混凝土T梁体外预应力加固结构及方法技术

本发明专利技术涉及混凝土T梁体外预应力加固结构及方法，包括并排设置在混凝土T梁翼缘下侧的若干个竖直的横隔板；混凝土T梁腹板底部设置有成对的水平支撑垫板，且每对支撑垫板均位于两个相邻的横隔板之间；支撑垫板两侧的横隔板中，高强铝合金筋的一端通过铝合金螺栓固定在一个横隔板上，形成锚固端，高强铝合金筋的另一端通过楔形夹片式锚具固定在另一个横隔板上，形成张拉端；高强铝合金筋的中部绕过支撑垫板下侧且呈水平状态。本发明专利技术在保证不降低混凝土T梁的承载性能的同时，可以提高混凝土T梁的承载力和耐久性，加固效果好；同时，通过形成锚固端和张拉端，能够有效给铝合金施加预应力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土建筑领域，尤其涉及的是混凝土T梁体外预应力加固结构及方法。
技术介绍
T型梁由于其特点广泛应用于混凝土桥梁结构中。在现有桥梁结构中，常因设计失误、施工过失、材料质量不符合要求；或因结构负荷增加、使用功能改变和不可抗力因素影响如地震、火灾等原因导致结构或构件遭到严重损伤，因此，对混凝土T梁进行加固的需求不断增大。其中，体外预应力加固因其自身所具有的高效、经济且施工简便等优势，在实际工程中得到了广泛应用。目前，对混凝土T梁进行体外预应力加固时，所使用的材料多数为钢绞线，一般通过U形螺栓施加预应力。但是钢材易锈蚀，特别是用于体外预应力加固的钢绞线，长期暴露于周围大气环境下，若处于腐蚀环境条件下，会导致混凝土T梁的加固效果远低于预期，而且会随着后期的维护而增大经济损失。现有采用的一些加固材料中如钢绞线、FRP筋等，延性比较差，在桥梁车辆反复荷载作用下，容易发生疲劳断裂。如果采用耐腐蚀性比较好的铝合金筋，由于铝合金弹性模量比较大，不能采用U形螺栓施加预应力，否则在施加过程中铝合金会出现断裂。现有的一些预防和保护方法，有的降低了钢绞线的的耐久性，或者价格过高，比如FRP筋价格昂贵，施工过程过于复杂。找到一种力学性能满足体外预应力加固要求，同时耐久性能优异，并且施工简单、造价低廉的加固结构及方法，是解决传统体外预应力加固方法的有效途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种混凝土T梁体外预应力加固结构及方法，加固效果好。为了达到上述目的，本专利技术加固结构采用如下技术方案：包括并排设置在混凝土T梁翼缘下侧的若干个竖直的横隔板；混凝土T梁腹板底部设置有成对的水平支撑垫板，且每对支撑垫板均位于两个相邻的横隔板之间；支撑垫板两侧的横隔板中，高强铝合金筋的一端通过铝合金螺栓固定在一个横隔板上，形成锚固端，高强铝合金筋的另一端通过楔形夹片式锚具固定在另一个横隔板上，形成张拉端；高强铝合金筋的中部绕过支撑垫板下侧且呈水平状态。进一步地，高强铝合金筋至少为两根，且并排设置。进一步地，高强铝合金筋的直径在14mm以上。进一步地，高强铝合金筋的两端均穿过横隔板，且铝合金螺栓和横隔板之间，以及楔形夹片式锚具和横隔板之间均设置端部垫板。进一步地，端部垫板和支撑垫板均采用铝合金；高强铝合金筋采用7055铝合金。进一步地，支撑垫板的高度为300mm，宽度为300mm，长度比混凝土T梁腹板的宽度大150mm；支撑垫板的下侧开设有用于高强铝合金筋穿过的槽。本专利技术加固方法的技术方案是，包括以下步骤：(a)对高强铝合金筋进行表面氧化处理，在其表面生成一层氧化膜；在高强铝合金筋(3)的端头进行拉丝处理，并将两端弯折成型；(b)对高强铝合金筋进行定位放线，确定支撑垫板、高强铝合金筋弯折点以及横隔板穿孔的位置；(c)按照放线横隔板穿孔位置，在横隔板上进行打孔；(d)将高强铝合金筋的一端穿过横隔板并通过铝合金螺栓进行锚固，形成锚固端；高强
铝合金筋的另一端穿过相邻的横隔板并通过楔形夹片式锚具锚固，形成张拉端；高强铝合金筋的中部位于混凝土T梁腹板底部下方，且两者之间安装有两个支撑垫板；(e)在高强铝合金筋的张拉端，对高强铝合金筋施加预应力。进一步地，步骤(a)中高强铝合金筋的两端均向上弯折30°～45°；步骤(c)中打孔的孔径比高强铝合金筋的直径大4mm。进一步地，步骤(e)中采用分级张拉法张拉高强铝合金筋，且具体包括：首先利用穿心式千斤顶在张拉端初步张拉高强铝合金筋，然后用楔形夹片式锚具锁紧，卸载，再次施加预应力张拉高强铝合金筋，完成预应力的施加，且施加的预应力最大值低于高强铝合金筋名义屈服应力值的80％。进一步地，施加的预应力为170～270MPa。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术采用高强铝合金筋对混凝土T梁进行体外预应力加固，由于采用的高强铝合金筋具备极好的耐腐蚀性和变形能力，可较好的解决现有加固方法中防腐、疲劳的不足，解决现有的加固材料在结构使用过程中发生电化学反应的限制，在保证不降低混凝土T梁的承载性能的同时，可以显著提高混凝土T梁的承载力和耐久性，加固效果好；通过实验测试，本专利技术加固结构比对照梁的屈服荷载提高了34％～45％，极限荷载提高了53％～58％，延性系数也大大增加，安全储备提高。同时，通过形成锚固端和张拉端，能够有效给铝合金施加预应力。本专利技术加固方法简单，施工方便，适用范围广，可以用于已经加固过的混凝土T梁上重新加固，或者与其他预应力加固材料共同加固。【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的侧视图；图3是本专利技术张拉端的局部放大图。图中，1、端部垫板；2、铝合金螺栓；3、高强铝合金筋；4、支撑垫板；5、混凝土T梁翼缘；6、横隔板；7、混凝土T梁腹板；8、锚固端；9、张拉端；10、楔形夹片式锚具。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。参见图1至图3，本专利技术加固结构包括并排设置在混凝土T梁翼缘5下侧的若干个竖直的横隔板6；混凝土T梁腹板7底部设置有成对的水平的支撑垫板4，且每对支撑垫板4均位于两个相邻的横隔板6之间；横隔板6上分别固定高强铝合金筋3的一端，高强铝合金筋3的一端穿过横隔板6且通过端部垫板1和铝合金螺栓2进行锚固，形成锚固端8；高强铝合金筋3的另一端穿过横隔板6，且通过端部垫板1和楔形夹片式锚具10通过穿心式千斤顶进行张拉锚固，形成张拉端9；高强铝合金筋3的中部绕过支撑垫板4下侧且呈水平状态。高强铝合金筋3采用7055铝合金；高强铝合金筋3的直径在14mm以上。端部垫板1和支撑垫板4均采用铝合金垫板。支撑垫板4的高度为300mm，宽度为300mm。本专利技术的加固方法包括以下步骤：(1)高强铝合金筋3表面处理和加固构件表面处理。此高强铝合金筋3宜选用7系列中7055，其极限强度可达662MPa，在铝合金成型之后，且在进行体外预应力加固之前，需要对高强铝合金筋3表面进行氧化处理。处理的方式是采用阳极氧化或化学氧化的方法对高强铝合金筋3进行表面氧化处理，在其表面生成一层氧化膜，以达到防护的目的。可以人工加厚高强铝合金筋3的氧化物薄膜，增强高强铝合金筋3的抗腐蚀性和耐磨性。铲去需加固构件表面的抹灰层，并洗刷干净。由于高强铝合金筋3本身弹性模量较低，而且在达到名义屈服强度后很快就会达到其极限强度从而发生破坏。因此，在设计高强铝合金进行体外预应力加固混凝土T梁时，特别是使
新型混凝土T梁处于安全状态范围内时，预应力高强铝合金筋3的最大应力值应低于其名义屈服应力值的80％，使其具有良好的变形能力，一般取170～270MPa。使用高强铝合金筋3进行体外预应力加固时，其高强铝合金筋3截面直径为14mm，数量为一段T型梁2根，分别对称布置在T型梁两侧。(2)定位放线。根据图1，需对高强铝合金筋3进行定位放线，确定支撑垫板4、高强铝合金筋3变折点以及横隔板6穿孔及端部垫板1的位置。支撑垫板4采用铝合金垫板，防止电化学反应，高度采取300mm，宽度取300mm，支撑垫板4穿过混凝土T梁腹板7底部的位置需要刻槽，刻槽宽度取支撑垫板4宽度300mm，高度不宜大于箍筋保护层的高度，支撑垫板4上高强铝合金筋3穿过的地方要刻槽，深度取大本文档来自技高网...

【技术保护点】
混凝土T梁体外预应力加固结构，其特征在于：包括并排设置在混凝土T梁翼缘(5)下侧的若干个竖直的横隔板(6)；混凝土T梁腹板(7)底部设置有成对的水平支撑垫板(4)，且每对支撑垫板(4)均位于两个相邻的横隔板(6)之间；支撑垫板(4)两侧的横隔板(6)中，高强铝合金筋(3)的一端通过铝合金螺栓(2)固定在一个横隔板(6)上，形成锚固端(8)，高强铝合金筋(3)的另一端通过楔形夹片式锚具(10)固定在另一个横隔板(6)上，形成张拉端(9)；高强铝合金筋(3)的中部绕过支撑垫板(4)下侧且呈水平状态。

【技术特征摘要】
1.混凝土T梁体外预应力加固结构，其特征在于：包括并排设置在混凝土T梁翼缘(5)下侧的若干个竖直的横隔板(6)；混凝土T梁腹板(7)底部设置有成对的水平支撑垫板(4)，且每对支撑垫板(4)均位于两个相邻的横隔板(6)之间；支撑垫板(4)两侧的横隔板(6)中，高强铝合金筋(3)的一端通过铝合金螺栓(2)固定在一个横隔板(6)上，形成锚固端(8)，高强铝合金筋(3)的另一端通过楔形夹片式锚具(10)固定在另一个横隔板(6)上，形成张拉端(9)；高强铝合金筋(3)的中部绕过支撑垫板(4)下侧且呈水平状态。2.根据权利要求1所述的混凝土T梁体外预应力加固结构，其特征在于：高强铝合金筋(3)至少为两根，且并排设置。3.根据权利要求1所述的混凝土T梁体外预应力加固结构，其特征在于：高强铝合金筋(3)的直径在14mm以上。4.根据权利要求1所述的混凝土T梁体外预应力加固结构，其特征在于：高强铝合金筋(3)的两端均穿过横隔板(6)，且铝合金螺栓(2)和横隔板(6)之间，以及楔形夹片式锚具(10)和横隔板(6)之间均设置端部垫板(1)。5.根据权利要求4所述的混凝土T梁体外预应力加固结构，其特征在于：端部垫板(1)和支撑垫板(4)均采用铝合金；高强铝合金筋(3)采用7055铝合金。6.根据权利要求1或5所述的混凝土T梁体外预应力加固结构，其特征在于：支撑垫板(4)的高度为300mm，宽度为300mm，长度比混凝土T梁腹板(7)的宽度大150mm；支撑垫板(4)的下侧开设有用于高强铝合金筋(3)穿过的槽。7.混凝土T梁体外预应力加固方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢国华，常召群，吴涛，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61