预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法技术

本发明专利技术提供了一种预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法。该方法主要采用压力灌浆设备向预应力混凝土空心板腔内灌注一定厚度的水泥基灌浆材料，通过灌浆材料与底板混凝土的有效粘结，从源头上对宽、深且长的底板纵向裂缝进行主动封闭，防止板梁内部的渗漏水以及空气中水蒸气、有害介质等进入裂缝内部导致预应力钢绞线锈蚀断裂，进而提高桥梁结构的耐久性和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及中、小跨径桥梁的维修加固施工
，具体涉及一种预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝的维修加固方法。
技术介绍
目前，我国大跨径桥梁建设水平已跻身国际先进行列，但中、小跨径桥梁仍然占据十分重要的地位。其中，预应力混凝土空心板桥因具有诸多优点而被广泛应用，是我国高速公路、城市道路以及路网建设的主力桥型之一。预应力混凝土空心板桥按其截面形式可大致分为四类，截面形式通常与空心板桥跨径一一对应第一、二类截面形式分别适用于IOm和1 !跨径；第三类截面形式多运用于 16m和20m跨径；第四类截面形式为现行空心板桥通用截面形式，对于10m、13m、16m、20m以及25m等跨径均适用，如图1所示。从图1可以看出，边板、中板截面形式存在差异，不同截面形式空心板内腔尺寸及形状(圆形或多边形)差异较大，而且空心板底板设计厚度均较小，其主要受力钢筋及预应力钢绞线均配置于底板区域，因此板梁底板是预应力混凝土空心板桥受力的薄弱部位。调查发现，底板纵向裂缝已经成为预应力混凝土空心板桥普遍出现的典型病害之一。底板纵向裂缝大都沿底板预应力筋的方向发展，裂缝呈宽、深且长的分布特点且通常贯通底板。由于伸缩缝的渗漏水以及板梁顶板开裂造桥面铺装的渗漏水进入板梁内腔，在底板下缘纵向裂缝周边通常伴有渗漏水、锈蚀及析白等现象，严重影响桥梁结构的使用性能，结构安全性、耐久性明显降低，通行能力也将受到限制，对交通运输安全和效率产生巨大影响。针对桥梁结构裂缝病害，目前国内常见的维修加固方法有表面修补法、压力灌缝法及嵌缝修补法、碳纤维粘贴加固法、钢板粘贴加固法以及体外预应力加固法等。1、表面修补法主要用于处理对结构承载能力没有影响的表面裂缝。通过在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、浙青等防腐材料实现。由于仅对裂缝表面进行处理，因此无法抑制裂缝后期的延伸和开展。2、压力灌缝法及嵌缝修补法压力灌缝法主要用于修补对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝。通过压力设备将胶结材料压入混凝土裂缝中，材料凝结硬化后与混凝土形成整体实现封堵。嵌缝修补法是通过沿混凝土裂缝凿一条深槽，在槽内嵌补各种塑性或刚性止水材料以实现封闭。其局限在于该方法未能实现完全封闭底板纵向裂缝的效果；该方法仅仅是对底板纵向裂缝进行修复，并不能从根本上消除裂缝持续开展恶化的可能性；该方法不适用于空心板内腔不断渗漏水的底板纵向裂缝维修处治；该方法仅从底板下缘对纵向裂缝进行维修加固，难以封闭空心板内腔的渗漏水路径，因此随着时间的推移，空心板内腔的渗漏水将进入裂缝内部，难以从裂缝下缘排出从而不断聚集在裂缝上方，造成裂缝内预应力筋锈蚀，导致底板纵向裂缝的持续扩展恶化，结构安全性和耐久性不断下降。3、碳纤维粘贴加固法该法是将碳纤维布材或板材粘贴于混凝土结构受拉表面形成复合材料体，从而达到与混凝土结构协同工作，加固桥梁结构以及改善其受力性能的目的。但由于预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝宽、深且长，板梁内腔渗漏水情况通常较为严重，裂缝周边泛白、钢绞线锈蚀等现象也同样普遍。板梁内腔的渗漏水聚集在未封闭的底板纵向裂缝上缘并不断渗透至下缘，随着时间的推移，裂缝中的水和空气会加快高应力状态下预应力钢绞线的腐蚀速度，碳纤维也会由于水的浸泡而逐渐腐烂。4、钢板粘贴加固法该法是用环氧基液粘剂涂敷在钢板上并将其压贴于待修补裂缝位置处。其主要缺点在于(1)钢板在后期受力过程中的应力滞后现象；(2)钢板的合力与粘结剂产生的粘结应力不在一条直线上，导致钢板变形、剥离；(3)粘结层长期处于剪拉复合应力的不利状态下工作；(4)钢板不适宜长期在酸碱性的环境下工作，防腐成本高。总之，鉴于钢板粘贴加固法的局限性，粘贴钢板加固预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝的可行性不强。5、体外预应力加固法通过增设体外预应力束对既有混凝土梁体主动施加外力， 以改善原结构受力状况。该法通过预应力束作为后张施力工具，在梁体外施加预应力以卸除梁体及其桥面铺装的恒载所产生的内力并起到闭合裂缝、减小挠度的效果。体外预应力加固法克服了采用其它方法加固时普遍存在的应力滞后的弱点，保证了加固材料参与结构整体协同工作。体外预应力加固法虽然加固效果好、工作可靠，但该法并不适用于预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝的维修加固，原因在于(1)由于施加的体外预应力将造成装配式预应力混凝土空心板桥横向刚度增大，结构受力体系发生改变，导致原有底板纵向裂缝的加剧和新的底板纵向裂缝的不断出现；(2)在底板下缘布置横向预应力钢绞线并张拉，造成底板受压，顶板受拉。虽然封闭了底板纵向裂缝但也可能导致板梁顶板的纵向开裂，而顶板开裂则更加危险；(3)该法同样未能封闭空心板内腔的渗漏水路径，渗漏水聚集在底板上缘进而进入裂缝内部，久而久之将导致钢绞线锈蚀断裂；(4)因预应力混凝土空心板桥铰缝构造的存在，在钢绞线张拉和使用过程中的预应力损失计算、钢绞线的变形量等重要参数的确定存在较大的不确定性；( 穿束张拉有一定风险且必须具有可靠的预应力传递路径和锚固条件；(6)技术难度大，施工工艺繁琐，维修加固造价及预应力钢绞线后期防腐维护成本高。上述桥梁裂缝常见维修加固方法具有各自的优缺点和适用领域，但结合预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝的分布性状、板梁底板厚度不足及板梁自身渗漏水等情况，上述任一裂缝维修加固方法对底板纵向裂缝均不具有针对性和适用性，因此针对预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝的维修加固并不适合，不应盲目采用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对预应力混凝土空心板底板纵向裂缝病害进行维修处治，提出一种。为了克服现有裂缝维修加固方法存在的问题和不足，本专利技术提供了一种及其施工工艺，它采用压力灌浆设备向预应力混凝土空心板腔内灌注一定厚度的水泥基灌浆材料，通过灌浆材料与底板混凝土的有效粘结，从源头上对宽、深且长的底板纵向裂缝进行主动封闭，防止板梁内部的渗漏水以及空气中水蒸气、有害介质等进入裂缝内部导致预应力钢绞线锈蚀断裂，进而提高桥梁结构的耐久性和安全性。为解决预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝维修加固这一技术问题，本专利技术提供了一种，所述加固方法如下采用压力灌浆设备向板梁内腔沿底板上缘灌注一定厚度的水泥基灌浆料；底板灌浆厚度与板梁底板设计厚度、板梁底板现有厚度、水泥基灌浆材料最小灌注厚度关系为h = max {(h「h2)，h3} (1-1)式中h—板梁底板灌浆厚度(cm)；Ill——板梁底板设计厚度(cm)；h2——板梁底板现有厚度(cm)；h3——水泥基灌浆材料最小灌注厚度(cm)。优选地，所述底板灌浆厚度还应综合考虑灌浆料自重引起的预应力混凝土空心板桥结构恒载增量。根据上述加固方法的一种优选的实施方式，所述底板灌浆厚度h ^ 5cm。根据上述加固方法的一种优选的实施方式，在采用压力灌浆设备向板梁内腔沿底板上缘灌注水泥基灌浆料之前，可选地对待加固的预应力混凝土空心板，特别是对0. 5 % <i^3. 0%的纵坡预应力混凝土空心板桥进行适当分段。而对于平坡(i ^0.5%)预应力混凝土空心板桥的灌浆加固则尽量不分段；亦可结合板梁跨径大小、灌浆料可流动的最大水平距离及方便施工等实际情况在板梁跨径三分点位置或跨中位置钻孔并实施灌浆。优选地，对于0. 5% < i本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘其伟，赵佳军，李捷，王成明，罗文林，翟瑞兴，许崇法，王键，
申请(专利权)人：刘其伟，
类型：发明
国别省市：