基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法，步骤为：步骤S1：在桥梁结构腹板的混凝土保护层上切出预制槽；步骤S2：安装板条夹具和张拉装置，分别在固定端和张拉端将固定端板条夹具和张拉装置固定于腹板的保护层，并安装好张拉端板条夹具和传感器；步骤S3：锚固并张拉板条；步骤S4：在预制槽内填充粘结剂；步骤S5：完成张拉；粘结剂达到固化强度之后，释放张拉装置施加的预应力，使张拉端和固定端夹具发生滑动，板条上的预应力得到释放。本发明专利技术具有耐久性好、施工便易性好、能够提高腹板开裂荷载和抗剪承载力等优点。

Compensation method of vertical prestress loss of bridge based on surface embedded prestressed slab

【技术实现步骤摘要】
基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法
本专利技术主要涉及到桥梁加固
，特指一种基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法。
技术介绍
现有技术中，预应力混凝土箱梁中一般通过设置竖向预应力钢筋对腹板施加预压力，用来抵消自重及外荷载产生的部分主拉应力，以遏制腹板斜向开裂病害的发生。然而由于箱梁的高度有限,竖向预应力筋的长度都比较短,在达到张拉控制应力时高强精轧螺纹粗钢筋的伸长量有限,如果锚固时稍有不慎即造成钢筋回缩量偏大而损失过多竖向预应力，而混凝土的收缩徐变也往往导致严重的预应力损失；因此工程中竖向预应力损失严重超出限值、甚至损失大部分竖向预应力的现象十分常见。一旦实际竖向预应力值相比设计值减小很多，腹板上将产生严重的斜向开裂现象，斜裂缝约呈45°，起始于箱梁中性轴位置，有的甚至延伸到底板和顶板。斜裂缝的出现不仅将导致桥梁结构刚度和强度的降低，还会加速钢筋的锈蚀，而锈蚀的钢筋则会引起体积的膨胀，从而使得混凝土开裂，进一步劣化桥梁结构的受力性能，降低材料的耐久性和结构的承载能力，影响到桥梁的美观和使用寿命，严重的还会引起交通事故。由于竖向预应力损失导致的桥梁使用性能劣化、耐久性退化和剩余寿命减少已成为大跨度桥梁的重要问题。传统技术中，已有加固方法有施加体外预应力加固、粘贴碳纤维布或钢板，前者施工复杂、需在桥梁上安装专用锚固块，且体外索体系存在耐久性不足的风险；后者属于被动加固不能使斜裂缝闭合，对于斜裂缝继续发展的抑制效果有限，都没有很好解决竖向预应力损失导致腹板斜向开裂的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种耐久性好、施工便易性好、能够提高腹板开裂荷载和抗剪承载力的基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法，步骤为：步骤S1：在桥梁结构腹板的混凝土保护层上切出预制槽；步骤S2：安装板条夹具和张拉装置，分别在固定端和张拉端将固定端板条夹具和张拉装置固定于腹板的保护层，并安装好张拉端板条夹具和传感器；步骤S3：锚固并张拉板条；步骤S4：在预制槽内填充粘结剂；步骤S5：完成张拉；粘结剂达到固化强度之后，释放张拉装置施加的预应力并慢速解除对固定端板条夹具的固定，使固定端板条夹具和张拉端板条夹具发生滑动，板条上的预应力得到释放。作为上述技术方案的进一步改进：在所述步骤S1中，开槽角度即嵌贴板条的角度，所述角度为竖直、斜向45°、斜向60°或垂直于斜裂缝的角度。作为上述技术方案的进一步改进：在所述步骤S1中，使用压缩空气清除预制槽内残余的混凝土粉尘，再用无水乙醇清洗。作为上述技术方案的进一步改进：在所述步骤S2中，在两端的位置处定位并打入膨胀或化学螺栓，待其达到强度后，分别在固定端和张拉端将固定端板条夹具和张拉装置通过化学螺栓固定于腹板的保护层。作为上述技术方案的进一步改进：在所述步骤S2中，使固定端板条夹具、张拉装置、张拉端板条夹具、传感器位于同一条直线。作为上述技术方案的进一步改进：所述步骤S3包括：步骤S301：将板条置于预制槽内，其位置应居中设置；步骤S302：将板条的两端分别锚固于固定端夹具和张拉端夹具，保证其水平；步骤S303：通过张拉装置移动张拉端板条夹具，带动板条被拉伸，达到施加预应力的目的。作为上述技术方案的进一步改进：所述步骤S303中，实时监控传感器的数值；张拉达到目标应力一段时间后观察传感器的数值，若出现数值减小应再次张拉达到设计值；如仍未到达设计值是安装偏差导致，拆除板条后重新安装并张拉。作为上述技术方案的进一步改进：所述步骤S4包括：步骤S401:可在安装并张拉FRP板条之前先向槽内填入一定量（如1/2）的粘结剂，待FRP张拉完成后再将粘结剂填充密实FRP与混凝土槽之间的空隙；也可先安装张拉FRP后再将粘结剂填充密实槽内空间。步骤S402：在预制槽的表面粘贴胶带或覆盖薄板，并密封底部，形成一端开口的密闭槽。步骤S403：将粘结剂从开口端注入；步骤S404：保持固定端板条夹具和张拉端板条夹具的夹锚状态持续一段时间，直至粘结剂固化完成达到粘结强度。作为上述技术方案的进一步改进：在放张完成后，拆除固定端板条夹具和张拉端板条夹具，向所述预制槽两端用于安装板条夹具的预凿位置填入环氧砂浆，修补至与原结构表面齐平；最后预制槽揭开槽表面的胶带或薄板，完成所有工作。作为上述技术方案的进一步改进：所述板条的材质为FRP、CFRP、GFRP、AFRP。作为上述技术方案的进一步改进：所述板条的截面形式为圆形、条形或方形。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过表层嵌贴预应力板条（如FRP板条）的方式，将预应力施加到腹板的保护层，以达到补偿竖向预应力损失的目的，可以使斜裂缝闭合并抑制其发展，提高腹板开裂荷载和抗剪承载力。2、本专利技术可通过预应力板条（如FRP板条）将预应力施加到箱梁腹板上，补偿已损失的竖向预应力，高效解决腹板斜向开裂的问题，提高腹板的抗裂和抗剪能力，可靠性好，操作简单，施工效率高。3、本专利技术可广泛应用于竖向预应力损失、出现腹板斜裂缝病害的桥梁结构抗剪加固，具有较高的工程应用价值和显著地经济效益。其优势在于：①与已有加固方式相比，通过FRP在腹板上施加预应力，补偿了竖向预应力损失，又提高了结构抗剪承载能力；②可通过设计FRP间距、嵌贴范围和预应力水平，使竖向预应力损失产生的斜裂缝闭合，提高抗裂储备；③可通过表层嵌贴加固构造所产生的粘结能力实现对预应力FRP板条的锚固，不需要设置永久性的FRP预应力锚具，降低加固成本；与无粘结的体外预应力加固技术相比，预应力FRP板条全长与混凝土粘结，能更好控制开裂抑制裂缝；具有良好的耐久性和施工便易性，工程应用前景广。附图说明图1是本专利技术方法的流程示意图。图2是采用本专利技术方法在具体应用实例中的侧视结构原理示意图。图3是采用本专利技术方法在具体应用实例竖直嵌贴中的主视结构原理示意图。图4是采用本专利技术方法在具体应用实例斜向45°嵌贴中的主视结构原理示意图。图例说明：1、预应力钢筋混凝土箱梁；2、腹板；3、预制槽；4、板条；5、固定端板条夹具；6、张拉端板条夹具；7、张拉装置；8、传感器；9、化学螺栓。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法，以应用于预应力混凝土箱梁为例，其步骤为：步骤S1：开槽；使用开槽机在腹板2（如箱梁腹板）的混凝土保护层上切出设计尺寸的预制槽3。开槽角度即嵌贴板条4（如FRP板条）的角度，可根据加固需求设计为竖直或斜向45°或其它需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法，其特征在于，步骤为：/n步骤S1：在腹板（2）的混凝土保护层上切出预制槽（3）；/n步骤S2：安装板条夹具和张拉装置（7），分别在固定端和张拉端将固定端板条夹具（5）和张拉装置（7）固定于腹板（2）的保护层，并安装好张拉端板条夹具（6）和传感器（8）；/n步骤S3：锚固并张拉板条（4）；/n步骤S4：在预制槽（3）内填充粘结剂；/n步骤S5：完成张拉；粘结剂达到固化强度之后，释放张拉装置（7）施加的预应力并慢速解除对固定端板条夹具（5）的固定，使固定端板条夹具（5）和张拉端板条夹具（6）发生滑动，板条（4）上的预应力得到释放。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法，其特征在于，步骤为：
步骤S1：在腹板（2）的混凝土保护层上切出预制槽（3）；
步骤S2：安装板条夹具和张拉装置（7），分别在固定端和张拉端将固定端板条夹具（5）和张拉装置（7）固定于腹板（2）的保护层，并安装好张拉端板条夹具（6）和传感器（8）；
步骤S3：锚固并张拉板条（4）；
步骤S4：在预制槽（3）内填充粘结剂；
步骤S5：完成张拉；粘结剂达到固化强度之后，释放张拉装置（7）施加的预应力并慢速解除对固定端板条夹具（5）的固定，使固定端板条夹具（5）和张拉端板条夹具（6）发生滑动，板条（4）上的预应力得到释放。


2.根据权利要求1所述的基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法，其特征在于，在所述步骤S1中，开槽角度即嵌贴板条（4）的角度，所述角度为竖直、斜向45°、斜向60°或垂直于斜裂缝的角度。


3.根据权利要求1所述的基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法，其特征在于，在所述步骤S1中，使用压缩空气清除预制槽（3）内残余的混凝土粉尘，再用无水乙醇清洗。


4.根据权利要求1或2或3所述的基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在两端的位置处定位并打入化学螺栓（9），待其达到强度后，分别在固定端和张拉端将固定端板条夹具（5）和张拉装置（7）通过化学螺栓（9）固定于腹板（2）的保护层。


5.根据权利要求1或2或3所述的基于表层嵌贴预应力板条的桥梁竖向预应力损失补偿方法，其特征在于，在所述步骤S2中，使固定端板条夹具（5）、张拉装置（7）、张拉端板条夹具（6）、传感器（8）位于同一条直线。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭晖，郭恒良，丑佳璇，张建仁，刘扬，粟淼，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43