[发明专利]表层植入预应力高性能筋材补强混凝土桥墩的方法

说明书

本发明为表层植入预应力高性能筋材补强混凝土桥墩的方法，该方法包括以下内容：在需要补强的混凝土桥墩表面的混凝土保护层中开槽，开槽的深度不超过混凝土保护层厚度的2/3；然后在开槽中植入高性能筋材，再通过张拉千斤顶对高性能筋材施加预应力，预应力施加到位后，将高性能筋材端部对焊，最后用凝胶材料封填槽道，修补混凝土表面，在不增加桥墩表层混凝土厚度的前提下使桥墩的表面开槽区域与未开槽区域形成一个整体，实施对混凝土桥墩的植入式预应力筋材补强。该新方法能够使得承载能力不足的混凝土桥墩，其承载力得到快速修复提升，可以使混凝土桥墩的承载力提升到补强前承载力的1.4‑2倍，补强效果优势明显，补强施工工艺简单。

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土桥梁工程技术领域，尤其涉及表层植入预应力高性能筋材补强混凝土桥墩的新方法。

背景技术

近年来，国内外大地震频发，造成的人员伤亡和财产损失不计其数，严重影响社会发展。桥梁是公路、铁路交通基础设施网络中最关键的要素之一，在地震作用下往往属于薄弱环节，而桥墩作为桥梁结构抗震中最重要的抗侧力构件，又是地震作用下桥梁结构中最易破坏的部位。桥墩在地震中发生破坏，主要因为塑性铰区的延性和抗剪能力不足，表现为箍筋的配置数量不足和其搭接长度不够。

我国存在大量基于旧的桥梁抗震设计规范设计的箍筋配置不足的钢筋混凝土桥墩，加之由于服役时长和环境的劣化，旧桥墩还存在混凝土开裂、疏松、塌落、钢筋外露等病害，而我国地震多发地带遍布，在地震作用下这些旧桥墩存在很大的倒塌风险。考虑日益增长的交通压力和经济成本等原因，对现有旧的桥墩结构完全拆除重建是不切实际的，因此对旧桥桥墩进行抗震补强显得尤为紧迫。

如专利号为ZL201821103588.3的中国专利，公开了一种加固既有桥梁扩大基础和桥墩的结构。包括桥墩和桥墩基础的加固。将桥墩和基础的混凝土表面凿毛，在桥墩和基础上钻孔，在孔中植入钢筋，在桥墩表面挂置钢筋网片，在桥墩基础上加挂构造箍筋，再在桥墩和基础外部浇筑钢纤维混凝土。该方法实际上是加大截面法的一个变种。其缺点在于：①工艺复杂，要在桥墩混凝土中钻孔、植筋、加挂钢丝网或构造箍筋再浇筑混凝土；②由于在表面重新浇筑混凝土，加大了桥墩的截面面积和在河道中的阻水面积；③混凝土的浇筑也使得湿作业量非常大，施工只能在河道的枯水季节进行；④钻孔植筋会破坏桥墩和基础的固有承载能力且施工期间桥墩的安全性和稳定性降低；⑤后置的补强层存在应力滞后，在桥梁荷载加大的情况下，有可能出现梯次破坏。

本发明表层植入预应力高性能筋材补强混凝土桥墩的新方法，克服了以往各种加固方法的缺点，是在需要补强的混凝土桥墩表面混凝土保护层中开槽，然后在混凝土槽中植入高性能筋材，再通过张拉千斤顶对筋材施加预应力，预应力施加到位后，将筋材端部对焊，并向槽中注入凝胶结材料使之形成整体，最后修补混凝土表面(修补后使其表面无外露钢筋)，实施对混凝土桥墩的植入式预应力筋材补强，以此克服桥墩箍筋的配置数量不足和其搭接长度不够的问题，从而来改善桥墩性能。

发明内容

针对已有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种表层植入预应力高性能筋材补强混凝土桥墩的新方法，该新方法能够使得承载能力不足的混凝土桥墩，其承载力得到快速修复提升，采用本发明方法补强混凝土桥墩，可以使混凝土桥墩的承载力提升到补强前承载力的1.4-2倍，补强效果优势明显，补强施工工艺简单。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种表层植入预应力高性能筋材补强混凝土桥墩的方法，该方法包括以下内容：在需要补强的混凝土桥墩表面的混凝土保护层中开槽，开槽的深度不超过混凝土保护层厚度的2/3且开槽深度约为待植入的高性能筋材直径的3倍，开槽宽度为待植入的高性能筋材的直径的两倍；然后在开槽中植入高性能筋材，再通过张拉千斤顶对高性能筋材施加预应力，预应力施加到位后，将高性能筋材端部对焊，最后用凝胶材料封填槽道，修补混凝土表面，在不增加桥墩表层混凝土厚度的前提下使桥墩的表面开槽区域与未开槽区域形成一个整体，实施对混凝土桥墩的植入式预应力筋材补强。

优选开槽深度为2.5-5cm。