專利名稱：芳綸索在體外預(yù)應(yīng)力橋梁加固工程中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芳綸索在工程中的應(yīng)用，尤其是在體外預(yù)應(yīng)力橋梁加固工程中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
芳綸索是一種輕質(zhì)高強(qiáng)、高彈模、耐腐蝕性能和抗疲勞性能非常好FRP復(fù)合材料，它是通過(guò)將芳綸纖維浸透樹(shù)脂和固化劑后編織而成，即將重量比5～40％的固化劑加入到重量比70％左右的合成環(huán)氧樹(shù)脂及重量比10～50％的二聚酸型樹(shù)脂，然后將芳綸纖維浸透，編制而成，其中樹(shù)脂一般為環(huán)氧樹(shù)脂，選擇的環(huán)氧樹(shù)脂為雙對(duì)羥苯基丙烷A型或F型或兩者的混合型，含量為45～90％。
生產(chǎn)這種芳綸索所需的芳綸纖維是一種全芳香族聚酰胺纖維，它是由直徑為12um左右的單絲匯集在一起所形成的多纖維狀結(jié)構(gòu)，其主要成分是對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺聚合物(PPTA)，其中既含有脂肪族主鏈又含有芳香族主鏈，所以有牢固的分子結(jié)構(gòu)，具有高強(qiáng)度、高彈性及良好的耐熱性，可應(yīng)用于各種領(lǐng)域。這種芳綸纖維的分子式是 由這種芳綸纖維生產(chǎn)的芳綸索具有芳綸纖維的輕質(zhì)高強(qiáng)、高彈模、耐腐蝕、抗疲勞性能好等特點(diǎn)，能廣泛的應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中，同時(shí)又在混凝土預(yù)制件(橋梁，樓板，枕木等)、水下工程的新建和加固(浮橋，海港，碼頭等)中得到了很大的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開(kāi)芳綸纖維尤其是芳綸索的新用途，即在體外預(yù)應(yīng)力橋梁加固工程中的應(yīng)用。
本發(fā)明所述的芳綸索產(chǎn)品主要有以下幾種規(guī)格，其性能參數(shù)如下表 隨著交通量的增加和荷載等級(jí)的提高，原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低的橋梁已嚴(yán)重影響了交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展(橋梁的失格率為19.3％多)，所以對(duì)于現(xiàn)有橋梁的加固是一項(xiàng)刻不容緩的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在現(xiàn)代工程中，經(jīng)常采用的加固方法有貼鋼板、擴(kuò)大截面以及貼各種FRP纖維布等，對(duì)于常用橋梁(如鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁和組合梁)和大型鐵路橋梁的加固，采用體外預(yù)應(yīng)力是一種簡(jiǎn)單易行且行之有效的加固技術(shù)，實(shí)踐表明這種橋梁加固技術(shù)能夠較大幅度的提高舊橋承載能力(一般情況下可將原橋承載力提高20～40％)，具體提高幅度由原結(jié)構(gòu)的配筋及荷載情況決定，一般對(duì)于少筋梁和適筋梁提高幅度顯著一些。而且施工所需設(shè)備簡(jiǎn)單、人力投入少、工期短，經(jīng)濟(jì)效益明顯。同時(shí)具有對(duì)原橋結(jié)構(gòu)損傷小，施工時(shí)可以實(shí)現(xiàn)不中斷交通或短時(shí)限制交通等優(yōu)點(diǎn)。
采用體外預(yù)應(yīng)力加固時(shí)，要求體外預(yù)應(yīng)力材料及體系安全可靠，方便維修及調(diào)整索力，可進(jìn)行單根及整體換索，具有良好的防腐性及抗疲勞性，體外預(yù)應(yīng)力材料及體系整體應(yīng)考慮錨具、索體、轉(zhuǎn)向裝置，從而形成了完整的體系。芳綸索具有輕質(zhì)高強(qiáng)、高彈模、耐腐蝕、抗疲勞性能好等特點(diǎn)，另外，它還有配套的錨具和轉(zhuǎn)向裝置設(shè)備，所以，芳綸索是目前最理想的體外預(yù)應(yīng)力材料體系。
芳綸索采用體外預(yù)應(yīng)力對(duì)橋梁的加固是通過(guò)以下過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的芳綸索作為體外預(yù)應(yīng)力的材料，主要是利用了其輕質(zhì)高強(qiáng)、高彈模、耐腐蝕以及良好的抗疲勞性能等性質(zhì)，符合體外預(yù)應(yīng)力材料的必要條件，它的張拉機(jī)理和程序與鋼絞線基本是一樣的，芳綸索穿過(guò)轉(zhuǎn)向裝置，固定在錨固端，通過(guò)張拉芳綸索并對(duì)其施加預(yù)應(yīng)力，使其產(chǎn)生的負(fù)彎矩抵消一部分外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，從而改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力體系，但預(yù)應(yīng)力達(dá)到所需要的設(shè)計(jì)量后，再在端部將其錨固。這樣，便達(dá)到了加固橋梁的目的。(如圖1，圖2所示)
為了更好的理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，下面將用芳綸體外索與其他常用材料體外索進(jìn)行比較，以更好的說(shuō)明其在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中的新用途。
鋼絞線、鋼絲束由于材料來(lái)源比較豐富，且價(jià)格比較經(jīng)濟(jì)，所以目前最常用的體外索就是鋼絞線或鋼絲束，在進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力加固時(shí)，通過(guò)張拉這些鋼絞線使其承受預(yù)應(yīng)力，以預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)彎矩抵消部分外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，從而改變上部結(jié)構(gòu)的受力情況，張拉錨固結(jié)束后，必須對(duì)其表面進(jìn)行防腐處理，因?yàn)殇摻钍且环N很容易被銹蝕的材料，一般是在其表面進(jìn)行涂裝如渡鋅或外加一層塑膠外套，現(xiàn)在又有一種高壓靜電噴涂防腐技術(shù)等，但這些涂裝的壽命都不是很長(zhǎng)，所以要求定期的涂裝，而芳綸索則無(wú)需這樣嚴(yán)格的防腐體系，因?yàn)槠浔旧砭褪且环N防腐性能特別好的材料，一般只要做最簡(jiǎn)單的表面涂裝就可以了，而且壽命至少有50年，幾乎沒(méi)有什么后期維修費(fèi)用，由于芳綸索和鋼絞線的設(shè)計(jì)機(jī)理是一致的，所以前期的施工造價(jià)相差不大，所以相對(duì)來(lái)講芳綸索是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的理想體外索。
碳纖維索碳纖維近兩年在加固行業(yè)的發(fā)展比較快，碳纖維索也相應(yīng)的投放到市場(chǎng)上來(lái)了，其中就有用碳纖維索來(lái)做體外預(yù)應(yīng)力的材料，因?yàn)樘祭w維索象其它FRP復(fù)合材料一樣，是一種輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐性能很好的材料，然而，由于碳纖維是一種脆性的材料，所以它的抗動(dòng)載抗疲勞性能就不是很好了，而且在錨固時(shí)也不如鋼絞線和芳綸索那么方便，所以相對(duì)碳纖維索來(lái)講，芳綸索的優(yōu)勢(shì)在于它的抗疲勞性能特別好。
綜上所述，芳綸索是一種高效防腐和抗疲勞性能好的材料，是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的理想體外索，采用芳綸索體外預(yù)應(yīng)力對(duì)橋梁進(jìn)行加固具有良好的效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。


圖1是T型梁芳綸索布置2是板梁芳綸索布置中1.轉(zhuǎn)向裝置 2.芳綸索 3.錨固端 4.T型梁 5.板梁橫截面具體實(shí)施方式
下面結(jié)合結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1一座建于70年代的4×14.1m少筋T梁，其主梁底面和側(cè)面開(kāi)裂嚴(yán)重，多數(shù)裂縫寬度超過(guò)0.2mm，其原設(shè)計(jì)荷載為汽車-10級(jí)，掛車-60級(jí)，該橋采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行加固，每片梁底設(shè)2φ15mm的芳綸索。在梁底距支點(diǎn)處L/4處設(shè)置轉(zhuǎn)向裝置，將芳綸索穿過(guò)轉(zhuǎn)向裝置，并錨固在橋的兩端后進(jìn)行張拉使其拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值，芳綸索布置如附圖一所示，加固后其設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級(jí)，掛車-100級(jí)，并且發(fā)現(xiàn)該橋原裂縫寬度有所減小且無(wú)新裂縫出現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，芳綸索對(duì)T梁的加固效果良好。
實(shí)施例2一座建于70年代的3×15.2m簡(jiǎn)支梁，其原設(shè)計(jì)荷載為汽車-13級(jí)，拖-60級(jí)，由于現(xiàn)行交通量的增加，使梁底部及側(cè)面出現(xiàn)多處裂縫，且裂縫寬度大多超過(guò)0.2mm。該橋采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行加固，每片梁底設(shè)2φ11mm的芳綸索，轉(zhuǎn)向裝置設(shè)置在距支點(diǎn)L/3處，將芳綸索穿過(guò)轉(zhuǎn)向裝置并錨固后，張拉到預(yù)定值，使橋梁處于上拱狀態(tài)，其芳綸索布置如附圖二所示，加固后其設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級(jí)，掛車-100級(jí)，并且發(fā)現(xiàn)該橋原裂縫寬度略有減小且無(wú)新裂縫出現(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用芳綸索體外預(yù)應(yīng)力加固是極為有效的。
權(quán)利要求
1.芳綸索在體外預(yù)應(yīng)力橋梁加固工程中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了芳綸索在體外預(yù)應(yīng)力橋梁加固工程中的應(yīng)用，芳綸索具有輕質(zhì)高強(qiáng)、高彈模、耐腐蝕、抗疲勞性能好等特點(diǎn)，另外，它還有配套的錨具和轉(zhuǎn)向裝置設(shè)備，所以，芳綸索是目前最理想的體外預(yù)應(yīng)力材料體系。由于芳綸索是一種高效防腐和抗疲勞性能好的材料，所以在張拉錨固后，一般無(wú)需再進(jìn)行防腐涂裝，只需在其表面作一層很簡(jiǎn)單的涂裝來(lái)防止紫外線的長(zhǎng)期照射，而且?guī)缀鯖](méi)什么后期維護(hù)費(fèi)用，壽命至少在50年以上。另外，芳綸索和鋼絞線的設(shè)計(jì)機(jī)理是一致的，所以前期的施工造價(jià)相差不大。因此，芳綸索是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的理想體外索，采用芳綸索體外預(yù)應(yīng)力對(duì)橋梁進(jìn)行加固具有良好的效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)E01D22/00GK1519433SQ03102848
公開(kāi)日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2003年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月24日
發(fā)明者程曉芳, 何唯平 申請(qǐng)人:深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司