專利名稱：舊橋加固用體外預(yù)應(yīng)力之鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向體系及加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于預(yù)應(yīng)力混凝土舊橋的維修加固的體系。
背景技術(shù)：
近二十年多來，我國的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速，建造了大量的預(yù)應(yīng)力混凝 土橋梁。經(jīng)過多年的運(yùn)營和使用，很多預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁出現(xiàn)了各種病害，部分橋梁 甚至成為危橋。在滿足不中斷已有交通的情況下，對(duì)這些橋跨進(jìn)行維修加固是一項(xiàng)非 常重要、必要的工作。
理論和實(shí)踐證明，利用張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束對(duì)已有預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁進(jìn)行維修 加固是一項(xiàng)非常有效的加固措施，這主要是由于張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束是一種主動(dòng)性的 加固方法，即可以對(duì)已有橋跨增加有利于結(jié)構(gòu)受力、工作的外部荷載，進(jìn)而達(dá)到改善 已有結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形，增加結(jié)構(gòu)的承載能力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐久性，提高行車的舒適 度。
在已有預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中實(shí)施張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束，錨固轉(zhuǎn)向體系是一項(xiàng)必 不可少的構(gòu)造設(shè)施。錨固轉(zhuǎn)向體系是聯(lián)系后加體外預(yù)應(yīng)力鋼束與已有混凝土橋梁的重 要構(gòu)造，利用它將后加體外預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉力施加、轉(zhuǎn)換到己有橋跨結(jié)構(gòu)中去。一 般橋梁結(jié)構(gòu)的體外預(yù)應(yīng)力鋼束加固中，把錨固或轉(zhuǎn)向體系做成后澆混凝土塊的形式。 采用后澆混凝土塊作為體外預(yù)應(yīng)力鋼束的錨固或轉(zhuǎn)向體系，有以下不足之處1、體 系采用混凝土的形式，構(gòu)造會(huì)比較笨重，給原有結(jié)構(gòu)帶來的附加重量很大；2、后澆 混凝土與已有橋跨混凝土之間的結(jié)合面，處理困難，容易出現(xiàn)抗剪破壞問題；3、后 澆混凝土與已有橋跨混凝土的齡期差別甚大，錨固轉(zhuǎn)向用的混凝土塊存在后期收縮徐 變等問題，容易出現(xiàn)裂縫；4、施工周期較長(zhǎng)，質(zhì)量不容易控制，且施工期間由于混 凝土凝固養(yǎng)生的需要，必須較長(zhǎng)時(shí)間中斷交通。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，體積小、質(zhì)量輕，能 與舊橋跨有機(jī)連接在一起，不存在結(jié)合面剪切破壞和后期收縮徐變等問題，質(zhì)量容易 控制，加固現(xiàn)場(chǎng)占用空間小，不中斷交通的舊橋加固用體外預(yù)應(yīng)力之鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向 體系及加工方法。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為，舊橋加固用體外預(yù)應(yīng)力之鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向體系，由鋼 結(jié)構(gòu)錨固體系和鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系組成，鋼結(jié)構(gòu)錨固體系的主體結(jié)構(gòu)為鋼錨箱，鋼錨箱由錨墊板l、橫隔板2、加勁鋼板3、傳力鋼板4、鋼管5和底座鋼板7組成，加強(qiáng)鋼 板8用錨栓6和灌注膠與舊橋橋跨混凝土表面9，再與鋼錨箱連接在一起，鋼錨箱的 底座鋼板7上焊有錨墊板1、橫隔板2、加勁鋼板3、傳力鋼板4，錨墊板l、橫隔板 2與加勁鋼板3之間焊體外索穿過鋼管5，
鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系由鋼桁架支架和轉(zhuǎn)向器組成，鋼桁架支架的上弦桿10、下弦桿 11通過面內(nèi)節(jié)點(diǎn)板15與斜桿12、豎桿13和腹桿14連接，縱橋向每?jī)山M上弦桿IO 和下弦桿11通過平聯(lián)節(jié)點(diǎn)板16進(jìn)行連接，形成空間桁架體系，箱梁腹板附近的面內(nèi) 節(jié)點(diǎn)板15與基座鋼板17焊接，基座鋼板17通過錨栓6與舊橋混凝土表面9連接在 一起，下弦桿11兩端位置處的節(jié)點(diǎn)板16與基座鋼板17上有加勁板18。下弦桿11 在豎桿下端位置的面內(nèi)節(jié)點(diǎn)板16有體外索穿過孔19和體外索轉(zhuǎn)向器20的安裝孔， 體外索轉(zhuǎn)向器20由外套管21、穿越管22和轉(zhuǎn)向管23組成，體外預(yù)應(yīng)力鋼束按鋼束 中心線25從轉(zhuǎn)向管23中穿過。
舊橋加固用體外預(yù)應(yīng)力之鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向體系加固舊橋的方法，施工工藝及流程
如下
1) 制作、安裝鋼結(jié)構(gòu)錨固體系
① 在安裝錨固塊位置處鑿平舊橋的混凝土表面9，在混凝土結(jié)構(gòu)中鉆錨栓6的植 入孔；
② 清掃混凝土錨栓孔，結(jié)合粘鋼膠把錨栓6植入錨栓孔，錨栓6與混凝土表面9 垂直；
③ 根據(jù)錨栓6實(shí)際位置，在加強(qiáng)鋼板8上鉆錨栓孔，利用粘鋼膠將加強(qiáng)鋼板8 與舊橋混凝土表面9粘在一起，并用反力架施壓使加強(qiáng)鋼板8與混凝土表面9粘貼緊 密；
④ 制作鋼錨箱，在鋼錨箱底座鋼板7上鉆錨栓孔，安裝鋼錨箱；
⑤ 鋼錨箱安裝完畢之后，在每個(gè)錨栓緊上螺帽并與鋼錨箱底座鋼板7進(jìn)行點(diǎn)焊，
⑥ 鋼錨箱底座鋼板7與加強(qiáng)鋼板的周圍用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行封縫，從下端預(yù)留的關(guān)鍵入 口低壓低速把灌注粘鋼膠壓入鋼錨箱鋼板與粘貼鋼板之間的空隙；
⑦在灌注膠強(qiáng)度達(dá)到后，進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力鋼束31的穿索、張拉工作；
2) 制作、安裝鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系
①工廠制作各個(gè)支架的桿件10 14、節(jié)點(diǎn)板15 16、基座鋼板17、加勁板18 和轉(zhuǎn)向器體外索轉(zhuǎn)向器20;② 在已有橋跨混凝土中鉆孔、基座鋼板錨栓孔定位、安裝、灌膠；
③ 在基座鋼板17上焊接與鋼桁架支架桿件連接的節(jié)點(diǎn)板15;
④ 利用螺桿把上弦桿10、下弦桿ll、豎桿14連接到節(jié)點(diǎn)板15上，安裝連接豎桿13和斜桿12;
⑤ 在轉(zhuǎn)向器節(jié)點(diǎn)板15上安裝體外索轉(zhuǎn)向器20，節(jié)點(diǎn)板15與轉(zhuǎn)向器外套管21焊
接；
⑥ 焊制各個(gè)加勁板18，縱橋向每?jī)善撹旒苤g進(jìn)行平聯(lián)；
⑦ 體外預(yù)應(yīng)力鋼束31的穿索、張拉。
鋼結(jié)構(gòu)錨固體系和轉(zhuǎn)向體系分別是用于錨固和轉(zhuǎn)向體外預(yù)應(yīng)力鋼束。錨固體系一般位于橋跨的端部，即體外預(yù)應(yīng)力鋼束的起點(diǎn)和終點(diǎn)的端位置，把體外預(yù)應(yīng)力鋼束錨固到原有橋跨中；轉(zhuǎn)向體系位于橋跨的中間位置，實(shí)現(xiàn)體外預(yù)應(yīng)力鋼束的折線形式，充分發(fā)揮體外預(yù)應(yīng)力鋼束的效應(yīng)。
本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn)容易實(shí)現(xiàn)折線形式的體外預(yù)應(yīng)力鋼束，充分發(fā)揮張拉體外預(yù)應(yīng)力的加固效應(yīng)；相對(duì)混凝土塊而言，鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，體積小，質(zhì)量輕；采用錨栓和灌注膠相結(jié)合的方法把鋼結(jié)構(gòu)錨固體系與己有橋跨連接在一起，不存在結(jié)合面剪切破壞和后期收縮徐變等問題;鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向體系可在工廠預(yù)制，質(zhì)量容易控制，加固現(xiàn)場(chǎng)占用空間??；可在不中斷交通的前提下進(jìn)行施工。


圖la、 b是鋼結(jié)構(gòu)錨固體系結(jié)構(gòu)立面、平面視圖
圖2是鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系結(jié)構(gòu)示意圖
圖3a、 b是體外預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)主、側(cè)視圖
圖4是錨固體系、轉(zhuǎn)向體系與體外預(yù)應(yīng)力鋼束的空間布置關(guān)系
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)Dla、 b，本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)錨固體系的鋼錨箱通過加強(qiáng)鋼板8、錨栓6和灌注膠與舊橋橋跨混凝土表面9連接在一起，鋼錨箱的底座鋼板7上焊有錨墊板1、橫隔板2、加勁鋼板3、傳力鋼板4，錨墊板l、橫隔板2與加勁鋼板3之間焊體外索穿過鋼管5。
鋼錨箱的構(gòu)造尺寸根據(jù)錨固張拉的體外索張拉力進(jìn)行設(shè)計(jì)，以一個(gè)錨固12根直徑15.24mm的體外預(yù)應(yīng)力鋼束標(biāo)準(zhǔn)鋼錨箱MX15-12為例
鋼錨箱長(zhǎng)2720mm (沿體外預(yù)應(yīng)力走向)、寬800mm (垂直于體外預(yù)應(yīng)力鋼束走向及沿混凝土粘結(jié)面方向)、高400mm (垂直于混凝土粘結(jié)面)。根據(jù)所施加預(yù)應(yīng)力鋼錨箱與舊橋橋跨混凝土表面9的連接采用錨栓與灌注膠相結(jié)合的方式，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)MX15-12鋼錨箱共需56個(gè)錨栓，均勻分布在底座鋼板7上；單個(gè)錨栓直徑27mm左右，長(zhǎng)300mm左右。灌注膠位于混凝土表面粘貼鋼板與鋼錨箱底座鋼板之間，灌注膠厚度在3mm左右。
鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系包括鋼桁架支架和體外索轉(zhuǎn)向器，參照?qǐng)D2，鋼桁架支架的上弦桿IO、下弦桿11通過面內(nèi)節(jié)點(diǎn)板15與斜桿12、豎桿13和腹桿14連接，縱橋向每?jī)山M上弦桿10和下弦桿11通過平聯(lián)節(jié)點(diǎn)板16進(jìn)行連接，形成空間桁架體系。箱梁腹板附近的面內(nèi)節(jié)點(diǎn)板15與基座鋼板17焊接，基座鋼板17通過錨栓6與舊橋混凝土表面9連接在一起，從而使得整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向支架固定在原有橋跨上。下弦桿11兩端位置處的節(jié)點(diǎn)板16與基座鋼板17利用加勁板18進(jìn)行加強(qiáng)。下弦桿11在豎桿下端位置的面內(nèi)節(jié)點(diǎn)板16預(yù)留體外索穿過孔19和體外索轉(zhuǎn)向器20的安裝孔。
參照?qǐng)D3，體外索轉(zhuǎn)向器20由外套管21、穿越管22和轉(zhuǎn)向管23組成，體外預(yù)應(yīng)力鋼束按鋼束中心線25從轉(zhuǎn)向管23中穿過。轉(zhuǎn)向器安裝在鋼桁架支架上，其功能是實(shí)現(xiàn)體外預(yù)應(yīng)力鋼束的轉(zhuǎn)向，并滿足體外預(yù)應(yīng)力鋼束本身受力構(gòu)造要求。
參照?qǐng)D4,鋼結(jié)構(gòu)錨固體系29、鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系30與體外預(yù)應(yīng)力鋼束31空間布置如圖所示鋼結(jié)構(gòu)錨固體系一般位于橋跨的端部，即體外預(yù)應(yīng)力鋼束31的起點(diǎn)和終點(diǎn)的端位置，把體外預(yù)應(yīng)力鋼束錨固到原有橋跨中；鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系位于橋跨的中間位置，實(shí)現(xiàn)體外預(yù)應(yīng)力鋼束的折線形式，充分發(fā)揮體外預(yù)應(yīng)力鋼束的效應(yīng)。
舊橋加固用體外預(yù)應(yīng)力之鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向體系加固舊橋的方法，施工工藝及流
程如下
1)制作、安裝鋼結(jié)構(gòu)錨固體系
① 在安裝錨固塊位置處鑿平舊橋的混凝土表面9，在已有橋跨結(jié)構(gòu)的混凝土中鉆錨栓6的植入孔，錨栓孔需避開橋跨結(jié)構(gòu)內(nèi)既有的鋼筋及鋼絞線；
② 清掃混凝土錨栓孔灰塵，結(jié)合粘鋼膠植入錨栓6，保證錨栓6與橋跨混凝土表面9垂直；
③ 根據(jù)錨栓6實(shí)際位置，在混凝土表面粘貼加強(qiáng)鋼板8上定錨栓孔位并開孔，利用粘鋼膠將加強(qiáng)鋼板根據(jù)孔位粘貼在鋼錨箱底座鋼板位置處的混凝土表面9，并用反
力架施壓使得粘貼鋼板與橋跨混凝土表面9粘貼緊密；
④ 制作鋼錨箱,根據(jù)錨栓6的實(shí)際位置在鋼錨箱底座鋼板7上定錨栓孔位并鉆孔,在每個(gè)錨栓墊片后，安裝鋼錨箱；
⑤ 鋼錨箱安裝完畢之后，在每個(gè)錨栓緊上蠊幗并與鋼錨箱底座鋼板7進(jìn)行點(diǎn)焊，
⑥ 鋼錐箱底座鋼板7與加強(qiáng)鋼板的周圍用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行封縫，預(yù)留灌漿孔，從下端灌漿孔低壓低速把灌注膠壓入鋼錨箱鋼板與粘貼鋼板之間的空隙；
⑦在灌注膠強(qiáng)度達(dá)到后，可進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力鋼束31的穿索、張拉工作；2)制作、安裝鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系
① 工廠制作各個(gè)支架的桿件10 14、節(jié)點(diǎn)板15 16、基座鋼板17、加勁板18和轉(zhuǎn)向器體外索轉(zhuǎn)向器20等；
② 在已有橋跨混凝土中鉆孔、基座鋼板錨栓孔定位、安裝、灌膠等；
③ 在基座鋼板17上焊接與鋼桁架支架桿件連接的節(jié)點(diǎn)板15; 利用螺桿把上弦桿10、下弦桿ll、豎桿14連接到節(jié)點(diǎn)板15上，安裝連接豎
桿13和斜桿12;
(D在轉(zhuǎn)向器節(jié)點(diǎn)板15上安裝體外索轉(zhuǎn)向器20，節(jié)點(diǎn)板15與轉(zhuǎn)向器外套管21焊
接，
⑥ 焊制各個(gè)加勁板18，縱橋向每?jī)善撹旒苤g進(jìn)行平聯(lián)；
⑦ 體外預(yù)應(yīng)力鋼束31的穿索、張拉。
權(quán)利要求
1、舊橋加固用體外預(yù)應(yīng)力之鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向體系，其特征在于由鋼結(jié)構(gòu)錨固體系和鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系組成，鋼結(jié)構(gòu)錨固體系的主體結(jié)構(gòu)為鋼錨箱，鋼錨箱由錨墊板(1)、橫隔板(2)、加勁鋼板(3)、傳力鋼板(4)、鋼管(5)和底座鋼板(7)組成，加強(qiáng)鋼板(8)用錨栓(6)和灌注膠與舊橋橋跨混凝土表面(9)，再與鋼錨箱連接在一起，鋼錨箱的底座鋼板(7)上焊有錨墊板(1)、橫隔板(2)、加勁鋼板(3)、傳力鋼板(4)，錨墊板(1)、橫隔板(2)與加勁鋼板(3)之間焊體外索穿過鋼管(5)。鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系由鋼桁架支架和轉(zhuǎn)向器組成，鋼桁架支架的上弦桿(10)、下弦桿(11)通過面內(nèi)節(jié)點(diǎn)板(15)與斜桿(12)、豎桿(13)和腹桿(14)連接，縱橋向每?jī)山M上弦桿(10)和下弦桿(11)通過平聯(lián)節(jié)點(diǎn)板(16)進(jìn)行連接，形成空間桁架體系，箱梁腹板附近的面內(nèi)節(jié)點(diǎn)板(15)與基座鋼板(17)焊接，基座鋼板(17)通過錨栓(6)與舊橋混凝土表面(9)連接在一起，下弦桿(11)兩端位置處的節(jié)點(diǎn)板(16)與基座鋼板(17)上有加勁板(18)，下弦桿(11)在豎桿下端位置的面內(nèi)節(jié)點(diǎn)板(16)有體外索穿過孔(19)和體外索轉(zhuǎn)向器(20)的安裝孔，體外索轉(zhuǎn)向器(20)由外套管(21)、穿越管(22)和轉(zhuǎn)向管(23)組成，體外預(yù)應(yīng)力鋼束按鋼束中心線(25)從轉(zhuǎn)向管(23)中穿過。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的舊橋加固用體外預(yù)應(yīng)力之鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向體系，其特 征在于鋼錨箱長(zhǎng)2720mm、寬800mm、高400mm。
3、 權(quán)利要求1所述的舊橋加固用體外預(yù)應(yīng)力之鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向體系加固舊橋的 方法，其特征在于施工工藝及流程如下1)制作、安裝鋼結(jié)構(gòu)錨固體系① 在安裝錨固塊位置處鑿平舊橋的混凝土表面(9)，在混凝土結(jié)構(gòu)中鉆錨栓(6) 的植入孔；② 清掃混凝土錨栓孔，結(jié)合粘鋼膠把錨栓(6)植入錨栓孔，錨栓(6)與混凝土 表面(9)垂直；③ 根據(jù)錨栓(6)實(shí)際位置，在加強(qiáng)鋼板(8)上鉆錨栓孔，利用粘鋼膠將加強(qiáng)鋼 板(8)與舊橋混凝土表面(9)粘在一起，并用反力架施壓使加強(qiáng)鋼板(8)與混凝 土表面(9)粘貼緊密；④ 制作鋼錨箱，在鋼錨箱底座鋼板(7)上鉆錨栓孔，安裝鋼錨箱；⑤ 鋼錨箱安裝完畢之后，在每個(gè)錨栓緊上螺帽并與鋼錨箱底座鋼板(7)進(jìn)行點(diǎn)焊；(D鋼錨箱底座鋼板(7)與加強(qiáng)鋼板的周圍用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行封縫，從下端預(yù)留的關(guān) 鍵入口低壓低速把灌注粘鋼膠壓入鋼錨箱鋼板與粘貼鋼板之間的空隙；⑦在灌注膠強(qiáng)度達(dá)到后，進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力鋼束(31)的穿索、張拉工作； 2)制作、安裝鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系-① 工廠制作各個(gè)支架的桿件(10 14)、節(jié)點(diǎn)板(15 16)、基座鋼板(17)、加 勁板(18)和轉(zhuǎn)向器體外索轉(zhuǎn)向器(20);② 在已有橋跨混凝土中鉆孔、基座鋼板錨栓孔定位、安裝、灌膠；③ 在基座鋼板(17)上焊接與鋼桁架支架桿件連接的節(jié)點(diǎn)板(15);④ 利用螺桿把上弦桿(10)、下弦桿(11)、豎桿(14)連接到節(jié)點(diǎn)板(15)上， 安裝連接豎桿(13)和斜桿(12);(D在轉(zhuǎn)向器節(jié)點(diǎn)板(15)上安裝體外索轉(zhuǎn)向器(20)，節(jié)點(diǎn)板(15)與轉(zhuǎn)向器外 套管(21)焊接；⑥ 焊制各個(gè)加勁板(18)，縱橋向每?jī)善撹旒苤g進(jìn)行平聯(lián)；⑦ 體外預(yù)應(yīng)力鋼束(31)的穿索、張拉。
全文摘要
舊橋加固用體外預(yù)應(yīng)力之鋼結(jié)構(gòu)錨固轉(zhuǎn)向體系及加固方法，是一種適用于預(yù)應(yīng)力混凝土舊橋維修加固的體系及加固方法。體系包括鋼結(jié)構(gòu)錨固和鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系，鋼結(jié)構(gòu)錨固體系的加強(qiáng)鋼板用錨栓和灌注膠與舊橋橋跨混凝土表面，鋼錨箱連接，鋼錨箱由錨墊板、橫隔板、加勁鋼板、傳力鋼板和體外索穿過鋼管等組成。鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向體系包括鋼桁架支架和轉(zhuǎn)向器，鋼桁架支架由上、下弦桿、節(jié)點(diǎn)板、斜桿、豎桿、腹桿、加勁板、基座鋼板等組成，節(jié)點(diǎn)板、加勁板、基座鋼板通過錨栓與舊橋橋跨混凝土表面連接，轉(zhuǎn)向管外套穿越管、外套管，導(dǎo)線從管中心穿過。本轉(zhuǎn)向體系強(qiáng)度大、體積小、質(zhì)量輕；與舊橋有機(jī)連接，不存在結(jié)合面剪切破壞和后期收縮徐變問題；施工不中斷交通。
文檔編號(hào)E01D22/00GK101463590SQ20071016897
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者何任遠(yuǎn), 華 劉, 娟 劉, 張軍雷, 朱利明, 朱華民, 新 陳, 黃燕慶 申請(qǐng)人:中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司