混凝土梁体腹板的加固装置及加固方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010261463.9 (22)申请日 2020.04.03 (71)申请人 中铁大桥科学研究院有限公司 地址 430034 湖北省武汉市硚口区建设大 道103号 申请人 中铁大桥局集团有限公司 (72)发明人 吕宏奎孙连峰罗兴华侍刚 彭旭民胡续鹏李鸥李龙利 江淦张朦朦张宗强 (74)专利代理机构 武汉智权专利代理事务所 (特殊普通合伙) 42225 代理人 邱云雷 (51)Int.Cl. E01D 22/00(2006.01) (54)发明名称 一种混凝土梁体腹板的加固装。

2、置及加固方 法 (57)摘要 本申请涉及混凝土梁体腹板的加固装置及 加固方法， 其包括承载梁、 多根间隔布置的预应 力筋， 承载梁用于设于梁体底板， 且承载梁的长 度沿横桥向延伸； 预应力筋一端锚固于承载梁 上， 以张拉承载梁对梁体施加竖向压应力， 另一 端用于自梁体底板到梁体顶板贯穿梁体， 并锚固 于梁体顶板。 本申请将预应力筋贯穿梁体， 并与 梁体底板下的承载梁锚固， 通过张拉承载梁以对 梁体施加竖向压应力， 本申请采用施加竖向压应 力的方式进行加固补强， 从作用原理上讲属于主 动加固范畴， 由于后加补强材料主动施力， 改善 了原梁体的受力状态， 阻止混凝土梁体腹板斜 向、 水平向裂缝继续。

3、增大甚至使裂缝完全闭合， 解决了后加补强材料 “应变滞后” 弊端， 提高后加 补强材料利用率。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 111395209 A 2020.07.10 CN 111395209 A 1.一种混凝土梁体腹板的加固装置， 其特征在于， 其包括： 承载梁(1)， 所述承载梁(1)用于设于梁体(2)底板， 且所述承载梁(1)的长度沿横桥向 延伸； 多根间隔布置的预应力筋(3)， 所述预应力筋(3)一端锚固于所述承载梁(1)上， 以张拉 所述承载梁(1)对所述梁体(2)施加竖向压应力， 另一端用于自所述梁体(2)底板到梁体(2) 顶板贯穿所述梁体(2)， 并锚固于所述梁。

4、体(2)顶板。 2.如权利要求1所述的混凝土梁体腹板的加固装置， 其特征在于： 所述加固装置还包括 若干补强板(4)， 所述补强板(4)设于所述承载梁(1)与所述梁体(2)底板之间。 3.如权利要求2所述的混凝土梁体腹板的加固装置， 其特征在于： 相邻两个所述补强板 (4)之间的缝隙填实有填充物(5)。 4.如权利要求1所述的混凝土梁体腹板的加固装置， 其特征在于： 所述加固装置还包括 腹板侧混凝土层(6)， 所述腹板侧混凝土层(6)内植入有加强筋， 所述腹板侧混凝土层(6)用 于设于所述梁体(2)的腹板上， 且所述腹板侧混凝土层(6)底端承载于所述承载梁(1)上。 5.如权利要求1所述的混凝。

5、土梁体腹板的加固装置， 其特征在于： 当所述预应力筋(3) 穿设于所述梁体(2)时， 所述预应力筋(3)大致竖直设置。 6.一种混凝土梁体腹板的加固方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 在梁体(2)的病害区开设多个贯穿所述梁体(2)底板和顶板的预应力孔道(7)； 在所述预应力孔道(7)内穿设预应力筋(3)； 将所述预应力筋(3)底端锚固于承载梁(1)上， 并起吊所述承载梁(1)至所述梁体(2)底 板； 张拉所述预应力筋(3)至设计荷载后， 将所述预应力筋(3)顶端锚固于所述梁体(2)顶 板。 7.如权利要求6所述的混凝土梁体腹板的加固方法， 其特征在于， 在起吊所述承载梁 (1)至所述梁体(2。

6、)底板之前， 还包括如下步骤： 在所述梁体(2)底板上对应于所述承载梁(1)处贴设若干个补强板(4)。 8.如权利要求7所述的混凝土梁体腹板的加固方法， 其特征在于， 在起吊所述承载梁 (1)至所述梁体(2)底板之前， 还包括如下步骤： 在相邻两个所述补强板(4)之间的缝隙填实填充物(5)。 9.如权利要求6所述的混凝土梁体腹板的加固方法， 其特征在于， 在张拉所述预应力筋 (3)至设计荷载之前， 还包括如下步骤： 在所述梁体(2)对应于病害区的腹板侧壁上浇筑混凝土， 并在混凝土内植入加强筋， 以 形成底端承载于所述承载梁(1)上的腹板侧混凝土层(6)。 10.如权利要求6所述的混凝土梁体腹板。

7、的加固方法， 其特征在于， 在张拉所述预应力 筋(3)至设计荷载之后， 且在将所述预应力筋(3)顶端锚固于所述梁体(2)顶板之前， 还包括 如下步骤： 向所述预应力孔道(7)中灌注植筋胶。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111395209 A 2 一种混凝土梁体腹板的加固装置及加固方法 技术领域 0001 本申请涉及桥梁构筑物加固领域， 特别涉及一种混凝土梁体腹板的加固装置及加 固方法。 背景技术 0002 混凝土梁桥腹板开裂是桥梁工程界近年来普遍关注的问题， 一般表现为腹板腹剪 裂缝， 危害性大。 究其原因， 梁体腹板裂缝主要是设计时配筋不足、 未设置竖向预应力或竖 向预应力张拉不到位，。

8、 造成梁体主拉应力过大。 0003 对于此类病害， 目前普遍使用的加固方法有:(1)增大截面加固, 又称外包混凝土 加固法， 通过增大混凝土构件的截面和增加配筋， 提高构件的承载力和刚度。 加固时可在混 凝土构件截面的单侧、 双侧或四周外包加固。 (2)粘贴钢板加固法， 将钢板粘贴在混凝土构 件的受拉缘或薄弱部位， 使之与混凝土构件形成整体共同受力， 以提高其抗弯， 抗剪能力及 刚度， 改善混凝土构件的钢筋及混凝土的应力状态， 限制裂缝的进一步发展， 从而提高桥梁 的承载能力和耐久性。 (3)粘贴纤维材料(碳纤维、 芳纶纤维)加固法， 利用黏结剂将碳纤维 增强复合材料(CFRP)粘贴在混凝土构。

9、件表面， 当混凝土构件荷载增加时， 碳纤维布因与混 凝土构件协调变形而共同受力， 从而提高了混凝土构件的承载能力与刚度， 对混凝土构件 起到了加固作用。 0004 以上加固方法共同的缺点是， 它们都是被动的加固， 即在混凝土构件承载能力薄 弱区直接增设补强材料， 增大截面、 粘贴钢板、 粘贴高强复合纤维材料(碳纤维、 芳纶纤维) 时必须考虑带载加固及分阶段受力特点， 即加固后混凝土构件自重及恒载由原梁承担； 若 加固时完全封闭交通， 加固完成通车后通行车辆载荷由加固后的组合截面承担； 若加固时 限制交通， 则加固期间通行车辆载荷由加固后的组合截面承担， 加固完成后增加的车辆载 荷还是由加固后的。

10、组合截面承担， 后加补强材料强度发挥程度受原梁变形的限制， 即通常 所说的 “应变滞后” 现象， 这种现象导致后加补强材料利用率低。 发明内容 0005 本申请实施例提供一种混凝土梁体腹板的加固装置及加固方法， 以解决相关技术 中后加补强材料强度发挥程度受原梁变形的限制， 导致后加补强材料利用率低的问题。 0006 第一方面， 提供了一种混凝土梁体腹板的加固装置， 其包括： 0007 承载梁， 所述承载梁用于设于梁体底板， 且所述承载梁的长度沿横桥向延伸； 0008 多根间隔布置的预应力筋， 所述预应力筋一端锚固于所述承载梁上， 以张拉所述 承载梁对所述梁体施加竖向压应力， 另一端用于自所述梁。

11、体底板到梁体顶板贯穿所述梁 体， 并锚固于所述梁体顶板。 0009 一些实施例中， 所述加固装置还包括若干补强板， 所述补强板设于所述承载梁与 所述梁体底板之间。 0010 一些实施例中， 相邻两个所述补强板之间的缝隙填实有填充物。 说明书 1/5 页 3 CN 111395209 A 3 0011 一些实施例中， 所述加固装置还包括腹板侧混凝土层， 所述腹板侧混凝土层内植 入有加强筋， 所述腹板侧混凝土层用于设于所述梁体的腹板上， 且所述腹板侧混凝土层底 端承载于所述承载梁上。 0012 一些实施例中， 当所述预应力筋穿设于所述梁体时， 所述预应力筋大致竖直设置。 0013 第二方面， 提供。

12、了一种混凝土梁体腹板的加固方法， 包括如下步骤： 0014 在梁体的病害区开设多个贯穿所述梁体底板和顶板的预应力孔道； 0015 在所述预应力孔道内穿设预应力筋； 0016 将所述预应力筋底端锚固于承载梁上， 并起吊所述承载梁至所述梁体底板； 0017 张拉所述预应力筋至设计荷载后， 将所述预应力筋顶端锚固于所述梁体顶板。 0018 一些实施例中， 在起吊所述承载梁至所述梁体底板之前， 还包括如下步骤： 0019 在所述梁体底板上对应于所述承载梁处贴设若干个补强板。 0020 一些实施例中， 在起吊所述承载梁至所述梁体底板之前， 还包括如下步骤： 0021 在相邻两个所述补强板之间的缝隙填实填。

13、充物。 0022 一些实施例中， 在张拉所述预应力筋至设计荷载之前， 还包括如下步骤： 0023 在所述梁体对应于病害区的腹板侧壁上浇筑混凝土， 并在混凝土内植入加强筋， 以形成底端承载于所述承载梁上的腹板侧混凝土层。 0024 一些实施例中， 在张拉所述预应力筋至设计荷载之后， 且在将所述预应力筋顶端 锚固于所述梁体顶板之前， 还包括如下步骤： 0025 向所述预应力孔道中灌注植筋胶。 0026 本申请提供的技术方案带来的有益效果包括： 0027 本申请实施例提供了一种混凝土梁体腹板的加固装置及加固方法， 本申请将预应 力筋贯穿梁体， 并与梁体底板下的承载梁锚固， 通过张拉承载梁以对梁体施加。

14、竖向压应力， 本申请采用施加竖向压应力的方式进行加固补强， 从作用原理上讲属于主动加固范畴， 由 于后加补强材料主动施力， 改善了原梁体的受力状态， 从而达到了提高原梁承载力和抗裂 性的目的， 阻止混凝土梁体腹板斜向、 水平向裂缝继续增大甚至使裂缝完全闭合， 解决了后 加补强材料 “应变滞后” 弊端， 提高后加补强材料利用率。 0028 本申请采用多根预应力筋锚固在承载梁上的方式， 可以将点荷载转换成均布荷 载， 以使梁体加固梁段受力均匀。 附图说明 0029 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是。

15、本申请的一些实施例， 对于 本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他 的附图。 0030 图1为本申请实施例提供的混凝土梁体腹板的加固装置对混凝土梁体腹板加固时 的示意图； 0031 图2为图1中A-A处截面图； 0032 图3为本申请实施例提供的预应力筋锚固于承载梁上的示意图； 0033 图4为图3中B-B处截面图。 说明书 2/5 页 4 CN 111395209 A 4 0034 图中： 1、 承载梁； 10、 连接板； 11、 横梁； 12、 贯穿空间； 2、 梁体； 3、 预应力筋； 4、 补强 板； 5、 填充物； 6、 腹板侧混凝土层； 。

16、7、 预应力孔道； 8、 锚固组件； 80、 锚板； 81、 螺母。 具体实施方式 0035 为使本申请实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本申请实施例 中的附图， 对本申请实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本申请的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本申请中的实施例， 本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本申请保护的范围。 0036 本申请实施例提供了一种混凝土梁体腹板的加固装置， 以解决相关技术中后加补 强材料强度发挥程度受原梁变形的限制， 导致后加补强材料利用率低的问题。 0037 参见。

17、图1和图2所示， 一种混凝土梁体腹板的加固装置， 其包括承载梁1和多根间隔 布置的预应力筋3， 承载梁1用于设于梁体2底板， 且承载梁1的长度沿横桥向延伸； 预应力筋 3一端锚固于承载梁1上， 以张拉承载梁1对梁体2施加竖向压应力， 另一端用于自梁体2底板 到梁体2顶板贯穿梁体2， 并锚固于梁体2顶板。 0038 本申请将预应力筋3贯穿梁体2， 并与梁体2底板下的承载梁1 锚固， 通过张拉承载 梁1以对梁体2施加竖向压应力， 本申请采用施加竖向压应力的方式进行加固补强， 从作用 原理上讲属于主动加固范畴， 由于后加补强材料主动施力， 改善了原梁体的受力状态， 从而 达到了提高原梁承载力和抗裂性。

18、的目的， 阻止混凝土梁体腹板斜向、 水平向裂缝继续增大 甚至使裂缝完全闭合， 解决了后加补强材料 “应变滞后” 弊端， 提高后加补强材料利用率。 0039 本申请采用多根预应力筋3锚固在承载梁1上的方式， 可以将点荷载转换成均布荷 载， 以使梁体2加固梁段受力均匀。 0040 参见图1和图2所示， 在一些优选的实施例中， 加固装置还包括若干补强板4， 补强 板4设于承载梁1与梁体2底板之间， 在施工时， 补强板4粘贴在梁体2底板上， 补强板4可以采 用钢板或钢板条， 沿桥纵向布置。 0041 参见图1所示， 在一些优选的实施例中， 相邻两个补强板4之间的缝隙填实有填充 物5。 在本实施例中， 。

19、填充物5采用环氧胶泥。 0042 参见图1所示， 在一些优选的实施例中， 加固装置还包括腹板侧混凝土层6， 腹板侧 混凝土层6内植入有加强筋， 腹板侧混凝土层6 用于设于梁体2的腹板上， 且腹板侧混凝土 层6底端承载于承载梁1 上。 设置腹板侧混凝土层6的好处是， 一方面， 通过增大梁体2的截 面和增加加强筋， 提高梁体2的承载力和刚度； 另一方面， 可以克服承载梁1因端部变形过大 引起竖向预应力损失过大的情况。 腹板侧混凝土层6可以采用具有高强微膨胀特性的改性 聚合物混凝土浇筑。 0043 参见图1所示， 在一些优选的实施例中， 当预应力筋3穿设于梁体2时， 预应力筋3大 致竖直设置， 以使。

20、竖向预应力最大地利用。 0044 参见图3和图4所示， 在一些优选的实施例中， 承载梁1包括连接板10和两个横梁 11， 两横梁11间隔布置并在两横梁11之间形成用于预应力筋3穿过的贯穿空间12， 两横梁11 通过连接板10固定连接。 横梁11采用槽钢。 两片槽钢背靠背设置， 两槽钢腹板之间的净距保 证的预应力筋3垂直偏差在不超过1时能够穿过， 且不与槽钢相碰。 两片槽钢通过在翼板 上设置连接板进行。 说明书 3/5 页 5 CN 111395209 A 5 0045 参见图2所示， 在一些优选的实施例中， 预应力筋3通过锚固组件8锚固于承载梁1 上， 锚固组件8包括锚板80和螺母81， 锚板。

21、80 穿设于预应力筋3上， 螺母81螺接于预应力筋3 上， 并用于抵紧锚板 80以使锚板80抵紧承载梁1。 0046 参见图1所示， 在一些优选的实施例中， 预应力筋3通过锚固组件8锚固于梁体2顶 板上， 锚固组件8包括锚板80和螺母81， 锚板 80穿设于预应力筋3上， 螺母81螺接于预应力 筋3上， 并用于抵紧锚板80以使锚板80抵紧梁体2顶板。 0047 参见图1和图2所述， 本申请还提供了一种混凝土梁体腹板的加固方法， 包括如下 步骤： 0048 S1： 采用地质雷达探测主梁内纵向预应力钢绞线分布位置， 探测结果与设计位置 相比较， 判断竖向预应力位置是否与实际纵向钢绞线位置相冲突。 。

22、0049 S2： 确定位置后， 采用地质钻机， 在梁体2的病害区开设多个贯穿梁体2底板和顶板 的预应力孔道7； 预应力孔道7尽可能竖直。 0050 S3： 在预应力孔道7内穿设预应力筋3； 预应力筋3可以采用精轧螺纹钢精。 0051 S4： 将预应力筋3底端锚固于承载梁1上， 并起吊承载梁1至梁体2底板； 0052 S5： 张拉预应力筋3至设计荷载后， 将预应力筋3顶端锚固于梁体2顶板。 0053 参见图1所示， 在一些优选的实施例中， 在起吊承载梁1至梁体2 底板之前， 还包括 如下步骤： 在梁体2底板上对应于承载梁1处贴设若干个补强板4。 0054 参见图1所示， 在一些优选的实施例中， 。

23、在起吊承载梁1至梁体2 底板之前， 还包括 如下步骤： 在相邻两个补强板4之间的缝隙填实填充物5。 0055 参见图1所示， 在一些优选的实施例中， 在张拉预应力筋3至设计荷载之前， 还包括 如下步骤： 在梁体2对应于病害区的腹板侧壁上浇筑混凝土， 并在混凝土内植入加强筋， 以 形成底端承载于承载梁1 上的腹板侧混凝土层6。 0056 在一些优选的实施例中， 在张拉预应力筋3至设计荷载之后， 且在将预应力筋3顶 端锚固于梁体2顶板之前， 还包括如下步骤： 向预应力孔道7中灌注植筋胶。 采用灌注植筋胶 的方法， 可以解决灌浆材料与梁体混凝土龄期差别过大而引起灌浆材料收缩， 进而引起竖 向预应力损。

24、失过大的弊病。 0057 在本申请的描述中， 需要说明的是， 术语 “上” 、“下” 等指示的方位或位置关系为基 于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本申请和简化描述， 而不是指示或暗示 所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本 申请的限制。 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相连” 、“连接” 应做广义理解， 例 如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可以是机械连接， 也可以是电连 接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。 对于本 领域的普通技术人员而言， 可以根。

25、据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 0058 需要说明的是， 在本申请中， 诸如 “第一” 和 “第二” 等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来， 而不一定要求或者暗示这些实体或操作 之间存在任何这种实际的关系或者顺序。 而且， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体意 在涵盖非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括那 些要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者 设备所固有的要素。 在没有更多限制的情况下， 由语句 “包括一个” 限定的要素， 并不排 说明书 4。

26、/5 页 6 CN 111395209 A 6 除在包括所述要素的过程、 方法、 物品或者设备中还存在另外的相同要素。 0059 以上所述仅是本申请的具体实施方式， 使本领域技术人员能够理解或实现本申 请。 对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本申请 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说明书 5/5 页 7 CN 111395209 A 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 111395209 A 8 图3 图4 说明书附图 2/2 页 9 CN 111395209 A 9 。