè)計(jì) 思想，本實(shí)用新型采取用體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)主梁腹板施加豎向壓應(yīng)力的辦法來(lái)增大主 梁腹板的抗裂性能。
[0009] 本實(shí)用新型提供的箱形梁橋主梁腹板斜裂縫加固結(jié)構(gòu)，在發(fā)生斜裂縫的主梁腹板 的兩外側(cè)面的上部和下部增設(shè)上下對(duì)應(yīng)、沿順橋向間隔布置的錨固塊，在上下對(duì)應(yīng)的錨固 塊上安裝由精乳螺紋鋼筋構(gòu)成的體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋。
[0010] 所述上下對(duì)應(yīng)的錨固塊沿順橋向的相互間距sv為:50cm<Sv<12〇 Cm。
[0011] 上述箱形梁橋主梁腹板斜裂縫加固結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：
[0012] 步驟1、對(duì)發(fā)生斜裂縫的主梁腹板外側(cè)面進(jìn)行處理
[0013] 對(duì)裂縫寬度小于0.15mm的斜裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面封閉；對(duì)裂縫寬度大于 0.15mm的斜裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行注膠；
[0014] 步驟2、制作錨固塊
[0015]對(duì)主梁腹板的兩外側(cè)面上布置錨固塊的部位進(jìn)行表面處理，鑿除表面的混凝土， 露出扎筋，然后進(jìn)行錨固塊植筋；在植筋周圍的表面涂刷環(huán)氧樹(shù)脂，然后澆筑鋼纖維混凝 土，形成錨固塊;在錨固塊中預(yù)留孔道；
[0016]步驟3、安裝和張拉體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0017]待步驟2的鋼纖維混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，通過(guò)錨固塊中的孔道穿送體 外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，利用體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上端的螺母將體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端固 定在主梁腹板上部的錨固塊上，然后用旋擰體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端螺母的方式對(duì)體外豎 向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉;張拉時(shí)在體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上安裝與振動(dòng)測(cè)試儀器相連接的拾 振器，測(cè)出體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)的1階振動(dòng)角頻率ω:，然后按下式計(jì)算出體外豎向 預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的拉力F r:
[0018]
[0019] 式中
[0020] m:體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋單位長(zhǎng)度質(zhì)量(kg/m)，
[0021] 1:體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋在上、下螺母之間的長(zhǎng)度(m)，
[0022] ω1:拾振器測(cè)得的體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的1階振動(dòng)角頻率(Hz)，
[0023] Es:體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量(N/m2)，
[0024] I:體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面慣性矩(m4);
[0025]當(dāng)拉力Fr達(dá)到體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的理論拉力Fd時(shí)，停止張拉體外豎向預(yù) 應(yīng)力鋼筋；
[0026] 體外哆向預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)牛的理論拉力Fd按下式求得：
[0027]
[0028] 式中
[0029] b:主梁腹板的寬度(mm)，
[0030] sv:錨固塊沿順橋向的相互間距(mm)，
[0031] 〇tP:短期效應(yīng)組合下主梁腹板截面主拉應(yīng)力的最大值，通過(guò)建立橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)模 型或橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型計(jì)算求得，
[0032] ftk:混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)，可通過(guò)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵 設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)查詢，
[0033] γ :構(gòu)件類型系數(shù)，對(duì)預(yù)制的全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，γ =0.6;對(duì)現(xiàn)場(chǎng)饒筑的全預(yù)應(yīng) 力混凝土構(gòu)件、預(yù)制拼裝的全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件γ = 0 · 4;對(duì)預(yù)制的Α類和Β類預(yù)應(yīng)力混凝土 構(gòu)件，γ =0.7;對(duì)現(xiàn)場(chǎng)澆筑的A類和B類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件、預(yù)制拼裝的A類和B類預(yù)應(yīng)力混 凝土構(gòu)件γ =0.5;
[0034] 步驟4、對(duì)張拉后的體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行防腐處理，主梁腹板斜裂縫加固結(jié)構(gòu) 施工即告完成。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0036] (1)本實(shí)用新型通過(guò)張拉體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)主梁腹板構(gòu)成豎向壓應(yīng)力，可有 效提高主梁腹板的抗裂性能。
[0037] (2)采用拾振器測(cè)量體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)在體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的 拉力Fr，在Fr達(dá)到體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的理論拉力Fd時(shí)停止張拉，可確保作用短期效應(yīng)組合 下主梁腹板截面出現(xiàn)的主拉應(yīng)力不超過(guò)γ ftk，滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵 設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)第6.3.1條對(duì)不同類型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件斜截面抗裂的要求，從 而既能達(dá)到對(duì)主梁腹板斜裂縫的加固效果，又不會(huì)因拉力過(guò)大損害橋梁原有結(jié)構(gòu)。
[0038] (3)本實(shí)用新型方法簡(jiǎn)單，加固結(jié)構(gòu)便于日常維護(hù)，更換體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋方 便。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為本實(shí)用新型加固結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0040] 圖2為圖1中A-A斷面圖。
[0041] 圖中：1_主梁，2-主梁腹板，3-體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，4-錨固塊，5-螺母，6-孔道。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0043]本實(shí)施例為采用本實(shí)用新型對(duì)主梁腹板發(fā)生斜裂縫的某混凝土箱形梁橋進(jìn)行修 復(fù)加固。
[0044]該箱形梁橋?yàn)橹骺?60m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，按照全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)，主梁采用C60混凝土，ftk = 2.85MPa;現(xiàn)場(chǎng)饒筑的全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件：γ = 0.4，現(xiàn)場(chǎng)饒 筑施工。通過(guò)建立橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型計(jì)算出該箱形梁橋作用短期效應(yīng)組合下主梁腹板截 面主拉應(yīng)力的最大值〇t P = 3.03MPa。
[0045] 該梁橋完成施工投入運(yùn)營(yíng)一年后發(fā)現(xiàn)主梁中間跨的1/4跨附近主梁腹板發(fā)生斜裂 縫，該段主梁腹板的寬度b = 50cm，裂縫寬度大于0.15mm的斜裂縫有233條，裂縫寬度小于 0.15_的斜裂縫有682條，采用本實(shí)用新型對(duì)該段主梁的主梁腹板進(jìn)行修復(fù)加固。
[0046] 加固結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，在主梁1的主梁腹板2的兩個(gè)外側(cè)面上距主梁腹板上緣 75cm處和距主梁腹板下緣45cm處分別增設(shè)沿順橋向相互間距s v = 60cm、上下對(duì)應(yīng)的錨固塊 4共10組，每組錨固塊中預(yù)留距主梁腹板外側(cè)面12.5cm的孔道6，用10根直徑40mm的PSB1080 精乳螺紋鋼筋(精乳螺紋鋼筋單位長(zhǎng)度質(zhì)量m= 10.34kg/m，彈性模量Es = 2.0 X 10nN/m2，截 面慣性矩1 = 2.51 Xl(T7m4)分別作體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋3,穿過(guò)上下對(duì)應(yīng)的錨固塊中的預(yù)留 孔道，將其上下兩端分別通過(guò)螺母5固定在與其對(duì)應(yīng)的錨固塊上。
[0047] 上述主梁腹板加固結(jié)構(gòu)的施工按如下步驟進(jìn)行：
[0048]步驟1、對(duì)發(fā)生斜裂縫的主梁腹板外側(cè)面進(jìn)行處理
[0049] 對(duì)裂縫寬度小于0.15mm的斜裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面封閉；對(duì)裂縫寬度大于 0.15mm的斜裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行注膠。
[0050] 步驟2、制作錨固塊
[0051]對(duì)主梁腹板兩外側(cè)面上布置錨固塊的部位進(jìn)行表面處理，鑿除表面的混凝土，露 出扎筋，然后進(jìn)行錨固塊植筋;在植筋周圍的表面涂刷環(huán)氧樹(shù)脂后澆筑鋼纖維混凝土，形成 錨固塊;澆筑時(shí)用金屬波紋管在錨固塊中預(yù)留孔道；
[0052]步驟3、安裝和張拉體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0053]待步驟2的鋼纖維混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，通過(guò)錨固塊中的孔道穿送體 外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，利用體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上端的螺母將體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端固 定在與其對(duì)應(yīng)的錨固塊上部，然后用旋擰體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端螺母的方式逐根張拉體 外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋；張拉時(shí)在體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上安裝與振動(dòng)測(cè)試儀器相連接的拾振 器，測(cè)出體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)的1階振動(dòng)角頻率ω i，計(jì)算出豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi) 產(chǎn)生的拉力Fr，當(dāng)拉力Fr與豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的理論拉力Fd的差值不超過(guò)理論拉 力Fd的5 %時(shí)，停止張拉豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋。
[0054]體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的理論拉力Fd為
[0055]
[0056]停止張拉豎向體外預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，主梁腹板左右外側(cè)面上的10根豎向體外預(yù)應(yīng)力 鋼筋的實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)下表：
[0057]左側(cè)體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋實(shí)測(cè)結(jié)果表 [0058]
[0059]右側(cè)體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋實(shí)測(cè)結(jié)果表 [0060]
[0061] 步驟4、對(duì)完成張拉后的體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行防腐處理，主梁腹板斜裂縫加固 結(jié)構(gòu)施工即告完成。
[0062] 該箱形梁橋主梁腹板斜裂縫段經(jīng)上述加固后，經(jīng)過(guò)一年的實(shí)際考驗(yàn)，未再發(fā)生開(kāi) 裂，加固達(dá)到預(yù)期效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種箱形梁橋主梁腹板斜裂縫加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，在發(fā)生斜裂縫的主梁腹板(2) 的兩外側(cè)面的上部和下部增設(shè)上下對(duì)應(yīng)、沿順橋向間隔布置的錨固塊(4)，在上下對(duì)應(yīng)的錨 固塊上安裝由精乳螺紋鋼筋構(gòu)成的體外豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋(3)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱形梁橋主梁腹板斜裂縫加固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上下對(duì) 應(yīng)的錨固塊沿順橋向的相互間距Sv為:50cm< sv< 120cm。
【文檔編號(hào)】E01D22/00GK205501848SQ201620307025
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月12日
【發(fā)明人】龐興, 薛興偉, 張海
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)建筑大學(xué)