一种宽幅箱梁桥主梁顶板加固结构及该结构的施工方法

摘要

一种针对发生下挠变形和开裂的宽幅箱梁桥主梁顶板加固结构，在顶板底面沿顺桥向间隔设置顶板加厚横梁，顶板加厚横梁之间间隔设置顶纵梁；置于顶板加厚横梁中的预应力钢筋穿过主梁腹板后两端锚固在主梁腹板的两外侧面上，顶板加厚横梁和顶纵梁的高度及预应力钢筋的根数按公式求得。该加固结构通过顶板加厚横梁和顶纵梁提高顶板的刚度，改善车辆荷载作用下顶板局部受力状态，避免顶板在恒载及车辆荷载作用下继续下挠变形；通过预应力钢筋可在顶板加厚横梁中部下缘处产生压应力，平衡车辆荷载双后轴作用在该部位的拉应力，改善该部位的应力状态，提高顶板的强度，避免主梁顶板再发生开裂。

主权项

一种宽幅箱梁桥主梁顶板加固结构的施工方法，所述宽幅箱梁桥主梁顶板加固结构为：在主梁顶板(2)的底面沿顺桥向增设间隔布置的顶板加厚横梁(8)，在顶板加厚横梁(8)之间有沿横桥向间隔设置的顶纵梁(3)；顶板加厚横梁中有通过塑料波纹管(6)布置的预应力钢筋(5)，预应力钢筋的两端通过主梁腹板(4)由锚具(7)锚固在主梁腹板的两外侧面上；所述顶板加厚横梁沿顺桥向的相互间距s_v为：1200mm≤s_v≤K/4，式中K为主梁腹板两内侧面间的宽度；顶板加厚横梁的宽度b₂＝300mm；顶板加厚横梁的中心高度d₂按下式计算得出：$d_2=0.15{[\frac{1.4\times {10}^7{K}^2}{E_c}-s_v{d}_1^3]}^{\frac{1}{3}}$式中K：主梁腹板两内侧面间的宽度，E_c：主梁混凝土的弹性模量，s_v：顶板加厚横梁沿顺桥向的相互间距，d₁：主梁顶板厚度，d₂的计算结果按照10mm为模数取用；顶纵梁的高度d₃为：d₂/3≤d₃≤d₂/2；顶纵梁之间、顶纵梁与主梁腹板之间的横向间距K1相等，为主梁顶板厚度d₁的8～12倍；在单个顶板加厚横梁中配置的预应力钢筋根数n按下式计算：$n=\mathrm{int}\left[\frac{70000K}{{\sigma }_{con}{A}_{p1}(\frac{150d_2^2+s_v{d}_1^2+(s_v+450)d_1{d}_2}{s_v{d}_1+300d_2}-a_p)}\right]$式中int：取整函数，按四舍五入法则进行取整，K：主梁腹板两内侧面间的宽度，σ_con：预应力钢筋的张拉控制应力设计值，A_p1：单根预应力钢筋的截面面积，d₂：顶板加厚横梁的中心高度，s_v：顶板加厚横梁沿顺桥向的布置间距，d₁：主梁顶板厚度，a_p：预应力钢筋重心至顶板加厚横梁底面的距离；该宽幅箱梁桥主梁顶板加固结构的施工方法包括以下步骤：步骤1、修补主梁顶板对裂缝宽度小于0.15mm的斜裂缝，用环氧树脂进行表面封闭；对裂缝宽度大于0.15mm的斜裂缝，用环氧树脂进行注胶；步骤2、在主梁腹板两侧面沿顺桥向间隔钻孔，钻孔位置和下述顶板加厚横梁中预埋的塑料波纹管相对应；步骤3、浇筑顶板加厚横梁和顶纵梁对主梁顶板底面将布置顶板加厚横梁和顶纵梁的部位进行表面处理，凿毛使骨料外露；植顶板加厚横梁钢筋和顶纵梁钢筋；清除浮尘后对植筋周围表面涂刷环氧树脂；然后架设模板，采用钢纤维混凝土浇筑顶板加厚横梁和顶纵梁，浇筑时将塑料波纹管通过主梁腹板的钻孔置于顶板加厚横梁中；浇筑完成后在塑料波纹管中穿送预应力钢筋；步骤4、张拉预应力钢筋待步骤3的混凝土强度达到90％设计强度时，张拉预应力钢筋，张拉结束后将预应力钢筋的两端通过锚具锚固在主梁腹板的两外侧面上，完成锚固后在预应力钢筋和塑料波纹管的间隙中灌注水泥砂浆，主梁顶板加固结构的施工即告完成。