[发明专利]一种对简支空心板主梁抗弯加固的方法

说明书

技术领域

本发明涉及公路桥梁，具体为一种对既有简支空心板主梁进行抗弯加固的方法。

背景技术

空心板梁桥是小跨径桥梁10～20m最常用的结构形式之一，多数以简支梁为主，适合工厂化批量生产，装配式施工。空心板梁桥断面由多片主梁组成，主梁间设置铰缝，主梁架设完毕后，铰缝同桥面现浇层混凝土一并浇筑后，多块主梁、铰缝及桥面现浇层形成一个整体，承受汽车等荷载。在桥梁纵向上，主梁是最主要的受力构件。

然而，在空心板梁桥投入运营后，主梁底板常出现横向裂缝，主要表现为：发生在主梁跨中底板附近，间距最小可达100～200mm，根据裂缝深度的大小，分为浅缝和贯穿主梁内部的深度裂缝两种情况，尤其后者危害大，伴随主梁顶板的损坏，常常引起主梁内积水、渗水等次生病害。横向裂缝发生的主要原因是由于主梁抗弯承载力不足，主梁底板的弯曲应力超过混凝土的极限抗拉强度。

当空心板主梁底板发生横向裂缝后，需要进行加固维修，以保证结构的安全性和耐久性。常采用的加固方法是直接在主梁底板粘贴钢板进行加固，这种加固形式的不足之处是钢板不能参与承担加固前已经作用在主梁上的恒载弯矩，只能参与承担汽车荷载和后加恒载引起的内力，主梁的抗弯承载力提高有限。钢板与主梁既有的受拉钢筋相比，其应力应变相对滞后，在极限状态时，其应力应变远达不到抗拉强度设计值，但主梁的受拉钢筋已经达到其抗拉设计强度，因而造成钢板不能充分发挥其材料性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种对既有简支空心板主梁进行抗弯加固的方法，以克服上述直接在主梁的底板粘贴钢板加固方法存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明采取将简支空心板主梁加固前存在的跨中恒载弯矩卸载后粘贴钢板的方法进行加固，其施工步骤如下：

步骤1、拆除桥面附属设施，凿除主梁间铰缝和桥面现浇层，保留主梁；

步骤2、在桥下搭设施工用操作平台；

步骤3、对主梁进行表面处理：

先对裂缝进行封闭或灌封；达到养护时间后凿除2～8mm厚混凝土表层，使坚实的混凝土内层露出；然后用斩斧轻斩露出的混凝土表面，形成平整的粗糙面；除去表面上的粉尘；对表面较严重的凹凸不平用环氧树脂砂浆修补；

步骤4、卸载主梁跨中恒载弯矩：

在主梁底板下、距两侧支座分别为主梁跨径的1/4处安装两个千斤顶，利用千斤顶将主梁顶起，使主梁与支座完全分离，主梁荷载由原来的支座承担转为由千斤顶承担，此时原简支的受力体系转变为简支体带悬臂的受力体系，受力体系转换后主梁跨中恒载弯矩变为0，主梁跨中恒载弯矩被卸载；

为确保桥梁的安全性，该卸载主梁跨中恒载弯矩的方法必须同时具备以下A、B两个条件才可采用(不同时具备A、B两个条件则不能采用本发明加固方法)：

A、施工过程中，在千斤顶作用位置处主梁产生的最大负弯矩(q₁+q₂)l²/32不能大于主梁的极限抗弯承载能力M_u：

(q₁+q₂)×l²/32≤M_u

式中：

M_u：千斤顶作用位置处主梁的极限抗弯承载力(kNm)，由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)第5.2.3条求得，

q₁：主梁的恒载荷载集度(kN/m)，

q₂：铰缝和桥面现浇层的湿重荷载集度(kN/m)；

B、施工过程中，在千斤顶作用位置处主梁产生的最大负弯矩(q₁+q₂)l²/32产生的裂缝W_fk不能大于主梁最大裂缝宽度限值W_u：