一种FRP管加固桥梁水下桥墩的方法技术

一种FRP管加固桥梁水下桥墩的方法，通过安装定位件、包裹钢丝网、制作自锁式FRP管、缠绕自锁式FRP管、固结自锁式FRP管连接部位、激活底端封条、灌注填充材料实现对桥梁水下桥墩的加固，自锁式FRP管通过自身的活动夹具紧固，并在活动夹具的注胶空腔内注入水下胶粘剂使自锁式FRP管粘结为一个整体，在自锁式FRP管和待加固桥墩之间形成的空隙内注入填充材料，完成对桥梁水下桥墩的加固。本发明专利技术工艺简单，自锁式FRP管一次性紧固，无需扎带预固定，减少了施工工序，防腐性能好，无需围堰和模板，降低了工人的劳动强度，可以在水下直接加固，减小了对航道的影响，适用性广，施工快捷方便。

【技术实现步骤摘要】
一种FRP管加固桥梁水下桥墩的方法
本专利技术涉及一种桥梁水下结构加固的方法，具体涉及一种FRP管加固桥梁水下桥墩的方法，属于土木工程

技术介绍
作为江河湖泊众多的国家，大量的铁路桥和公路桥使陆上交通连成网络，随着桥梁运营时间的增长以及交通量的与日俱增，各种问题不断涌现，相对于桥梁上部结构而言，下部水下结构的损伤更为普遍，且不易被发现，水下较高的静态应力、水流冲击、船舶撞击、侵蚀、严寒地区冻融循环等引起的荷载均易引发桥梁水下结构损伤的形成，如混凝土保护层剥落、裂缝、露筋、钢筋锈蚀及河床下切等，这些损伤会导致桥梁承载力、耐久性和使用寿命降低，严重危及行车安全。桥墩作为桥梁主体结构的主要支撑物，在桥梁运营中一旦发生病害将严重限制桥梁相关功能的发挥，甚至由于承载力不足导致桥梁倒塌。水下桥墩由于不方便进行大范围的定期检修，病害往往不能及时被发现，桥梁设计时下部结构安全系数取值较大，被视为较为安全的部分，而常常忽视后期安全性的检查，其病害处理不及时，且由于水下环境施工作业困难以及处理方法的特定适用性，因此对水下桥墩的加固技术研究具有重要的意义。常用的桥墩加固方法主要包括增大截面加固法、粘钢加固法、体外预应力加固法和绕丝加固法等，这些方法对结构加固效果在实际工程中都起到了一定的作用，但同时也存在各自的不足，增大截面加固法施工工期较长，现场湿作业多，对周边环境影响大；粘钢加固法对基体混凝土强度有较高的要求，而且加固质量很大程度上取决于胶结材料的质量和施工工艺水平；体外预应力加固法施工工艺复杂，预应力损失大；绕丝加固法在水下不排水施工时也存在施工工艺繁琐等问题。FRP(纤维增强复合材料)以其轻质、耐腐蚀、易成型等优点，在土木工程领域具有很好的应用前景。FRP管约束加固混凝土可以有效提高结构构件的承载力、延性、抗震性能和耐久性能。基于材料的特殊性能，FRP管应用于一些特殊环境结构的加固，具有良好的应用前景。本专利技术提出一种FRP管加固桥梁水下桥墩的方法，利用自锁式FRP管的自锁固定，实现对桥梁水下桥墩的加固，其工艺简单，施工快捷方便，加固效果好。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种FRP管加固桥梁水下桥墩的方法，自锁式FRP管通过自带的活动夹具夹紧，注胶固定，无需扎带，减少了施工工序，基于FRP材料轻质、耐腐蚀、易成型等优点，加固桥墩后可以有效提高结构构件的承载力、延性、耐久性能及抗震性能，施工过程无需围堰和大型钢模板，降低了工人的劳动强度，工艺简单，可以在水下直接加固，减小了对航道的影响，适用性广，施工快捷方便。本专利技术的技术方案为：一种FRP管加固桥梁水下桥墩的方法，通过安装定位件、包裹钢丝网、制作自锁式FRP管、缠绕自锁式FRP管、固结自锁式FRP管连接部位、激活底端封条、灌注填充材料实现对桥梁水下桥墩的加固，自锁式FRP管设置限位垫块、活动夹具和底端封条，实现FRP管的水下便利拼装，且将模板与加固材料集合为一体，避免排水工作；其特征在于其施工步骤如下：A.待加固桥墩表面处理：在施工区域搭设施工平台，由潜水人员对待加固桥墩表面薄弱层、附着的淤泥及其他杂质进行清理，直至露出坚实的表面；B.制作钢丝网及固定定位件：按照设计要求的尺寸、规格制作钢丝网，在钢丝网上离散固定定位件，定位件位于钢丝网内部，其定位件的厚度由钢丝网与待加固桥墩之间的空隙大小确定，布置范围为一倍待加固桥墩的周长范围；C.包裹钢丝网：按照设计要求的尺寸在水下对待加固桥墩环向缠绕一层以上钢丝网，设置定位件的一侧为内侧紧贴待加固桥墩的表面，根据定位件的定位，钢丝网与待加固桥墩之间存在一定空隙，钢丝网沿着环向搭接长度不小于300mm，搭接处采用钢丝扣进行卡扣连接；D.制作自锁式FRP管：自锁式FRP管的壳体由一层以上纤维布铺设浸胶手糊、模压或真空辅助成型工艺成型，自锁式FRP管的壳体的一端为固定端，设有活动夹具，活动夹具由注胶空腔、基座、压板和螺栓组成，壳体的另一端为活动端；壳体的内侧离散设置限位垫块，其厚度尺寸由填充材料的总厚度确定，壳体的下沿设置有不小于待加固桥墩环向周长的底端封条，底端封条预先用隔水薄膜包裹；E.缠绕自锁式FRP管：由设备将预制好的自锁式FRP管送到水下预定位置，水下专业工作人员将在钢丝网的外围环向缠绕自锁式FRP管，将包裹好的壳体的活动端贯穿伸入另一端的活动夹具的压板和基座之间，收紧壳体的活动端，压紧底端封条及限位垫块，且伸出长度不小于100cm，；F.固结自锁式FRP管连接部位：由水下专业工作人员上下对称拧紧活动夹具上的螺栓，使压板紧压基座，固定锚固壳体的活动端，向压板和基座之间的注胶空腔内注入水下胶粘剂固结，使壳体环向粘结为一个整体；G.激活底端封条：待水下胶粘剂固化后，拆除底端封条的隔水薄膜，底端封条遇水膨胀后将自锁式FRP管和待加固桥墩底部的空隙完全封闭，形成一个底部密封，顶部开口的空腔，该空腔厚度即加固层厚度；H.灌注填充材料：通过灌浆装备，在自锁式FRP管和待加固桥墩之间的空腔内，压入填充材料，压入过程连续且稳定地进行，直至整个空腔内填充密实为止；I.完成加固：待灌注的填充材料达到规定强度后，完成对桥梁水下桥墩的加固。所述的活动夹具为金属材料制作，基座的下端封闭，上端开口，左、右两侧开设槽口，基座与压板的压合面和压板同时设置对应的凸齿条和刻痕构造，多条刻痕构造位于相邻凸齿条之间，压板能够随着螺栓的拧动而向基座移动压合，凸齿条的高度大于刻痕构造的高度，在凸齿条压合后，在压板和基座之间的相邻凸齿条之间形成注胶空腔。所述的自锁式FRP管由壳体、限位垫块、活动夹具和底端封条组成，壳体的固定端预先与活动夹具的基座粘结固定，壳体的活动端贯穿伸入固定端的活动夹具的压板和基座之间，伸出长度不小于100cm。所述的底端封条的材料优选为遇水膨胀材料，其预先用隔水薄膜密封，沿着自锁式FRP管的壳体的下沿设置。所述的刻痕构造优选为双向刻痕、凹坑或浮点形式。所述的水下胶粘剂优选为水下环氧树脂胶、聚氨酯胶或氰基丙烯酸酯胶；所述的定位件和限位垫块为塑料、复合材料、水泥基材料、金属材料的一种。所述的钢丝网为不锈钢钢丝网或镀锌钢丝网；所述的填充材料为水下环氧树脂、水下不分散砂浆、水下环氧树脂砂浆、水下不分散混凝土或水下环氧树脂混凝土中的一种。所述的自锁式FRP管的缠绕形状为圆形或多边形中的一种。本专利技术结构中，利用FRP材料的轻质、高强及防腐蚀性能等特性，制成自锁式FRP管与钢丝网共同对水下桥墩包裹，并在空隙中灌注填充材料，实现了在不排水的情况下完成对桥梁水下桥墩的维修加固，自锁式FRP管通过活动夹具连接成管，同时在压板和基座之间形成的注胶空腔中注入水下胶粘剂使自锁式FRP管紧密固定，工艺简单，一次成型，钢丝网的存在提高了整体结构的承载力、刚度和延性。本专利技术的施工过程无需围堰和大型钢模板，降低了工人的劳动强度，可以在水下直接加固，减小了对航道的影响，适用性广，施工快捷方便。本专利技术具有以下有益效果：(1)自锁式FRP管自带活动夹具，活动夹具夹压任意厚度的壳体，适用范围广，无需外侧扎带预固定，压板和注胶空腔内的水下胶粘剂一次到位，双重紧固，加固效果优异。(2)自锁式FRP管材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优异性能，同时省去大型钢模板设置，可直接作为灌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FRP管加固桥梁水下桥墩的方法，通过安装定位件、包裹钢丝网、制作自锁式FRP管、缠绕自锁式FRP管、固结自锁式FRP管连接部位、激活底端封条、灌注填充材料实现对桥梁水下桥墩的加固，自锁式FRP管设置限位垫块、活动夹具和底端封条，实现FRP管的水下便利拼装，且将模板与加固材料集合为一体，避免排水工作；其特征在于其施工步骤如下：A.待加固桥墩表面处理：由潜水人员对待加固桥墩(5)表面薄弱层、附着的淤泥及其他杂质进行清理，直至露出坚实的表面；B.制作钢丝网及固定定位件：按照设计要求的尺寸、规格制作钢丝网(3)，在钢丝网(3)上离散固定定位件(31)，定位件(31)位于钢丝网(3)内部，其定位件(31)的厚度由钢丝网(3)与待加固桥墩(5)之间的空隙大小确定，布置范围为一倍待加固桥墩(5)的周长范围；C.包裹钢丝网：在水下对待加固桥墩(5)环向缠绕一层以上钢丝网(3)，设置定位件(31)的一侧为内侧紧贴待加固桥墩(5)的表面，根据定位件(31)的定位，钢丝网(3)与待加固桥墩(5)之间存在一定空隙，钢丝网(3)沿着环向搭接长度不小于300mm，搭接处采用钢丝扣进行卡扣连接；D.制作自锁式FRP管：自锁式FRP管(1)的壳体(11)由一层以上纤维布铺设浸胶手糊、模压或真空辅助成型工艺成型，自锁式FRP管(1)的壳体(11)的一端为固定端，设有活动夹具(2)，活动夹具(2)由注胶空腔(20)、基座(21)、压板(22)和螺栓(23)组成，壳体(11)的另一端为活动端；壳体(11)的内侧离散设置限位垫块(12)，其厚度尺寸由填充材料(6)的总厚度确定，壳体(11)的下沿设置有不小于待加固桥墩(5)环向周长的底端封条(4)，底端封条(4)预先用隔水薄膜包裹；E.缠绕自锁式FRP管：在钢丝网(3)的外围环向缠绕自锁式FRP管(1)，将包裹好的壳体(11)的活动端贯穿伸入另一端的活动夹具(2)的压板(22)和基座(21)之间，收紧壳体(11)的活动端，压紧底端封条(4)及限位垫块(12)；F.固结自锁式FRP管连接部位：对称拧紧活动夹具(2)上的螺栓(23)，使压板(22)紧压基座(21)，固定锚固壳体(11)的活动端，向压板(22)和基座(21)之间的注胶空腔(20)内注入水下胶粘剂(7)固结，使壳体(11)环向粘结为一个整体；G.激活底端封条：待水下胶粘剂(7)固化后，拆除底端封条(4)的隔水薄膜，底端封条(4)遇水膨胀后将自锁式FRP管(1)和待加固桥墩(5)底部的空隙完全封闭，形成一个底部密封，顶部开口的空腔；H.灌注填充材料：通过灌浆装备，在自锁式FRP管(1)和待加固桥墩(5)之间的空腔内，压入填充材料(6)，直至整个空腔内填充密实为止；I.完成加固：待灌注的填充材料(6)达到规定强度后，完成对桥梁水下桥墩的加固。...

【技术特征摘要】
1.一种FRP管加固桥梁水下桥墩的方法，通过安装定位件、包裹钢丝网、制作自锁式FRP管、缠绕自锁式FRP管、固结自锁式FRP管连接部位、激活底端封条、灌注填充材料实现对桥梁水下桥墩的加固，自锁式FRP管设置限位垫块、活动夹具和底端封条，实现FRP管的水下便利拼装，且将模板与加固材料集合为一体，避免排水工作；其特征在于其施工步骤如下：A.待加固桥墩表面处理：由潜水人员对待加固桥墩(5)表面薄弱层、附着的淤泥及其他杂质进行清理，直至露出坚实的表面；B.制作钢丝网及固定定位件：按照设计要求的尺寸、规格制作钢丝网(3)，在钢丝网(3)上离散固定定位件(31)，定位件(31)位于钢丝网(3)内部，其定位件(31)的厚度由钢丝网(3)与待加固桥墩(5)之间的空隙大小确定，布置范围为一倍待加固桥墩(5)的周长范围；C.包裹钢丝网：在水下对待加固桥墩(5)环向缠绕一层以上钢丝网(3)，设置定位件(31)的一侧为内侧紧贴待加固桥墩(5)的表面，根据定位件(31)的定位，钢丝网(3)与待加固桥墩(5)之间存在一定空隙，钢丝网(3)沿着环向搭接长度不小于300mm，搭接处采用钢丝扣进行卡扣连接；D.制作自锁式FRP管：自锁式FRP管(1)的壳体(11)由一层以上纤维布铺设浸胶手糊、模压或真空辅助成型工艺成型，自锁式FRP管(1)的壳体(11)的一端为固定端，设有活动夹具(2)，活动夹具(2)由注胶空腔(20)、基座(21)、压板(22)和螺栓(23)组成，壳体(11)的另一端为活动端；壳体(11)的内侧离散设置限位垫块(12)，其厚度尺寸由填充材料(6)的总厚度确定，壳体(11)的下沿设置有不小于待加固桥墩(5)环向周长的底端封条(4)，底端封条(4)预先用隔水薄膜包裹；E.缠绕自锁式FRP管：在钢丝网(3)的外围环向缠绕自锁式FRP管(1)，将包裹好的壳体(11)的活动端贯穿伸入另一端的活动夹具(2)的压板(22)和基座(21)之间，收紧壳体(11)的活动端，压紧底端封条(4)及限位垫块(12)；F.固结自锁式FRP管连接部位：对称拧紧活动夹具(2)上的螺栓(23)，使压板(22)紧压基座(21)，固定锚固壳体(11)的活动端，向压板(22)和基座(21)之间的注胶空腔(20)内注入水下胶粘剂(7)固结，使壳体(11)环向粘结为一个整体；G.激活底端封条：待水下胶粘剂(7)固化后，拆除底端封条(4)的隔水薄膜，底端封条(4)遇水膨胀后将自锁式...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏洋，柏佳文，吴刚，张敏，端茂军，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32