基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固方法及装置，铁路桥梁包括依次搭建的桥墩部、支座部及梁体部；装置包括预应力钢板部，设置在梁体部底部及两侧设置；在预应力钢板部斜面上和/或底面上设置有工艺连接座，用于穿装经过张拉后的碳纤维布；预应力钢板部，设置在梁体部底部及两侧设置；碳纤维布、预应力钢板部及梁体部，通过化学螺栓连接。本发明专利技术设计合理、结构紧凑且使用方便。结构紧凑且使用方便。结构紧凑且使用方便。

【技术实现步骤摘要】
基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固方法及装置


[0001]本专利技术涉及基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固方法及装置，属于铁路桥梁加固领域。

技术介绍

[0002]目前铁路桥梁中常用的钢筋混凝土梁加固方法有加大截面法加固、外包钢加固、预应力加固、粘钢加固、粘贴碳纤维加固等。其中加大截面法是通过增大截面面积来达到提高构件承载力和刚度的目的，虽然可以有效提高RC梁的承载能力等性能，但是其施工工期长、占用空间大、对结构的使用环境有严重影响；同样，采用外包钢加固现场湿作业工作量大，对结构的使用环境存在影响；而粘钢加固和粘贴碳纤维加固对比其他几种加固方法来说具有施工量小、不增加构件自重和尺寸、不影响外观、加固效果好等优点，是非常值得研究优化的加固方法。
[0003]粘贴碳纤维布加固混凝土结构技术是一种新型的加固技术，碳纤维材料的抗拉强度在3500MPA以上，防腐蚀性好耐久性能好，高强高效，并且可以任意裁剪适用于各种结构类型，此技术使用环氧树脂等胶结剂将碳纤维布粘贴在混凝土梁表面，改变结构受力状态，显著提高抗弯承载力。
[0004]粘贴钢板加固技术是将钢板采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面，粘结剂具有很高的抗剪强度和抗拉强度，使钢板与混凝土形成统一的整体，利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。
[0005]研究发现两种加固方法虽然对比其他加固方法有明显的优势，但在加固效果上各存在缺点。在相同的粘贴量下，碳纤维布加固后的构件承载能力大于钢板，在延缓裂缝开展和限制裂缝宽度方面优于粘钢加固，但延性大幅降低；而钢材是弹塑性材料，加固后构件为延性破坏，并且钢材相比碳纤维可以更好的提高构件的刚度。同时，学者们分别研究了粘钢加固和粘贴碳纤维加固构件的破坏特性，发现CFRP加固后构件的延性降低，破坏具有一定的突然性，且不易锚固；粘钢加固构件，加载至破坏过程中可以保持较好的延性，易于锚固，但钢板的厚度和层数受限、且钢板易腐蚀。
[0006]研究结果表明粘贴碳纤维加固和粘钢加固各存在优缺点，那么两种材料复合加固效果如何，对此国内外研究较少。经研究已知的是CFRP材料轻而薄、耐久、易粘贴性能可改善粘钢加固的不足，CFPR材料不易锚固而钢板易于锚固，CFRP加固后构件延性降低，而钢板加固后构件延性提高，故二者复合加固具有互补性。并且研究发现CFRP与钢板能够很好地共同工作，基本符合平截面假定。对于一些大型重要构件采用复合加固。

技术实现思路

[0007]针对上述内容，本专利技术所要解决的技术问题总的来说是提供一种设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便的基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固方法及装置；详细解决的技术问题以及取得有益效果在
后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。
[0008]为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：
[0009]一种基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固装置，铁路桥梁包括依次搭建的桥墩部、支座部及梁体部；装置包括预应力钢板部，设置在梁体部底部及两侧设置；
[0010]在预应力钢板部斜面上和/或底面上设置有工艺连接座，用于穿装经过张拉后的碳纤维布；
[0011]预应力钢板部，设置在梁体部底部及两侧设置；
[0012]碳纤维布、预应力钢板部及梁体部，通过化学螺栓连接。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进：
[0014]工艺连接座包括在预应力钢板部上分布的支撑焊接架；在支撑焊接架上设置有旋转导向部，在旋转导向部中设置有紧固顶杆；在紧固顶杆另一端通过旋转套连接有压板部，压板部两端具有在支撑焊接架上导向设置的导向槽；在压板部正表面设置有工艺凸起，压板部另一表面为压板外表面；
[0015]在压板部与支撑焊接架之间设置有弹簧。
[0016]在梁体部上设置有桥梁路面；在桥梁路面上行走有施工拖板车A及施工拖板车B；施工拖板车A和/或施工拖板车B包括车架车体；在车架车体端部设置有用于与机车连接的牵引部；在车架车体一侧设置有侧挡部；
[0017]在车架车体上设置有用于进行钢板和/或碳纤维布施工的辅助组件及配料作业部。
[0018]辅助组件包括设置在车架车体上的伸缩驱动部，在伸缩驱动部端部设置有旋转驱动部，在旋转驱动部上设置有侧钩爪，用于接触桥梁路面的外侧壁；
[0019]配料作业部包括设置在车架车体上的扶梯组件、除锈液箱、胶液加注部、风泵及工具箱。
[0020]扶梯组件包括端部铰接在车架车体上的扶梯架体，扶梯架体分左右两侧，中间通过固定横杆部连接从而形成若干扶梯间隔，在其中至少一间隔处设置有支撑工位；扶梯架体具有连接的水平梯架与下垂梯架；水平梯架铰接在车架车体上；在下垂梯架下端设置有工作梯架，在工作梯架上设置有工作托板，在工作托板上设置有供人站立的工作工位，并配挂有安全带；
[0021]下垂梯架通过斜拉扶手连接水平梯架和/或工作梯架；
[0022]在支撑工位，水平梯架具有纵向导向槽；
[0023]在纵向导向槽中滑动有连接横轴，连接横轴连接有支撑架体的一端部；支撑架体的另一端连接有连接横杆，在连接横杆上设置有弹性卡槽部，用于卡合在固定横杆部上；
[0024]支撑架体与水平梯架相错设置或卡扣设置；
[0025]在支撑架体上设置有横向的工艺卡槽，在纵向导向槽一内侧壁上设置有竖直连接凹槽，在水平梯架上设置有第二支撑槽，在支撑架体上设置有支撑长导孔，在支撑架体上设置有定位支撑键；
[0026]当支撑架体处于水平状态，支撑架体靠近水平梯架，工艺卡槽咬合对应的固定横杆部上，弹性卡槽部卡在固定横杆部上，连接横轴在纵向导向槽一端；
[0027]当支撑架体处于竖直状态，连接横轴在纵向导向槽另一端；定位支撑键进入第二
支撑槽，连接横轴进入竖直连接凹槽。
[0028]一种基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固方法，加固方法包括以下步骤；
[0029]加固步骤，首先，进行混凝土表面处理，清除表面劣质混凝土、表面浮浆、表面粉尘，将加固构件表面打磨平整；然后，进行预应力钢板部表面处理，将表面处理平整；其次，确定构件加固位置并对预应力钢板部进行打磨处理，对预应力钢板部进行除锈与打磨，打磨纹路与预应力钢板部受力方向垂直其后；再次，用脱脂棉沾丙酮擦拭干净，待完全干燥后再使用；之后，在加固构件和预应力钢板部的相应位置钻孔进行预应力钢板部预安装；再后来，在混凝土结构上用电锤钻孔，并安装好化学螺栓，检查预应力钢板部粘贴位置及螺栓孔位是否对正；再往后，使用张拉机构对预应力钢板部进行张拉；接下来，配胶作业，将建筑结构胶分为A，B两组份，取洁净容器和称重衡器按说明书配合比混合，并用搅拌器搅拌；再一步，预应力钢板部灌注结构胶粘贴；胶结剂配制好后用腻刀涂抹在已处理好的预应力钢板部，胶断面成三角形，中间厚边缘薄然后将预应力钢板部粘贴在混凝土表面；接下来，粘贴加压，将预应力钢板部贴于预定位置，化学螺栓紧固，施压，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固装置，其特征在于：铁路桥梁包括依次搭建的桥墩部(1)、支座部(2)及梁体部(3)；装置包括预应力钢板部(4)，设置在梁体部(3)底部及两侧设置；在预应力钢板部(4)斜面上和/或底面上设置有工艺连接座(5)，用于穿装经过张拉后的碳纤维布(8)；预应力钢板部(4)，设置在梁体部(3)底部及两侧设置；碳纤维布(8)、预应力钢板部(4)及梁体部(3)，通过化学螺栓(6)连接。2.根据权利要求1所述的基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固装置，其特征在于:工艺连接座(5)包括在预应力钢板部(4)上分布的支撑焊接架(9)；在支撑焊接架(9)上设置有旋转导向部(10)，在旋转导向部(10)中设置有紧固顶杆(11)；在紧固顶杆(11)另一端通过旋转套连接有压板部(12)，压板部(12)两端具有在支撑焊接架(9)上导向设置的导向槽(45)；在压板部(12)正表面设置有工艺凸起(13)，压板部(12)另一表面为压板外表面(14)；在压板部(12)与支撑焊接架(9)之间设置有弹簧。3.根据权利要求2所述的基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固装置，其特征在于:在梁体部(3)上设置有桥梁路面(15)；在桥梁路面(15)上行走有施工拖板车A(16)及施工拖板车B(17)；施工拖板车A(16)和/或施工拖板车B(17)包括车架车体(18)；在车架车体(18)端部设置有用于与机车连接的牵引部(19)；在车架车体(18)一侧设置有侧挡部(20)；在车架车体(18)上设置有用于进行钢板和/或碳纤维布施工的辅助组件及配料作业部。4.根据权利要求3所述的基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固装置，其特征在于:辅助组件包括设置在车架车体(18)上的伸缩驱动部(21)，在伸缩驱动部(21)端部设置有旋转驱动部(22)，在旋转驱动部(22)上设置有侧钩爪(23)，用于接触桥梁路面(15)的外侧壁；配料作业部包括设置在车架车体(18)上的扶梯组件(26)、除锈液箱(24)、胶液加注部(25)、风泵及工具箱。5.根据权利要求4所述的基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固装置，其特征在于:扶梯组件(26)包括端部铰接在车架车体(18)上的扶梯架体(27),扶梯架体(27)分左右两侧，中间通过固定横杆部(35)连接从而形成若干扶梯间隔(28)，在其中至少一间隔处设置有支撑工位(29)；扶梯架体(27)具有连接的水平梯架(46)与下垂梯架(30)；水平梯架(46)铰接在车架车体(18)上；在下垂梯架(30)下端设置有工作梯架，在工作梯架上设置有工作托板(32)，在工作托板(32)上设置有供人站立的工作工位(31)，并配挂有安全带；下垂梯架(30)通过斜拉扶手(33)连接水平梯架(46)和/或工作梯架；在支撑工位(29)，水平梯架(46)具有纵向导向槽(34)；在纵向导向槽(34)中滑动有连接横轴(40)，连接横轴(40)连接有支撑架体(36)的一端部；支撑架体(36)的另一端连接有连接横杆(37)，在连接横杆(37)上设置有弹性卡槽部(38)，用于卡合在固定横杆部(35)上；支撑架体(36)与水平梯架(46)相错设置或卡扣设置；在支撑架体(36)上设置有横向的工艺卡槽(39)，在纵向导向槽(34)一内侧壁上设置有竖直连接凹槽(41)，在水平梯架(46)上设置有第二支撑槽(42)，在支撑架体(36)上设置有支撑长导孔(44)，在支撑架体(36)上设置有定位支撑键(43)；
当支撑架体(36)处于水平状态，支撑架体(36)靠近水平梯架(46)，工艺卡槽(39)咬合对应的固定横杆部(35)上，弹性卡槽部(38)卡在固定横杆部(35)上，连接横轴(40)在纵向导向槽(34)一端；当支撑架体(36)处于竖直状态，连接横轴(40)在纵向导向槽(34)另一端；定位支撑键(43)进入第二支撑槽(42)，连接横轴(40)进入竖直连接凹槽(41)。6.根据权利要求5所述的基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固装置，其特征在于:当行走时，水平梯架(46)在工作梯架下方；当作业时，水平梯架(46)绕端部铰接轴，工作梯架翻转到水平梯架(46)下方。7.根据权利要求6所述的基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固装置，其特征在于:扶梯组件(26)在施工拖板车A(16)或施工拖板车B(17)上对称设置。8.一种基于钢板和碳纤维布的铁路桥梁组合加固方法，其特征在于:加固方法包括以下步骤；加固步骤，首先，进行混凝土表面处理，清除表面劣质混凝土、表面浮浆、表面粉尘，将加固构件表面打磨平整；然后，进行预应力钢板部(4)表面处理，将表面处理平整；其次，确定构件加固位置并对预应力钢板部(4)进行打磨处理，对预应力钢板部(4)进行除锈与打磨，打磨纹路与预应力钢板部(4)受力方向垂直其后；再次，用脱脂棉沾丙酮擦拭干净，待完全干燥后再使用；之后，在加固构件和预应力钢板部(4)的相应位置钻孔进行预应力钢板部(4)预安装；再后来，在混凝土结构上用电锤钻孔，并安装好化学螺栓(6)，检查预应力钢板部(4)粘贴位置及螺栓孔位是否对正；再往后，使用张拉机构对预应力钢板部(4)进行张拉；接下来，配胶作业，将建筑结构胶分为A，B两组份，取洁净容器和称重衡器按说明书配合比混合，并用搅拌器搅拌；再一步，预应力钢板部(4)灌注结构胶粘贴；胶结剂配制好后用腻刀涂抹在已处...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈树礼，李夷豪，王泽涛，周晔，汪胜超，刘祖越，张盼辉，张建功，祁鉴全，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：