一種蓋梁體外預應力加固結構及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及公路橋梁，特別是一種針對蓋梁的體外預應力加固結構及其施工方法。
【背景技術】
[0002]當蓋梁抗彎承載力不足時，常用加大蓋梁截面、貼鋼板或貼碳纖維布或施加體內(nèi)或體外預應力等方法進行加固。
[0003]體外預應力加固具有施工快、不中斷交通的優(yōu)點，但加固效果與體外預應力的布索形式有很大關系。
[0004]常規(guī)體外預應力加固的布索形式是，在蓋梁跨中下緣布索后引至蓋梁懸臂端進行錨固。這種布索形式受蓋梁高度限制，體外預應力鋼束在蓋梁跨中的水平夾角較小，所能提供的豎向分力也小，加固效果不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對上述常規(guī)體外預應力加固布索形式存在的缺點加以改進，提供一種加固效果可進一步提高的蓋梁體外預應力加固結構及其施工方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的蓋梁體外預應力加固結構，包括蓋梁和體外預應力鋼束；在對應兩個橋墩的蓋梁側面上部和蓋梁跨中下部分別固定有鋼束轉向塊，在蓋梁跨中底面上固定安裝有鋼束轉向支架；所述體外預應力鋼束通過所述鋼束轉向塊和鋼束轉向支架、兩端分別與張拉錨具相接，張拉錨具固定在張拉用混凝土齒塊中，張拉用混凝土齒塊固定在蓋梁同一個懸臂端的側面上。
[0007]所述鋼束轉向塊由中間平直、兩端呈弧形的滑座和位于滑座兩側的擋板構成，其中一側擋板與蓋梁側鋼板焊接在一起，蓋梁側鋼板固定在蓋梁側面上；所述蓋梁側鋼板的寬度大于所述擋板的高度，長度L。為:
[0008]Lc= n F i/ (Kc τ u) (mm)
[0009]式中η——安全系數(shù)，η = ι.2?2.ο ;
[0010]F,——體外預應力鋼束在滑座處的作用力，Ν，按照公2TsXcos( Θ /2)計算求得，其中Ts為體外預應力鋼束的張拉力，Θ為體外預應力鋼束在各鋼束轉向塊滑座處轉角中的最小值；
[0011]Kc--蓋梁側鋼板的寬度，mm ；
[0012]τ u一一粘貼鋼板的混凝土的混凝土表面剝離強度設計值，可按照2.5MPa取值；
[0013]所述鋼束轉向支架包括長度大于蓋梁前后寬度的橫梁和兩組正面呈“V”形的斜撐，斜撐的下端與橫梁的端部焊接成一體，斜撐的上端焊接在蓋梁底鋼板上，蓋梁底鋼板固定在蓋梁底面上，橫梁兩端下部分別焊接所述鋼束轉向塊。
[0014]上述蓋梁體外預應力加固結構的施工方法包括以下步驟:
[0015]步驟1、制作所述鋼束轉向塊，備用
[0016]步驟2、制作和安裝所述鋼束轉向支架
[0017]在長度大于蓋梁前后寬度的鋼制橫梁的兩端上部分別焊接正面呈“V”形的鋼制斜撐，將斜撐的兩個上端焊接在蓋梁底鋼板上，在橫梁的兩端下部分別焊接步驟1的鋼束轉向塊，制成鋼束轉向支架；
[0018]安裝時，先對蓋梁底面兩側的混凝土表層進行處理，在處理后的混凝土表面上涂刷環(huán)氧樹脂膠，用環(huán)氧樹脂膠將鋼束轉向支架的蓋梁底鋼板固定安裝在蓋梁跨中底面的兩側；
[0019]步驟3、在蓋梁的兩側面安裝鋼束轉向塊按計算尺寸制作蓋梁側鋼板，然后對蓋梁兩側面需安裝鋼束轉向塊部位的混凝土表層進行處理；在處理后的混凝土表面上涂刷環(huán)氧樹脂膠，用環(huán)氧樹脂膠將蓋梁側鋼板固定安裝在蓋梁側面上；在蓋梁側鋼板上焊接制作好的鋼束轉向塊；
[0020]步驟4、制作張拉用混凝土齒塊
[0021]先對蓋梁懸臂端兩側面安裝混凝土齒塊部位的混凝土表層進行處理:清除破碎的混凝土表面，然后進行鑿毛，使骨料外露，用鐵刷或壓縮空氣清除浮塵，然后按間距10?15cm進行植筋，鋼筋采用128螺紋鋼筋；在處理后的混凝土表面上涂刷環(huán)氧樹脂膠，將張拉錨具安裝到位后用鋼纖維混凝土澆筑張拉用混凝土齒塊，然后進行養(yǎng)護；
[0022]步驟5、安裝體外預應力鋼束并張拉和錨固
[0023]待步驟4的張拉用混凝土齒塊的混凝土強度達到90%設計強度(養(yǎng)護齡期不小于7天)，通過步驟2的鋼束轉向支架和步驟3的鋼束轉向塊將體外預應力鋼束的兩端分別安裝在步驟4的張拉錨具上，然后按設計要求進行張拉，張拉完成后，對張拉端的體外預應力鋼束進行錨固；
[0024]步驟6、對蓋梁底鋼板和蓋梁側鋼板進行防腐處理
[0025]先將蓋梁底鋼板和蓋梁側鋼板上的油污和鐵銹進行清除，然后涂一層環(huán)氧樹脂薄漿，再涂兩層防銹漆。
[0026]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0027]1、體外預應力鋼束僅一次張拉及錨固就可實現(xiàn)對蓋梁跨中的兩次加載，使蓋梁跨中抗彎加固效果比常規(guī)技術明顯提高。
[0028]2、通過鋼束轉向支架使體外預應力鋼束的水平夾角增大，提高體外預應力鋼束張拉力在豎向上的分力，從而有效提高加固效果。
[0029]3、鋼束轉向塊結構簡單，易于加工，應用方便；滑座兩端呈弧形，使作用在滑座上的體外預應力鋼束更好滑動，減輕摩擦。
[0030]4、蓋梁側鋼板尺寸按計算方法取得，可確保體外預應力鋼束能夠安全可靠地固定在蓋梁上。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明體外預應力加固總體結構示意圖；
[0032]圖2(a)為圖1中轉向塊的縱向剖視圖，圖2 (b)為轉向塊的橫向剖視圖；
[0033]圖3為圖1中A-A斷面圖。
[0034]圖中:1 -蓋梁，2 -橋墩，3 -鋼束轉向塊，3-1 -滑座，3_2 -擋板，4_鋼束轉向支架，4-1-橫梁，4-2-斜撐，5-體外預應力鋼束，6-蓋梁側鋼板，7-蓋梁底鋼板，8-張拉用混凝土齒塊，9-張拉錨具。
【具體實施方式】
[0035]以下結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0036]本實施例為對沈陽某公路橋梁的雙柱式普通鋼筋混凝土結構橋墩蓋梁進行體外預應力加固。該橋梁上部結構為25m跨預制小箱梁，橋面寬16m。下部結構為雙柱式普通鋼筋混凝土結構橋墩蓋梁，蓋梁混凝土標號為C30，蓋梁斷面:寬160cm ;高140cm?，F(xiàn)蓋梁跨中下緣存在因彎矩不足而引起的豎向裂縫，須對蓋梁進行抗彎加固。
[0037]該蓋梁的體外預應力加固結構，其體外預應力鋼束采用0VM.A15-7，體外預應力鋼束的張拉力Ts為911.4kN。如圖1所示，在對應兩個橋墩2的蓋梁1側面上部和蓋梁跨中下部分別固定有鋼束轉向塊3。每個鋼束轉向塊如圖2所示，由滑座3-1和滑座兩側的擋板3-2構成，滑座的中間為長200mm的平直段，兩端呈弧形，為適應體外預應力鋼束大彎度轉向，兩端的弧形由半徑R1為3.0m和半徑R2為1.0m的兩段組成，滑座的橫向寬度為120mm，兩側擋板高度為120mm，其中一側擋板與固定在蓋梁側面上的蓋梁側鋼板6焊接在一起(如圖1所示)。蓋梁側鋼板厚度為10mm，寬度K。為600mm，計算中安全系數(shù)η取1.2，體外預應力鋼束在圖1中最右端鋼束轉向塊的滑座處轉角Θ最小，為27度，在該滑座處的作用Λ F,= 2TsXcos( θ /2) = 2X911.4 X cos (27/2) = 1084.4kN，