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专利号: 2017111231785
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 道路、铁路或桥梁的建筑
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种钢筋混凝土梁桥的加固方法,其特征在于:包括以下步骤:

(a)采用铝合金筋(2)和FRP筋(3)作为加固筋,进行加固配筋计算;

(b)根据计算的加固配筋结果取铝合金筋(2)和FRP筋(3),对铝合金筋(2)进行预处理;

(c)在待加固的本体梁(1)底部和侧面开槽,在槽中先填入填充材料(4),再将铝合金筋(2)和FRP筋(3)分别压入填充材料(4)内,一个槽中安装一根铝合金筋(2)或FRP筋(3),铝合金筋(2)和FRP筋(3)对称布置;然后用填充材料(4)填满槽,压实抹平后固定成型;

步骤(c)中,在待加固的本体梁(1)底部还开有用于安装机械锚固结构的凹槽;

机械锚固结构安装在加固筋的端部,包括安装在加固筋两端的锚具(11),以及嵌入本体梁(1)的上锚板(9)和下锚板(10),上锚板(9)和下锚板(10)通过锚栓(7)和挤压螺栓(8)相连,上锚板(9)和下锚板(10)的侧面上均开设有若干个梯形槽(12),梯形槽(12)相对且能够形成用于固定加固筋的六边形通孔;机械锚固结构和加固筋的安装过程包括:(co1)假定锚栓(7)根部混凝土压溃为锚固失效,锚栓(7)上受力按三角形分布,建立力的平衡:解得:

其中N为单根锚栓所受拉力;fs和As分别为加固筋屈服强度和截面面积;n1为加固筋数量;n为锚栓根数;d和h分别为锚栓直径和锚栓入梁深度;fc为混凝土抗压强度设计值;

由此确定锚栓(7)的数量和锚栓入梁深度;

(co2)在预定位置打入锚栓(7),然后将穿过挤压螺栓(8)的下锚板(10)穿过锚栓(7),并临时固定下锚板(10);

(co3)对加固筋的两端用锚具(11)进行敲紧固定,将带有锚具(11)的加固筋压入填充材料(4)内,加固筋的端部将穿过下锚板(10)的梯形槽(12),锚具(11)位于下锚板(10)的外侧且两者相接;再用填充材料(4)将下锚板(10)和加固筋之间的空隙进行密封,盖上上锚板(9),拧紧挤压螺栓(8)上的螺母。

2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土梁桥的加固方法,其特征在于:步骤(a)中加固配筋计算具体包括:(a01)先计算本体梁(1)的承载力M0;

(a02)对于承载力需提高γ倍的混凝土梁,加固配筋计算如下:

kaAaf0.2(da-c)+kfAfff(df-c)=(γ-1)M0

其中,ka为铝合金筋(2)的强度折减系数,当无端部锚固时,ka=0.4~0.6,当有端部锚固时,ka=0.8~0.9;f0.2和Aa分别为铝合金筋(2)的名义屈服强度和加固面积;da为铝合金筋(2)到混凝土受压边缘的距离;kf为FRP筋(3)的强度折减系数,当无端部锚固时,kf=0.6,当有端部锚固时,kf=0.8;ff和Af分别为FRP筋(3)的名义屈服强度和加固面积;df为FRP筋(3)到混凝土受压边缘的距离;c为中性轴高度。

3.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土梁桥的加固方法,其特征在于:步骤(b)中对铝合金筋(2)进行的预处理是采用喷砂、刻痕或氧化进行的表面粗糙度处理;步骤(c)中开的槽是方形槽(5),方形槽(5)之间的距离大于或等于4倍的加固筋直径,方形槽(5)的边缘距离本体梁(1)的边缘大于等于30mm。

4.利用权利要求1所述的加固方法得到的钢筋混凝土梁桥的加固结构,其特征在于:包括在待加固的本体梁(1)的侧部沿纵向对称布置的若干根加固筋,或者在待加固的本体梁(1)的底部和侧部均沿纵向对称布置的若干根加固筋;加固筋包括铝合金筋(2)和FRP筋(3),铝合金筋(2)与本体梁(1)之间以及FRP筋(3)与本体梁(1)之间均填充有填充材料(4);

加固筋的端部设置机械锚固结构,机械锚固结构包括安装在加固筋两端的锚具(11),以及嵌入本体梁(1)的上锚板(9)和下锚板(10),上锚板(9)和下锚板(10)通过锚栓(7)和挤压螺栓(8)相连,上锚板(9)和下锚板(10)的侧面上均开设有若干个梯形槽(12),梯形槽(12)相对且能够形成用于固定加固筋的六边形通孔;锚具(11)采用楔形夹片式锚具。

5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土梁桥的加固结构,其特征在于:本体梁(1)的端部或沿梁长方向通长包有若干层FRP布,形成U型箍。

6.根据权利要求5所述的钢筋混凝土梁桥的加固结构,其特征在于:本体梁(1)经过倒圆角处理后再包FRP布,且倒圆角处理后的圆弧半径大于等于30mm;U型箍沿本体梁(1)梁长方向的宽度至少为3倍的梁高。

7.根据权利要求4所述的钢筋混凝土梁桥的加固结构,其特征在于:填充材料(4)采用加固用结构胶或纤维增强水泥基复合材料。

8.根据权利要求7所述的钢筋混凝土梁桥的加固结构,其特征在于:纤维增强水泥基复合材料包括胶凝材料、粗骨料、减水剂、聚乙烯醇纤维和水,其中,胶凝材料是由水泥和粉煤灰按质量比为555:680组成的;水与胶凝材料的质量比为0.24,粗骨料和胶凝材料的质量比为0.36,减水剂的体积是胶凝材料的体积的1.8%,聚乙烯醇纤维的体积是胶凝材料的体积的2%。