專利名稱：空心板橋體外橫向錨固體系及其施工工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于橋梁加固維修施工技術領域，具體涉及一種空心板橋體外橫向錨固體系及 其施工工藝。
背景技術：
預應力混凝土裝配式空心板橋是我國公路橋梁的一種主力橋型，在中小跨徑公路橋梁 中得到廣泛應用。隨著交通運輸量的快速增長、車輛超限等諸多不利因素的影響，許多空心 板橋出現(xiàn)了種種病害，需要及時進行維修加固。在各種加固方法中，體外預應力加固法是一 種有效的方法。該方法是通過在橋梁受拉區(qū)張拉體外預應力索來提高橋梁的承載能力，其 基本原理是充分利用混凝土的抗壓性能，通過體外預應力索對梁體施加預壓力，以預壓力 產(chǎn)生的反彎矩抵消部分外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，從而達到改善結構使用性能并提高其極限承載 能力的目的。體外預應力加固法能否實現(xiàn)預期的加固效果，同體外預應力的錨固體系密切相 關。對于預應力混凝土裝配式空心板橋，目前體外預應力加固的錨固體系及工藝是在空心 板橋兩側兩塊邊板的外側壁混凝土中植入錨栓一安裝預應力錨具襯板一沿橋橫向在 空心板底張拉體外預應力索。預應力錨具襯板通常采用型鋼制作，沿空心板豎向對稱布置 在兩塊邊板外側，并通過錨栓錨固在邊板混凝土側壁上。采用型鋼錨具襯板的錨固體系雖 然安裝及施工均較為簡便，但由于型鋼的剛度相對混凝土空心板的剛度小很多，加固后在 橋梁運營中容易出現(xiàn)型鋼錨具襯板松動、疲勞破壞和銹蝕問題，這都將引起所施加橫向預 應力索的松弛，降低板底的橫向預應力度，從而對裝配式空心板橋的加固造成不利影響，嚴 重時甚至會造成加固失敗。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，為了克服現(xiàn)有技術問題的不足，本發(fā)明提供了一種空心板橋體外橫向錨固 體系及其施工工藝，它是在空心板橋兩側的邊板上分別設置鋼筋混凝土牛腿，鋼筋混凝土 牛腿與邊板澆注在一起，兩側的鋼筋混凝土牛腿通過預應力索連接，預應力索兩端用錨具 與鋼筋混凝土牛腿固定，從而提高整個錨固體系的結構剛度和整體性，確保了錨固端不會 發(fā)生松動，避免了預應力索的松弛，解決了原錨固體系中型鋼錨具襯板易松動、易產(chǎn)生疲勞 破壞和鋼板銹蝕等問題。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的
一種空心板橋體外橫向錨固體系，它包括左邊板、中板及右邊板，其中所述的左邊板 上設置有左牛腿，右邊板上設置有右牛腿，左牛腿與右牛腿上均設置有波紋管，預應力索穿 裝在波紋管內(nèi)，左牛腿與右牛腿通過預應力索連接，預應力索左端通過左錨具與左牛腿固 定，預應力索右端通過右錨具與右牛腿固定，預應力索通過吊環(huán)與中板連接。本發(fā)明的技術方案還可以是這樣實現(xiàn)的所述的左牛腿及右牛腿的結構相同，截 面形狀均為“L”型，左牛腿及右牛腿均為鋼筋混凝土牛腿。本發(fā)明的技術方案還可以是這樣實現(xiàn)的所述的空心板橋的中板對應的預應力索 上設置有防護套管。
本發(fā)明的技術方案還可以是這樣實現(xiàn)的所述的預應力索為無粘結預應力鋼絞 線，或為精軋螺紋鋼筋。本發(fā)明的技術方案還可以是這樣實現(xiàn)的所述的左錨具設置在左牛腿的外側，右 錨具設置在右錨具的外側，左錨具及右錨具為夾片式錨具或錐塞式錨具或支承式錨具。本發(fā)明的技術方案還可以是這樣實現(xiàn)的所述的左錨具與左牛腿之間設置有左墊 板，右錨具與右牛腿之間設置有右墊板。一種空心板橋體外橫向錨固體系的施工工藝，包括以下步驟 第一步確定預應力索的數(shù)量和張拉力
根據(jù)需要加固的空心板橋的跨度、橋面寬度等設計參數(shù)確定每跨空心板橋進行體外橫 向錨固所需的預應力索的數(shù)量，每跨空心板橋上，至少設置七道預應力索，每跨空心板橋的 中間位置設置一道預應力索，每跨空心板橋的1/4及3/4位置各設置一道預應力索，其余的 預應力索從空心板橋的中間位置向空心板橋的1/4位置及3/4位置漸疏分布，預應力索張 拉時的設計張拉應力為鋼絞線標準強度或精軋螺紋鋼筋標準強度的409Γ75% ； 第二步確定牛腿的尺寸及配筋
根據(jù)第一步所確定的體外橫向預應力索的數(shù)量和張拉應力，確定牛腿的尺寸及配筋， 牛腿形狀為L形，包覆在空心板橋外邊板外側，頂寬彡0. 3m，底寬彡0. 6m,厚度彡0. 2m,側寬 ^ 0. 4m，牛腿尺寸應滿足由預應力索張拉時牛腿內(nèi)部產(chǎn)生的抗彎、抗剪及局部承載力要求， 并按照國家標準規(guī)定的《混凝土結構設計規(guī)范》的相關公式計算牛腿內(nèi)部配筋； 第三步植筋施工
a、畫線定位，根據(jù)第一步確定的混凝土牛腿尺寸及配筋數(shù)量，分別在左邊板及右邊板 的側面及底面畫線，確定鋼筋的位置；
b、鉆孔，定位完畢后，根據(jù)確定的鋼筋的位置，分別在左邊板及右邊板的側面及底面鉆 孔，鉆孔的孔徑比鋼筋直徑大至少2mm，鉆孔深度> 10倍鋼筋直徑；
C、清孔，鉆孔完畢后，對所鉆的孔進行清理，將孔內(nèi)的粉屑和碎渣清理干凈，同時確保 孔內(nèi)無明水；
d、注膠，從孔底開始，均勻的往孔內(nèi)注入植筋膠，注膠深度為孔深的80%；
e、植筋，注膠完畢后，立即將鋼筋緩慢的旋轉插入孔內(nèi)，插入孔內(nèi)的鋼筋要干燥清潔， 無嚴重銹蝕；
f、養(yǎng)護，植筋完畢后，在植筋膠固化前，植入的鋼筋不得擾動，使其自然養(yǎng)護； 第四步綁扎牛腿鋼筋并預埋波紋管
在左邊板及右邊板的側面及底面植筋完畢，并固化養(yǎng)護后，在植好的鋼筋上綁扎普通 鋼筋，并設置澆注牛腿用的模板，在模板內(nèi)設置波紋管，并預埋左墊板及右墊板； 第五步澆注混凝土 在牛腿模板內(nèi)澆注混凝土； 第六步吊環(huán)的安裝及預應力索的安裝及張拉
a、在橋體的中板的底面上打上膨脹螺栓，并安裝吊環(huán)；
b、將防護套管穿裝在中板底板的吊環(huán)內(nèi)；
C、將預應力索從左牛腿、防護套管和右牛腿內(nèi)穿過，然后按照設計張拉力對預應力索 進行張拉，完成空心板橋體外橫向錨固體系的施工。
本發(fā)明的有益效果為
(1)在空心板橋的兩塊邊板外側采用新澆注的鋼筋混凝土牛腿作為體外橫向預應力的 錨固端承力部件，替代了常規(guī)的型鋼錨具襯板，解決了型鋼錨具襯板易松動、變形大、且易 發(fā)生疲勞破壞和銹蝕損壞的缺點。(2)新澆注的鋼筋混凝土牛腿采用植筋錨固技術與原有的空心板橋的邊板相連。 植筋錨固技術是近幾年流行的一種新型加固施工技術，它的原理是將鋼筋通過高強結構膠 植入原有的混凝土結構內(nèi)，并澆注混凝土以使新澆注混凝土與原有混凝土連接為整體從而 達到共同受力的目的。植筋錨固技術成熟、計算準確、施工簡便、加固可靠，能夠保證新澆注 的混凝土牛腿同原有的空心板橋的邊板緊密連接為一個整體。(3)本發(fā)明的預應力索可采用無粘結預應力鋼絞線，也可采用精軋螺紋鋼筋，根據(jù) 加固需要確定其數(shù)量和截面面積，購置方便。預應力索中板板底外露部分外套PE套管，可 有效保護預應力索不發(fā)生銹蝕。(4)本發(fā)明的錨具可采用支承式、夾片式、錐塞式等各種類型的成品錨具，技術成 熟，工藝可靠，并可根據(jù)所加固工程的需要選擇購買。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖； 圖2為本發(fā)明的鋼筋混凝土牛腿的結構示意圖； 圖3為本發(fā)明圖2的左視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例一
如圖1、圖2、圖3所示，一種空心板橋體外橫向錨固體系，它包括左邊板2、中板3及右 邊板4，左邊板2上設置有左牛腿1，右邊板4上設置有右牛腿5，左牛腿1及右牛腿5為鋼 筋混凝土牛腿，左牛腿1及右牛腿5的截面形狀均為“L”型，左牛腿1與右牛腿5上均設置 有波紋管11，預應力索9穿裝在波紋管11內(nèi)，左牛腿1與右牛腿5通過預應力索9連接，預 應力索9為無粘結預應力鋼絞線，預應力索9左端通過左錨具13與左牛腿1固定，左錨具 13設置在左牛腿1的外側，預應力索9右端通過右錨具6與右牛腿5固定，右錨具6設置在 右錨具6的外側，左錨具13及右錨具6為錐塞式錨具，預應力索9通過吊環(huán)8與中板3連 接，空心板橋的中板3對應的預應力索9上設置有防護套管10，防護套管10為PE套管。以對跨度為16m的空心板橋進行空心板橋體外橫向錨固為例，具體施工時包括以 下步驟
第一步確定預應力索9的數(shù)量和張拉力
該空心板橋的跨度為16m，每跨空心板橋上設置七道預應力索9，預應力索9的直徑為 15. 2mm,每跨空心板橋的中間位置設置一道預應力索9，每跨空心板橋的1/4及3/4位置各 設置一道預應力索9，然后，在跨中兩側，分別距離跨中Im的位置各設置一道預應力索9，在 跨中兩側，分別距離跨中2m的位置各設置一道預應力索9，預應力索9張拉時的設計張拉應 力應為鋼絞線標準強度的60%。第二步確定牛腿的尺寸及配筋
根據(jù)第一步所確定的體外橫向預應力索9的數(shù)量和張拉應力，確定牛腿的尺寸及配
6筋，牛腿形狀為L形，包覆在空心板橋外邊板外側，頂寬為0. 3m，底寬為0. 6m，厚度為0. 2m， 側寬為0. 4m,牛腿尺寸應滿足由預應力索9張拉力時牛腿內(nèi)部產(chǎn)生的抗彎、抗剪及局部承 載力要求，并按照國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》的相關公式計算牛腿內(nèi)部配筋。第三步植筋施工
a、畫線定位，根據(jù)第一步確定的混凝土牛腿尺寸及配筋數(shù)量，配筋直徑為12mm，分別 在左邊板2及右邊板4的側面及底面畫線，確定鋼筋的位置。b、鉆孔，定位完畢后，根據(jù)確定的鋼筋的位置，分別在左邊板2及右邊板4的側面 及底面鉆孔，鉆孔的孔徑為14mm比鋼筋直徑大2mm，鉆孔深度為10倍鋼筋直徑，鉆孔時必須 保證鉆機、鉆頭與邊板的表面垂直，保證孔徑與孔深的尺寸準確。鉆孔過程中如果鉆機突然 停止或者鉆頭不前進時，說明鉆頭遇到鋼筋，可適當錯位以避開邊板內(nèi)部鋼筋。C、清孔，鉆孔完畢后，對所鉆的孔進行清理，將孔內(nèi)的粉屑和碎渣清理干凈，同時 確?？變?nèi)無明水。清孔先用鋼刷清孔，然后用棉絲擦拭孔壁兩次，最后用脫脂棉絲蘸丙酮 擦拭兩次，直至鉆孔中的粉屑和碎渣完全清理干凈，清孔后孔壁可以潮濕，但必須保證無明 水，若有明水，必須用吹風機吹干。清孔后若長時間不進行植筋，應用干凈的棉絲將孔口封 閉，以防止粉塵或沙粒進入。d、注膠，從孔底開始，均勻的往孔內(nèi)注入植筋膠，注膠深度為孔深的80% ；注膠時， 必須先將膠管的管口處較稀的膠液排出，廢棄不用。采用手動注膠器注膠時，每扳動一次注 膠器扳機，注膠器后退一下，這樣能排出孔內(nèi)的空氣，使孔內(nèi)的膠液飽滿、均勻。e、植筋，注膠完畢后，應立即進行植筋，鋼筋插入孔內(nèi)的部分要保持干燥，清潔，無 嚴重銹蝕，植筋時，將鋼筋緩慢地旋轉插入孔底，以免出現(xiàn)氣泡、膠液濺出現(xiàn)象。為保證膠液 分布均勻，鋼筋插入后應有少量膠液外溢，如有氣泡或伴有較大的噗噗聲，說明孔內(nèi)膠液不 實，應重新注膠。f、養(yǎng)護，植筋完畢后，在植筋膠固化前，植入的鋼筋不得擾動，使其自然養(yǎng)護； 第四步綁扎牛腿鋼筋并預埋波紋管11
在左邊板2及右邊板4的側面及底面植筋完畢，并固化養(yǎng)護后，在植好的鋼筋上綁扎 普通鋼筋，并設置澆注牛腿用的模板，在空心板橋的中板3底面上安裝固定吊環(huán)8，在模板 內(nèi)設置波紋管11，并預埋預應力索9端部錨具的左墊板12及右墊板7 ； 第五步澆注混凝土 在牛腿模板內(nèi)澆注混凝土； 第六步吊環(huán)8的安裝及預應力索9的安裝及張拉
a、在橋體的中板3的底面上打上膨脹螺栓，并安裝吊環(huán)8；
b、將防護套管10穿裝在中板3底板的吊環(huán)8內(nèi)；
C、將預應力索9從左牛腿1、防護套管10和右牛腿5內(nèi)穿過，然后按照設計張拉力對預 應力索9進行預應力張拉，預應力張拉時，將預應力索9的左端固定，對預應力索9的右端 進行張拉，完成空心板橋體外橫向錨固體系的施工。實施例二
重復實施例一，有以下不同點，本實施例以對跨度為20m的空心板橋進行空心板橋體 外橫向錨固為例，每跨空心板橋上設置七道預應力索9，預應力索9的直徑為15. 2mm，每跨 空心板橋的中間位置設置一道預應力索9，每跨空心板橋的1/4及3/4位置各設置一道預應力索9，然后，在跨中兩側，分別距離跨中Im的位置各設置一道預應力索9，在跨中兩側，分 別距離跨中2. 5m的位置各設置一道預應力索。本發(fā)明提供的錨固體系不僅適用于對已有的產(chǎn)生病害的空心板橋進行體外橫向 預應力加固，也適用于新建設置體外橫向預應力的裝配式空心板橋。要說明的是，以上所述實施例是對本發(fā)明技術方案的說明而非限制，所屬技術領 域普通技術人員的等同替換或者根據(jù)現(xiàn)有技術而做的其它修改，只要沒超出本發(fā)明技術方 案的思路和范圍，均應包含在本發(fā)明所要求的權利范圍之內(nèi)。
權利要求
一種空心板橋體外橫向錨固體系，它包括左邊板(2)、中板(3)及右邊板(4)，其特征在于所述的左邊板(2)上設置有左牛腿(1)，右邊板(4)上設置有右牛腿(5)，左牛腿(1)與右牛腿(5)內(nèi)均設置有波紋管(11)，預應力索(9)穿裝在波紋管(11)內(nèi)，左牛腿(1)與右牛腿(5)通過預應力索(9)連接，預應力索(9)左端通過左錨具(13)與左牛腿(1)固定，預應力索(9)右端通過右錨具(6)與右牛腿(5)固定，預應力索(9)通過吊環(huán)(8)與中板(3)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的空心板橋體外橫向錨固體系，其特征在于所述的左牛腿(1) 及右牛腿(5)的結構相同，截面形狀均為“L”型，左牛腿(1)及右牛腿(5)為鋼筋混凝土牛 腿。
3.根據(jù)權利要求1所述的空心板橋體外橫向錨固體系，其特征在于所述的空心板橋 的中板(3)對應的預應力索(9)上設置有防護套管(10)。
4.根據(jù)權利要求1所述的空心板橋體外橫向錨固體系，其特征在于所述的預應力索 (9)為無粘結預應力鋼絞線，或為精軋螺紋鋼筋。
5.根據(jù)權利要求1所述的空心板橋體外橫向錨固體系，其特征在于所述的左錨具 (13)設置在左牛腿(1)的外側，右錨具(6)設置在右錨具(6)的外側，左錨具(13)及右錨具(6)為夾片式錨具或/和錐塞式錨具或/和支承式錨具。
6.根據(jù)權利要求1或5所述的空心板橋體外橫向錨固體系，其特征在于所述的左錨 具(13)與左牛腿(1)之間設置有左墊板(12)，右錨具(6)與右牛腿(5)之間設置有右墊板(7)。
7.根據(jù)權利要求1所述的空心板橋體外橫向錨固體系的施工工藝，其特征在于它包 括以下步驟第一步確定預應力索(9)的數(shù)量和張拉力根據(jù)需要加固的空心板橋的跨度、橋面寬度等設計參數(shù)確定每跨空心板橋進行體外橫 向錨固所需的預應力索(9)的數(shù)量，每跨空心板橋上，至少設置七道預應力索(9)，每跨空 心板橋的中間位置設置一道預應力索(9)，每跨空心板橋的1/4及3/4位置各設置一道預應 力索(9)，其余的預應力索(9)從空心板橋的中間位置向空心板橋的1/4位置及3/4位置漸 疏分布，預應力索(9)張拉時的設計張拉應力為鋼絞線標準強度或精軋螺紋鋼筋標準強度 的 40% 75% ；第二步確定牛腿的尺寸及配筋根據(jù)第一步所確定的體外橫向預應力索(9)的數(shù)量和張拉應力，確定牛腿的尺寸及配 筋，牛腿形狀為L形，包覆在空心板橋外邊板外側，頂寬彡0. 3m，底寬彡0. 6m，厚度彡0. 2m， 側寬>0. 4m，牛腿尺寸應滿足由預應力索(9)張拉力時牛腿內(nèi)部產(chǎn)生的抗彎、抗剪及局部 承載力要求，并按照國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》的相關公式計算牛腿內(nèi)部配筋；第三步植筋施工a、畫線定位，根據(jù)第一步確定的混凝土牛腿尺寸及配筋數(shù)量，分別在左邊板(2)及右邊 板(4)的側面及底面畫線，確定鋼筋的位置；b、鉆孔，定位完畢后，根據(jù)確定的鋼筋的位置，分別在左邊板(2)及右邊板(4)的側面 及底面鉆孔，鉆孔的孔徑比鋼筋直徑大至少2mm，鉆孔深度> 10倍鋼筋直徑；C、清孔，鉆孔完畢后，對所鉆的孔進行清理，將孔內(nèi)的粉屑和碎渣清理干凈，同時確保孔內(nèi)無明水；d、注膠，從孔底開始，均勻的往孔內(nèi)注入植筋膠，注膠深度為孔深的80%；e、植筋，注膠完畢后，立即將鋼筋緩慢的旋轉插入孔內(nèi)，插入孔內(nèi)的鋼筋要干燥清潔， 無嚴重銹蝕；f、養(yǎng)護，植筋完畢后，在植筋膠固化前，植入的鋼筋不得擾動，使其自然養(yǎng)護； 第四步綁扎牛腿鋼筋并預埋波紋管(11)在左邊板(2)及右邊板(4)的側面及底面植筋完畢，并固化養(yǎng)護后，在植好的 鋼筋上綁扎普通鋼筋，并設置澆注牛腿用的模板，在模板內(nèi)設置波紋管(11)，并預埋左墊板 (12)及右墊板(7)；第五步澆注混凝土 在牛腿模板內(nèi)澆注混凝土；第六步吊環(huán)(8)的安裝及預應力索(9)的安裝及張拉a、在橋體的中板(3)的底面上打上膨脹螺栓，并安裝吊環(huán)(8)；b、將防護套管(10)穿裝在中板(3)底板的吊環(huán)(8)內(nèi)；C、將預應力索(9)從左牛腿(1)、防護套管(10)和右牛腿(5)內(nèi)穿過，然后按照設計張 拉力對預應力索(9)進行張拉，完成空心板橋體外橫向錨固體系的施工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空心板橋體外橫向錨固體系及其施工工藝,它是在空心板橋的左邊板上設置有左牛腿，右邊板上設置有右牛腿，左牛腿與右牛腿上均設置有波紋管，預應力索穿裝在波紋管內(nèi)，左牛腿與右牛腿通過預應力索連接，預應力索左端及右端分別通過左錨具及右錨具固定，預應力索通過吊環(huán)與中板連接,本發(fā)明是在空心板橋兩側的邊板上分別設置鋼筋混凝土牛腿，鋼筋混凝土牛腿與邊板澆注在一起，兩側的鋼筋混凝土牛腿通過預應力鋼索連接，預應力索兩端用錨具與鋼筋混凝土牛腿固定，從而提高整個錨固體系的結構剛度和整體性，確保了錨固端不會發(fā)生松動，避免了預應力索的松弛，解決了原錨固體系中型鋼錨具襯板易松動、易產(chǎn)生疲勞破壞和鋼板銹蝕等問題。
文檔編號E01D19/00GK101949135SQ201010502940
公開日2011年1月19日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權日2010年10月12日
發(fā)明者李 杰, 李靜斌, 梁全富, 王統(tǒng)寧, 胡鋒, 葛素娟 申請人:鄭州大學;河南省交通科學技術研究院有限公司