專利名稱：混凝土梁板橫向張拉環(huán)氧涂層鋼筋有粘結預應力加固方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑物加固技術領域，特別涉及鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁的加 固，亦可適用于房屋建筑及其他建筑物結構的加固。
背景技術：
橋梁結構建成以后，在長期的運營過程中，由于環(huán)境的作用、超載以及建筑材料本 身的性能的不斷劣化，導致橋梁結構發(fā)生了各種損傷，橋梁的承載能力不斷下降。當承載能 力下降到一定程度后，將不能滿足使用要求，則必須對橋梁結構進行加固處理，以恢復其使 用功能。在現(xiàn)役混凝土橋梁結構加固技術中，有粘結預應力加固是橋梁加固技術手段之 一。目前該技術的做法是在被加固的梁體上布置小直徑鋼絞線或普通熱軋鋼筋，采用常規(guī) 的預應力鋼筋端部張拉技術進行預應力鋼筋張拉，預應力鋼筋錨固在兩端的錨固裝置上， 錨固裝置經(jīng)特殊設計與被加固梁體連接成整體，從而實現(xiàn)對梁體的預應力施加，然后噴注 高性能抗拉復合砂漿覆蓋預應力鋼筋，形成有粘結預應力加固體系。在這種加固方法中，復 合砂漿的成本占整個加固成本的較大比重。這種橋梁加固技術由于采用了預應力加固思想，其加固理念是先進的，在國內(nèi)外 部分橋梁上得到了具體應用，但是由于存在以下問題，限制了該技術的發(fā)展和推廣應用1.由于施加預應力的鋼筋是常規(guī)普通鋼筋，鋼筋本身的抗腐蝕耐久性較差。為保 障加固結構的耐久性，對后噴注的復合砂漿(或聚合物砂漿)的抗拉性能和粘結性能要求 較高。因此必須采用高性能的抗拉復合砂漿(或聚合物砂漿)來對預應力鋼筋進行保護，形 成有粘結預應力體系，而這種高性能的材料價格昂貴，導致加固成本較高，經(jīng)濟性能較差。2.對預應力鋼筋的張拉是采用傳統(tǒng)的千斤頂端部張拉技術。這一技術張拉工作量 大、速度慢、加固施工效率低，并且對錨固裝置的強度要求高，要求錨頭后方必須有足夠的 張拉空間，不利于預應力的合理布置，施工極不方便。由于這些缺點的存在，限制了這一先進加固技術的進一步推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，采用一種新型橫向張拉具有防腐保護的環(huán)氧涂層鋼筋有粘結預 應力加固技術，以替代縱向張拉的高強鋼絞線或普通熱軋鋼筋；進而可以使用價格便宜的 復合砂漿或混凝土，替代格昂貴的高性能抗拉復合砂漿或聚合砂漿的構造處理和施工工 藝，以解決材料利用效率低、加固成本高，加固施工不方便的問題。實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是本項發(fā)明用于在役混凝土橋梁結構的正截面抗彎承載能力加固或斜截面抗剪承 載能力加固。在加固設計時，采用《公路橋梁加固設計規(guī)范》JTG/TJ22-2008的結構設計計 算原理，照此規(guī)范提供的預應力用量計算公式，計算出正截面抗彎承載力或斜截面抗剪承 載力所需要的預應力鋼筋截面面積。
然后，選用帶有自我保護的環(huán)氧涂層鋼筋作為預應力鋼筋，代替目前使用的普通 鋼筋，從而降低結構耐久性對高性能復合砂漿的依賴，降低加固成本。并且，采用橫向張拉 代替縱向端部張拉，有利于預應力鋼筋布置，簡化張拉程序，提高張拉效率。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，在對混凝土簡支空心板梁的正截面抗彎承載能力加固過程 如下(1)在梁體加固區(qū)的兩端設置錨固鋼板條，錨固鋼板條與被加固混凝土簡支空心 板梁采用建筑結構膠粘結，并用錨固的方法加壓固定；(2)按設計的鋼筋間距，將涂有環(huán)氧涂層鋼筋的兩端焊于梁體加固區(qū)的兩端設置 的錨固鋼板條上；(3)采用橫向卡緊裝置或卡鉗將相鄰兩根鋼筋橫向拉緊呈折線型，并以橫向卡具 固定；(4)選擇復合砂漿或混凝土保護層的材料，補強預應力筋布置在梁體的底面受拉 區(qū)的正截面抗剪加固，宜采用噴射法施工的復合砂漿保護層。采用本發(fā)明具有防腐保護的環(huán)氧涂層鋼筋，可降低對后噴復合砂漿或混凝土的抗 裂性要求，可以允許加固后構件出現(xiàn)不大于0. 2mm的裂縫，可以使用抗拉強度相對較低的 復合砂漿或混凝土替代價格昂貴的高性能抗拉復合砂漿或聚合砂漿。本發(fā)明的加固方法可以用于多種橋梁結構和建筑結構的加固。本發(fā)明的主要優(yōu)點是(1)有粘結預應力加固體系屬于主動加固方案，與目前仍大量采用的粘貼鋼板或 高強復合纖維布(板)的被動加固方案對比，從根本上解決了“橋梁加固后加補強材料應變 (應力)滯后”的先天不足，提高了后加補強材料的利用效率，改善了加固構件塑性工作性 能。(2)采用具有防腐保護的環(huán)氧涂層鋼筋，替代高強鋼絞線或普通熱軋鋼筋做預應 力筋，可降低對后噴復合砂漿(或混凝土)的抗裂性要求(甚至可允許加固后構件出現(xiàn)不 大于0. 2mm的裂縫)，可以抗拉強度相對較低的復合砂漿(或混凝土)替代價格昂貴的高性 能抗拉復合砂漿(或聚合砂漿)，使加固成本大幅度降低。(3)由于采用橫向卡緊裝置，以橫向張拉替代縱向張拉，取消了構造復雜的錨具， 預應力筋錨固簡單，張拉方便，預應力損失小，提高了后加補強材料利用效率。


圖1為本發(fā)明對混凝土簡支空心板梁正截面強度加固示意2為本發(fā)明對T形梁斜截面強度加固示意3為圖2所示的T形梁的橫斷面示意圖
具體實施例方式結合附圖詳細敘述本發(fā)明的具體實施例實施例1對混凝土簡支空心板梁的正截面抗彎承載能力加固過程如下(見圖1)1)根據(jù)橋梁檢測和承載能力評估報告，確定梁體5的加固區(qū)域。
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2)依據(jù)《公路橋梁加固設計規(guī)范》JTG/TJ22-2008,計算出相應的預應力鋼筋截面 面積。3)選擇適當直徑的環(huán)氧涂層鋼筋3作為備用預應力鋼筋材料。4)制作預應力鋼筋錨固的鋼板條1，鋼板條的厚度不小于10mm，長度等于加固梁 體5布置預應力的區(qū)域寬度。5)將制作好的錨固鋼板條1安裝到加固區(qū)的設計位置的兩端。鋼板條1采用建筑 結構膠粘接與被加固混凝土簡支空心板梁5，并用螺栓或膨脹螺栓或錨釘加壓錨固。6)根據(jù)步驟1)所確定梁體5的加固區(qū)域，確定加固用的預應力鋼筋數(shù)量，并按一 定間距布置在加固區(qū)域，將環(huán)氧涂層鋼筋3的兩端焊接于加固區(qū)域兩端的錨固鋼板條1上。7)預應力鋼筋的張拉采用橫向張拉或橫向卡緊技術，采用橫向卡緊裝置或者卡鉗 2將相鄰兩根鋼筋3橫向拉緊呈折線型，并以橫向卡具固定，橫向張拉的控制應力由張拉后 的鋼筋傾斜角標定，控制應力的數(shù)值應按預應力設計要求確定。8)根據(jù)加固部分的抗裂要求和工作條件，選擇復合砂漿或者混凝土 4的保護層厚 度和施工方法。對于正截面抗彎加固，預應力鋼筋布置在梁體5的底面受拉區(qū)，需采用噴射 法施工的復合砂漿或者混凝土 4，對預應力鋼筋3進行覆蓋，補強預應力筋布置在梁的底面 受拉區(qū)，完成保護層施工，最終實現(xiàn)有粘結預應力加固。實施例2用于加固T形梁和箱梁橋的斜截面強度(圖2、圖3所示)T形梁和箱梁橋5的斜截面抗剪加固，施工步驟和方法與實施例1相似。不同的 是，在施工步驟8)中補強預應力鋼筋3的方法，是布置在腹板的兩側(或箱內(nèi))，可采用抹 壓法施工復合砂漿(或混凝土)4保護層。實施例3多跨簡支板、梁橋的簡支轉連續(xù)加固多跨簡支板、梁橋5的簡支轉連續(xù)法加固，施工步驟和方法與實施例1相似。不同 的是，在施工步驟8)中補強預應力鋼筋的方法，是在中間相鄰跨的墩頂布置補強預應力筋 3，鋼筋張拉后在其上直接澆筑摻有水泥基結晶型防水材料的混凝土 4鋪裝層以增強橋面 的抗裂性。
權利要求
混凝土梁板橫向張拉環(huán)氧涂層鋼筋有粘結預應力加固方法，其特征是對混凝土簡支空心板梁的正截面抗彎承載能力加固方法如下，1)在梁體加固區(qū)的兩端設置錨固鋼板條，錨固鋼板條與被加固混凝土簡支空心板梁采用建筑結構膠粘結，并用錨固的方法加壓固定；2)按設計的鋼筋間距，將涂有環(huán)氧涂層鋼筋的兩端焊于梁體加固區(qū)的兩端設置的錨固鋼板條上；3)采用橫向卡緊裝置或卡鉗將相鄰兩根鋼筋橫向拉緊呈折線型，并以橫向卡具固定；4)選擇復合砂漿或混凝土保護層的材料，補強預應力筋布置在梁體的底面受拉區(qū)的正截面抗剪加固，采用噴射法施工的復合砂漿保護層。
2.根據(jù)權利要求1所述的預應力加固方法，其特征是步驟4)所選擇復合砂漿或混凝 土保護層的材料，可以是抗拉強度相對較低的復合砂漿或混凝土，可降低對后噴復合砂漿 (或混凝土)的抗裂性要求，并允許加固后構件出現(xiàn)不大于0. 2mm的裂縫。
3.根據(jù)權利要求1所述的預應力加固方法，其特征是步驟1)梁體加固區(qū)的兩端設置 錨固鋼板條，所述的鋼板條(1)厚度不小于10mm，長度等于加固梁體(5)布置預應力的區(qū)域 寬度。
4.根據(jù)權利要求1所述的預應力加固方法，其特征是預應力鋼筋的張拉采用橫向張 拉或橫向卡緊技術，橫向張拉的控制應力由張拉后的鋼筋傾斜角標定，控制應力的數(shù)值應 按預應力設計要求確定。
5.根據(jù)權利要求1、3所述的預應力加固方法，其特征是錨固鋼板條與被加固混凝土 簡支空心板梁采用建筑結構膠粘結，并用錨固的方法加壓固定，其錨固方法可以用螺栓或 膨脹螺栓或錨釘加壓錨固。
6.根據(jù)權利要求1所述的預應力加固方法，其特征是對T形梁和箱梁橋的斜截面抗 剪加固，在施工步驟4)中補強預應力鋼筋(3)的方法，是布置在腹板的兩側或箱內(nèi)，采用抹 壓法施工復合砂漿或混凝土(4)保護層。
7.根據(jù)權利要求1所述的預應力加固方法，其特征是對多跨簡支板、梁橋的簡支轉連 續(xù)法加固，在施工步驟4)中補強預應力鋼筋的方法，是采用在中間相鄰跨的墩頂布置補強 預應力鋼筋(3)，鋼筋張拉后在其上直接澆筑摻有水泥基結晶型防水材料的混凝土(4)鋪 裝層以增強橋面的抗裂性。
8.根據(jù)權利要求1、6或7所述的預應力加固方法，其特征是該加固方法可以用于多 種橋梁結構或建筑結構的加固。
全文摘要
混凝土梁板橫向張拉環(huán)氧涂層鋼筋有粘結預應力加固方法，涉及鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁的加固，同時適用于房屋建筑及其他建筑物結構的加固。本發(fā)明預應力加固技術是采用一種新型橫向張拉具有防腐保護的環(huán)氧涂層鋼筋，以替代縱向張拉的高強鋼絞線或普通熱軋鋼筋，采用橫向卡緊裝置，以橫向張拉替代縱向張拉，進而可以采用價格便宜的復合砂漿或混凝土，替代格昂貴的高性能抗拉復合砂漿或聚合砂漿的構造處理和施工工藝。以解決材料利用效率低、加固成本高，加固施工不方便的問題。
文檔編號E01D22/00GK101929131SQ201010275479
公開日2010年12月29日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權日2010年9月8日
發(fā)明者孫永明, 張樹仁, 張連振, 李忠龍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學