專利名稱：一種橋梁加固方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁加固方法。
背景技術：
根據2006年全國公路統計年報，截止至2005年底全國有危橋10443座、378439延 米，其中國道危橋1942座，11萬延米。國省道上有1.2萬多座橋梁(約47萬延米)的技術 狀況為三類，存在明顯安全隱患，一旦受重載交通及自然災害等突發事件的影響，這些橋梁 極可能轉變為危橋。因此，需要維修加固改造的橋梁數量巨大。常用的橋梁加固方法有體外預應力加固法、加大截面加固法、粘貼鋼板加固法、粘 貼碳纖維加固法、混凝土裂縫封閉方法、改變結構受力體系法、不繡鋼絞線網_聚合物砂漿 加固法和預應力高強鋼絲加固技術。預應力高強鋼絲網-聚合物砂漿復合面層加固技術需 要將被加固構件進行界面處理，然后將鋼絲網敷設于被加固構件的受拉區域，再在其表面 涂抹聚合物砂漿，該加固技術能同時顯著提高結構剛度和承載力，施工簡單且成本低，施工 時不需要中斷交通，疲勞性能理想，耐久性好，現有其他加固技術中的缺點都得到了較好地 解決或改善，但極限階段往往發生鋼筋屈服、鋼絲繩斷裂、受壓區混凝土壓壞的延性破壞。在預應力張拉錨固體系方面，由于國外技術的專利與保密，我國的研究與生產技 術一直比較滯后，長期以來，以采用傳統的預應力錨夾具為主，而鋼絞線的錨夾具長期依賴 進口。研究表明，傳統的夾片式錨具應用于鋼絲繩，會出現兩種失效形式鋼絲繩從錨具中 滑出和鋼絲繩在錨具中被夾斷，因此要把夾片式錨具用于鋼絲繩，就必須對傳統的夾片式 錨具進行改造。在傳統的夾片式錨具中，夾片和錨杯的錐角相同，在錨具張拉過程中，隨著張拉力 增加，夾片擠壓錨杯的力也隨之增加，從而使錨杯產生變形，引起錐角變大，致使沿夾片全 長均勻分布的力向夾片小端集中，導致鋼絲繩在夾片全長的夾痕大端淺小端深，使鋼絲繩 未達到規定的極限拉力，因鋼絲繩上產生應力集中而被破壞。
發明內容
本發明的目的是提供一種橋梁加固方法。本發明提供的橋梁加固方法，是應用預應力高強鋼絲網錨具進行橋梁加固。本發明還保護預應力高強鋼絲網錨具在橋梁加固中的應用。所述預應力高強鋼絲網錨具包括錨固件1、螺栓2、螺桿3和夾片4 ；所述錨固件1為六面體狀，其中一組相對面(上、下兩個底面)之間設有至少四 個通孔1(5)，另外兩組相對面中的一組相對面(前、后兩個底面)之間設有至少六個通孔 11(6)；所述通孔II由壁上設有螺紋的螺栓區6-1和供高強鋼絲繩穿過的高強鋼絲繩導向 區6-2組成；所述螺桿3的外壁設有螺紋；螺桿沿軸向設有供高強鋼絲繩穿過的與高強鋼絲繩 的直徑匹配的通孔III ；
所述夾片4沿軸向設有供高強鋼絲繩穿過的與高強鋼絲繩的直徑匹配的通孔IV ； 所述夾片沿軸向依次分為與螺桿相接的圓柱區A(4-l)、圓臺區4-2和圓柱區B(4-3)三部 分；所述圓臺區上，與所述圓柱區A相接處的直徑大于與所述圓柱區B相接處的直徑；所述 圓柱區B的直徑小于所述圓臺區上與所述圓柱區B相接處的直徑；所述圓柱區A的直徑小 于所述圓臺區上與所述圓柱區A相接處的直徑；所述圓柱區A的直徑大于所述圓柱區B的 直徑；圓柱區A和圓臺區沿軸向均勻分割為三瓣或四瓣；所述螺栓2的外壁設有螺紋；螺栓沿軸向設有通孔V ；所述通孔V沿軸向分成螺桿 區2-1和錨杯區2-2 ；所述螺桿區的壁上設有螺紋；所述螺栓設于所述錨固件的通孔II的螺栓區內，螺栓外壁的螺紋與所述螺栓區 的螺紋相匹配；所述螺桿設于所述螺栓的螺桿區內，螺桿外壁的螺紋與所述螺桿區的螺紋 相匹配；所述夾片的圓柱區A設于所述螺栓的螺桿區內，且與所述螺桿相接；所述夾片的圓 臺區設于所述螺栓的錨杯區內，所述圓臺區與所述圓柱區A相接的面的外緣與所述螺栓的 錨杯區的壁相接，所述圓臺區與所述圓柱區A相接的面與所述螺桿區和所述錨杯區相接處 的橫截面重合；所述夾片的圓柱區B位于所述錨固件的通孔II的高強鋼絲繩導向區內；所 述夾片的圓臺區的椎角較所述螺栓的錨杯區的椎角大0. 05-0. 5度。本發明提供的橋梁加固方法，可為用至少一對所述預應力高強鋼絲網錨具將高強 鋼絲繩錨固在待加固橋梁的梁底，用每對預應力高強鋼絲網錨具將高強鋼絲繩進行固定的 方法如下1)將待加固橋梁底部兩端的混凝土和錨具與混凝土連接的面一起打磨，先用結構 膠將錨固件(有螺桿的一側向外)粘貼在打磨過的位置，再用高強螺栓將錨固件固定，根據 所需長度截取高強鋼絲繩；2)每根高強鋼絲繩依次穿過第一個所述預應力高強鋼絲網錨具的螺桿、夾片和高 強鋼絲繩導向區，再依次穿過第二個預應力高強鋼絲網錨具的高強鋼絲繩導向區、夾片和 螺桿；然后將高強鋼絲繩的一端通過所述預應力高強鋼絲網錨具的螺桿固定，進行張拉后， 再將高強鋼絲繩的另一端通過預應力高強鋼絲網錨具的螺桿固定。本發明所用的錨具中，夾片的圓臺區的錐角稍大于螺栓的錨杯區的錐角，可以減 少錨固區的壓力峰值。夾片向錨杯區頂進時，由于圓臺區的錐角比錨杯區的椎角稍大，在錨 具的后部先出現壓力，隨著頂進距離的增加，夾片和錨杯區出現變形，兩者之間的接觸面逐 漸增大，錨具后部的壓力逐漸向前段發展。當圓臺區的椎角和錨杯區的椎角的差值在一定 范圍內時，夾片施加給鋼絲繩的徑向應力和剪應力是相對均勻的，這就是預應力高強鋼絲 夾片式錨具所要求的合理應力分布狀態。本發明中所用的錨具中，針對預應力鋼絲繩張拉完成后鋼絲繩回縮量較大的缺 點，設計了專門的螺桿(通過擰緊螺桿，可使夾片頂進錨杯區，夾緊鋼絲繩)，可使預應力的 損失大幅度降低。所述預應力高強鋼絲網錨具可通過所述通孔I，用高強螺栓固定于所述橋梁底部， 具體可通過抗剪承載力計算確定通孔I的個數。所述夾片的圓臺區的椎角較所述螺栓的錨杯區的椎角優選為大0. 1度。所述圓臺區的椎角可為1-5度，優選為3度。所述通孔II可位于所述錨固件的同一水平位置。
所述高強鋼絲繩導向區的孔徑較所述高強鋼絲繩的直徑可大0. 5-1. 5毫米，優選 為大1毫米。沿所述夾片的軸向，所述圓柱區A、所述圓臺區和所述圓柱區B的長度的比值可為 (3-6) (17-20) (7-12)，優選為 5 18 10。沿所述螺栓的軸向，所述螺桿區和所述錨杯區的長度的比值可為(2-5) (1-2)， 優選為1 1。所述錨固件具體可為長lm，寬13cm，高3cm的長方體。具體可設有33個通孔II和 20個通孔I。沿所述夾片的軸向，所述圓柱區A、所述圓臺區和所述圓柱區B的長度依次可 為 0. 3cm-0. 6cm、1. 7cm_2cm、0. 7cm_l. 2cm,優選為 0. 5cm、1. 8cm、1cm。沿所述螺栓的軸向， 所述螺桿區和所述錨杯區的長度依次可為lcm-2. 5cm、1. 5cm-3. 0cm，優選為2cm、2cm。本發明采用預應力高強鋼絲網錨具進行橋梁加固，該錨具具有如下優點錨固性 能可靠；足夠的承載能力；耐久；施工簡便；組裝后可以立即張拉；對中方便，互換性好，對 環境的適應能力高；可以同時錨固多根高強鋼絲的小型扁錨；能充分發揮預加力筋的強 度，并安全地實現張拉作業。應用本發明的方法加固橋梁，使用范圍廣、施工簡便、成本較 低，能充分發揮預加力筋的強度、可安全地實現張拉作業，并且可以顯著提高橋梁的承載 力。
圖1為錨固件立面圖。
圖2為錨固件平面圖。
圖3為錨具的三維立體圖。
圖4為螺栓的剖面圖。
圖5為夾片的剖面圖。
圖6為螺桿的剖面圖。
圖7為螺栓、螺桿和夾片組裝后的剖面圖。
圖8為試驗梁加載示意圖。
具體實施例方式以下的實施例便于更好地理解本發明，但并不限定本發明。下述實施例中的實驗 方法，如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的試驗材料，如無特殊說明，均為自 常規生化試劑商店購買得到的。實施例1、預應力高強鋼絲網錨具的應用如圖1至圖7所示，預應力高強鋼絲網錨具包括錨固件1、螺栓2、螺桿3和夾片4。 錨固件為長lm、寬13cm、高3cm的長方體，上下兩個底面之間設有20個通孔I (5)，前后兩個 底面之間設有33個水平排列的通孔II (6)；通孔II (6)由壁上設有螺紋的螺栓區6-1和供 高強鋼絲繩穿過的高強鋼絲繩導向區6-2組成。螺桿3的外壁設有螺紋；螺桿3沿軸向設 有供高強鋼絲繩穿過的與高強鋼絲繩的直徑匹配的通孔III。夾片4沿軸向設有供高強鋼 絲繩穿過的與高強鋼絲繩的直徑匹配的通孔IV ’夾片4沿軸向依次分為與螺桿3相接的長 度為0. 5cm的圓柱區A (4-1)、長度為1.8cm的圓臺區4-2和長度為1cm的圓柱區B (4_3)三部分；圓臺區4-2上，與圓柱區A(4-l)相接處的直徑大于與圓柱區B(4-3)相接處的直徑； 圓柱區B(4-3)的直徑小于圓臺區4-2上與圓柱區B(4-3)相接處的直徑；圓柱區A(4-l)的 直徑小于圓臺區4-2上與圓柱區A(4-l)相接處的直徑；圓柱區A(4-l)的直徑大于圓柱區 B(4-3)的直徑；圓柱區A(4-l)和圓臺區4-2沿軸向均勻分割為四瓣。螺栓2的外壁設有 螺紋；螺栓2沿軸向設有通孔V ；通孔V沿軸向分成長度為2cm的螺桿區2-1和長度為2cm 的錨杯區2-2 ；螺桿區的壁上設有螺紋。螺栓2設于通孔11(6)的螺栓區6-1內，螺栓外壁 的螺紋與所述螺栓區的螺紋相匹配；螺桿3設于螺栓2的螺桿區2-1內，螺桿外壁的螺紋與 所述螺桿區的螺紋相匹配 ’夾片4的圓柱區A(4-l)設于螺栓2的螺桿區2-1內，且與所述 螺桿3相接 ’夾片4的圓臺區4-2設于螺栓2的錨杯區2-2內，圓臺區4_2與圓柱區A(4_l) 相接的面的外緣與所述錨杯區2-2的壁相接，圓臺區4-2與圓柱區A(4-l)相接的面與所述 螺桿區2-1和所述錨杯區2-2相接處的橫截面重合；夾片4的圓柱區B (4-3)位于錨固件1 的通孔11(6)的高強鋼絲繩導向區6-2內。夾片4的圓臺區4-2的椎角較螺栓2的錨杯區 2-2的椎角大0. 1度。用一對所述預應力高強鋼絲網錨具采用如下方法進行橋梁加固1)將待加固橋梁底部兩端的混凝土和錨具與混凝土連接的面一起打磨，先用結構 膠將錨固件(有螺桿的一側向外)粘貼在打磨過的位置，再用高強螺栓將錨固件固定，根據 所需長度截取高強鋼絲繩；2)由33根高強鋼絲繩組成的高強鋼絲網片對應穿過每個預應力高強鋼絲網錨具 的33個孔，每根高強鋼絲繩依次穿過第一個所述預應力高強鋼絲網錨具的螺桿、夾片和高 強鋼絲繩導向區，再依次穿過第二個預應力高強鋼絲網錨具的高強鋼絲繩導向區、夾片和 螺桿；然后將高強鋼絲繩的一端通過所述預應力高強鋼絲網錨具的螺桿固定，進行張拉后， 再將高強鋼絲繩的另一端通過預應力高強鋼絲網錨具的螺桿固定。預應力高強鋼絲網錨具中，錨固件的材質為Q345鋼，采用10. 9級M16高強度螺 栓，連接處構件接觸面噴砂(丸)后涂無機富鋅漆處理。高強鋼絲繩直徑為3mm，公稱截面積7. 07mm2。橋梁的截面尺寸為150X300mm，縱筋為3014，混凝土強度為C45，加載方式見圖 8。試驗方案及結果見表1。表1試驗方案及實驗結果
權利要求
預應力高強鋼絲網錨具在橋梁加固中的應用；所述預應力高強鋼絲網錨具包括錨固件(1)、螺栓(2)、螺桿(3)和夾片(4)；所述錨固件為六面體狀，其中一組相對面之間設有至少四個通孔I(5)，另外兩組相對面中的一組相對面之間設有至少六個通孔II(6)；所述通孔II由壁上設有螺紋的螺栓區(6 1)和供高強鋼絲繩穿過的高強鋼絲繩導向區(6 2)組成；所述螺桿的外壁設有螺紋；螺桿沿軸向設有供高強鋼絲繩穿過的與高強鋼絲繩的直徑匹配的通孔III；所述夾片沿軸向設有供高強鋼絲繩穿過的與高強鋼絲繩的直徑匹配的通孔Ⅳ；所述夾片沿軸向依次分為與螺桿相接的圓柱區A(4 1)、圓臺區(4 2)和圓柱區B(4 3)三部分；所述圓臺區上，與所述圓柱區A相接處的直徑大于與所述圓柱區B相接處的直徑；所述圓柱區B的直徑小于所述圓臺區上與所述圓柱區B相接處的直徑；所述圓柱區A的直徑小于所述圓臺區上與所述圓柱區A相接處的直徑；所述圓柱區A的直徑大于所述圓柱區B的直徑；圓柱區A和圓臺區沿軸向均勻分割為三瓣或四瓣；所述螺栓的外壁設有螺紋；螺栓沿軸向設有通孔V；所述通孔V沿軸向分成螺桿區(2 1)和錨杯區(2 2)；所述螺桿區的壁上設有螺紋；所述螺栓設于所述錨固件的通孔II的螺栓區內，螺栓外壁的螺紋與所述螺栓區的螺紋相匹配；所述螺桿設于所述螺栓的螺桿區內，螺桿外壁的螺紋與所述螺桿區的螺紋相匹配；所述夾片的圓柱區A設于所述螺栓的螺桿區內，且與所述螺桿相接；所述夾片的圓臺區設于所述螺栓的錨杯區內，所述圓臺區與所述圓柱區A相接的面的外緣與所述螺栓的錨杯區的壁相接，所述圓臺區與所述圓柱區A相接的面與所述螺桿區和所述錨杯區相接處的橫截面重合；所述夾片的圓柱區B位于所述錨固件的通孔II的高強鋼絲繩導向區內；所述夾片的圓臺區的椎角較所述螺栓的錨杯區的椎角大0.05 0.5度。
2.一種橋梁加固方法，是用至少一對預應力高強鋼絲網錨具將高強鋼絲繩固定在橋梁 待加固部位的梁底，其特征在于所述預應力高強鋼絲網錨具包括錨固件(1)、螺栓(2)、螺桿(3)和夾片(4)； 所述錨固件為六面體狀，其中一組相對面之間設有至少四個通孔I (5)，另外兩組相對 面中的一組相對面之間設有至少六個通孔11(6)；所述通孔II由壁上設有螺紋的螺栓區 (6-1)和供高強鋼絲繩穿過的高強鋼絲繩導向區(6-2)組成；所述螺桿的外壁設有螺紋；螺桿沿軸向設有供高強鋼絲繩穿過的與高強鋼絲繩的直徑 匹配的通孔III ；所述夾片沿軸向設有供高強鋼絲繩穿過的與高強鋼絲繩的直徑匹配的通孔IV ；所述夾 片沿軸向依次分為與螺桿相接的圓柱區A(4-l)、圓臺區(4-2)和圓柱區B(4-3)三部分；所 述圓臺區上，與所述圓柱區A相接處的直徑大于與所述圓柱區B相接處的直徑；所述圓柱區 B的直徑小于所述圓臺區上與所述圓柱區B相接處的直徑；所述圓柱區A的直徑小于所述 圓臺區上與所述圓柱區A相接處的直徑；所述圓柱區A的直徑大于所述圓柱區B的直徑；圓 柱區A和圓臺區沿軸向均勻分割為三瓣或四瓣；所述螺栓的外壁設有螺紋；螺栓沿軸向設有通孔V;所述通孔V沿軸向分成螺桿區 (2-1)和錨杯區(2-2)；所述螺桿區的壁上設有螺紋；所述螺栓設于所述錨固件的通孔II的螺栓區內，螺栓外壁的螺紋與所述螺栓區的螺紋相匹配；所述螺桿設于所述螺栓的螺桿區內，螺桿外壁的螺紋與所述螺桿區的螺紋相匹 配；所述夾片的圓柱區A設于所述螺栓的螺桿區內，且與所述螺桿相接；所述夾片的圓臺區 設于所述螺栓的錨杯區內，所述圓臺區與所述圓柱區A相接的面的外緣與所述螺栓的錨杯 區的壁相接，所述圓臺區與所述圓柱區A相接的面與所述螺桿區和所述錨杯區相接處的橫 截面重合；所述夾片的圓柱區B位于所述錨固件的通孔II的高強鋼絲繩導向區內；所述夾 片的圓臺區的椎角較所述螺栓的錨杯區的椎角大0. 05-0. 5度；用每對預應力高強鋼絲網錨具將高強鋼絲繩進行固定的方法如下1)將待加固橋梁底部兩端的混凝土和錨具與混凝土連接的面一起打磨，先用結構膠 將錨固件粘貼在打磨過的位置，再用高強螺栓將錨固件固定，根據所需長度截取高強鋼絲 繩；2)每根高強鋼絲繩依次穿過第一個所述預應力高強鋼絲網錨具的螺桿、夾片和高強鋼 絲繩導向區，再依次穿過第二個預應力高強鋼絲網錨具的高強鋼絲繩導向區、夾片和螺桿； 然后將高強鋼絲繩的一端通過所述預應力高強鋼絲網錨具的螺桿固定，進行張拉后，再將 高強鋼絲繩的另一端通過預應力高強鋼絲網錨具的螺桿固定。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述夾片的圓臺區的椎角較所述螺栓的錨 杯區的椎角大0.1度。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于所述圓臺區的椎角為1-5度。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述圓臺區的椎角為3度。
6.如權利要求2至5中任一所述的方法，其特征在于所述高強鋼絲繩導向區的孔徑 較所述高強鋼絲繩的直徑大0. 5-1. 5毫米，優選為1毫米。
7.如權利要求2至6中任一所述的方法，其特征在于沿所述夾片的軸向，所述圓柱 區A、所述圓臺區和所述圓柱區B的長度的比值為(3-6) (17-20) (7_12)，優選為 5 18 10。
8.如權利要求2至7中任一所述的方法，其特征在于沿所述螺栓的軸向，所述螺桿區 和所述錨杯區的長度的比值為(2-5) (1-2)，優選為1 1。
9.如權利要求2至8中任一所述的方法，其特征在于所述錨固件為長方體狀。
10.如權利要求2至9中任一所述的方法，其特征在于所述預應力高強鋼絲網錨具通 過所述通孔I螺栓固定于所述橋梁底部。
全文摘要
本發明公開了一種橋梁加固方法。本發明的加固方法是應用預應力高強鐵絲網錨具進行橋梁加固；預應力高強鋼絲網錨具包括錨固件(1)、螺栓(2)、螺桿(3)和夾片(4)；螺栓設于錨固件的通孔內；螺桿和夾片設于螺栓的通孔內且相接；夾片的椎角大于螺栓通孔的椎角，兩個椎角相差0.05-0.5度。本發明采用的錨具錨固性能可靠；足夠的承載能力；耐久；施工簡便；組裝后可以立即張拉；對中方便，互換性好，對環境的適應能力高；可同時錨固多根高強鋼絲的小型扁錨；能充分發揮預加力筋的強度并安全地實現張拉作業。應用本發明的方法加固橋梁，使用范圍廣、施工簡便、成本較低，能充分發揮預加力筋的強度、可安全地實現張拉作業，并可以顯著增加橋梁的承載力。
文檔編號E01D22/00GK101942812SQ20091008921
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月9日 優先權日2009年7月9日
發明者任紅偉, 向星赟, 龐志華, 王來永 申請人:北京公科固橋技術有限公司