專利名稱：一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木學(xué)科的橋梁和結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，具體涉及一種橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固強化方法以及施工工藝，尤其是對重載鐵路橋梁的快速強化提升。
背景技術(shù)：
隨著高速與客運專線鐵路大規(guī)模建設(shè)的不斷深入，我國鐵路高速及快速客運網(wǎng)已逐步形成，“客貨分線”、既有線以開行貨物列車為主的運輸方式將成為我國鐵路運輸?shù)闹饕Ｊ?。因此，既有鐵路橋梁的重載改造加固與評估是我國鐵路目前亟待解決的問題之一。重載鐵路輸送能力大，經(jīng)濟和社會效益顯著，發(fā)展鐵路重載運輸，已成為世界各國鐵路運輸發(fā)展的方向，也是我國加速提高鐵路運輸能力的主要途徑。加快煤運通道建設(shè)和既有線擴能改造力度，形成運力強大、組織先進、功能完善的煤炭運輸系統(tǒng)是我國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的重要發(fā)展內(nèi)容之一。要保證重載鐵路高效、安全地運營，組成重載鐵路系統(tǒng)的各要素必須保持高標(biāo)準(zhǔn)，加之我國特有的高行車密度，這對我國重載鐵路技術(shù)提出了更高的要求。鐵路重載運輸是一項綜合性的系統(tǒng)工程，牽涉到鐵路設(shè)計、施工、運營與養(yǎng)護維修的全過程。重載鐵路與一般鐵路的主要差別是橋梁、路基所受的動載強度加大，受載頻率增聞，引起荷載效應(yīng)加大、材料應(yīng)力幅加大，導(dǎo)致既有鐵路橋梁和路基以及軌道的使用壽命縮短，結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性等方面的安全儲備下降，各種病害出現(xiàn)的幾率加大、危害性加劇。如我國大秦線、朔黃線經(jīng)過幾年的重載運行，已經(jīng)產(chǎn)生了橋梁橫隔板斷裂、梁體裂紋、墩臺裂損、梁端頂死、支座傾斜、涵洞裂損、涵洞變形以及橋涵過渡段路基下沉、區(qū)間路堤和路塹地段下沉、路肩寬度不足、基床翻漿冒泥及道床板結(jié)、排水不良等多種類型病害。隨著我國鐵路重載運輸軸重的加大、牽引質(zhì)量的不斷提高以及行車密度的不斷增加，既有鐵路橋梁和路基的使用條件將更加惡化，橋梁和路基病害產(chǎn)生的幾率將進一步加大。隨著運量的不斷增加，橋梁的各種病害日益突出，使用性能不斷下降，尤其是跨度為32. Om預(yù)應(yīng)力混凝土分片式梁因橫向聯(lián)結(jié)偏弱，橫隔板斷裂現(xiàn)象逐年增劇。在列車通過時，個別橋甚至出現(xiàn)了因擺動太大而導(dǎo)致的接觸網(wǎng)脫弓現(xiàn)象。為了保證運輸安全，確保設(shè)備的正常使用狀態(tài)，滿足運量不斷增長的需要，必須對橋梁進行加固。針對這類梁體如何有效地采取加固措施提升其剛度、強度以及疲勞耐久性成為了鐵路運輸管理部門十分關(guān)注的問題。目前橋梁工程中常用的加固方法有加大截面加固法、粘鋼加固法、FRP材料粘貼加固法、改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法以及外包鋼加固法等。受結(jié)構(gòu)形式或材料特性的影響，這些傳統(tǒng)加固方法均有一定的局限性。(I)采用加大截面加固法時，如果設(shè)計中未能從整體結(jié)構(gòu)的角度上分析，僅僅為局部加大而加大，這樣會造成整體結(jié)構(gòu)其它部分形成薄弱層而發(fā)生重大破壞；加大構(gòu)件截面， 其質(zhì)量和剛度將發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)的固有頻率也隨之改變，很有可能進入到地震或風(fēng)震的頻率中而產(chǎn)生共振現(xiàn)象。
(2)粘鋼加固法雖然施工工藝較簡單，可在一定程度上提高結(jié)構(gòu)的承載力，但對梁體表面平整度、清潔度要求較高，而且加固的有效性主要取決于粘結(jié)材料的強度及耐久性， 抗疲勞性能也不夠穩(wěn)定。(3) FRP加固對結(jié)構(gòu)剛度的提高不明顯，抗剪及連接問題均比較突出，且FRP材料與混凝土之間粘結(jié)面的耐久性和防火性能較差。綜上所述，傳統(tǒng)加固方法存在新舊兩種材料連接可靠性不足、提高的承載力有限、 耐久性較差等缺陷。在粘貼鋼板、FRP材料及膠液固化期間需要封閉交通，這恰恰是重載鐵路運營部門所忌諱的，因為鐵路中斷一天，其經(jīng)濟損失將達上億元。本發(fā)明經(jīng)過反復(fù)試驗開發(fā)了一種對鐵路分離式橋梁進行強化處理的施工方法，該技術(shù)基于體外預(yù)應(yīng)力加固和自平衡理論，預(yù)應(yīng)力索受拉，混凝土受壓，可以在提升原橋承載力的同時，不增加原橋梁負擔(dān)，有效改善橋梁的疲勞耐久性，而且?guī)缀醪唤档驮瓨驑蛳聝艨崭叨?，施工不中斷交通、施工速度快、成本低，后期可以換索。

發(fā)明內(nèi)容
重載鐵路橋梁所受的動載強度加大，受載頻率增高，引起荷載效應(yīng)加大、材料應(yīng)力幅加大，導(dǎo)致既有鐵路橋梁和路基以及軌道的使用壽命縮短，結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性等方面的安全儲備下降，各種病害出現(xiàn)的幾率加大、危害性加劇。本發(fā)明的目的在于提供一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，預(yù)應(yīng)力索受拉， 混凝土受壓，可以在提升原橋承載力的同時，不增加原橋梁負擔(dān)；具有不影響車輛運行、體外預(yù)應(yīng)力筋可以更換和多次張拉等優(yōu)點。本發(fā)明的解決方案是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供一種新型橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，兩片混凝土 T梁的混凝土 T梁頂板形成主梁上翼緣，兩片混凝土 T梁的混凝土 T梁底板形成下翼緣，其特征在于①混凝土梁上翼緣連接處界面處理混凝土梁上翼緣連接處植筋；③安裝混凝土梁上翼緣連接處鋼筋；④梁底安裝轉(zhuǎn)向塊鋼筋及轉(zhuǎn)向管道； ⑤距離梁端2-3m處對稱增加橫隔板，安裝錨具；⑥澆注主梁上翼緣連接處、轉(zhuǎn)向塊以及新增橫隔板混凝土 ；⑦安裝、張拉錨固體外索，得到自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明提供的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，預(yù)應(yīng)力索受拉，混凝土受壓，形成自平衡體系，可以在提升原橋承載力的同時，不增加原橋梁負擔(dān)；具有不影響車輛運行等優(yōu)點。特別針對重載鐵路橋梁疲勞問題突出的特點，體外預(yù)應(yīng)力體系可以隨時檢測、調(diào)校索的應(yīng)力， 檢查索的腐蝕情況，在必要時還能進行維修、換索。自密實混凝土解決了配筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、模板和原構(gòu)件空間狹小等因骨料阻塞造成的空洞等問題，有效保證澆注混凝土密實度， 提高了加固效果?？梢詮V泛應(yīng)用于重載鐵路橋梁、混凝土箱梁、T梁加固，整體造價低，經(jīng)濟、 安全、適用，工程質(zhì)量易于保證，應(yīng)用前景廣泛。本發(fā)明的特征還在于連接分離式主梁各自的上翼緣為一整體結(jié)構(gòu)。全橋連續(xù)澆注分離式主梁上翼緣連接處混凝土后，把分離式主梁各自的上翼緣連接為一整體結(jié)構(gòu)，不僅可以增大抗彎和抗扭剛度，還可以直接承受預(yù)應(yīng)力索的張拉力，與體外預(yù)應(yīng)力索形成近似三角形的自平衡體系。既提高了主梁剛度和承載力，增加了橋梁橫向整體性，又沒有增加主梁負擔(dān)。本發(fā)明的特征還在于在靠近梁端處新增橫隔板。橫隔板在加強橋梁的橫向聯(lián)系、保證橋梁的整體性方面起著至關(guān)重要的作用。不但可以提高橋梁結(jié)構(gòu)的橫向剛度，使橋梁結(jié)構(gòu)的荷載橫向分布趨于更加合理，還可以有效地防止橋梁由于橫向聯(lián)系的薄弱而引起的一些病害。本發(fā)明在靠近梁端處新增橫隔板，可以有效增強橫向剛度。本發(fā)明的特征還在于新增橫隔板作為體外預(yù)應(yīng)力索的錨固橫梁。主梁梁端預(yù)應(yīng)力管道布置復(fù)雜，沒有體外預(yù)應(yīng)力索的錨固空間；兩橋梁端縫隙狹窄，也沒有張拉空間，即使存在施工空間，施工難度也特別大。采用新增橫隔板作為錨固橫梁可以方便的安裝體外預(yù)應(yīng)力錨具以及張拉鋼索，也能滿足鋼索在橫向布置的要求。新增橫隔板可以承受體外預(yù)應(yīng)力鋼束巨大的錨固力，又可以將體外預(yù)應(yīng)力鋼束的錨固力傳遞到原有分離式主梁的頂?shù)装搴透拱逯?。體外預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)對錨具具有巨大的依賴性，鋼索施加的預(yù)應(yīng)力完全依靠錨固點錨具保持，同時體外預(yù)應(yīng)力索要承受比體內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋更不利的動載并由此產(chǎn)生疲勞問題，一旦錨具組件出現(xiàn)問題，其導(dǎo)致的后果是災(zāi)難性的，所以體外預(yù)應(yīng)力錨具必須提供比一般體內(nèi)預(yù)應(yīng)力錨具高得多的可靠性和安全性。本發(fā)明采取新增橫隔板作為體外預(yù)應(yīng)力索的錨固橫梁可以解決這些問題。本發(fā)明的特征還在于體外預(yù)應(yīng)力鋼束的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)設(shè)置在原有分離式主梁的橫隔板處，既可以采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也可以采用鋼結(jié)構(gòu)。體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向裝置是一種特殊構(gòu)造，它是除錨固構(gòu)造外，體外預(yù)應(yīng)力索在跨內(nèi)唯一與混凝土體有聯(lián)系的構(gòu)件，并且負擔(dān)著鋼束轉(zhuǎn)向的重要任務(wù)，也是體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中最重要、最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)構(gòu)造之一。本發(fā)明結(jié)合原有橫隔板設(shè)置轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，可以將轉(zhuǎn)向力直接傳遞給分離式主梁的頂?shù)装搴透拱?，受力合理；并且可以確保體外索的位置，有足夠的強度以及能夠可靠的傳遞鋼束的作用力。本發(fā)明的特征還在于若采用鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向塊和主梁下翼緣連接處一起澆注混凝土形成整體。這樣，在橫隔板處相當(dāng)于T變箱，它很好的利用了箱梁抗彎、抗扭剛度以及整體性大大優(yōu)于T梁的特點。同時，可以有效增強橋梁橫向整體性。試驗研究和工程實踐表明，對于鐵路橋梁，列車脫軌直接與橋梁橫向剛度相關(guān)，因此必須保證鐵路橋梁橫向剛度。本發(fā)明的特征還在于鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)普通鋼筋由轉(zhuǎn)向管道的環(huán)筋、閉口箍筋以及靠近混凝土表面布置的縱橫向鋼筋組成。其中，環(huán)筋是圍住單個轉(zhuǎn)向管道的鋼筋，假設(shè)拉力全部由環(huán)筋承擔(dān)，可以很方便的計算圍住單個轉(zhuǎn)向管道的環(huán)筋鋼筋面積?？v橫向鋼筋為構(gòu)造鋼筋，按一定的配筋率在轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)混凝土表面均勻布置。閉口箍筋是圍住所有轉(zhuǎn)向管道的閉口箍筋，也屬于構(gòu)造鋼筋，一般其鋼筋面積等于環(huán)筋的配筋面積。本發(fā)明的特征還在于若采用鋼結(jié)構(gòu)作為轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，本發(fā)明開發(fā)一種新型鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向塊，由工字鋼、水平聯(lián)結(jié)系、橫向聯(lián)結(jié)系、U型箍組成。 本發(fā)明的特征還在于在鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向塊中，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向塊的縱向長度，間隔 50cm設(shè)置一個工字梁；工字梁宜采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《熱軋型鋼》GB/T 706-2008規(guī)定的工字鋼，且高度不小于250mm，腹板厚度不小于10mm。本發(fā)明的特征還在于在鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向塊中，沿工字鋼縱向間隔1-1. 5m設(shè)置一道腹板加勁肋，角鋼交叉焊接在腹板加勁肋上形成橫向聯(lián)結(jié)系。角鋼宜采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) 《熱軋型鋼》GB/T 706-2008規(guī)定的角鋼，且角鋼的邊厚度不宜小于IOmm ;角鋼與腹板加勁肋采取三面圍焊連接方式；沿工字鋼縱向間隔1-1. 5m在工字鋼頂?shù)装逶O(shè)置水平聯(lián)結(jié)系。
本發(fā)明的特征還在于在鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向塊中，在工字梁的底部焊接U型箍。U型箍由鋼板焊接而成，轉(zhuǎn)向管道穿過U型箍布置，這樣就可以固定預(yù)應(yīng)力鋼索。本發(fā)明的特征還在于體外索宜采用工廠制造的成品索，成品索應(yīng)采用熱擠高密度聚乙烯外護套的鋼絞線索或無粘結(jié)鋼絞線索，轉(zhuǎn)向器、錨具且應(yīng)與之配套。本發(fā)明的特征還在于轉(zhuǎn)向器采用集束式轉(zhuǎn)向器，由內(nèi)管和外鋼管組成。集束式轉(zhuǎn)向器可以實現(xiàn)整束鋼絞線可更換設(shè)計。鐵路橋梁所受的動載強度加大，受載頻率增高，引起荷載效應(yīng)加大、材料應(yīng)力幅加大，導(dǎo)致既有鐵路橋梁和路基以及軌道的使用壽命縮短，結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性等方面的安全儲備下降，各種病害出現(xiàn)的幾率加大、危害性加劇，耐久性以及疲勞性問題突出。體外預(yù)應(yīng)力體系可以隨時檢測、調(diào)校索的應(yīng)力，檢查索的腐蝕情況，在必要時還能進行鋼絞線更換，有效的解決了鐵路橋梁的耐久性以及疲勞性問題。本發(fā)明的特征還在于所用加固混凝土為自密實混凝土。自密實混凝土拌制采用商品混凝土攪拌站進行攪拌。自密實混凝土拌制完成后應(yīng)進行檢測，坍落度應(yīng)在240_ 270mm ;坍落擴展度在600mm 700mm ；U型儀試驗高度差A(yù)h小于30mm ；V漏斗通過時間在 4s 25s，粗骨料粒徑為5mm 20mm，針片狀含量小于10 %，細骨料的細度模數(shù)大于2. 3。 自密實混凝土突破了傳統(tǒng)振搗混凝土在成型方式上的局限，完全依靠自身重力(或只需外力輕微振動)便可自由流淌，穿越鋼筋間隙填充模板每個角落，硬化后得到滿足要求的強度和良好的耐久性能。自密實混凝土不僅從材料的性能保證了加固的效果，還從施工工藝上保證了加固效果。本發(fā)明的特征還在于在步驟②中的植筋間距為25cm 40cm縱橫向等間距布置。本發(fā)明的特征還在于在混凝土梁上翼緣連接處加固混凝土高度一半處安裝鋼筋網(wǎng)。直徑宜采用12mm，布置距離宜為植筋距離的一半，即按照12. 5cm 20cm縱橫向等間距布置?；炷亮荷弦砭夁B接處混凝土高度一般為15cm 25cm，若大于25cm需布置兩層鋼筋網(wǎng)。本發(fā)明的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于根據(jù)本發(fā)明的方法，與其相關(guān)的工序包括以下主要步驟步驟A :混凝土梁上翼緣連接處界面處理在所述步驟A中包括以下步驟(I)將上翼緣連接處的粉刷層和裝飾層清除，直至露出混凝土表面；(2)若上翼緣連接處的混凝土存在空洞等初始缺陷，需對其缺陷部位清除至密實處；(3)將混凝土鑿毛，且鑿毛深度不小于6mm，然后用水清洗混凝土表明的浮渣、塵土 ;(4)若結(jié)構(gòu)加固部位的鋼筋有銹蝕現(xiàn)象時，需對鋼筋表明除銹；當(dāng)結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕面積與原截面面積的比值超過1/12時，需補配鋼筋。步驟B :混凝土梁上翼緣連接處植筋其操作要點(I)采用植筋技術(shù)時，橋梁主要構(gòu)件的混凝土強度等級不得低于C25，其它構(gòu)件混凝土強度等級不得低于C20。(2)橋梁受力植筋用膠粘劑應(yīng)采用A級膠；僅按構(gòu)造要求植筋時可采用B級膠。
(3)植筋間距宜按照25cm 40cm縱橫向等間距布置。步驟C :安裝混凝土梁上翼緣連接處鋼筋在混凝土梁上翼緣連接處混凝土高度一半處安裝鋼筋網(wǎng)。直徑宜采用12_，布置距離宜為植筋距離的一半，即按照12. 5cm 20cm縱橫向等間距布置?；炷亮荷弦砭夁B接處混凝土高度一般為15cm 25cm,若大于25cm需布置兩層鋼筋網(wǎng)。步驟D :梁底安裝轉(zhuǎn)向塊鋼筋及轉(zhuǎn)向管道在所述步驟D中包括以下步驟(I)體外索轉(zhuǎn)向塊宜安裝在分離式主梁橫隔板處，橫隔板和轉(zhuǎn)向塊共同受力，可以有足夠的強度以及能夠可靠的傳遞鋼束的作用力。轉(zhuǎn)向管道應(yīng)盡量將其靠近腹板布置，因為這種布置對分離式主梁底板的受力較為有利，并且有利于預(yù)應(yīng)力的傳遞。(2)將原混凝土梁橫隔板下翼緣底部混凝土鑿毛，且鑿毛深度不小于6mm，然后用水清洗混凝土表明的浮渣、塵土。(3)在鑿毛混凝土表面植筋，間距宜按照25cm 40cm縱橫向等間距布置。(4)布置環(huán)筋、閉口箍筋以及靠近混凝土表面布置的縱橫向鋼筋。其中，環(huán)筋是圍住單個轉(zhuǎn)向管道的鋼筋，可以由簡化計算方法求得。假設(shè)拉力全部由環(huán)筋承擔(dān)，可以很方便的計算圍住單個轉(zhuǎn)向管道的環(huán)筋鋼筋面積?？v橫向鋼筋為構(gòu)造鋼筋，按一定的配筋率在轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)混凝土表面均勻布置。閉口箍筋是圍住所有轉(zhuǎn)向管道的閉口箍筋，也屬于構(gòu)造鋼筋， 一般其鋼筋面積等于環(huán)筋的配筋面積。(5)轉(zhuǎn)向器設(shè)置在原混凝土梁底部，采用集束式轉(zhuǎn)向器，由內(nèi)管和外鋼管組成。集束式轉(zhuǎn)向器可以實現(xiàn)整束鋼絞線可更換設(shè)計。體外索轉(zhuǎn)向塊也可以不采用普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而采用鋼結(jié)構(gòu)。本發(fā)明開發(fā)一種新型鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向塊，由工字鋼、水平聯(lián)結(jié)系、橫向聯(lián)結(jié)系、U型箍組成。其施工主要步驟為(I)根據(jù)轉(zhuǎn)向塊的縱向長度，間隔50cm設(shè)置一個工字梁。(2)工字梁宜采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《熱軋型鋼》GB/T 706-2008規(guī)定的工字鋼， 且高度不小于250mm,腹板厚度不小于IOmm ；(3)沿工字鋼縱向間隔1-1. 5m設(shè)置一道腹板加勁肋，角鋼交叉焊接在腹板加勁肋上形成橫向聯(lián)結(jié)系。角鋼宜采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《熱軋型鋼》GB/T706-2008規(guī)定的角鋼， 且角鋼的邊厚度不宜小于IOmm ;角鋼與腹板加勁肋采取三面圍焊連接方式。(4)沿工字鋼縱向間隔1-1. 5m在工字鋼頂?shù)装逶O(shè)置水平聯(lián)結(jié)系。(5)在工字梁的底部焊接U型箍。U型箍由鋼板焊接而成，轉(zhuǎn)向管道穿過U型箍布置，這樣就可以固定預(yù)應(yīng)力鋼索。步驟E :距離梁端2_3m處對稱增加橫隔板，安裝錨具在所述步驟E中包括以下步驟(I)將新增橫隔板與原混凝土梁的連接部位混凝土鑿毛，且鑿毛深度不小于6mm， 然后用水清洗混凝土表明的浮渣、塵土。(2)在鑿毛混凝土表面植筋，間距宜按照25cm 40cm縱橫向等間距布置。(3)布置橫隔板鋼筋，注意橫隔板鋼筋要和植筋連接，加強整體工作性。(4)體外索錨具安裝定位。本發(fā)明新增橫隔板既可以加強整體工作性能，又可以作為錨固橫梁，施工方便，可以避免原有主梁梁端預(yù)應(yīng)力錨固復(fù)雜，沒有施工空間的問題。錨具材料應(yīng)滿足《預(yù)應(yīng)力鋼束用錨具、夾具和連接器》(GB/T 14370-2007)標(biāo)準(zhǔn)的要求，體外預(yù)應(yīng)力束錨具采用相應(yīng)規(guī)范的夾片式錨具，錨具應(yīng)滿足整體換束及調(diào)整張拉力的要求。錨具所用鋼管均采用符合GB8163-87規(guī)定的無縫鋼管，錨具其它性能應(yīng)滿足GB/T14370-2000標(biāo)準(zhǔn)的要求。步驟F :澆注主梁上翼緣連接處、轉(zhuǎn)向塊以及新增橫隔板混凝土混凝土采用自密實混凝土，包括自密實混凝土拌制、澆注、養(yǎng)護。自密實混凝土拌制采用商品混凝土攪拌站進行攪拌。其原材料為(I)水泥采用普通42. 5娃酸鹽水泥；(2)粉煤灰1級粉煤灰；(3)砂河砂，中砂，細度模數(shù)2. 58，II區(qū)級配合格，堆積密度1576kg/m3，表觀密度 2610kg/m3；(4)石碎石，5-20_連續(xù)級配合格，針片狀含量為9. 2%，壓碎指標(biāo)3. 4，堆積密度 1470kg/m3，表觀密度 2700kg/m3 ；(5)減水劑聞效減水劑，減水率大于25%?；炷涟柚仆瓿芍螅瑧?yīng)進行坍落度試驗、L型流動儀試驗、U型儀試驗、V漏斗試驗，其檢測結(jié)果應(yīng)滿足以下標(biāo)準(zhǔn)坍落度應(yīng)控制在240mm 270mm ;坍落擴展度應(yīng)控制在 600mm 700mm ；U型儀試驗高度差A(yù)h應(yīng)小于30mm ；V漏斗通過時間應(yīng)控制在4s 25s。自密實混凝土澆注(I)澆注前半個小時，用水充分濕潤原混凝土梁以及模板；(2)自密實混凝土澆注可采用機械連續(xù)澆注和人工連續(xù)澆注，推薦使用機械連續(xù)澆注。盡量保證連續(xù)幾個澆注孔同時澆注，澆注時可用木錘對鋼板稍加敲擊振動，必要時用長釬進行適當(dāng)插搗，確保澆注混凝土的密實；(3)澆注時應(yīng)注意結(jié)構(gòu)各部位變形，應(yīng)連續(xù)澆注一個加固構(gòu)件完畢，并且中間間斷時間不能超過混凝土初凝時間；自密實混凝土養(yǎng)護混凝土澆注完成后，應(yīng)及時施水養(yǎng)護，保證7 14天養(yǎng)護期前7天每天應(yīng)該施水養(yǎng)護最少4次早上上班，中午吃飯前，傍晚吃晚飯前，晚上11 12點間。后7天，每天施水養(yǎng)護早、中、晚三次。步驟G :安裝、張拉錨固體外索體外索的材料應(yīng)滿足《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》(GB/T 5224)、《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線》(JG 161)、《建筑纜索用高密度聚乙烯塑料》(CJ/T 3078)、《結(jié)構(gòu)用無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)》(GB/ T 8162)、《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲索技術(shù)條件》(GB/T 18365)、《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋專用防腐潤滑脂》(JG 3007-93)及《半精煉石蠟》(GB 254)等標(biāo)準(zhǔn)的要求。體外索宜采用工廠制造的成品索，成品索應(yīng)采用熱擠高密度聚乙烯(簡稱HDPE)外護套的鋼絞線索或無粘結(jié)鋼絞線索，且應(yīng)與轉(zhuǎn)向器、錨具配套。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比傳統(tǒng)加固方法具有以下優(yōu)點(I)本發(fā)明提供的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，體外索通過轉(zhuǎn)向塊布置在原主梁底部，在原主梁上翼緣連接處澆注自密實混凝土，既可以充分發(fā)揮體外索的加固作用，又可以讓上翼緣連接處混凝土直接承受預(yù)加力，從而在提升原橋承載力的同時，不增加原橋梁負擔(dān)，即自平衡體系。(2)本發(fā)明在靠近梁端處新增橫隔板。不但可以提高橋梁結(jié)構(gòu)的橫向剛度，還可以將新增橫隔板作為體外預(yù)應(yīng)力索的錨固橫梁。主梁梁端預(yù)應(yīng)力管道布置復(fù)雜，沒有體外預(yù)應(yīng)力索的錨固空間；兩橋梁端縫隙狹窄，也沒有張拉空間，即使存在施工空間，施工難度也特別大。采用新增橫隔板作為錨固橫梁可以方便的安裝體外預(yù)應(yīng)力錨具以及張拉鋼索，也能滿足鋼索在橫向布置的要求。(3)本發(fā)明將體外預(yù)應(yīng)力鋼束的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)設(shè)置在原有分離式主梁的橫隔板處，既可以采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也可以采用鋼結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向裝置不僅可以安裝在梁底，而且對于分離式的主梁，也可以安裝在兩片分離式主梁的中間連接部位。體外索立面線形布置可以設(shè)置水平直線段，也可以不予設(shè)置，這樣，就可以滿足不同的線形布置要求，適用范圍廣。(4)本發(fā)明若采用鋼筋混凝土的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向塊和主梁下翼緣連接處一起澆注混凝土形成整體。這樣，在橫隔板處相當(dāng)于T變箱，可以有效增強橋梁橫向整體性。(5)本發(fā)明若采用鋼結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，根據(jù)發(fā)明開發(fā)的一種新型鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向塊，由工字鋼、水平聯(lián)結(jié)系、橫向聯(lián)結(jié)系、U型箍組成，施工方便快速，經(jīng)濟適用。(6)針對鐵路橋梁疲勞問題突出的特點，體內(nèi)預(yù)應(yīng)力在灌漿結(jié)束后無法檢測及換索，體外預(yù)應(yīng)力體系可以隨時檢測、調(diào)校索的應(yīng)力，檢查索的腐蝕情況，在必要時還能進行維修、換索。(7)采用本發(fā)明的自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，對結(jié)構(gòu)凈空高度影響小，不影響車輛通行。故本發(fā)明的技術(shù)方法特別適合鐵路橋梁、立交橋以及跨線橋，以及對凈空高度要求嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)。(8)由于本發(fā)明利用了自密實混凝土在澆注過程中無需振搗成型，因此本發(fā)明解決了配筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、模板和原構(gòu)件空間狹小等因骨料阻塞造成的空洞等問題，并減少了傳統(tǒng)混凝土施工因漏振、過振造成的上下分層蜂窩麻面，提高了混凝土質(zhì)量和耐久性能， 從而大大簡化了加固施工工藝，使普通混凝土無法施工的部位變成了可能，特別適用于一些復(fù)雜、異性的加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件，大大拓展了適用范圍。(9)由于本發(fā)明利用了自密實混凝土技術(shù)，顯著降低了傳統(tǒng)振搗混凝土施工中的噪音污染，大幅度減輕了工人的勞動強度。同時由于配制自密實混凝土需要大量利用粉煤灰、?；郀t礦渣、硅灰等工業(yè)固體廢棄物，有利于資源的綜合利用和生態(tài)環(huán)境的保護。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)結(jié)合自平衡原理、利用自密實混凝土、體外預(yù)應(yīng)力各自的優(yōu)點，能有效提高既有橋梁剛度和承載力，同時不增加原橋荷載。針對重載鐵路橋梁疲勞問題突出的特點，體外預(yù)應(yīng)力體系可以隨時檢測、 調(diào)校索的應(yīng)力，檢查索的腐蝕情況，在必要時還能進行維修、換索。自密實混凝土解決了配筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、模板和原構(gòu)件空間狹小等因骨料阻塞造成的空洞等問題，有效保證澆注混凝土密實度，提高了加固效果?？梢詮V泛應(yīng)用于重載鐵路橋梁、混凝土箱梁、T梁加固，整體造價低，經(jīng)濟、安全、適用，工程質(zhì)量易于保證，應(yīng)用前景廣泛。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明。其中圖I是重載鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋立面圖；圖2是重載鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋標(biāo)準(zhǔn)斷面圖；圖3是重載鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋橫隔板斷面圖；圖4是主梁頂板連接處植筋、澆注混凝土示意圖；圖5a是體外索鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向裝置安裝澆注示意圖一；圖5b是體外索鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向裝置安裝澆注示意圖二 ；圖6a是體外索鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置安裝示意圖一；圖6b是體外索鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置安裝示意圖二 ；圖7是鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置構(gòu)造圖；圖8a是加固后結(jié)構(gòu)立面布置示意圖一；圖8b是加固后結(jié)構(gòu)立面布置示意圖二；圖9是鋼束中部轉(zhuǎn)向器安裝示意圖；圖10是轉(zhuǎn)向器構(gòu)造大樣圖；圖中附圖標(biāo)記表示為1-混凝土 T梁頂板；2_混凝土 T梁腹板；3_混凝土 T梁底板；4_橫隔板；5_頂板連接處；6_轉(zhuǎn)向塊；7_體外索；8_新增橫隔板；9_體外索轉(zhuǎn)向器； 10-體外索錨具；II-HDPE內(nèi)管；12-外鋼管；13-上翼緣加固混凝土 ； 14-工字梁、15-水平聯(lián)結(jié)系、16-橫向聯(lián)結(jié)系、17-U型箍；18_腹板加勁肋；19_ 二面圍焊。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，其中圖中附圖標(biāo)記表示為1_混凝土 T梁頂板；2_混凝土 T梁腹板；3_混凝土 T梁底板；4_橫隔板；5_上翼緣連接處；6_轉(zhuǎn)向塊-J-體外索；8_新增橫隔板；9_體外索轉(zhuǎn)向器；10_體外索錨具；11-HDPE內(nèi)管；12_外鋼管；13_上翼緣加固混凝土 ；14_工字梁、15-水平聯(lián)結(jié)系、16-橫向聯(lián)結(jié)系、17-U型箍; 18-腹板加勁肋；19-三面圍焊。本發(fā)明的解決方案是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，兩片混凝土 T梁的混凝土 T梁頂板形成主梁上翼緣，兩片混凝土 T梁的混凝土 T梁底板形成下翼緣，其特征在于包括以下步驟A、主梁上翼緣連接處界面處理；B、主梁上翼緣連接處植筋；C、安裝主梁上翼緣連接處鋼筋；D、梁底安裝轉(zhuǎn)向塊及轉(zhuǎn)向管道；E、靠近梁端對稱增加橫隔板，安裝錨具；F、澆注主梁上翼緣連接處、新增橫隔板混凝土 ；G、安裝、張拉錨固體外索，得到自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的特征還在于通過在主梁上翼緣底部植筋，兩片主梁上翼緣連接處澆注自密實混凝土，主梁底部布置體外索，上翼緣連接處混凝土與體外預(yù)應(yīng)力索形成近似三角形的自平衡體系，所述主梁包括已經(jīng)存在的T梁、混凝土箱梁、空心板梁、普通鋼筋混凝土梁或預(yù)應(yīng)力混凝土梁。本發(fā)明的特征還在于靠近梁端2-3m處新增橫隔板。本發(fā)明的特征還在于新增橫隔板作為體外預(yù)應(yīng)力索的錨固橫梁，體外預(yù)應(yīng)力索的錨具設(shè)置在新增橫隔板中。
本發(fā)明的特征還在于體外預(yù)應(yīng)力鋼束的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)設(shè)置在原有分離式主梁的橫隔板處。本發(fā)明的特征還在于體外預(yù)應(yīng)力鋼束的轉(zhuǎn)向裝置采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或者采用鋼結(jié)構(gòu)沒，轉(zhuǎn)向裝置安裝在梁底，或者對于分離式的主梁安裝在兩片分離式主梁的中間連接部位，或者體外索立面線形布置設(shè)置水平直線段。本發(fā)明的特征還在于體外預(yù)應(yīng)力鋼束轉(zhuǎn)向裝置若采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在步驟D 中包括安裝轉(zhuǎn)向塊普通鋼筋的施工步驟，在步驟F中包括澆注轉(zhuǎn)向塊混凝土的施工步驟。本發(fā)明的特征還在于轉(zhuǎn)向塊和主梁橫隔板下翼緣連接處一起澆注混凝土形成整體。本發(fā)明的特征還在于鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)普通鋼筋由轉(zhuǎn)向管道的環(huán)筋、閉口箍筋以及靠近混凝土表面布置的縱橫向鋼筋組成，環(huán)筋是圍住單個轉(zhuǎn)向管道的鋼筋，縱橫向鋼筋為構(gòu)造鋼筋，按一定的配筋率在轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)混凝土表面均勻布置，閉口箍筋是圍住所有轉(zhuǎn)向管道的閉口箍筋，屬于構(gòu)造鋼筋，其鋼筋面積等于環(huán)筋的配筋面積。本發(fā)明的特征還在于體外預(yù)應(yīng)力鋼束轉(zhuǎn)向裝置若采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置由工字梁、水平聯(lián)結(jié)系、橫向聯(lián)結(jié)系和U型箍組成。本發(fā)明的特征還在于根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置的縱向長度，間隔50cm設(shè)置一個工字梁，工字梁，采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《熱軋型鋼》GB/T 706-2008規(guī)定的工字鋼，且高度不小于250mm,腹板厚度不小于10mm。本發(fā)明的特征還在于沿工字梁縱向間隔1-1. 5m設(shè)置一道腹板加勁肋，角鋼交叉焊接在腹板加勁肋上形成橫向聯(lián)結(jié)系，角鋼宜采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《熱軋型鋼》GB/T 706-2008規(guī)定的角鋼，且角鋼的邊厚度不宜小于10mm，角鋼與腹板加勁肋采取三面圍焊連接方式，沿工字梁縱向間隔1-1. 5m在工字梁頂?shù)装逶O(shè)置水平聯(lián)結(jié)系。本發(fā)明的特征還在于在工字梁的底部焊接U型箍，U型箍由鋼板焊接而成，轉(zhuǎn)向管道穿過U型箍布置，從而固定體外預(yù)應(yīng)力鋼束。本發(fā)明的特征還在于體外預(yù)應(yīng)力索采用工廠制造的成品索，成品索采用熱擠高密度聚乙烯外護套的鋼絞線索或無粘結(jié)鋼絞線索，轉(zhuǎn)向器和錨具與之配套，轉(zhuǎn)向器采用集束式轉(zhuǎn)向器，由內(nèi)管和外鋼管組成。本發(fā)明的特征還在于所述混凝土為自密實混凝土，自密實混凝土拌制采用商品混凝土攪拌站進行攪拌，其原材料為水泥采用普通42. 5硅酸鹽水泥；粉煤灰1級粉煤灰； 砂河砂，中砂，細度模數(shù)2. 58，II區(qū)級配合格，堆積密度1576kg/m3，表觀密度2610kg/m3 ； 石碎石，5-20mm連續(xù)級配合格，針片狀含量為9. 2%，壓碎指標(biāo)3. 4，堆積密度1470kg/m3， 表觀密度2700kg/m3 ;減水劑高效減水劑，減水率大于25%。本發(fā)明的特征還在于自密實混凝土拌制完成后進行檢測，坍落度應(yīng)在240mm 270mm ;坍落擴展度在600mm 700mm ；U型儀試驗高度差A(yù)h小于30mm ；V漏斗通過時間在 4s 25s，粗骨料粒徑為5mm 20mm，針片狀含量小于10%，細骨料的細度模數(shù)大于2. 3。本發(fā)明的特征還在于在步驟B中的植筋間距為25cm 40cm縱橫向等間距布置。本發(fā)明的特征還在于在混凝土梁上翼緣連接處加固混凝土高度一半處安裝鋼筋網(wǎng)，直徑采用12mm，布置距離宜為植筋距離的一半，按照12. 5cm 20cm縱橫向等間距布置， 混凝土梁上翼緣連接處混凝土高度一般為15cm 25cm，若大于25cm需布置兩層鋼筋網(wǎng)。
具體實施方式
為重載鐵路預(yù)應(yīng)力簡支T梁橋，根據(jù)本發(fā)明的自平衡預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)包括以下步驟步驟A :混凝土 T梁上翼緣連接處5界面處理圖I是重載鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋立面圖；如圖I所示的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋的混凝土 T梁頂板I與混凝土 T梁底板3之間共有五塊橫隔板4，橫隔板4垂直于混凝土 T梁腹板2設(shè)置，如圖I所示的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋包含有普通斷面和含橫隔板斷面兩種不同的斷面。圖2是重載鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋標(biāo)準(zhǔn)斷面圖；如圖2所示,本實施例的標(biāo)準(zhǔn)斷面包括混凝土 T梁頂板I、混凝土 T梁腹板2和混凝土 T梁底板3。圖3是重載鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋橫隔板斷面圖；如圖3所示，通過垂直于兩片混凝土 T梁橫加面上的環(huán)形橫隔板4把兩片混凝土 T梁聯(lián)結(jié)成整體，環(huán)形橫隔板4同時垂直于兩片混凝土 T梁的混凝土 T梁頂板I、混凝土 T梁腹板2和混凝土 T梁底板3。在所述步驟A中包括以下步驟圖4是主梁頂板連接處植筋、澆注混凝土示意圖；如圖4所示，(I)兩片混凝土 T梁的兩混凝土 T梁腹板2之間段的混凝土 T梁頂板I下部為T 梁上翼緣連接處5，將上翼緣連接處5的粉刷層和裝飾層清除，直至露出混凝土表面；(2)若上翼緣連接處5的混凝土存在空洞等初始缺陷，需對其缺陷部位清除至密實處；(3)將上翼緣連接處5底面鑿毛，且鑿毛深度不小于6mm，然后用水清洗混凝土表面的浮渣、塵土 ；(4)若結(jié)構(gòu)加固部位的鋼筋有銹蝕現(xiàn)象時，需對鋼筋表明除銹；當(dāng)結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕面積與原截面面積的比值超過1/12時，需補配鋼筋。步驟B :混凝土 T梁上翼緣連接處5混凝土表面植筋其操作要點(I)采用植筋技術(shù)時，橋梁主要構(gòu)件的混凝土強度等級不得低于C25，其它構(gòu)件混凝土強度等級不得低于C20。(2)橋梁受力植筋用膠粘劑應(yīng)采用A級膠；僅按構(gòu)造要求植筋時可采用B級膠。(3)植筋間距宜按照25cm 40cm縱橫向等間距布置。步驟C :安裝混凝土 T梁上翼緣連接處5的普通鋼筋圖4是主梁頂板連接處植筋、澆注混凝土示意圖；如圖4所示，在混凝土 T梁上翼緣加固混凝土 13高度一半處安裝鋼筋網(wǎng)。直徑宜采用12mm，布置距離宜為植筋距離的一半，即按照12. 5cm 20cm縱橫向等間距布置。T梁上翼緣加固混凝土 13的高度一般為 15cm 25cm,若大于25cm需布置兩層鋼筋網(wǎng)。步驟D :T梁梁底安裝轉(zhuǎn)向塊6的鋼筋及體外索轉(zhuǎn)向器9根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)向塊6既可以采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，又可以采用鋼結(jié)構(gòu)。圖5a是體外索鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向裝置安裝澆注示意圖一；圖5b是體外索鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向裝置安裝燒注示意圖二 ；如圖5a和圖5b所示，在所述步驟D中包括以下步驟(I)體外索轉(zhuǎn)向塊6安裝在分離式主梁橫隔板4處，橫隔板4和轉(zhuǎn)向塊6共同受力，可以有足夠的強度以及能夠可靠的傳遞鋼束的作用力。(2)將原混凝土梁橫隔板4下翼緣底部混凝土鑿毛，且鑿毛深度不小于6mm，然后用水清洗混凝土表明的浮渣、塵土。(3)在鑿毛混凝土表面植筋，間距宜按照25cm 40cm縱橫向等間距布置。(4)布置環(huán)筋、閉口箍筋以及靠近混凝土表面布置的縱橫向鋼筋。(5)體外索轉(zhuǎn)向器9設(shè)置在原混凝土梁底部，采用集束式轉(zhuǎn)向器。圖7是鋼束中部轉(zhuǎn)向器安裝示意圖；如圖7所示，根據(jù)體外索7的線形布置，在轉(zhuǎn)向塊6中預(yù)埋體外索轉(zhuǎn)向器9。圖9是鋼束中部轉(zhuǎn)向器安裝示意圖；圖10是轉(zhuǎn)向器構(gòu)造大樣圖；如圖10所示，體外索轉(zhuǎn)向器9由HDPE內(nèi)管11和外鋼管12組成。(6)圖5b是體外索鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向裝置安裝澆注示意圖一；如圖5b所示，根據(jù)本發(fā)明的方法，體外索轉(zhuǎn)向塊6也可以設(shè)置在兩片分離式主梁的中間連接部位，這樣可以滿足體外索7的各種線形布置要求。體外索轉(zhuǎn)向塊6若采用鋼結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明開發(fā)一種新型鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向塊，由工字梁14、水平聯(lián)結(jié)系15、橫向聯(lián)結(jié)系16、U型箍17組成。圖6a是體外索鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置安裝示意圖一；圖6b是體外索鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置安裝示意圖二 ；圖7是鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置構(gòu)造圖； 如圖6a、圖6b、圖7所示，其施工主要步驟為(I)根據(jù)轉(zhuǎn)向塊6的縱向長度，間隔50cm設(shè)置一個工字梁14。本實施例的轉(zhuǎn)向塊 6由兩個工字梁14組成。(2)工字梁14宜采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《熱軋型鋼》GB/T 706-2008規(guī)定的工字鋼，且高度不小于250mm，腹板厚度不小于10mm。本實施例選用的工字梁14高度為300mm， 腹板厚度為13mm。(3)圖7是鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置構(gòu)造圖；如圖7所示，沿工字梁14縱向間隔1-1. 5m設(shè)置一道腹板加勁肋18，角鋼交叉焊接在腹板加勁肋18上形成橫向聯(lián)結(jié)系16。角鋼宜采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《熱軋型鋼》GB/T 706-2008規(guī)定的角鋼，且角鋼的邊厚度不宜小于IOmm ； 角鋼與腹板加勁肋18采取三面圍焊連接方式。本實施例的轉(zhuǎn)向塊6的橫向?qū)挾葹?880mm， 沿工字梁14縱向間隔Im設(shè)置腹板加勁肋18，腹板加勁肋18的厚度為10mm，角鋼的邊厚度為10mm，如圖7所示，角鋼與腹板加勁肋18的焊接方式為三面圍焊19。(4)圖7是鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置構(gòu)造圖；如圖7所示，沿工字梁14縱向間隔1-1. 5m在工字梁14頂?shù)装逶O(shè)置水平聯(lián)結(jié)系15。本實施例按照縱向間隔Im焊接IOmm厚的鋼板形成水平聯(lián)結(jié)系15。(5)在工字梁14的底部焊接U型箍17。U型箍17由鋼板焊接而成，轉(zhuǎn)向管道穿過 U型箍17布置，這樣就可以固定體外索7。(6)同鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)一樣，圖6b是體外索鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置安裝示意圖二 ； 如圖6b所示，根據(jù)本發(fā)明的方法，鋼結(jié)構(gòu)的體外索轉(zhuǎn)向塊6也可以設(shè)置在兩片分離式主梁的中間連接部位，這樣可以滿足體外索7的各種線形布置要求。步驟E :距離梁端2m處澆注新增橫隔板8，安裝體外索錨具10在所述步驟E中包括以下步驟(I)將新增橫隔板8與原混凝土梁的連接部位混凝土鑿毛，且鑿毛深度不小于6_，然后用水清洗混凝土表明的浮渣、塵土。(2)在鑿毛混凝土表面植筋，間距宜按照25cm 40cm縱橫向等間距布置。(3)布置新增橫隔板8的鋼筋，注意新增橫隔板8的鋼筋要和植筋連接，加強整體工作性。(4)體外索錨具10安裝定位。圖8a是加固后結(jié)構(gòu)立面布置示意圖一；圖8b是加固后結(jié)構(gòu)立面布置示意圖二 ；如圖8a和8b所示，體外索錨具10安裝在新增橫隔板8中。 根據(jù)發(fā)明設(shè)置的新增橫隔板8既可以加強整體工作性能，又可以作為錨固橫梁，施工方便， 可以避免原有主梁梁端預(yù)應(yīng)力錨固復(fù)雜，沒有施工空間的問題。步驟F :澆注T梁上翼緣連接處5、轉(zhuǎn)向塊6以及新增橫隔板8的混凝土圖8a是加固后結(jié)構(gòu)立面布置示意圖一；圖8b是加固后結(jié)構(gòu)立面布置示意圖二 ； 如圖8a和Sb所示，本發(fā)明的新增橫隔板8將作為錨固橫梁。混凝土采用自密實混凝土，包括自密實混凝土拌制、澆注、養(yǎng)護。自密實混凝土拌制采用商品混凝土攪拌站進行攪拌。其原材料為(I)水泥采用普通42. 5娃酸鹽水泥；(2)粉煤灰1級粉煤灰；(3)砂河砂，中砂，細度模數(shù)2. 58，II區(qū)級配合格，堆積密度1576kg/m3，表觀密度 2610kg/m3；(4)石碎石，5-20mm連續(xù)級配合格，針片狀含量為9.2%，壓碎指標(biāo)3. 4，堆積密度 1470kg/m3，表觀密度 2700kg/m3 ；(5)減水劑聞效減水劑，減水率大于25%?；炷涟柚仆瓿芍?，應(yīng)進行坍落度試驗、L型流動儀試驗、U型儀試驗、V漏斗試驗，其檢測結(jié)果應(yīng)滿足以下標(biāo)準(zhǔn)坍落度應(yīng)控制在240mm 270mm ;坍落擴展度應(yīng)控制在 600mm 700mm ；U型儀試驗高度差A(yù)h應(yīng)小于30mm ；V漏斗通過時間應(yīng)控制在4s 25s。自密實混凝土澆注(I)澆注前半個小時，用水充分濕潤原混凝土梁以及模板；(2)自密實混凝土澆注可采用機械連續(xù)澆注和人工連續(xù)澆注，推薦使用機械連續(xù)澆注。盡量保證連續(xù)幾個澆注孔同時澆注，澆注時可用木錘對鋼板稍加敲擊振動，必要時用長釬進行適當(dāng)插搗，確保澆注混凝土的密實；(3)澆注時應(yīng)注意結(jié)構(gòu)各部位變形，應(yīng)連續(xù)澆注一個加固構(gòu)件完畢，并且中間間斷時間不能超過混凝土初凝時間；自密實混凝土養(yǎng)護混凝土澆注完成后，應(yīng)及時施水養(yǎng)護，保證7 14天養(yǎng)護期前7天每天應(yīng)該施水養(yǎng)護最少4次早上上班，中午吃飯前，傍晚吃晚飯前，晚上11 12點間。后7天，每天施水養(yǎng)護早、中、晚三次。步驟G :安裝、張拉錨固體外索7圖8a是加固后結(jié)構(gòu)立面布置示意圖一；圖8b是加固后結(jié)構(gòu)立面布置示意圖二 ； 如圖8a和Sb所示，根據(jù)受力需要，可以采用中間有水平直線段體外索7的布置，如圖8a所示；也可以采用三角形布置，如圖8b所示。體外索7的轉(zhuǎn)向塊可以設(shè)置在梁底，如圖5a和6a所示；也可以設(shè)置在兩片分離式主梁的中間連接部位，如圖5b和6b所示。這樣，根據(jù)本發(fā)明提供的體外索7布置方法，可以方便靈活的布置體外索7的線形、橫向位置、鋼束束數(shù)。本發(fā)明中的張拉力直接由上翼緣連接處5的混凝土承受，在體外索7和上翼緣連接處5混凝土之間形成自平衡體系，既能充分發(fā)揮體外索7的加固作用，又不增加既有混凝土 T梁的負擔(dān)。體外索7的材料應(yīng)滿足《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》(GB/T 5224)、《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線》(JG 161)、《建筑纜索用高密度聚乙烯塑料》(CJ/T 3078)、《結(jié)構(gòu)用無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)》 (GB/T 8162)、《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲索技術(shù)條件》(GB/T 18365)、《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋專用防腐潤滑脂》(JG 3007-93)及《半精煉石蠟》(GB 254)等標(biāo)準(zhǔn)的要求。本實施例的體外索7采用工廠制造的成品索，且與體外索轉(zhuǎn)向器9、體外索錨具10配套。容易理解，雖然上面是結(jié)合T梁橋來對本發(fā)明進行的說明，然而本發(fā)明可同樣地應(yīng)用于其他結(jié)構(gòu)形式，如混凝土箱梁、空心板梁、公路中的小箱梁等。最后應(yīng)說明的是以上具體實時方式所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。盡管參照前述實施方案對本發(fā)明進行了詳細的說明，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于包括以下步驟A、主梁上翼緣連接處界面處理；B、主梁上翼緣連接處植筋；C、安裝主梁上翼緣連接處鋼筋；D、梁底安裝轉(zhuǎn)向塊及轉(zhuǎn)向管道；E、靠近梁端對稱增加橫隔板，安裝錨具；F、澆注主梁上翼緣連接處、新增橫隔板混凝土；G、安裝、張拉錨固體外索，得到自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于通過在主梁上翼緣底部植筋，兩片主梁上翼緣連接處澆注自密實混凝土，主梁底部布置體外索，上翼緣連接處混凝土與體外預(yù)應(yīng)力索形成近似三角形的自平衡體系，所述主梁包括已經(jīng)存在的T梁、混凝土箱梁、空心板梁、普通鋼筋混凝土梁或預(yù)應(yīng)力混凝土梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于靠近梁端2-3m處新增橫隔板。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于新增橫隔板作為體外預(yù)應(yīng)力索的錨固橫梁，體外預(yù)應(yīng)力索的錨具設(shè)置在新增橫隔板中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于體外預(yù)應(yīng)力鋼束的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)設(shè)置在原有分離式主梁的橫隔板處。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于體外預(yù)應(yīng)力鋼束的轉(zhuǎn)向裝置采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或者采用鋼結(jié)構(gòu)沒，轉(zhuǎn)向裝置安裝在梁底，或者對于分離式的主梁安裝在兩片分離式主梁的中間連接部位，或者體外索立面線形布置設(shè)置水平直線段。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于體外預(yù)應(yīng)力鋼束轉(zhuǎn)向裝置若采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在步驟D中包括安裝轉(zhuǎn)向塊普通鋼筋的施工步驟，在步驟F中包括澆注轉(zhuǎn)向塊混凝土的施工步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于轉(zhuǎn)向塊和主梁橫隔板下翼緣連接處一起澆注混凝土形成整體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于鋼筋混凝土轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)普通鋼筋由轉(zhuǎn)向管道的環(huán)筋、閉口箍筋以及靠近混凝土表面布置的縱橫向鋼筋組成，環(huán)筋是圍住單個轉(zhuǎn)向管道的鋼筋，縱橫向鋼筋為構(gòu)造鋼筋，按一定的配筋率在轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)混凝土表面均勻布置，閉口箍筋是圍住所有轉(zhuǎn)向管道的閉口箍筋，屬于構(gòu)造鋼筋，其鋼筋面積等于環(huán)筋的配筋面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一權(quán)利要求所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于體外預(yù)應(yīng)力鋼束轉(zhuǎn)向裝置若采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置由工字梁、水平聯(lián)結(jié)系、橫向聯(lián)結(jié)系和U型箍組成；或者根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向裝置的縱向長度，間隔50cm設(shè)置一個工字梁，工字梁，采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《熱軋型鋼》GB/T 706-2008規(guī)定的工字鋼，且高度不小于250mm，腹板厚度不小于IOmm ;或者沿工字梁縱向間隔1_1. 5m設(shè)置一道腹板加勁肋， 角鋼交叉焊接在腹板加勁肋上形成橫向聯(lián)結(jié)系，角鋼宜采用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《熱軋型鋼》 GB/T 706-2008規(guī)定的角鋼，且角鋼的邊厚度不宜小于10mm，角鋼與腹板加勁肋采取三面圍焊連接方式，沿工字梁縱向間隔1-1. 5m在工字梁頂?shù)装逶O(shè)置水平聯(lián)結(jié)系；或者在工字梁的底部焊接U型箍，U型箍由鋼板焊接而成，轉(zhuǎn)向管道穿過U型箍布置，從而固定體外預(yù)應(yīng)力鋼束；或者體外預(yù)應(yīng)力索采用工廠制造的成品索，成品索采用熱擠高密度聚乙烯外護套的鋼絞線索或無粘結(jié)鋼絞線索，轉(zhuǎn)向器和錨具與之配套，轉(zhuǎn)向器采用集束式轉(zhuǎn)向器，由內(nèi)管和外鋼管組成；或者所述混凝土為自密實混凝土，自密實混凝土拌制采用商品混凝土攪拌站進行攪拌，其原材料為(I)水泥采用普通42. 5硅酸鹽水泥；(2)粉煤灰1級粉煤灰；(3) 砂河砂，中砂，細度模數(shù)2. 58，II區(qū)級配合格，堆積密度1576kg/m3，表觀密度2610kg/m3 ；(4)石碎石，5-20mm連續(xù)級配合格，針片狀含量為9. 2%，壓碎指標(biāo)3. 4，堆積密度1470kg/ m3，表觀密度2700kg/m3 ； (5)減水劑高效減水劑，減水率大于25% ;或者自密實混凝土拌制完成后進行檢測，坍落度應(yīng)在240mm 270mm ;坍落擴展度在600mm 700mm ；U型儀試驗高度差A(yù) h小于30mm ；V漏斗通過時間在4s 25s，粗骨料粒徑為5mm 20mm，針片狀含量小于10%，細骨料的細度模數(shù)大于2. 3 ;或者在步驟B中的植筋間距為25cm 40cm縱橫向等間距布置；或者在混凝土梁上翼緣連接處加固混凝土高度一半處安裝鋼筋網(wǎng)，直徑采用 12mm，布置距離宜為植筋距離的一半，按照12. 5cm 20cm縱橫向等間距布置，混凝土梁上翼緣連接處混凝土高度一般為15cm 25cm，若大于25cm需布置兩層鋼筋網(wǎng)。
全文摘要
一種橋梁結(jié)構(gòu)自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固法，其特征在于①混凝土梁上翼緣連接處(5)界面處理；②混凝土梁上翼緣連接處(5)植筋；③安裝混凝土梁上翼緣連接處(5)鋼筋；④梁底安裝轉(zhuǎn)向塊(6)的鋼筋及轉(zhuǎn)向器(9)；⑤距離梁端2-3m處對稱增加橫隔板，安裝錨具(10)；⑥澆注主梁上翼緣連接處(5)、轉(zhuǎn)向塊(6)以及新增橫隔板(8)的混凝土；⑦安裝、張拉錨固體外索(7)，得到自平衡體外預(yù)應(yīng)力加固的結(jié)構(gòu)。體外預(yù)應(yīng)力體系可以隨時檢測、調(diào)校索的應(yīng)力，檢查索的腐蝕情況，在必要時還能進行維修、換索。自密實混凝土解決了配筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、模板和原構(gòu)件空間狹小等因骨料阻塞造成的空洞等問題，有效保證澆注混凝土密實度，提高了加固效果。可以用于重載鐵路橋梁、混凝土箱梁、T梁加固。
文檔編號E01D22/00GK102587296SQ20121003984
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者余志武, 李進洲, 蔣麗忠, 薛繼連, 談遂 申請人:中南大學(xué), 朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司, 湖南中大建科土木科技有限公司, 高速鐵路建造技術(shù)國家工程實驗室