[发明专利]混凝土桥面板负弯矩区预应力UHPC抗弯加固结构及其设计和施工方法

权利要求书

1.一种混凝土桥面板负弯矩区预应力UHPC抗弯加固结构，其特征在于，包括铺设于混凝土桥面板的预应力钢绞线、浇筑于混凝土桥面板并与预应力钢绞线粘结形成整体的UHPC加固层、预制UHPC锚固装置及预制钢-UHPC转向装置，所述UHPC加固层采用速凝、减缩UHPC材料现浇而成，并配置增韧钢筋网，所述预制钢-UHPC转向装置实现预应力钢绞线由混凝土桥面板上缘向混凝土桥面板下缘的方向转变，所述预应力钢绞线由所述预制UHPC锚固装置锚固在混凝土桥面板下缘。

2.根据权利要求1所述的混凝土桥面板负弯矩区预应力UHPC抗弯加固结构，其特征在于，所述混凝土桥面板进行凿毛处理，并在凿毛表面植插桥面板植筋；在混凝土桥面板设计位置开设用于铺设预应力钢绞线的预应力钢绞线凹槽通道、用于安装预制钢-UHPC转向装置的转向装置安装凹槽和用于预应力钢绞线穿过桥面板的桥面板预应力钢绞线孔道，并在所述转向装置安装凹槽处钻设转向装置植筋孔，在预制UHPC锚固装置对应位置钻设锚固装置螺栓孔。

3.根据权利要求2所述的混凝土桥面板负弯矩区预应力UHPC抗弯加固结构，其特征在于，所述预应力钢绞线按设计荷载计算进行配置，且所述UHPC加固层与混凝土桥面板通过新老混凝土粘结作用和桥面板植筋连接固定。

4.根据权利要求2所述的混凝土桥面板负弯矩区预应力UHPC抗弯加固结构，其特征在于，所述预制钢-UHPC转向装置包括预制UHPC转向块、包覆于所述预制UHPC转向块表面的转向块加劲钢板；所述预制UHPC转向块预埋有转向装置外伸钢筋，并开设有转向装置预应力钢绞线通孔，所述转向装置外伸钢筋与桥面板转向装置植筋孔配对；所述转向块加劲钢板预留坡口；

在混凝土桥面板中的转向装置植筋孔内注入速凝植筋胶，将转向装置外伸钢筋插入转向装置植筋孔内，然后在转向块加劲钢板预留坡口位置将转向块加劲钢板与混凝土桥面板受力钢筋焊接，实现预制钢-UHPC转向装置的安装固定。

5.根据权利要求2所述的混凝土桥面板负弯矩区预应力UHPC抗弯加固结构，其特征在于，所述预制UHPC锚固装置包括预制UHPC锚固块、单孔锚具，所述预制UHPC锚固块预留有螺栓孔道、锚固装置预应力钢绞线孔道和封锚凹槽，所述单孔锚具用于将预应力钢绞线的两端锚固在预制UHPC锚固块的钢垫板上；所述预制UHPC锚固装置与混凝土桥面板通过高强螺栓连接固定，所述高强螺栓插入所述螺栓孔道内并延伸至桥面板的锚固装置螺栓孔；所述封锚凹槽用于在预制UHPC锚固装置安装固定后注入速凝UHPC灌浆料。

6.根据权利要求1所述的混凝土桥面板负弯矩区预应力UHPC抗弯加固结构，其特征在于，所述UHPC加固层所用速凝、减缩UHPC材料，在3d的抗压强度需达到28d抗压强度80％以上，其自收缩量控制在300με内；增韧钢筋网采用HRB400级钢筋，直径范围为Φ8～Φ12。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的混凝土桥面板负弯矩区预应力UHPC抗弯加固结构的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，根据原桥梁结构设计图和检测报告，确定主梁支点截面尺寸、混凝土强度和配筋；根据拟定设计荷载，按规范计算主梁支点截面弯矩设计值；

步骤S2，根据原混凝土桥梁主梁支点截面尺寸、顶板厚度和钢筋保护层厚度，初步拟定UHPC加固层厚度和预应力钢绞线的数量和面积；

步骤S3，预应力UHPC抗弯加固混凝土桥面板负弯矩区的内力复核：按受弯构件正截面承载力计算进行内力复核，确定预应力钢绞线截面面积；

步骤S4，根据预应力钢绞线计算面积，确定预应力钢绞线尺寸规格和数量，并制定混凝土桥面板负弯矩区预应力UHPC抗弯加固结构的具体加固方案。