[发明专利]一种宽幅箱梁桥主梁顶板加固结构及该结构的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及公路桥梁，特别是针对主梁顶板发生变形和开裂的宽幅箱梁桥提供的一种主梁顶板加固结构及该结构的施工方法。

背景技术

本发明所述宽幅箱梁桥是指主梁顶板厚度d₁为主梁腹板两内侧面间的宽度K的1/70～1/30的单箱单室普通钢筋混凝土连续梁桥、单箱单室预应力混凝土连续梁桥和单箱单室预应力混凝土连续刚构桥。

这种宽幅箱梁桥在施工完成投入运营后，由于宽幅箱梁桥主梁顶板厚度(一般为25cm～35cm)与主梁顶板宽度之比过小，使主梁顶板刚度不足，在车辆荷载作用下主梁顶板呈下挠状态，在收缩和徐变的共同影响下常产生过大变形；又因主梁顶板厚度较小，可提供结构抗裂的截面有效高度较小，主梁顶板的强度和抗裂性能不足，使主梁顶板的下缘常产生大量裂缝。

主梁顶板下挠变形和大量裂缝的产生严重影响主梁的耐久性及安全性；同时桥面铺装会出现大面积网裂和下陷，使桥面防水层被破坏，桥面水渗入主梁顶板，加速主梁顶板钢筋锈蚀，进一步影响主梁顶板的耐久性。

目前对发生上述病害的宽幅箱梁桥主梁顶板尚无好的解决方法。

发明内容

本发明的目的是对发生上述病害的宽幅箱梁桥主梁顶板提供一种主梁顶板加固结构及该结构的施工方法。

本发明提供的宽幅箱梁桥主梁顶板加固结构，在主梁顶板的底面沿顺桥向增设间隔布置的顶板加厚横梁，在顶板加厚横梁之间有沿横桥向间隔设置的顶纵梁；顶板加厚横梁中有通过塑料波纹管布置的预应力钢筋，预应力钢筋的两端通过主梁腹板由锚具锚固在主梁腹板的两外侧面上。

所述顶板加厚横梁沿顺桥向的相互间距s_v为：1200mm≤s_v≤K/4，式中K为主梁腹板两内侧面间的宽度(mm)；

顶板加厚横梁的宽度b₂＝300mm；

顶板加厚横梁的中心高度d₂按下式计算得出：

式中

K：主梁腹板两内侧面间的宽度(mm)，

E_c：主梁混凝土的弹性模量(MPa)，

s_v：顶板加厚横梁沿顺桥向的相互间距(mm)，

d₁：主梁顶板厚度(mm)，

d₂的计算结果按照10mm为模数取用(例如，计算结果为408mm时，取d₂＝410mm；计算结果为402mm时，取d₂＝400mm)；

顶纵梁的高度d₃为：d₂/3≤d₃≤d₂/2；

顶纵梁之间、顶纵梁与主梁腹板之间的横向间距K1相等，为主梁顶板厚度d₁的8～12倍；

在单个顶板加厚横梁中配置的预应力钢筋根数n按下式计算：

式中

int：取整函数，按四舍五入法则进行取整，

K：主梁腹板两内侧面间的宽度(mm)，

σ_con：预应力钢筋的张拉控制应力设计值(MPa)，

A_p1：单根预应力钢筋的截面面积(mm²)，

d₂：顶板加厚横梁的中心高度(mm)，

s_v：顶板加厚横梁沿顺桥向的布置间距(mm)，

d₁：主梁顶板厚度(mm)，

a_p：预应力钢筋重心至顶板加厚横梁底面的距离(mm)。

上述主梁顶板加固结构的施工方法包括以下步骤：

步骤1、修补主梁顶板

对裂缝宽度小于0.15mm的斜裂缝，用环氧树脂进行表面封闭；对裂缝宽度大于0.15mm的斜裂缝，用环氧树脂进行注胶；

步骤2、在主梁腹板两侧面沿顺桥向间隔钻孔，钻孔位置和下述顶板加厚横梁中预埋的塑料波纹管相对应；

步骤3、浇筑顶板加厚横梁和顶纵梁

对主梁顶板底面将布置顶板加厚横梁和顶纵梁的部位进行表面处理，凿毛使骨料外露；植顶板加厚横梁钢筋和顶纵梁钢筋；清除浮尘后对植筋周围表面涂刷环氧树脂；然后架设模板，采用钢纤维混凝土浇筑顶板加厚横梁和顶纵梁，浇筑时将塑料波纹管通过主梁腹板的钻孔置于顶板加厚横梁中；浇筑完成后在塑料波纹管中穿送预应力钢筋；