基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统及施工方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于预应力纤维增强复合材料FRP网格的空心板梁桥加固系统及施工方法，加固系统包括FRP网格、反力板、千斤顶、托板、U形筋和地聚物砂浆，FRP网格的张拉端锚固有锚板，托板的中部开设有将锚板卡入的凹槽，反力板、托板和锚板两侧穿插有张拉螺杆；施工方法为：(1)清理待加固空心板梁底面；(2)组装预紧装置；(3)固定托板；(4)安装预紧装置并固定FRP网格；(5)安装反力板和千斤顶，张拉FRP网格；(6)拆卸千斤顶和反力板；(7)穿过FRP网格网孔向上植入跨铰缝的U形筋；(8)在FRP网格表面喷涂地聚物砂浆。本发明专利技术实现对FRP网格的高效张拉，快速修复空心板梁桥，保障正常使用与长期耐久性。期耐久性。期耐久性。

【技术实现步骤摘要】
基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统及施工方法


[0001]本专利技术涉及桥梁维修加固
，涉及一种基于预应力纤维增强复合材料FRP网格的空心板梁桥加固系统及施工方法。

技术介绍

[0002]目前的交通基础设施中现役大量混凝土空心板梁桥，在自然环境及车辆往复荷载作用下，底板开裂、铰缝破损、过度下挠等病害十分普遍，给桥梁正常使用和行车安全带来较大隐患。
[0003]目前常用修复与加固方法包括外贴钢板、外贴FRP板、外贴碳纤维布、张拉体外预应力钢绞线等。相关研究和工程实践表明：上述常规加固方法虽然能够短期内提升结构受力性能，但外贴加固法在环境温度变化较大时，常用的环氧结构胶易脱落造成剥离破坏，体外预应力中的预应力钢绞线易发生锈蚀和疲劳断裂，危及行车安全，不能满足桥梁的长期安全服役需求。
[0004]FRP网格加固法作为近年来新兴的一种加固方法，通过涂抹或高压喷射无机黏结材料将FRP网格与既有结构形成整体，能够克服结构胶易老化、钢材易锈蚀和不耐疲劳等问题，特别适宜于长期处于自然环境及车辆往复荷载影响下的混凝土桥梁结构的修复与加固。
[0005]然而，目前FRP网格加固法的应用与研究主要为直接黏贴的被动加固方式，不能恢复既有裂缝和挠度变形，缺乏对FRP网格施加预应力的有效方法以及针对空心板梁桥的高效主动加固方法。
[0006]为实现对空心板梁桥的快速、高效、长寿命加固，有必要提出一种针对性的预应力FRP网格加固系统及施工方法。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统及施工方法，以解决现有的加固方法仅能短期内提升结构的受力性能，不能满足桥梁的长期安全服役需求；以及现有FRP网格加固法中普遍采用直接黏贴的被动加固方式，不能恢复已有的裂缝和挠度变形，难以满足桥梁高效加固和长期耐久要求的技术问题。
[0008]技术方案：本专利技术基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统，包括FRP网格、反力板、千斤顶、托板、U形筋和地聚物砂浆，FRP网格的张拉端锚固有锚板，托板的中部开设有将锚板卡入的凹槽，反力板、托板和锚板两侧穿插有张拉螺杆。
[0009]锚板为上表面、下表面和侧面开设有内螺纹通孔的金属板。
[0010]托板上开设有供张拉螺杆穿插的通孔。
[0011]FRP网格为碳纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维与环氧树脂复合而成的网格状纤维增强复合材料。
[0012]FRP网格的幅宽与锚板的宽度相同。
[0013]U形筋的材质为不锈钢。
[0014]本专利技术基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统的施工方法包括以下步骤：
[0015](1)对待加固的空心板梁桥的底板裂缝的部位进行加固，清理空心板梁桥的底板表面；
[0016](2)将FRP网格的张拉端的上表面和下表面采用锚板和沉头螺栓预紧，组成预紧装置；
[0017](3)在待加固的部位通过预紧螺栓将托板固定在空心板梁的底部；
[0018](4)安装预紧装置并固定FRP网格：将预紧装置卡入托板的凹槽内，调整至预紧装置的内侧与托板的凹槽内侧的距离大于设定的张拉距离，将FRP网格的固定端采用锚具锚固在空心板梁的底部；
[0019](5)将千斤顶安装在反力板与托板之间，在反力板、托板和锚板的两端穿插张拉螺杆，安装垫片，拧紧张拉螺杆两端的螺母，固定千斤顶，利用千斤顶张拉FRP网格到设计预应力数值；
[0020](6)预紧张拉螺杆上的螺母及垫片，卸下千斤顶和反力板，截去多余长度的张拉螺杆；
[0021](7)在空心板梁的底板下表面沿铰缝150mm～300mm的间距确定U形筋的位置，并避开空心板梁内钢筋和预应力筋的位置，对应同一个U形筋的两个植筋孔对称布置于铰缝两侧，定好位置进行钻孔，钻孔深度等于U形筋的植入段长度，钻孔内灌注植筋胶，将U形筋穿过FRP网格的网孔后植入钻孔内；
[0022](8)喷涂地聚物砂浆：在张拉后的FRP网格的表面喷涂地聚物砂浆，养护两个小时以上，完成加固。
[0023]步骤(1)中，对空心板梁桥的底板裂缝进行横桥加固。
[0024]步骤(7)中，在空心板梁桥的底板下表面沿铰缝确定U形筋的位置，采用钢筋定位仪避开空心板梁内钢筋和预应力筋的位置。
[0025]步骤(8)中的地聚物砂浆为偏高岭土
‑
矿渣复合胶凝体系通过碱溶液激发获得的无机胶凝材料。
[0026]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0027](1)本专利技术基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统的施工周期短，该加固系统可有效实现FRP网格的张拉和锚固。
[0028](2)本专利技术的加固系统中采用预应力FRP网格实现主动加固，进一步发挥了材料强度，可有效恢复空心板梁底板的既有裂缝并抑制其进一步扩展，同时还提高空心板梁桥横向受力整体性，降低铰缝破损带来的危害。
[0029](3)本专利技术采用耐久性好、黏结性强和快速固化的地聚物砂浆作为FRP网格的黏结材料，可有效提高空心板梁桥的长期耐久性，显著降低养护周期，实现快速加固施工。
[0030](4)本专利技术的空心板梁的铰缝间植入U形筋，一方面可提高空心板梁桥横向整体性，降低铰缝进一步破损风险；另一方面加强了加固层与既有混凝土间的黏结性能，保障加固效果。
附图说明
[0031]图1是本专利技术基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统的施工方法图；
[0032]图2是本专利技术的空心板梁桥加固的横桥向断面示意图；
[0033]图3是本专利技术的空心板梁桥加固的底部示意图；
[0034]图4是本专利技术对空心板梁桥加固完成后的底部示意图；
[0035]图5是本专利技术的空心板梁桥加固的局部示意图；
[0036]图6是本专利技术基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统的局部结构图；
[0037]图7是本专利技术的加固系统中的托板结构示意图。
具体实施方式
[0038]实施例：
[0039]如图1至图7所示，本专利技术基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统包括FRP网格2、反力板14、千斤顶12、托板11、U形筋15和地聚物砂浆6，FRP网格2的张拉端锚固有锚板4，托板11的中部开设有将锚板4卡入的凹槽，反力板14、托板11和锚板4两侧穿插有张拉螺杆13。
[0040]其中，FRP网格2的张拉端的上下表面锚固的锚板4组成预紧装置。锚板4为上表面、下表面和侧面开设有内螺纹通孔的金属板。托板11上开设有供张拉螺杆13穿插的通孔。U形筋15的材质为不锈钢，U形筋的大小根据空心板梁桥的构件尺寸确定。
[0041]张拉螺杆13的长度应大于反力板14到锚板4靠近FRP网格2一侧的距离，反力板14对称设置两个供张拉螺杆13穿过的通孔。
[0042]本专利技术基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统的施工方法包括以下步骤：
[0043](1)在空心板梁桥1的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统，其特征在于：包括FRP网格(2)、反力板(14)、千斤顶(12)、托板(11)、U形筋(15)和地聚物砂浆(6)，所述FRP网格(2)的张拉端锚固有锚板(4)，所述托板(11)的中部开设有将锚板(4)卡入的凹槽，所述反力板(14)、托板(11)和锚板(4)两侧穿插有张拉螺杆(13)。2.根据权利要求1所述的基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统，其特征在于：所述锚板(4)为上表面、下表面和侧面开设有内螺纹通孔的金属板。3.根据权利要求1所述的基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统，其特征在于：所述托板(11)上开设有供张拉螺杆(13)穿插的通孔。4.根据权利要求1所述的基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统，其特征在于：所述FRP网格(2)为碳纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维与环氧树脂复合而成的网格状纤维增强复合材料。5.根据权利要求1所述的基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统，其特征在于：所述FRP网格(2)的幅宽与锚板的宽度相同。6.根据权利要求1所述的基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统，其特征在于：所述U形筋(15)的材质为不锈钢。7.一种如权利要求1所述的基于预应力FRP网格的空心板梁桥加固系统的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对待加固的空心板梁桥(1)的底板裂缝(5)的部位进行加固，清理空心板梁桥(1)的底板表面；(2)将FRP网格(2)的张拉端的上表面和下表面采用锚板(4)和沉头螺栓(9)预紧，组成预紧装置；(3)在待加固的部位通过预紧螺栓(10)将托板(11)固定在空心板梁(1)的底部；(4)安装预紧装置并固定FRP网格(2)：将预紧装置卡入托板(11)的凹槽内，调整至预紧装置的内侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：施嘉伟，童若禹，武善侠，李文耀，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：