一种空心板梁桥的体外预应力加固结构及施工方法

1.本发明涉及空心板桥路建筑结构技术领域，具体为一种空心板梁桥的体外预应力加固结构及施工方法。


背景技术：

2.空心板梁桥结构形式简单，受力明确，经济性好，方便在预制厂大量生产等优点在中小跨桥梁中被广泛应用。体外预应力技术在各类桥梁的加固中得到成熟的应用，但是空心板梁底板厚度较小，无法承受预应力锚固端产生的集中力；且空心板内部空间狭，两块空心板之间通过铰缝连接，无法在空心板左右安装锚具，使得纵向体外预应力加固的在空心板桥上的应用一直处于停滞不前的状态。
3.为此，2020年6月5日公布了“公路桥梁预应力混凝土板梁体外预应力加固结构及方法”的发明专利公告号为：cn111236095a，将空心板上下凿出斜孔，将预应力筋锚固在桥面铺装层上，实现体外预应力应用。
4.然而上述结构存在的缺陷：
5.1.在实际工程中，从板顶向板底凿出一定长度的斜槽存在施工技术缺陷，难度较高。
6.2.体外预应力筋锚固在梁定铺装层，由于板梁桥的铺装层厚度一般为8cm，且桥面铺装层只配置少量钢筋网片甚至存在桥面铺装层为素混凝土，在承受较大锚固集中力时，可能造成锚固失效的问题。
7.3.在汽车荷载的反复直接作用下，锚具可能发生滑移，钢绞线受挤压出现滑移断丝等问题。
8.4.该技术二次加固不方便。
9.5空心板梁顶板厚度小，且空心板截面存在不同程度的挖空，在锚下集中力下可能出现开裂等问题。
10.基于此，本发明设计了一种空心板梁桥的体外预应力加固结构及施工方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

11.发明的目的在于提供一种空心板梁桥的体外预应力加固结构及施工方法，以解决上述技术问题。
12.为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种空心板梁桥的体外预应力加固结构，包括中部设有空腔的空心板桥主体，所述空心板桥主体的两侧上下穿设高强度螺栓，所述空腔两端对应两侧所述高强度螺栓贯穿处浇筑填充有混凝土支撑块，所述混凝土支撑块设置有若干间隔分布的竖向钢筋，所述空心板桥主体的底部纵向设置有体外预应力筋，所述体外预应力筋的中部与所述空心板桥主体的底面之间垫设转向块，所述体外预应力筋的两端均通过锚固装置预紧固定，所述锚固装置同时被所述高强度螺栓锁紧固定。
13.优选的，所述混凝土支撑块的两侧设置有浇筑橡胶挡板，所述浇筑橡胶挡板的外侧设置有上下穿设于所述空心板桥主体中的挡板限位钢筋。
14.优选的，所述混凝土支撑块的上下方侧壁分别开设有螺栓孔和方形操作孔，所述高强度螺栓穿设于所述螺栓孔和方形操作孔中。
15.优选的，锚固装置为l形板件结构，所述l形板件结构的一侧壁与所述空心板桥主体底面贴合并被所述高强度螺栓穿设锁固，另一侧壁与所述空心板桥主体底面垂直并被体外预应力筋穿设后利用锚具锚固。
16.优选的，所述空心板桥主体的顶部具有桥面铺装层，所述高强度螺栓顶端嵌埋于所述桥面铺装层内。
17.优选的，所述空心板桥主体的底部设置有聚合物砂浆保护层，所述体外预应力筋嵌埋于所述聚合物砂浆保护层内。
18.优选的，所述高强度螺栓的螺杆上穿设有预紧弹簧，所述预紧弹簧垫设于空心板桥主体的底部。
19.一种空心板梁桥的体外预应力加固结构的施工方法，包括以下施工步骤：
20.步骤s1：确定锚固装置在空心板桥主体的相应位置，将空心板桥主体的桥面铺装层垂直凿开至空心板桥主体板体结构层表面；
21.步骤s2：再垂直向下切出与高强度螺栓的螺杆直径相适应的螺栓孔，安装上部垫板以及高强度螺栓，修补桥面铺装层；
22.步骤s3：在相应位置自下向上钻孔，孔径与挡板限位钢筋直径相适应，插入挡板限位钢筋；
23.步骤s4：在下方螺栓孔处扩张形成安装浇筑橡胶挡板的和方形操作孔，方便将浇筑橡胶挡板安装在挡板限位钢筋内侧，在浇筑橡胶挡板与空心板桥主体内壁处封堵，将方形操作孔封住只留有灌浆孔道；
24.步骤s5：高强度螺栓附近从底板向上钻孔，安装竖向钢筋；
25.步骤s6：自下而上注入微膨胀细石混凝土浆；待微膨胀细石混凝土达到龄期形成混凝土支撑块；
26.步骤s7：安装锚固装置，预紧高强度螺栓，并张拉外预应力筋后利用锚具锁固。
27.步骤s8：使用聚合物砂浆形成聚合物砂浆保护层对外预应力筋进行密封保护。
28.与现有技术相比，发明的有益效果为：
29.1.在空心板桥主体梁体内设置高强度螺栓，锚固装置与高强度螺栓连接，高强度螺栓为锚固装置提供巨大的预紧力，张拉体外预应力筋以后，预应力通过锚固装置与空心板桥主体巨大的静摩擦力以及高强度螺栓的螺杆与混凝土支撑块的挤压力传递给受拉侧混凝土支撑块。
30.2.由于高强度螺栓的巨大预紧力不能直接施加在空心板桥主体上，在高强度螺栓处设置竖向钢筋并且浇筑混凝土支撑块，防止内部挖空的空心板桥主体被压溃。
31.3.螺栓孔以及方形操作孔洞均开槽，施工难度小。
32.4.体外预应力筋锚固在空心板桥主体下侧，板梁下部净空大，方便检查和维护。
33.5.为防止高强度螺栓的预紧力的降低，在锚固装置之间设置预紧弹簧，利用预紧弹簧传递给螺杆的弹性力使其保持在预紧弹簧高应力状态，进而保证锚固装置的可靠传
力。
附图说明
34.为了更清楚地说明发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明整体截面结构示意图；
36.图2为图1中的a-a向结构示意图；
37.图3为图1中的b-b向结构示意图；
38.图4为图1中的c-c向结构示意图；
39.图5为图1中的d-d向结构示意图；
40.图6为图1中局部结构示意图；
41.图7为图6中的e-e向结构示意图。
42.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
43.1-空腔，2-空心板桥主体，3-高强度螺栓，31-预紧弹簧，4-混凝土支撑块，5-竖向钢筋，6-体外预应力筋，61-锚具，7-转向块，8-锚固装置，9-浇筑橡胶挡板，10-挡板限位钢筋，11-螺栓孔，12-方形操作孔，13-桥面铺装层，14-聚合物砂浆保护层。
具体实施方式
44.下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于发明保护的范围。
45.请参阅图1-7，发明提供一种技术方案：一种空心板梁桥的体外预应力加固结构，包括中部设有空腔1的空心板桥主体2，所述空心板桥主体2的两侧上下穿设高强度螺栓3，高强度螺栓3的具体数量视空心板桥主体2尺寸而定，呈等距排列分布。
46.所述空心板桥主体2的顶部具有桥面铺装层13，所述高强度螺栓3顶端嵌埋于所述桥面铺装层13内，高强度螺栓3安装时先在桥面铺装层13上开槽，安装后张紧固定后再封填开槽位置，从而隐藏高强度螺栓3的端头部分，防止直接裸露于桥面。
47.部分高强度螺栓3穿过空腔1所在位置，所述空腔1两端对应两侧所述高强度螺栓3贯穿处浇筑填充有混凝土支撑块4，混凝土支撑块4由现浇微膨胀混凝土浇筑成型，所述混凝土支撑块4设置有若干间隔分布的竖向钢筋5，竖向钢筋5自空心板桥主体2底部竖直穿入，作为混凝土支撑块4的钢筋骨架，保证混凝土支撑块4强度。
48.所述混凝土支撑块4的两侧设置有浇筑橡胶挡板9，所述浇筑橡胶挡板9的外侧设置有上下穿设于所述空心板桥主体2中的挡板限位钢筋10，浇筑橡胶挡板9主要起到作为混凝土支撑块4浇筑时的成型模板作用，挡板限位钢筋10抵挡于浇筑橡胶挡板9外侧，对浇筑橡胶挡板9起到支撑作用。
49.所述混凝土支撑块4的上下方侧壁分别开设有螺栓孔11和方形操作孔12，所述高强度螺栓3穿设于所述螺栓孔11和方形操作孔12中，螺栓孔11在混凝土支撑块4浇筑之前即
开设，用来锁固高强度螺栓3，方形操作孔12为螺栓孔11的下半部分扩切形成，用于向空腔1中置入浇筑橡胶挡板9，以及后期部分封堵后留置混凝土浆的灌入口。
50.所述空心板桥主体2的底部纵向设置有体外预应力筋6，所述体外预应力筋6的中部与所述空心板桥主体2的底面之间垫设转向块7，通过转向块7将体外预应力筋6中部向下撑起支离空心板桥主体2底面。
51.所述空心板桥主体2的底部设置有聚合物砂浆保护层14，所述体外预应力筋6嵌埋于所述聚合物砂浆保护层14内，起到隔绝体外预应力筋6的作用。
52.所述体外预应力筋6的两端均通过锚固装置8预紧固定，所述锚固装置8同时被所述高强度螺栓3锁紧固定，锚固装置8为l形板件结构，所述l形板件结构的一侧壁与所述空心板桥主体2底面贴合并被所述高强度螺栓3穿设锁固，另一侧壁与所述空心板桥主体2底面垂直并被体外预应力筋6穿设后利用锚具61锚固，锚固装置与高强度螺栓连接，高强度螺栓为锚固装置提供巨大的预紧力，张拉体外预应力筋以后，预应力通过锚固装置与空心板桥主体巨大的静摩擦力以及高强度螺栓的螺杆与混凝土支撑块的挤压力传递给受拉侧混凝土支撑块，形成稳定的张拉锚固结构。
53.工作原理实施例：
54.步骤s1：确定锚固装置8在空心板桥主体2的相应位置，将空心板桥主体2的桥面铺装层13垂直凿开至空心板桥主体2板体结构层表面；
55.步骤s2：再垂直向下切出与高强度螺栓3的螺杆直径相适应的螺栓孔11，安装上部垫板以及高强螺栓，修补桥面铺装层13；
56.步骤s3：在相应位置自下向上钻孔，孔径与挡板限位钢筋10直径相适应，插入挡板限位钢筋10；
57.步骤s4：在下方螺栓孔11处扩张形成安装浇筑橡胶挡板9的和方形操作孔12，方便将浇筑橡胶挡板9安装在挡板限位钢筋10内侧，在浇筑橡胶挡板9与空心板桥主体2内壁处封堵，将方形操作孔12封住只留有灌浆孔道；
58.步骤s5：高强度螺栓3附近从底板向上钻孔，安装竖向钢筋5；
59.步骤s6：自下而上注入微膨胀细石混凝土浆；待微膨胀细石混凝土达到龄期形成混凝土支撑块4；
60.步骤s7：安装锚固装置8，预紧高强度螺栓3，并张拉外预应力筋6后利用锚具61锁固。
61.步骤s8：使用聚合物砂浆形成聚合物砂浆保护层14对外预应力筋6进行密封保护。
62.尽管已经示出和描述了发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
63.上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
64.以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的公路桥梁预应力混凝土板梁体外预应力加固结构及方法并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。