一種波紋鋼管纖維增強(qiáng)粉末混凝土復(fù)合加固混凝土橋墩的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工程加固技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種混凝土橋墩的加固方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 橋墩作為橋梁結(jié)構(gòu)中重要組成部分，不僅承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，而且通過基 礎(chǔ)將荷載及自身重量傳遞到地基，其結(jié)構(gòu)安全性至關(guān)重要。但現(xiàn)有的大量已建橋梁由于早 期設(shè)計(jì)規(guī)范不合理、結(jié)構(gòu)使用功能改變、施工缺陷以及長期使用過程中的損傷、老化造成橋 墩抗震不良、承載力不足等諸多影響其安全和使用功能的問題非常普遍。因此對混凝土橋 墩進(jìn)行加固與修復(fù)一直為人們所倍加關(guān)注。
[0003]目前鋼筋混凝土橋墩常用的加固方法主要有增大截面法、外包鋼加固法和FRP加 固法等。其中增大截面法由于加固后結(jié)構(gòu)自重增加較大，易導(dǎo)致對原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行附加加 固，且截面的增大在一定程度上降低了原結(jié)構(gòu)的延性；外包鋼加固法對原結(jié)構(gòu)尺寸增加小， 但加固后混凝土側(cè)向約束較低，且外包型鋼耐腐蝕性較差；FRP加固法對小尺寸構(gòu)件具有 良好的加固效果，但對大尺寸的橋墩構(gòu)件尤其是矩形橋墩，F(xiàn)RP的側(cè)向約束力分布不均勻， 一定程度上削弱了加固效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種波紋鋼管纖維增強(qiáng)粉末混凝土復(fù) 合加固混凝土橋墩的方法。該方法不僅可以快速修復(fù)受損的混凝土橋墩，而且能保證新老 混凝土材料的良好結(jié)合，還可以提高原混凝土橋墩的承載能力和抗震性能。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0006] -種波紋鋼管纖維增強(qiáng)粉末混凝土復(fù)合加固混凝土橋墩的方法，包括以下步驟。
[0007] (1)在混凝土橋墩加固區(qū)表面進(jìn)行打磨、鑿毛處理。
[0008] (2)在混凝土橋墩加固區(qū)表面確定植筋位置，鉆孔、清孔、涂膠植入橫向結(jié)構(gòu)筋； (3)在混凝土橋墩加固區(qū)外側(cè)設(shè)置嵌入承臺(tái)的波紋鋼管。
[0009] (4)在波紋鋼管與混凝土橋墩之間澆筑將橫向結(jié)構(gòu)筋包含在內(nèi)的纖維增強(qiáng)粉末 混凝土。
[0010] 本發(fā)明所述的纖維增強(qiáng)粉末混凝土，由水泥、石英砂、硅灰、粉煤灰、鋼纖維、減 縮劑、高強(qiáng)減水劑和水按質(zhì)量比為 1:1-1. 3:0. 15-0. 35:0. 1-0. 3:0. 12-0. 3:0. 005-0. 02: 0. 03-0. 05:0. 2采用強(qiáng)制攪拌機(jī)均勻拌合而成。
[0011] 本發(fā)明所述的橫向結(jié)構(gòu)筋垂直于混凝土橋墩加固區(qū)，入孔深度為10-20cm，外露長 度為10_15cm，豎向間距為20_30cm，橫向設(shè)置6-8根。
[0012] 本發(fā)明所述的波紋鋼管嵌入承臺(tái)深度為3-5cm，波紋鋼管與原混凝土橋墩之間預(yù) 留間隙為l〇-15cm。
[0013] 本發(fā)明所述的后澆纖維增強(qiáng)粉末混凝土與原混凝土橋墩之間通過橫向結(jié)構(gòu)筋和 外置波紋鋼管套箍作用緊密結(jié)合。
[0014] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)。
[0015] 波形鋼管施工中作為纖維增強(qiáng)粉末混凝土澆筑模板，使用中作為永久結(jié)構(gòu)，節(jié)省 了模板，降低了造價(jià)。
[0016] 相對于傳統(tǒng)加固方法，該方法僅需植入橫向結(jié)構(gòu)筋，且減少了模板拆除工序，可加 快受損混凝土橋墩的加固速度，縮短工期。
[0017] 纖維增強(qiáng)粉末混凝土作為波紋鋼管與原混凝土橋墩之間的填料，減少了外包加固 層的厚度，減輕了自重，纖維增強(qiáng)粉末混凝土超高的抗壓強(qiáng)度和良好的韌性性能提高了原 混凝土橋墩的承載能力和抗震性能。
[0018] 外置波形鋼管的套箍作用不僅確保了纖維增強(qiáng)粉末混凝土與原混凝土橋墩的良 好結(jié)合，而且進(jìn)一步提高了原混凝土橋墩的承載能力和抗震性能。
[0019] 綜上所述，本發(fā)明不僅能提高原混凝土橋墩的承載能力和抗震性能，而且具有施 工工序少，施工速度快，新老混凝土材料結(jié)合良好等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明橫斷面示意圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明立面示意圖。
[0022] 圖中：1為混凝土橋墩，2為承臺(tái)，3為橫向結(jié)構(gòu)筋，4為纖維增強(qiáng)粉末混凝土，5為 波紋鋼管，6為連接件。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024] 以常見的受損圓形鋼筋混凝土橋墩為例，具體的實(shí)施措施如下。
[0025] 橋墩加固區(qū)清理。首先對加固區(qū)表面酥松混凝土進(jìn)行剝離，對鼓起的鋼筋進(jìn)行校 直；然后采用打磨機(jī)去除承臺(tái)和原混凝土橋墩表面的浮漿，打磨深度以露出原結(jié)構(gòu)石子為 準(zhǔn)；最后采用電錘對打磨好的位置進(jìn)行鑿毛處理，以加強(qiáng)新老混凝土材料的結(jié)合。
[0026] 橋墩加固區(qū)植筋。在清理完原混凝土橋墩加固區(qū)表面后定出橫向結(jié)構(gòu)筋的植筋 位置，其中豎向間距為20-30cm，橫向根數(shù)為6-8根；然后采用沖擊鉆進(jìn)行鉆孔，鉆孔深度為 10-20cm，鉆孔完成后采用高壓氣栗將孔內(nèi)混凝土粉末清理干凈，并植入環(huán)氧樹脂植筋膠； 最后將橫向結(jié)構(gòu)筋插入注滿植筋膠的孔內(nèi)與原結(jié)構(gòu)形成整體，其中橫向結(jié)構(gòu)筋外露長度為 l〇-15cm〇
[0027] 外套波紋鋼管。波紋鋼管在工廠按開口的圓環(huán)制作成型，其中波距為12. 5-20cm， 波高為2. 5-6cm，壁厚為2-6_。波紋鋼管就位前先采用沖擊鉆在承臺(tái)上開挖深3-5cm，寬 2-6cm的環(huán)形槽，開槽位置為波紋鋼管與承臺(tái)連接處；然后采用高壓氣栗將槽內(nèi)混凝土粉 末清除，并注入環(huán)氧樹脂膠；最后在混凝土橋墩外設(shè)置波紋鋼管并嵌入承臺(tái)已開好的槽內(nèi)， 波紋鋼管通過連接件形成閉口結(jié)構(gòu)。
[0028] 澆筑纖維增強(qiáng)粉末混凝土。纖維增強(qiáng)粉末混凝土作為一種超高性能混凝土，由水 泥、石英砂、硅灰、粉煤灰、鋼纖維、減縮劑、高強(qiáng)減水劑和水按質(zhì)量比為1:1-1. 3:0. 15-0. 35 :0? 1-0. 3:0. 12-0. 3: 0? 005-0. 02:0. 03-0. 05:0. 2拌合而成。制作時(shí)，首先將石英砂、水泥、 硅灰、粉煤灰倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)，干拌5-8分鐘；然后將溶有減水劑和減縮劑的全部用水量 一次性倒入，攪拌至出現(xiàn)流動(dòng)性特征后再延續(xù)5-10分鐘；最后摻入鋼纖維繼續(xù)攪拌至鋼纖 維均勻。攪拌完成后，在波紋鋼管內(nèi)澆筑將橫向結(jié)構(gòu)筋包含在內(nèi)的纖維增強(qiáng)粉末混凝土，澆 筑完成在常溫下養(yǎng)護(hù)3-7天，且在養(yǎng)護(hù)過程中必須始終保持混凝土表面濕潤。
[0029] 實(shí)施例。
[0030] 橋墩低周水平反復(fù)荷載作用下抗震性能試驗(yàn)。
[0031] 表1為原橋墩和加固后橋墩在低周水平反復(fù)荷載荷載作用下位移延性系數(shù)對比。 從表中可以看出，原橋墩位移延性系數(shù)為3. 89,而加固后橋墩位移延性系數(shù)為5. 67,相對 于加固前提高了46%。說明波紋鋼管纖維增強(qiáng)粉末混凝土復(fù)合加固混凝土橋墩后延性抗震 性能得到了明顯的改善。
[0032] 表1原橋墩和加固后橋墩在低周水平反復(fù)荷載荷載作用下位移延性系數(shù)對比
注：Ay為屈服位移，Au為極限位移，y為位移延性系數(shù)。
[0033] 橋墩小偏壓承載力試驗(yàn)。
[0034] 表2為原橋墩和加固后橋墩小偏壓承載力試驗(yàn)結(jié)果對比。從表中可以看出，原橋 墩開裂荷載為1050KN，而加固后橋墩開裂荷載為1544KN，相對于加固前開裂荷載提高了 47% ;原橋墩極限荷載為1938KN，而加固后橋墩極限荷載為3004KN，相對于加固前極限荷載 提高了 55%。說明波紋鋼管纖維增強(qiáng)粉末混凝土復(fù)合加固混凝土橋墩后承載能力得到了明 顯的提尚。
[0035] 表2原橋墩和加固后橋墩小偏壓承栽力試駘結(jié)果對比
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種波紋鋼管纖維增強(qiáng)粉末混凝土復(fù)合加固混凝土橋墩的方法，其特征是包括以下 步驟： (1) 在混凝土橋墩加固區(qū)表面進(jìn)行打磨、鑿毛處理； (2) 在混凝土橋墩加固區(qū)表面確定植筋位置，鉆孔、清孔、涂膠植入橫向結(jié)構(gòu)筋； (3) 在混凝土橋墩加固區(qū)外側(cè)設(shè)置嵌入承臺(tái)的波紋鋼管； (4) 在波紋鋼管與混凝土橋墩之間澆筑將橫向結(jié)構(gòu)筋包含在內(nèi)的纖維增強(qiáng)粉末混凝 土。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋鋼管纖維增強(qiáng)粉末混凝土復(fù)合加固混凝土橋墩 的方法，其特征是所述的纖維增強(qiáng)粉末混凝土，由水泥、石英砂、硅灰、粉煤灰、鋼纖 維、減縮劑、高強(qiáng)減水劑和水按質(zhì)量比為1:1-1. 3:0. 15-0. 35:0. 1-0. 3:0. 12-0. 3: 0. 005-0. 02:0. 03-0. 05:0. 2采用強(qiáng)制攪拌機(jī)均勻拌合而成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋鋼管纖維增強(qiáng)粉末混凝土復(fù)合加固混凝土橋墩的方法， 其特征是所述的橫向結(jié)構(gòu)筋垂直于混凝土橋墩加固區(qū)，入孔深度為10-20cm，外露長度為 10-15cm，豎向間距為20_30cm，橫向設(shè)置6-8根。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋鋼管纖維增強(qiáng)粉末混凝土復(fù)合加固混凝土橋墩的方法， 其特征是所述的波紋鋼管嵌入承臺(tái)深度為3-5cm，波紋鋼管與原混凝土橋墩之間預(yù)留間隙 為 10_15cm〇
【專利摘要】一種波紋鋼管纖維增強(qiáng)粉末混凝土復(fù)合加固混凝土橋墩的方法，包括以下步驟：(1)在混凝土橋墩加固區(qū)表面進(jìn)行打磨、鑿毛處理；(2)在混凝土橋墩加固區(qū)表面確定植筋位置，鉆孔、清孔、涂膠植入橫向結(jié)構(gòu)筋；(3)在混凝土橋墩加固區(qū)外側(cè)設(shè)置嵌入承臺(tái)的波紋鋼管；(4)在波紋鋼管與混凝土橋墩之間澆筑將橫向結(jié)構(gòu)筋包含在內(nèi)的纖維增強(qiáng)粉末混凝土。本發(fā)明不僅能提高原混凝土橋墩的承載能力和抗震性能，而且具有施工工序少，施工速度快，新老混凝土材料結(jié)合良好等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C04B28/00, E01D22/00, C04B14/18
【公開號(hào)】CN105178202
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】任亮, 王凱, 上官興, 梁明元, 朱恩
【申請人】華東交通大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月24日