公路T梁横隔板预应力加固结构及用其进行加固的工法技术领域
本发明属于公路桥梁加固工程技术领域，尤其涉及一种利用预应力技术，对有病害桥梁的横隔板进行主动加固的公路T梁横隔板预应力加固结构及用其进行加固的工法。
背景技术
钢筋混凝土T梁由于具备节省材料、受力明确、计算简单、施工工艺成熟等优点，是我国公路目前应用最多的装配式简支梁桥。同时，随着在运营过程中的种种原因，导致桥梁主要产生以下病害：
（1）横向联结病害：横隔板开裂、连接钢板脱焊、断裂；
（2）梁体病害：出现桥梁翼板纵向开裂渗水、梁端斜向开裂、梁端裂化等病害；
（3）支座病害：支座脱空、支座剪切变形过大。
据调查，桥梁横向联结病害为T梁的最主要病害，其主要病害成因：建造过程中横隔板的湿接缝施工质量较差和运营过程中超载车辆较多。
横隔板出现病害后,便成为薄弱部位,横向联结减弱,导致上部结构整体性受力减弱,相当于增大了每个单梁的受力,对桥梁的伤害非常巨大。
现有对桥梁横向联结病害的加固方法有：
（1）粘贴钢板
采用粘贴钢板对横隔板进行加固，是将钢板用高强螺栓固定在原横隔板上，接触面采用胶粘剂粘合，达到加固补强的目的；
（2）重新浇筑混凝土
凿出原横隔板间现浇段、植筋、对横隔板两侧进行加厚，重新浇筑横隔板混凝土，恢复主梁之间横向联结；
（3）重做桥面铺装
采用加大桥面铺装钢筋直径的方法对铰缝开裂病害进行修补，是基于原桥面铺装钢筋网设计直径过小或网格过大，或由于施工质量原因造成的铰缝开裂病害而进行的维修方法。
以上加固方法都是在被加固横隔板的受拉区或抗剪薄弱区直接增设抗拉或抗剪补强材料，这种加固方法从原理上属于被动加固范畴。后补强材料应变、应力滞后和被动受力，只承担活载即车辆荷载和后加恒载的内应力。因而，补强材料的性能很难发挥作用。要提高补强材料利用效率的根本途径是变被动加固为主动加固，对后补强材料施加预应力，构成预应力主动加固体系。
对布置在被加固横隔板上的补强材料施加预应力，形成预应力主动加固系统，虽然在铁路桥梁等的横向加固中也有使用，但公路桥梁活载的作用机理更加复杂，梁体横截面更小，不能像铁路桥梁在腹板上打孔穿筋。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题就是提供一种在不破坏原梁的基础上进行公路桥梁横隔板主动加固的公路T梁横隔板预应力加固结构。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：包括梁体和横隔板，所述横隔板的横桥向两侧和下面及横隔板两侧顺桥向梁体的下面设置有混凝土加强体，梁体与混凝土加强体之间设置有横向植筋，梁体底部设置有竖向植筋，混凝土加强体内设置有横向主钢筋和内置横向预应力筋的扁波纹管，横向主钢筋和扁波纹管分别通过大箍筋与横向植筋连接、通过小箍筋与竖向植筋连接，混凝土加强体两端部设置有锚下垫板、多孔扁形锚具。
其附加技术特征为：所述混凝土加强体的顶面与梁体和横隔板连为一体，混凝土加强体的底面凸出梁体底面10-20cm，内置横向预应力筋的扁波纹管设置在凸出梁体底面的混凝土加强体内；
所述混凝土加强体的最高点位于梁体腹板下部、马蹄状梁体上沿；
所述混凝土加强体的表面设置有防护涂层。
本发明要解决的第二个技术问题就是提供一种用公路T梁横隔板预应力加固结构进行加固的工法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括下述步骤：
第一步凿除每片横隔板损坏的混凝土，检查并重新焊接横隔板内损坏的钢筋；
第二步探测每片梁体内的钢筋，避开梁体内的钢筋划线，确定各梁体植筋位置；
第三步在梁体上钻孔，并凿毛梁体和横隔板的新、旧混凝土界面，使新增混凝土加强体和梁体混凝土及横隔板混凝土能成为一体，共同受力；
第四步清理孔洞和混凝土界面，植横向植筋、竖向植筋；
第五步在梁体和横隔板下捆扎横向主钢筋和内置横向预应力筋的扁波纹管，横向主钢筋和扁波纹管分别通过大箍筋与横向植筋相连接、通过小箍筋与纵向植筋相连接，横向预应力筋布置在梁体下沿之外凸出的10-20cm内，并在梁体和横隔板下布置和固定锚下垫板、多孔扁形锚具；
第六步在梁体和横隔板两侧支模板，横向主钢筋、大箍筋、小箍筋、内置横向预应力筋的扁波纹管在模板内，浇筑混凝土，至要求强度后拆模，养护混凝土至设计强度值；
第七步使用后张法对横向预应力筋施加预应力至设计值，在扁波纹管内灌注复合砂浆，形成有粘结预应力结构；
第八步对预应力多孔扁形锚具封端保护，新增横隔板体外表面即混凝土加强体外表面防护涂装，提高耐久性。
本发明所提供的一种公路T梁横隔板预应力加固结构，施工时包括增大横隔板截面、施加预应力和结构处理三个阶段。在同方向每片横隔板的横桥向两侧和下面及横隔板两侧顺桥向梁体的下面设置有混凝土加强体，混凝土加强体的顶面与梁体和横隔板连为一体，混凝土加强体的底面凸出梁体底面10-20cm，混凝土加强体的最高点位于梁体腹板下部、马蹄状梁体上沿，横隔板两侧的宽度位置，要根据每个桥梁的具体情况进行计算设计。
本发明所提供的一种公路T梁横隔板预应力加固结构，通过将同方向梁体用横向预应力筋串联在一起，同时在横隔板底端增加截面的方式，可有效减小横隔板下缘裂缝和下缘拉应力，在增大截面的基础上加上适当的预应力，可进一步减小横隔板下缘裂缝和下缘的拉应力。在横隔板下缘施加预应力后，在预留扁波纹管孔道内灌注高性能复合砂浆，将其与混凝土加强体粘接为一体，使后补强材料主动受力，靠增加横隔板截面和新增预应力的作用，改善梁体的工作状态。
本发明所提供的一种公路T梁横隔板预应力加固结构，在不破坏梁体的基础上，利用预应力主动加固技术解决公路桥梁的横向联结病害问题，提高T梁耐久性和增加补强材料的利用效率，达到降低综合成本和施工难度，恢复主梁之间横向联结的补强加固目的。本发明所提供的一种公路T梁横隔板预应力加固结构，一是加大横隔板截面积，根据设计计算结果植筋和布置钢筋，浇筑混凝土，起到增强横向联接和承担预应力支撑的作用。二是横向预应力筋布置在梁体的下沿之外，不在梁体上打通孔，不破坏梁体的强度。用整根横向预应力筋将同方向T梁串联在一起并施加预应力，是一种后张法有粘结体外预应力结构。而横向预应力筋的布置数量、横向预应力筋张拉力值等，都要根据每个桥梁的具体情况进行计算设计。横向植筋、竖向植筋、横向主钢筋、大箍筋、小箍筋的材料为Q345，混凝土的强度要求根据设计计算确定，扁波纹管性能指标应符合JG225标准的规定,锚下垫板不低于HT300，多孔扁形锚具性能指标应符合GB/T14370标准的规定，横向预应力筋性能指标应符合GB/T5224标准的规定，复合砂浆灌浆料的强度不低于M30级，防水涂料为聚氨酯类防水涂料，性能指标应符合GB/T19250中的Ⅱ型，颜色为接近梁体的浅灰色。
附图说明
图1为公路T梁加固前的结构和病害示意图；
图2为图1中A处的结构和病害放大示意图；
图3为本发明一种公路T梁横隔板预应力加固结构横桥向新增截面和横向预应力筋布置的结构示意图；
图4为图3中B处的结构放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明所提供的一种公路T梁横隔板预应力加固结构的具体结构做进一步说明。
如图1所示，加固前的公路T梁包括梁体1，梁体1下原有多个横隔板2。
如图2所示，加固前的公路T梁包括梁体1，梁体1下原有多个横隔板2，横隔板2有损坏的混凝土3、损坏的钢筋4。
如图3所示，本发明一种公路T梁横隔板预应力加固结构，横桥向包括梁体1，梁体1下原有多个横隔板2，横隔板2的下面和横隔板2两侧梁体1的下面设置有混凝土加强体5。
如图4所示，横隔板2的横桥向两侧和下面和横隔板2两侧顺桥向梁体1的下面设置有混凝土加强体5，梁体1与混凝土加强体5之间设置有横向植筋6，梁体1底部设置有竖向植筋7，混凝土加强体5内设置有横向主钢筋8和内置横向预应力筋9的扁波纹管10，横向主钢筋8和扁波纹管10分别通过大箍筋11与横向植筋6连接、通过小箍筋12与竖向植筋7连接，混凝土加强体5两端部设置有锚下垫板13、多孔扁形锚具14。
本发明所提供的一种公路T梁横隔板预应力加固结构，施工时包括增大横隔板截面、施加预应力和结构处理三个阶段。在同方向每片横隔板2的横桥向两侧和下面和横隔板2两侧顺桥向梁体1的下面设置有混凝土加强体5，混凝土加强体5的顶面与梁体1和横隔板2连为一体，混凝土加强体5的底面凸出梁体1底面10-20cm，混凝土加强体5的最高点位于梁体腹板下部、马蹄状梁体上沿，横隔板2两侧的宽度位置，要根据每个桥梁的具体情况进行计算设计。具体步骤如下：
第一步凿除每片横隔板2损坏的混凝土3，检查并重新焊接横隔板2内损坏的钢筋4；
第二步探测每片梁体1内的钢筋，避开梁体1内的钢筋划线，确定各梁体1植筋位置；
第三步在梁体1上钻孔，并凿毛梁体1和横隔板2的新、旧混凝土界面，使新增混凝土加强体和梁体混凝土及横隔板混凝土能成为一体，共同受力；
第四步清理孔洞和混凝土界面，植横向植筋6、竖向植筋7；
第五步在梁体1和横隔板2下捆扎横向主钢筋8和内置横向预应力筋9的扁波纹管10，横向主钢筋8和扁波纹管10分别通过大箍筋11与横向植筋6相连接、通过小箍筋12与纵向植筋7相连接，横向预应力筋9布置在梁体1下沿之外凸出的10-20cm内，并在梁体1和横隔板2下布置和固定锚下垫板13、多孔扁形锚具14；
第六步在梁体1和横隔板2两侧支模板，横向主钢筋8、大箍筋11、小箍筋12、内置横向预应力筋9的扁波纹管10在模板内，浇筑混凝土，至要求强度后拆模，养护混凝土至设计强度值；
第七步使用后张法对横向预应力筋9施加预应力至设计值，在扁波纹管10内灌注复合砂浆，形成有粘结预应力结构；
第八步对预应力多孔扁形锚具14封端保护，新增横隔板体外表面即混凝土加强体5外表面防护涂装，提高耐久性。
本发明所提供的一种公路T梁横隔板预应力加固结构，通过将同方向梁体1用横向预应力筋9串联在一起，同时在横隔板2底端增加截面的方式，可有效减小横隔板2下缘裂缝和下缘拉应力，在增大截面的基础上加上适当的预应力，可进一步减小横隔板2下缘裂缝和下缘的拉应力。在横隔板2下缘施加预应力后，在预留扁波纹管10孔道内灌注高性能复合砂浆，将其与混凝土加强体粘接为一体，使后补强材料主动受力，靠增加横隔板2截面和新增预应力的作用，改善梁体1的工作状态。
本发明所提供的一种公路T梁横隔板预应力加固结构，在不破坏梁体1的基础上，利用预应力主动加固技术解决公路桥梁的横向联结病害问题，提高T梁耐久性和增加补强材料的利用效率，达到降低综合成本和施工难度，恢复主梁之间横向联结的补强加固目的。本发明所提供的一种公路T梁横隔板预应力加固结构，一是加大横隔板截面积，根据设计计算结果植筋和布置钢筋，浇筑混凝土，起到增强横向联接和承担预应力支撑的作用。二是横向预应力筋9布置在梁体1的下沿之外，不在梁体1上打通孔，不破坏梁体1的强度。用整根横向预应力筋9将同方向T梁串联在一起，施加预应力，是一种后张法有粘结体外预应力结构。而横向预应力筋9的布置数量、横向预应力筋9张拉力值等，都要根据每个桥梁的具体情况进行计算设计。
本发明所提供的一种公路T梁横隔板预应力加固结构及用其进行加固的工法不仅限于上述结构，以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。