一種公路簡(jiǎn)支梁橋的加固方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種公路簡(jiǎn)支梁橋的加固方法。該加固方法采用以下工藝步驟：1.拆除待加固公路簡(jiǎn)支梁橋的護(hù)欄、橋面鋪裝和主梁之間的現(xiàn)澆橫隔梁；2.利用鋼束對(duì)每片主梁施加縱向體外預(yù)應(yīng)力，所述鋼束的張拉應(yīng)力不大于控制應(yīng)力的75%；3.當(dāng)主梁下緣裂縫閉合，且跨中斷面向上撓度達(dá)到3～4mm時(shí)，在主梁底面粘貼碳纖維片材；4.待碳纖維片材粘結(jié)牢固后，拆除施加縱向體外預(yù)應(yīng)力的鋼束；5.重做主梁之間的現(xiàn)澆橫隔梁、護(hù)欄和橋面鋪裝。本發(fā)明專利技術(shù)加固方法可以大幅提高碳纖維片材在正常使用條件下的應(yīng)力強(qiáng)度，增加構(gòu)件自身剛度，改善構(gòu)件使用性能，提高承載能力，并具有施工簡(jiǎn)單、易于操控、成本較低，適于推廣等優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于道橋土木工程領(lǐng)域，特別涉及。該方法利用預(yù)應(yīng)力碳纖維片材，可對(duì)公路簡(jiǎn)支梁橋等混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行有效加固。
技術(shù)介紹
目前，在我國(guó)的公路橋梁中大約有兩成需要進(jìn)行加固處理。碳纖維片材(包括板材和布材)由于具有很高的抗拉強(qiáng)度，在混凝土構(gòu)件加固工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在公路橋梁的加固施工中，普遍采用直接粘貼的方法將碳纖維片材粘貼于簡(jiǎn)支梁橋的下緣上，以提高簡(jiǎn)支梁橋的承載能力和抗變形能力。但普通粘貼的碳纖維片材由于二次受力、裂縫、撓度以及剝離破壞的影響，在正常使用狀態(tài)下，碳纖維板材的應(yīng)力通常不足其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的5%，在有效承載力條件下，碳纖維片材的應(yīng)力通常也不足其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的20%，也就是說(shuō)，碳纖維片材未能充分發(fā)揮其應(yīng)有的增強(qiáng)增效作用。為解決上述問(wèn)題，出現(xiàn)了將碳纖維板張拉產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力后，粘貼于構(gòu)件上，以加固公路橋梁的方法，它可以使碳纖維板在正常使用條件下的應(yīng)力保持較高的水平，明顯改善構(gòu)件的工作性能。例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102322152A (2012.01. 18公布)公開了一種預(yù)應(yīng)力碳纖維板張拉系統(tǒng)及張拉加固方法；CN101913128A(2010. 12. 15公布)專利技術(shù)了一種碳纖維板預(yù)應(yīng)力張拉夾具；CN102505858A(2012. 06. 20公布)則提供了一種預(yù)應(yīng)力碳纖維布張拉系統(tǒng)及張拉加固方法。這些方法的一個(gè)共同點(diǎn)是，利用機(jī)械裝置直接張拉碳纖維片材，然后將其粘貼在需要加固構(gòu)件的表面上。這些方法存有三個(gè)問(wèn)題一是張拉后的碳纖維片材是直線，而公路橋梁等混凝土構(gòu)件在長(zhǎng)期荷載作用下已發(fā)生明顯變形，因此很難保證張拉后的碳纖維片材與構(gòu)件表面的良好粘貼吻合；二是碳纖維片材相當(dāng)輕薄，而公路橋梁等梁混凝土構(gòu)件的體積和自重都很大，即使拉張后也很難改變其剛度，加固后構(gòu)件的使用性能不佳；三是碳纖維片材的機(jī)械張拉裝置較為復(fù)雜，工程實(shí)施難度大，質(zhì)量難以保證。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)擬解決的技術(shù)問(wèn)題是提供，該加固方法針對(duì)公路簡(jiǎn)支混凝土梁橋，并利用預(yù)應(yīng)力碳纖維片材進(jìn)行加固，可以大幅提高碳纖維片材在正常使用條件下的應(yīng)力強(qiáng)度，增加構(gòu)件自身剛度，從而改善構(gòu)件的使用性能，提高其承載能力，并具有施工簡(jiǎn)單、易于操控、成本較低，適于推廣等優(yōu)點(diǎn)。本專利技術(shù)解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)，該加固方法采用以下工藝步驟(1)拆除待加固公路簡(jiǎn)支梁橋的護(hù)欄、橋面鋪裝和主梁之間的現(xiàn)澆橫隔梁；(2)利用鋼束對(duì)每片主梁施加縱向體外預(yù)應(yīng)力，所述鋼束的張拉應(yīng)力不大于控制應(yīng)力的 75% ；(3)當(dāng)主梁下緣裂縫閉合，且跨中斷面向上撓度達(dá)到3 4mm時(shí)，在主梁底面粘貼碳纖維片材；(4)待碳纖維片材粘結(jié)牢固后，拆除施加縱向體外預(yù)應(yīng)力的鋼束(5 )重做主梁之間的現(xiàn)澆橫隔梁、護(hù)欄和橋面鋪裝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)方法利用預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固公路簡(jiǎn)支梁橋，采用廣泛使用的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，對(duì)梁體受拉邊緣施加反向預(yù)應(yīng)力，然后將碳纖維片材均勻粘貼于被加固構(gòu)件的表面，可充分利用碳纖維片材的自身高強(qiáng)特性，大幅提高加固后公路橋梁上部結(jié)構(gòu)的剛度和極限承載能力，并顯著提升公路橋梁的正常使用性能；體外預(yù)應(yīng)力的施加能夠?qū)ΜF(xiàn)有裂縫起到閉合作用，在粘結(jié)碳纖維片材后，可提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性；同時(shí)，預(yù)應(yīng)力碳纖維片材與公路橋梁體表面貼附密切，有利于保證施工質(zhì)量和加固效果。附圖說(shuō)明圖I為本專利技術(shù)公路簡(jiǎn)支梁橋加固方法一種實(shí)施例的待加固橋梁形狀結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖I (I)為簡(jiǎn)支梁橋的橫斷面示意圖，從圖I (I)中可以看出待加固橋梁的主要構(gòu)造護(hù)欄I、橋面鋪裝3、主梁4和主梁4之間的現(xiàn)澆橫隔梁2 ；圖I (2)為簡(jiǎn)支梁橋的立面示意圖，從圖I (2)中可以看出待加固橋梁的變形情況。圖2為本專利技術(shù)公路簡(jiǎn)支梁橋加固方法一種實(shí)施例的拆除原橋面鋪裝3、護(hù)欄和I現(xiàn)澆橫隔梁2后的橋梁形狀結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖2 (I)為簡(jiǎn)支梁橋的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖，從圖2 (I)可以看出，待加固橋梁的護(hù)欄I、橋面鋪裝3及現(xiàn)澆橫隔梁2已經(jīng)被拆除，各片主梁4之間已經(jīng)沒(méi)有了橫向聯(lián)系；圖2 (2)為簡(jiǎn)支梁橋的立面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本專利技術(shù)公路簡(jiǎn)支梁橋加固方法一種實(shí)施例的對(duì)每片主梁4施加體外預(yù)應(yīng)力鋼束5的形狀結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖3 (I)為單片主梁施加體外預(yù)應(yīng)力鋼束5后的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖3 (2)為施加體外預(yù)應(yīng)力后的簡(jiǎn)支梁橋立面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖3可以看出，體外預(yù)應(yīng)力鋼束5對(duì)各單片主梁4的作用，各片主梁4的跨中截面有了向上的撓度3-4_。圖4為本專利技術(shù)公路簡(jiǎn)支梁橋加固方法一種實(shí)施例的對(duì)每片主梁粘結(jié)碳纖維片材6后的形狀結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖4 (I)為單片主梁在保持體外預(yù)應(yīng)力的同時(shí)，在梁底粘貼碳纖維片材后6的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖4 (2)為保持體外預(yù)應(yīng)力的同時(shí)，在梁底粘貼碳纖維片材6后的簡(jiǎn)支梁橋立面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖4可以看出當(dāng)各單片主梁4在體外預(yù)應(yīng)力的作用下，其向上撓度達(dá)到3-4_時(shí)，在梁底粘貼的碳纖維片材6。圖5為本專利技術(shù)公路簡(jiǎn)支梁橋加固方法一種實(shí)施例的拆除縱向預(yù)應(yīng)力鋼束5后的形狀結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖5 (I)為碳纖維片材6粘貼牢固后，去除體外預(yù)應(yīng)力鋼束5后的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5 (2)為碳纖維片材粘貼牢固后，去除體外預(yù)應(yīng)力鋼束后的簡(jiǎn)支梁橋立面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖5可以看出當(dāng)去除各片主梁4的體外預(yù)應(yīng)力鋼束5后，碳纖維片材6即開始受力，起到了與體外預(yù)應(yīng)力鋼束5幾乎相同的作用，使得主梁4保持了向上的撓度。圖6為本專利技術(shù)公路簡(jiǎn)支梁橋加固方法一種實(shí)施例的重做主梁4之間的橫隔梁2、護(hù)4欄I和橋面鋪裝3的形狀結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖6 (I)為單片主梁4加固完成后重新現(xiàn)澆橫隔梁2、護(hù)欄I及橋面鋪裝3后的簡(jiǎn)支梁橋橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖6 (2)為單片主梁加固完成后重新做現(xiàn)澆橫隔梁2、護(hù)欄I及橋面鋪裝3后的簡(jiǎn)支梁橋立面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖6可以看出該橋已加固完成。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例及其附圖進(jìn)一步敘述本專利技術(shù)。本專利技術(shù)涉及公路簡(jiǎn)支梁橋(簡(jiǎn)稱梁橋)的加固方法(簡(jiǎn)稱加固方法，參見(jiàn)圖1-6 )。針對(duì)即有公路簡(jiǎn)支梁橋，利用本專利技術(shù)加固方法進(jìn)行梁橋加固的具體實(shí)施方式如下(1)拆除待加固簡(jiǎn)支梁橋中的護(hù)欄I、橋面鋪裝3和主梁4之間的現(xiàn)澆橫隔梁2(參見(jiàn)圖1)，這不僅可降低二期恒載在公路橋梁主梁4引起的殘余變形及應(yīng)力，提高加固效果；同時(shí)也可將橋梁的上部結(jié)構(gòu)化整為零，以便于加固施工(參見(jiàn)圖2)；(2)利用鋼束5對(duì)每片主梁4施加縱向體外預(yù)應(yīng)力，對(duì)需要加固的梁體在距其底面5 IOcm的位置處，在主梁4梁體兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置一束縱向預(yù)應(yīng)力鋼束5，張拉應(yīng)力不大于控制應(yīng)力的75% (參見(jiàn)圖3)；(3)當(dāng)主梁4下緣裂縫閉合，且跨中斷面向上撓度達(dá)到3-4mm時(shí)，在主梁4的底面粘貼碳纖維片材6 (參見(jiàn)圖4)。梁體下緣裂縫閉合，可提高橋梁公路簡(jiǎn)支梁橋的耐久性；而跨中斷面出現(xiàn)向上撓度，可以大幅提高公路簡(jiǎn)支梁橋的抗彎剛度，這對(duì)于提升公路簡(jiǎn)支梁橋的使用性能非常有益。所述碳纖維片材6的尺寸可按主梁4的底面大小進(jìn)行裁剪。如選用碳纖維板加固時(shí)，則粘貼I層即可；如選用碳纖維布加固時(shí)，則需要粘貼3-5層。碳纖維片材6的主要力學(xué)性能應(yīng)參照GB/T3354-1999《定向纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法》測(cè)定，其主要的技術(shù)指標(biāo)要求為權(quán)利要求1.，該加固方法采用以下工藝步驟(1)拆除待加固公路簡(jiǎn)支梁橋的護(hù)欄、橋面鋪裝和主梁之間的現(xiàn)澆橫隔梁；(2)利用鋼本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種公路簡(jiǎn)支梁橋的加固方法，該加固方法采用以下工藝步驟：（1）拆除待加固公路簡(jiǎn)支梁橋的護(hù)欄、橋面鋪裝和主梁之間的現(xiàn)澆橫隔梁；（2）利用鋼束對(duì)每片主梁施加縱向體外預(yù)應(yīng)力，所述鋼束的張拉應(yīng)力不大于控制應(yīng)力的75%；（3）當(dāng)主梁下緣裂縫閉合，且跨中斷面向上撓度達(dá)到3～4mm時(shí)，在主梁底面粘貼碳纖維片材；（4）待碳纖維片材粘結(jié)牢固后，拆除施加縱向體外預(yù)應(yīng)力的鋼束；？（5）重做主梁之間的現(xiàn)澆橫隔梁、護(hù)欄和橋面鋪裝。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梁棟，杜闖，李巖峰，張靜娟，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河北工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：