一种三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构制造技术

本公开提供了一种三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构，包括：混凝土板梁；顶部混凝土整体化层，所述顶部混凝土整体化层的底面与所述混凝土板梁的顶面固结，其抗压强度标准值≥60MPa，其在混凝土板梁的顶面全部加固，厚度50～150mm；底部加固层，所述底部加固层的顶面与混凝土板梁的底面固结，其抗拉强度设计值≥15MPa，其在混凝土板梁的底面沿梁的长度方向在整宽度或局部宽度加固，厚度8～50mm。本公开能够分别充分发挥混凝土板梁的顶部混凝土整体化层、底部加固层的材料抗压、抗拉性能，大幅提升结构抗剪承载能力，可有效解决在役钢筋及预应力混凝土板梁桥普遍存在设计荷载等级低、抗剪承载力不足的问题。

A Sandwich Roof and Bottom Shear Strengthened Concrete Slab Beam Structure

The present disclosure provides a sandwich-type shear-strengthened concrete slab-beam structure with top and bottom slabs, including: concrete slab-beam; top concrete integral layer; bottom surface of the top concrete integral layer and top surface of the concrete slab-beam are consolidated, and its compressive strength standard value is more than 60 MPa. All the top surface of the concrete slab-beam is strengthened, thickness is 50-150 mm; bottom reinforcement layer, as described above. The top of the bottom reinforcement layer is consolidated with the bottom of the concrete slab beam. The design value of its tensile strength is more than 15 MPa. The bottom of the concrete slab beam is strengthened with the whole or local width along the length direction of the beam and the thickness is 8-50 mm. The present disclosure can give full play to the compressive and tensile properties of the top concrete integral layer and the bottom reinforcement layer of concrete slab beams, and greatly enhance the shear bearing capacity of structures. It can effectively solve the problems of low design load grade and insufficient shear bearing capacity of existing steel bars and pre-stressed concrete slab-girder bridges.

【技术实现步骤摘要】
一种三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构
本公开涉及桥梁加固领域，尤其涉及一种三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构。
技术介绍
混凝土板梁由于预制简单、安装方便、造价低廉等优点，在中小跨径桥梁中得到了广泛应用。但是，随着国民经济、重型交通车辆的发展，我国在役的钢筋混凝土和预应力混凝土板梁桥普遍存在抗剪承载力不足、混凝土开裂、钢筋锈蚀、铰缝连接失效等病害。这些病害，尤其是抗剪承载力不足，严重影响了其使用寿命，带来了巨大的交通安全隐患。对于抗剪承载力不足的混凝土板梁，通常的作法是对其进行拆除，更换为新的截面加强、高度加高的新梁。但是，更换新梁的方法不仅改扩建工期很长、消耗大量的钢筋混凝土材料、增加大量的建设成本，而且拆除的混凝土板梁还将产生大量的建筑垃圾，带来严重的环保问题。因此，采用对既有混凝土板梁进行加固的方法是节能环保的有效途径。目前，混凝土板梁抗剪加固方法有增大截面法、表面粘贴法、体外预应力及改变体系加固法等。传统增大截面法会明显减少桥下净高，并增加了结构自重。粘贴碳纤维布的方法则存在黏结剂老化剥落，碳纤维布耐火性差等问题。体外预应力及改变体系加固法，则存在加固工艺复杂等诸多问题。近几年来，国外采用超高性能混凝土对普通混凝土梁进行加固，但该方法中超高性能混凝土仅在受拉区进行应用，其抗剪承载力提高幅度有限。同时，还存在超高性能混凝土成本高，梁底部施工、养护困难等问题。因此，亟需研发一种效率高、造价低、施工方便、绿色环保的混凝土板梁抗剪承载力加固新型结构。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构，包括：混凝土板梁；顶部混凝土整体化层，所述顶部混凝土整体化层的底面与所述混凝土板梁的顶面固结；底部加固层，所述底部加固层的顶面与混凝土板梁的底面固结。在一些实施例中，所述顶部混凝土整体化层在混凝土板梁的顶面全部加固，厚度为50～150mm，其抗压强度标准值≥60MPa。在一些实施例中，所述的混凝土板梁结构，还包括：钢筋网片，所述钢筋网片沿梁的长度方向水平设置于顶部混凝土整体化层中间，所述钢筋网片直径为8～12mm、以横纵向100～150mm的间距水平地设置于所述顶部混凝土整体化层厚度方向的中间位置。在一些实施例中，所述底部加固层在混凝土板梁的底面沿梁的长度方向在整个宽度或局部加固，厚度为8～50mm，抗拉强度设计值≥15MPa。在一些实施例中，当底部加固层的抗拉强度设计值≤20MP，且其厚度≥40mm时，所述底部加固层在厚度方向的中间位置布置直径8mm、间距100～150mm的钢筋网片。在一些实施例中，所述底部加固层采用厚度30～50mm的改性聚合物混凝土或厚度为8～16mm的钢板；所述顶部混凝土整体化层采用含粗骨料的超高性能混凝土材料，其配比为：在一些实施例中，所述的混凝土板梁结构，还包括：纵向钢筋，所述纵向钢筋沿梁的长度方向水平设置于混凝土板梁中；箍筋，所述箍筋竖直设置于混凝土板梁中。在一些实施例中，所述三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构，其抗剪承载力计算方法为：式中，VR——加固后混凝土板梁结构的总抗剪承载力；α1、α2、α3——不同类型梁的影响系数；b1——加固前混凝土板梁、顶部混凝土整体化层的宽度；b2——底部加固层的总宽度；h1——加固前混凝土板梁的高度；h2——底部加固层的高度；h3——顶部混凝土整体化层的高度；β——顶部混凝土整体化层的抗压强度增强系数；P1——加固前混凝土板梁在斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率；P2——底部加固层在斜截面内等效为纵向受拉钢筋的配筋百分率；fcu，k——加固前混凝土板梁的混凝土抗压强度标准值(MPa)；f顶，k——顶部混凝土整体化层的混凝土抗压强度标准值(MPa)；f底——底部加固层的抗拉强度设计值(MPa)；ρsv——斜截面内箍筋配筋率；fsv——箍筋的抗拉强度设计值(MPa)；fs——钢筋的抗拉强度设计值(MPa)。在一些实施例中，所述的混凝土板梁结构，还包括：植筋，所述植筋竖直地设置于顶部混凝土整体化层的底面与混凝土板梁的顶面之间，所述植筋沿梁长度方向间距为300～500mm、沿梁横向方向间距为200～300mm，直径为8～12mm。在一些实施例中，所述混凝土板梁的顶部和底部表面混凝土进行凿毛处理，露出混凝土粗骨料，处理厚度为10～20mm。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构至少具有以下有益效果其中之一：(1)本公开能够分别充分发挥混凝土板梁的顶部混凝土整体化层、底部加固层的材料抗压、抗拉性能，大幅提升结构抗剪承载能力，可有效解决在役钢筋及预应力混凝土板梁桥普遍存在设计荷载等级低、抗剪承载力不足的问题；(2)本公开顶部混凝土整体化层的材料抗压强度标准值≥60MPa，可采用含粗骨料的超高性能混凝土材料，其抗压强度高，抗剪承载力提高能力强，施工不需要蒸养，施工周期短；并且，顶部混凝土整体化层可以提高既有混凝土板梁顶板的抗裂性能及抗冲击性能，减少桥面顶板开裂与局部破损现象，大幅提高桥梁耐久性；(3)本公开底部加固层的材料抗拉强度设计值≥15MPa，可采用厚度30～50mm的改性聚合物混凝土(MPC)或厚度为8～16mm的钢板，底部加固层的厚度薄，施工方便，施工期短，可有效保证梁下净空要求。而且，底部加固层可以提高既有混凝土板梁底板的抗裂性能，减少桥面底板开裂与局部破损现象，大幅提高桥梁耐久性。(4)本公开提供了抗剪加固后混凝土板梁的总抗剪承载力计算方法，概念清晰，实用方便，可操作性强，为抗剪加固设计提供了有效方法；(5)本公开提供具有抗剪承载力提高效率高、造价低、设计简单、施工方便、绿色环保、经济性好、耐久性好、适用性广等优点。附图说明图1(a)为本公开实施例混凝土板梁加固结构纵向剖面示意图。图1(b)为本公开实施例为单条局部加固的底部加固层的混凝土板梁加固结构横断面示意图。图1(c)为本公开实施例底部加固层为三条局部加固的混凝土板梁加固结构横断面示意图。图2(a)为本公开实施例高韧性材料的底部加固层为单条局部加固的钢筋混凝土板梁结构抗剪承载力计算方法分解示意图。图2(b)本公开实施例中高韧性材料的底部加固层为三条局部加固的的钢筋混凝土板梁结构抗剪承载力计算方法分解示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】1、混凝土板梁；101、纵向钢筋；102、箍筋；2、顶部混凝土整体化层；201、钢筋网片；3、底部加固层；4、植筋具体实施方式本公开提供了一种三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。图1(a)为本公开实施例三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构纵向剖面示意图。包括：混凝土板梁1、顶部混凝土整体化层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构，包括：混凝土板梁；顶部混凝土整体化层，所述顶部混凝土整体化层的底面与所述混凝土板梁的顶面固结；底部加固层，所述底部加固层的顶面与混凝土板梁的底面固结。

【技术特征摘要】
1.一种三明治型顶底板抗剪加固的混凝土板梁结构，包括：混凝土板梁；顶部混凝土整体化层，所述顶部混凝土整体化层的底面与所述混凝土板梁的顶面固结；底部加固层，所述底部加固层的顶面与混凝土板梁的底面固结。2.根据权利要求1所述的混凝土板梁结构，其中，所述顶部混凝土整体化层在混凝土板梁的顶面全部加固，厚度为50～150mm，其抗压强度标准值≥60MPa。3.根据权利要求2所述的混凝土板梁结构，还包括：钢筋网片，所述钢筋网片沿梁的长度方向水平设置于顶部混凝土整体化层中间，所述钢筋网片直径为8～12mm、以横纵向100～150mm的间距水平地设置于所述顶部混凝土整体化层厚度方向的中间位置。4.根据权利要求1所述的混凝土板梁结构，其中，所述底部加固层在混凝土板梁的底面沿梁的长度方向在整个宽度或局部加固，厚度为8～50mm，抗拉强度设计值≥15MPa。5.根据权利要求4所述的混凝土板梁结构，其中，当底部加固层的抗拉强度设计值≤20MP，且其厚度≥40mm时，所述底部加固层在厚度方向的中间位置布置直径8mm、间距100～150mm的钢筋网片。6.根据权利要求4所述的混凝土板梁结构，其中，所述底部加固层采用厚度30～50mm的改性聚合物混凝土或厚度为8～16mm的钢板；所述顶部混凝土整体化层采用含粗骨料的超高性能混凝土材料，其配比为：7.根据权利要求1所述的混凝土板梁结构，还包括：纵向钢筋，所述纵向钢筋沿梁的长度方向水平设置于混凝土板梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘高，张发盛，吴文明，过超，杨怀茂，刘一杰，
申请(专利权)人：中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11