一種寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及公路橋梁，特別是一種寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明所述寬幅箱梁橋是指主梁底板平均厚度(主梁底板在主梁跨中處的厚度與在主梁根部處的厚度之和的平均值)為主梁底板寬度的1/50?1/20的單箱單室預(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。
[0003]這種寬幅箱梁橋的主梁因下述原因?qū)е缕渲髁旱装逶谑┕ぶ泻蜆蛄和度脒\(yùn)營后易發(fā)生崩裂:主梁在跨中和邊支點(diǎn)處高度較小，在中支點(diǎn)處高度較大，中支點(diǎn)處的梁高一般以拋物線形式向跨中和邊支點(diǎn)處的梁高過渡，使主梁底板形成曲面(見圖1)，底板預(yù)應(yīng)力鋼筋布置于主梁底板內(nèi)，其立面上的布置形狀與主梁底板相似，也呈曲線形。施工中，曲線形的底板預(yù)應(yīng)力鋼筋以張拉力Np張拉后會對主梁底板產(chǎn)生徑向力(見圖2)，因主梁底板的平均厚度與主梁底板寬度之比過小，主梁底板的長細(xì)比過大，使主梁底板剛度不足，在底板預(yù)應(yīng)力鋼筋的徑向力作用下，主梁底板容易發(fā)生崩裂。
[0004]對寬幅箱梁橋主梁底板發(fā)生崩裂，傳統(tǒng)加固方法是補(bǔ)強(qiáng)法，包括在主梁底板上粘貼鋼板或在主梁底板增加縱向體外預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行加固。因補(bǔ)強(qiáng)法不能解決底板預(yù)應(yīng)力鋼筋施加在主梁底板混凝土上的徑向力，其加固效果并不理想。
[0005]CN103215899A號專利申請公開了一種預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁主梁底板崩裂的加固方法。該方法是在鑿除崩裂段箱梁底板開裂的混凝土后，采用在梁體跨中范圍內(nèi)由兩側(cè)向中間對稱均勻分層堆載施加預(yù)壓荷載，使箱梁頂板受壓，底板受拉;鉆孔植入新增補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，并對原設(shè)計(jì)主梁底板鋼筋網(wǎng)片復(fù)位，綁扎固定，清除鋼筋表面浮漿后重新澆筑崩裂部位的混凝土；待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，由兩側(cè)向中間對稱均勻卸載至零，梁體的彈性上拱使主梁底板增壓，主梁頂板減壓，相當(dāng)于施加了預(yù)應(yīng)力，起到加固作用。該方法為主梁底板后澆筑混凝土提供了一定的壓應(yīng)力，但該壓應(yīng)力為縱橋向，不能解決底板預(yù)應(yīng)力鋼筋施加在主梁底板混凝土上的徑向力問題；同時(shí)也不能解決主梁底板自身剛度不足的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固方法存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)及其施工方法。
[0007]本發(fā)明提供的寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)，在發(fā)生崩裂的主梁底板的上部沿順橋向有間隔設(shè)置的鋼橫梁;在主梁底板的底面沿橫橋向有兩道間隔設(shè)置的底縱梁;在鋼橫梁中有橫向間隔布置的鉆孔，主梁底板和底縱梁中有與該鉆孔對應(yīng)的孔道；由精乳螺紋鋼筋構(gòu)成的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過所述鉆孔和孔道，其上端通過螺母固定在鋼橫梁的上部，下端通過螺母固定在底縱梁的下部。
[0008]所述鋼橫梁沿縱橋向的相互間距Sv的取值范圍為:150cm < sv < 300cm；
[0009]所述底縱梁的中心高度山選取范圍為:(K/15-dj)(K/10-dj)，式中dj為主梁底板平均厚度，K為主梁底板寬度。
[0010]上述寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟:
[0011]步驟1、制作鋼橫梁備用
[0012]加工鋼橫梁時(shí)，在鋼橫梁中鉆孔，鉆孔位置與下述底縱梁中預(yù)留的孔道對應(yīng)；
[0013]步驟2、修補(bǔ)主梁底板
[0014]鑿除主梁底板崩裂部位開裂的混凝土，鉆孔植入新增補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，對主梁底板頂?shù)讓愉摻顝?fù)位，澆筑崩裂部位的混凝土 ；
[0015]步驟3、澆筑底縱梁
[0016]對主梁底板底面將布置底縱梁的部位進(jìn)行表面處理，鑿毛使骨料外露后植筋，用壓縮空氣清除浮塵后涂刷環(huán)氧樹脂;然后架設(shè)模板，采用鋼纖維混凝土澆筑底縱梁，同時(shí)在底縱梁中預(yù)留與步驟I預(yù)制鋼橫梁鉆孔對應(yīng)的孔道，在底縱梁的孔道底部水平預(yù)埋鋼墊圈；
[0017]步驟4、安裝鋼橫梁
[0018]對主梁底板頂面和主梁腹板內(nèi)側(cè)面對應(yīng)鋼橫梁兩端部位(此部位澆筑墊塊)進(jìn)行表面處理，鑿毛使骨料外露后進(jìn)行植筋，清除浮塵后涂刷環(huán)氧樹脂，然后澆筑混凝土，形成墊塊;待墊塊的混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將預(yù)制的鋼橫梁兩端置于墊塊上；
[0019]步驟5、安裝和張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0020]通過鋼橫梁的鉆孔和主梁底板及底縱梁中的孔道穿送豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，利用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上端的螺母和鋼墊圈將豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端固定在鋼橫梁上，用擰緊豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端螺母的方式對豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉，通過豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力使豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋吊點(diǎn)處發(fā)生變形的主梁底板恢復(fù)原形；
[0021]步驟6、全部豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后對豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼橫梁、螺母和鋼墊圈進(jìn)行防腐處理，主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)施工即告完成。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:通過設(shè)置底縱梁和鋼橫梁，并在鋼橫梁、主梁底板和底縱梁中設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，使主梁底板的剛度得到增強(qiáng)；同時(shí)用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋抵消底板預(yù)應(yīng)力鋼筋對主梁底板產(chǎn)生的徑向力，二者結(jié)合，使寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固效果明顯優(yōu)于現(xiàn)有加固方法。
【附圖說明】
[0023]圖1為寬幅箱梁主梁的側(cè)視圖；
[0024]圖2為底板預(yù)應(yīng)力鋼筋徑向力示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明加固結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0026]圖4為圖3中A-A斷面圖；
[0027]圖5為圖3中B-B斷面圖；
[0028]圖6為圖3中C-C剖視圖。
[0029]圖中:1_主梁，2-主梁底板，3-底板預(yù)應(yīng)力鋼筋，4-主梁腹板，5-豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，6 -鋼橫梁，7 -孔道，8 -墊塊，9 -底縱梁，1 -螺母，11 -鋼墊圈。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0031]如圖1所示，本實(shí)施例寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)，其寬幅箱梁橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，主梁I的跨度為11Om，跨中梁高3.0m，中支點(diǎn)處梁高7.5m。主梁底板2寬度K=12m;主梁底板在跨中KZ處厚度為26cm，主梁底板在主梁根部GB處厚度為52cm;主梁底板平均厚度dj = 39cm，為主梁底板寬度的1/30.7，屬于寬幅箱梁橋。
[0032]如圖2所示，曲線形的底板預(yù)應(yīng)力鋼筋3以張拉力^張拉后對主梁底板產(chǎn)生徑向力，導(dǎo)致施工中中間跨的跨中主梁底板混凝土發(fā)生崩裂，需進(jìn)行加固。
[0033]結(jié)合圖3至圖6，對發(fā)生崩裂的該段主梁底板的加固結(jié)構(gòu)為:在主梁底板的上部沿順橋向設(shè)置相互間隔sv = 200cm的鋼橫梁6，在主梁底板的底面沿橫橋向間隔設(shè)置兩道底縱梁9，兩道底縱梁之間及底縱梁與主梁腹板4之間的間距Kl = 4m，底縱梁截面呈類梯形，其中心高度d2 = 50cm;在鋼橫梁對應(yīng)底縱梁部位鉆孔，主梁底板和底縱梁中有與該鉆孔對應(yīng)的孔道7，由精乳螺紋鋼筋構(gòu)成的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋5穿過所述鉆孔和孔道，其上端通過螺母10固定在鋼橫梁的上部，下端通過螺母10固定在底縱梁的下部。鋼橫梁的兩端由設(shè)置在主梁腹板內(nèi)側(cè)、主梁底板頂面的墊塊8支承。
[0034]該加固結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟:
[0035]步驟1、制作鋼橫梁備用
[0036]單根鋼橫梁由兩塊40a型槽鋼背靠背焊接組成;在鋼橫梁中按結(jié)構(gòu)尺寸鉆孔。
[0037]步驟2、修補(bǔ)主梁底板
[0038]鑿除主梁底板崩裂部位開裂的混凝土，鉆孔植入新增補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，對主梁底板頂?shù)讓愉摻顝?fù)位，澆筑崩裂部位的混凝土。
[0039]步驟3、澆筑底縱梁
[0040]對主梁底板底面將布置底縱梁的部分進(jìn)行表面處理，鑿毛使骨料外露后植筋，用壓縮空氣清除浮塵后涂刷環(huán)氧樹脂;然后架設(shè)模板，采用鋼纖維混凝土澆筑所述兩道底縱梁;在每個(gè)底縱梁中采用金屬波紋管預(yù)留與預(yù)制的鋼橫梁鉆孔相對應(yīng)的兩個(gè)孔道7，在孔道7的底部水平預(yù)埋鋼墊圈11。
[0041]步驟4、安裝鋼橫梁
[0042]對布置墊塊部位的主梁底板頂面和主梁腹板內(nèi)側(cè)面進(jìn)行表面處理，鑿毛使骨料外露后進(jìn)行墊塊植筋，用壓縮空氣清除浮塵后涂刷環(huán)氧樹脂，然后澆筑混凝土，形成墊塊;待墊塊的混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將預(yù)制的鋼橫梁兩端置于墊塊上。
[0043]步驟5、安裝和張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋
[0044]通過鋼橫梁的鉆孔和主梁底板及底縱梁中的孔道穿送由精乳螺紋鋼筋構(gòu)成的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，利用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上端的螺母和鋼墊圈將豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端固定在鋼橫梁的上部，然后利用擰緊豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端的螺母的方式對豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉，通過豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力使變形的主梁底板恢復(fù)原形；
[0045]步驟6、全部豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后對豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼橫梁、螺母和鋼墊圈進(jìn)行防腐處理，主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)施工即告完成。
[0046]該主梁底板崩裂段經(jīng)上述加固后，經(jīng)過一年的實(shí)際考驗(yàn)，主梁底板未繼續(xù)發(fā)生崩裂，達(dá)到預(yù)期加固效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:在發(fā)生崩裂的主梁底板(2)的上部沿順橋向有間隔設(shè)置的鋼橫梁(6):在主梁底板的底面沿橫橋向有兩道間隔設(shè)置的底縱梁(9);在鋼橫梁中有橫向間隔布置的鉆孔，主梁底板和底縱梁中有與該鉆孔對應(yīng)的孔道(7);由精乳螺紋鋼筋構(gòu)成的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋(5)穿過所述鉆孔和孔道，其上端通過螺母(10)固定在鋼橫梁的上部，下端通過螺母(10)固定在底縱梁的下部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼橫梁(6)沿縱橋向的相互間距Sv的取值范圍為:150cm < Sv < 300cm;所述底縱梁(9)的中心高度d2選取范圍為:(K/15-dj) <d2< (K/10-dj)，式中dj為主梁底板平均厚度，K為主梁底板寬度。3.權(quán)利要求1所述的寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1、制作鋼橫梁備用 加工鋼橫梁時(shí)，在鋼橫梁中鉆孔，鉆孔位置與下述底縱梁中預(yù)留的孔道對應(yīng)； 步驟2、修補(bǔ)主梁底板 鑿除主梁底板崩裂部位開裂的混凝土，鉆孔植入新增補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，對主梁底板頂?shù)讓愉摻顝?fù)位，澆筑崩裂部位的混凝土 ； 步驟3、澆筑底縱梁 對主梁底板底面將布置底縱梁的部位進(jìn)行表面處理，鑿毛使骨料外露后植筋，用壓縮空氣清除浮塵后涂刷環(huán)氧樹脂;然后架設(shè)模板，采用鋼纖維混凝土澆筑底縱梁，同時(shí)在底縱梁中預(yù)留與步驟I預(yù)制鋼橫梁鉆孔對應(yīng)的孔道，在底縱梁的孔道底部水平預(yù)埋鋼墊圈(11); 步驟4、安裝鋼橫梁 對主梁底板頂面和主梁腹板(4)內(nèi)側(cè)面對應(yīng)鋼橫梁兩端部位進(jìn)行表面處理:鑿毛使骨料外露后進(jìn)行植筋，清除浮塵后涂刷環(huán)氧樹脂，然后澆筑混凝土，形成墊塊(8);待墊塊的混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，將預(yù)制的鋼橫梁兩端置于墊塊上； 步驟5、安裝和張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋 通過鋼橫梁的鉆孔和主梁底板及底縱梁中的孔道穿送豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，利用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上端的螺母和鋼墊圈將豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的上端固定在鋼橫梁上，用擰緊豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端螺母的方式對豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉，通過豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力使豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋吊點(diǎn)處發(fā)生變形的主梁底板恢復(fù)原形； 步驟6、全部豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后對豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼橫梁、螺母和鋼墊圈進(jìn)行防腐處理，主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)施工即告完成。
【專利摘要】一種寬幅箱梁橋主梁底板崩裂加固結(jié)構(gòu)，在發(fā)生崩裂的主梁底板上部沿順橋向間隔設(shè)置鋼橫梁，在主梁底板的底面沿橫橋向間隔設(shè)置底縱梁；由精軋螺紋鋼筋構(gòu)成的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過鋼橫梁、主梁底板和底縱梁，其上下兩端分別通過螺母固定在鋼橫梁上部和底縱梁下部。施工時(shí)，用擰緊豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋下端螺母的方式對豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉，使豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋吊點(diǎn)處發(fā)生變形的主梁底板恢復(fù)原形。本加固結(jié)構(gòu)通過底縱梁和鋼橫梁及豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，使主梁底板剛度增強(qiáng)；同時(shí)用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋抵消預(yù)應(yīng)力鋼筋對主梁底板產(chǎn)生的徑向力，二者結(jié)合，使主梁底板崩裂加固效果明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
【IPC分類】E01D22/00, E01D2/04
【公開號】CN105714698
【申請?zhí)枴緾N201610224352
【發(fā)明人】薛興偉, 李艷鳳, 張海
【申請人】沈陽建筑大學(xué)