利用波形钢板对混凝土板梁桥进行加固的施工方法.pdf

本发明公开了一种利用波形钢板对混凝土板梁桥进行加固的施工方法，首先将待加固的混凝土板梁桥底面处理成粗糙的黏结面，在黏结面上间隔打孔并植埋锚栓；根据锚栓的距离选择波形钢板节段，并在波形钢板节段的黏结面上配套打孔涂胶，将其固定安装在锚栓上，使波形钢板节段的黏结面与板梁桥底面之间密贴；用封边胶封闭波形钢板两端边缘，将相邻两波形钢板节段在波谷位置处对接施焊，连成整体，完成板梁桥的加固施工。本发明施工方法增大了桥梁横向整体的刚度和承载力；使全桥各片主梁受力更加均匀，大幅度改善了单板受力的不良状况。本发明也可推广应用于其它拼装式的桥梁结构，主梁形式包括T梁、小箱梁和肋板式等，社会效益好。

1.  一种利用波形钢板对混凝土板梁桥进行加固的施工方法，其特征在于：包括下述步骤：
第一步，对待加固的混凝土板梁桥底面进行处理，使其形成具有一定粗糙度的黏结面；
第二步，按照设计要求，沿所述板梁桥的长度方向在黏结面上间隔打孔并植埋锚栓；
第三步，根据锚栓的距离选择与其匹配的长度与所述板梁桥长度一致的波形钢板节段，在所述波形钢板节段的黏结面上配套打孔、表面进行粗糙化处理后，涂抹结构胶，并将其依次固定安装在锚栓上，使波形钢板节段的黏结面与板梁桥底面之间密贴；
第四步，用封边胶封闭波形钢板两端边缘，待结构胶凝固，达到强度后，将相邻两波形钢板节段在波谷位置处对接施焊，连成整体，形成波形钢板加固体系，从而完成混凝土板梁桥的加固施工。

2.  根据权利要求1所述的利用波形钢板对混凝土板梁桥进行加固的施工方法，其特征在于：所述波形钢板的厚度为6~30mm，相邻两波峰/波谷之间的间距为0.4~1.0m。

3.  根据权利要求1所述的利用波形钢板对混凝土板梁桥进行加固的施工方法，其特征在于：所述波形钢板表面粗糙化处理时的打磨纹路与其受力方向垂直。

利用波形钢板对混凝土板梁桥进行加固的施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁加固，尤其是涉及一种利用波形钢板对混凝土板梁桥进行加固的施工方法。
背景技术
在公路桥梁和城市桥梁建设中，具有受力明确、构造简单、施工方便等特点的板梁桥是应用量较广的桥型。装配式板梁桥通过铰缝或湿接缝将预制板连成整体，从而将行车道板的局部荷载传递至各个相邻的预制板，改善了单板的受力情况。随着交通量增大，重载交通增多，大量的旧板桥其铰缝部位出现了不同程度的病害：1）铰缝位置桥面铺装的纵向开裂；2）铰缝混凝土发生脱落；3）铰缝位置渗水，混凝土发生水碱反应。上述铰缝部位的病害日积月累，会引起铰缝发生破坏，失去传力作用，此时轮重将由单块板独自承受，即形成单板受力现象。这种单板受力的现象尤其见于早期利用小企口铰缝连接的板桥，这些板桥经过长年超负荷运营，已经到了需要维修加固的阶段，鉴于其数量众多，如果采用更换梁板的加固方案，耗资巨大且要中断交通。因此探索合理、行之有效的加固方法，提高空心板桥的承载能力、耐久性和使用寿命，具有重要的社会意义和经济意义。
对于板梁桥单板受力问题的处理方法较常用的有桥面补强层加固法、体外预应力加固法和粘贴加固法。1）桥面补强层加固法：将原桥的混凝土调平层改造成主梁的结构层，通过增大主梁有效高度及抗弯能力来改善行车条件和桥梁横向分布荷载能力。该方法的缺点在于凿除或凿毛桥面进行铺装时，全部工作均由人工作业完成，用工量较大，工期较长，而且影响现有交通，并且只适用于原桥混凝土调平层较厚的情况。2）体外预应力加固法：通过增设体外预应力束对板梁主动施加预压力，用预压力产生的反弯矩抵消或减轻外荷载产生的内力，以改善结构受力状况。但是该方法不能改善铰缝的受力情况，不能提高结构的刚度，且锚固点构造复杂，会产生较大的次内力，钢束的耐久性也不易保证。3）粘贴加固法：主要分为粘贴钢板加固法和粘贴纤维复合材料加固法。粘贴钢板加固法是用粘结剂及锚栓把钢板粘贴锚固在混凝土结构的薄弱部位，使钢板与被加固的混凝土结构形成整体，以提高结构抗拉强度。但该方法同样不能提高桥梁的刚度，并且钢板和混凝土之间会由于收缩徐变和温度力等因素造成受力上不同步，对原桥产生次内力；粘贴纤维复合材料加固法是利用专用的结构胶将高强度的纤维复合材料粘贴在桥梁混凝土构件表面，使复合材料与原构件形成整体。纤维复合材料自重很轻，强度也优于普通钢材，但几乎不提高结构刚度，且胶体易出现老化、混凝土与复合材料不能共同受力。
综上所述，上述几种较常用的传统加固方法在桥梁结构承载力提高效果、刚度提高效果、施工方便程度、以及耐久性方面均存在有缺陷与不足。为此，针对上述传统加固方法中存在的技术问题，急需提供一种能克服上述缺陷的新型加固方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种施工快速方便且无需中断交通的利用波形钢板对混凝土板梁桥进行加固的施工方法，使加固后的板梁桥整体性强、承载力高、刚度大、耐久性能好且自重增加小。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的利用波形钢板对混凝土板梁桥进行加固的施工方法，包括下述步骤：
第一步，对待加固的混凝土板梁桥底面进行处理，使其形成具有一定粗糙度的黏结面；
第二步，按照设计要求，沿所述板梁桥的长度方向在黏结面上间隔打孔并植埋锚栓；
第三步，根据锚栓的距离选择与其匹配的长度与所述板梁桥长度一致的波形钢板节段，在所述波形钢板节段的黏结面上配套打孔、表面进行粗糙化处理后，涂抹结构胶，并将其依次固定安装在锚栓上，使波形钢板节段的黏结面与板梁桥底面之间密贴；
第四步，用封边胶封闭波形钢板两端边缘，待结构胶凝固，达到强度后，将相邻两波形钢板节段在波谷位置处对接施焊，连成整体，形成波形钢板加固体系，从而完成混凝土板梁桥的加固施工。
所述波形钢板的厚度为6~30mm，相邻两波峰/波谷之间的间距为0.4~1.0m。
所述波形钢板表面粗糙化处理时的打磨纹路与其受力方向垂直。
本发明的优点体现在以下几点：
1）利用波形钢板、锚栓和封边胶加固混凝土板梁桥，增大了桥梁横向整体的刚度和承载力；使全桥各片主梁受力更加均匀，大幅度改善了单板受力的不良状况。本发明也可推广应用于其它拼装式的桥梁结构，主梁形式包括T梁、小箱梁和肋板式等；
2）本发明采用的波形钢板在混凝土的温度作用和收缩徐变作用下，其褶皱效应能大幅度减小钢板与混凝土变形不同步的问题，使混凝土和波形钢板一起协同承受外力作用，不会产生附加应力；
3）本发明使用的波形钢板可由普通钢板冲压而成，易于大规模标准化生产，便于节段运输；
4) 本发明的加固施工方法可沿纵桥向分节段进行拼装，各节段拼装完成后再处理连接部，通过并行施工提高加固施工效率，使加固施工方便快捷；
5) 本发明加固施工时始终在板梁桥底部进行，可在不中断交通的条件下进行安装，社会效益好；
6) 本发明使用的波形钢板均在工厂完成防锈处理以及涂装，具有良好的耐久性能，能够在设计正常使用期间内切实地发挥所应有的功能，提高整个结构的使用寿命。
附图说明
图1是混凝土板梁桥的横断面结构图。
图2是图1植埋锚栓后的示意图。
图3是图2中锚固锚栓的放大示意图。
图4是本发明所用波形钢板节段的结构示意图。
图5是图2安装波形钢板后的示意图
图6是施工完成后混凝土板梁桥的顺桥向示意图。
具体实施方式
    下面结合附图对本发明的施工方法做进一步详细的阐述。
第一步，处理待加固的混凝土板梁桥的施工面：
图1是待加固的混凝土板梁桥1的横断面示意图，桥底面2为需要安装加固装置的施工面，首先对其进行粗糙化处理，形成黏结面：
1）对于较旧的、破损较大的桥底面2，先用硬毛刷沾高效洗涤剂刷除表面油垢污物后，用冷水冲洗干净，然后对其表面进行打磨，除去厚表层，直至完全露出新鲜面，并用压缩空气除去粉尘；处理后，若表面严重凹凸不平，可用环氧树脂砂浆修补；
2）对于较新的、破损较小的桥底面2，先用角磨机将表面磨平，再用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，用棉花沾丙酮擦拭表面。
第二步，钻孔植埋锚栓：
如图2所示，依照设计图纸的要求，沿板梁桥1的长度方向放出需钻孔的位置，然后在桥底面2上间隔打孔（打孔前，可用钢筋混凝土保护层测试仪查明原板梁桥1中的钢筋布置位置，避免打孔时碰及钢筋，）孔径和孔深应严格按设计要求施工；钻孔后，先用压缩空气清理孔内浮尘，再用丙酮清孔，然后在孔内灌注三分之二孔深的结构胶3；用丙酮清洗锚固锚栓4，之后将锚固锚栓4安装到孔中，最外边的孔要距桥边缘5～10cm之间。锚固锚栓4的埋设要牢固且具有可靠的抗拔力，可采用L 形结构的锚固锚栓4，如图3所示，以保证对待粘贴的波形钢板进行有效加压，同时又帮助波形钢板抵抗剪切，有利于粘贴的耐久作用。
第三步，波形钢板节段的打孔与黏结面处理、安装
根据安装好的锚固锚栓4的位置，先对波形钢板节段5（如图4所示）进行配套打安装孔6（实际加工时，波形钢板节段可在工厂内通过机械压制，形成长度与板梁桥长度一致的波浪形状，相邻两波峰/波谷之间的间距为0.4~1.0m；其厚度根据板梁桥的实际需求，选择5~30mm的钢板即可），安装孔6可根据现场板梁桥的实际放样在车间内用台钻精确钻取；安装孔6钻好后，在其连接面上用钢丝刷磨机或磨光砂轮机进行粗糙处理，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路与波形钢板节段5的受力方向垂直，形成黏结面。
将波形钢板节段5运至施工现场后，用丙酮清洗粗糙化处理后的桥底面2和波形钢板节段5连接面，并在其连接面上涂抹结构胶，然后将波形钢板节段5依次固定安装在锚固锚栓4上，保证波形钢板节段5的黏结面与板梁桥底面2之间密贴牢固；如图5所示。
第四步，封边与对接施焊，形成波形钢板加固体系
将胶液注入嘴粘结在波形钢板节段5的注入孔（可预留，布置间距为20～30cm较适宜）上，在波形钢板节段5边缘插入排气管，然后用封边胶（市售商品）封闭波形钢板节段5的两端边缘，完成封边；待结构胶凝固达到强度后，在波谷位置，将两个波形钢板节段5采用对接焊缝进行连接。焊接前清理要求：焊缝区域30～50mm范围内不得有水，锈，氧化皮、油污、油漆或其他杂物；对接焊缝焊接时，在焊缝两端装设引、熄弧板的材质、坡口形式与母材保持一致，引弧板的长度不小于80mm；焊缝不得存在裂缝、夹渣、气孔、焊瘤等缺陷，焊缝的转角处包角应良好，焊缝的起落弧处应回焊10mm以上。当所有波形钢板节段5连成一体后，即可完成对混凝土板梁桥的整体加固施工，加固完成后混凝土板梁桥的顺桥向结构如图6所示。