[发明专利]超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁新技术

说明书

技术领域

本发明涉及超高性能混凝土(UHPC)与外贴钢板对于混凝土箱梁的加固方式。

背景技术

超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁新技术是针对当前国内外普遍存在的大跨预应力混凝土(PC)箱梁桥长期运营后出现的跨中过度下挠、腹板斜裂缝以及支点顶板和跨中底板横向抗弯裂缝而提出，将密配筋超高性能混凝土浇筑在箱梁需要加固部位，且不拆除浇筑时使用的钢板使之与超高性能混凝土共同受力的新型加固方法。

我国的桥梁建设正由大规模兴建为主的时期逐步进入到建设和养护维修同时进行的时期，但国内外现有的桥梁加固方法存在较为严重的缺陷，尤其是粘贴碳纤维和粘贴钢板加固法，由于粘接剂的质量和耐久性严重制约了加固效果，现已较少使用；而增大界面和体外预应力加固方法的施工工艺过于复杂，加固周期长，加固对原结构要求高导致不能广泛应用。

超高性能混凝土(UHPC)是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料，拥有着强度发展快、抗渗性能好、粘接强度高、收缩性小、密实性强、耐久性和化学药品阻抗性好等优势，超高性能混凝土(UHPC)与钢板形成整体共同受力，不仅能有极高的抗拉强度，而且还可以发挥较高的变形协调性。

本案的加固方法既能利用密配筋超高性能混凝土开裂强度高(理论抗拉强度高达42MPa)的优势，又能克服现有加固方法存在的耐久性差、加固效率低等不足，这种超高性能混凝土粘贴钢板加固方法不仅是加固结构和原有桥梁结构的完美结合，也将成为未来国内外桥梁加固技术的标杆和导向。

发明内容

本发明要解决的问题是克服现有加固技术的种种不足，提出一种采用超高性能混凝土(UHPC)对箱梁桥抗弯、抗剪开裂的加固方式。本发明提出的技术方案为：将原结构受弯和受剪开裂部位(支点顶板、跨中底板和腹板)原结构混凝土保护层凿除，使原结构纵向受力钢筋露出，将密配筋钢筋网片与原结构受力钢筋进行焊接，浇筑超高性能混凝土使加固结构成为一个整体，钢板上焊有栓钉，浇筑后不拆模使之共同受力。同时对超高性能混凝土进行高温蒸汽养护，消除因为龄期差引起的混凝土开裂，使新老结构紧密的结合在一起，共同工作。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

(1)从结构受力方面来看，密配筋超高性能混凝土混凝土具有普通混凝土不能比拟的高开裂强度，实验室数据可以达到20～30MPa，配合钢板共同受力，可以在原有基础上大幅提高结构的抗弯、抗剪承载能力。与此同时，加固结构体积较小，对原结构桥下净空和外观不产生任何影响，不增加结构自重。

(2)从结构耐久性方面来看，超高性能混凝土属于无机材料，与原结构界面粘接性能良好，同时无机材料不会面临粘贴钢板或碳纤维方法中界面胶的老化问题，保证了界面粘接强度的耐久性。密配筋超高性能混凝土出众的开裂强度使得加固结构和原结构的受力钢筋始终被混凝土包裹，不会暴露在空气中，避免了受力钢筋的腐蚀。同时外侧钢板提供第二层保护，使得加固部分即便出现了微裂缝的情况下仍不受外界物质侵蚀，保证了结构整体的耐久性。

(3)从环保方面来看，加固施工过程中基本不干扰或污染周边环境，立模所用钢板做为受力构件保留在加固结构上，避免钢材浪费，施工现场清洁安全，而超高性能混凝土生产过程中产生的CO₂排放量是同等水泥的一半左右，这种新材料不仅是对地球资源和环境的保护，也是对可持续发展理念充分的实践应用。

(4)从经济效益方面来看，超高性能混凝土采用高温蒸汽养护，材料强度增长较快，达到设计强度时间短，加载龄期较早，而养护只需48小时，除了支点区域抗弯加固需要短时间封闭交通外，其余部位加固不需要中断交通，故对桥面交通基本没有影响，同时加固结构后期基本不需要养护，从而降低了工程的综合造价，具有较高的社会效益和经济效益。

附图说明

图1本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗弯开裂区域立面图；

图2本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗弯开裂区域加固部分局部构造图；

图3本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗弯开裂区域底面图；

图4本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗剪开裂区域立面图；

图5本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗剪开裂区域断面图；

图6本发明—超高性能混凝土(UHPC)粘贴钢板加固箱梁抗剪开裂区域加固部分局部构造图；

图例说明

1、原混凝土箱梁