一种基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法与流程

本发明涉及桥面板加固。更具体地说，本发明涉及一种基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法。

背景技术：

1、面板开裂是工程上常见的问题，其中桥面板开裂的主要原因包括面板刚度不足、负弯矩过大、超载使用导致应力幅过大、施工质量不佳等。而在欧美国家中其桥面板直接与梁体结合形成叠合梁结构，在与梁共同受力的同时，还不设调平垫层、直接承受车轮的集中荷载，桥面板开裂、坑槽问题更加普遍。

2、传统解决桥面板开裂的方法是将桥面板直接拆除换新，造成较大的资源浪费和环境污染，因此亟需一种能够有效改善面板应力状态的加固方法。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，其通过在现有原面板层上方及下方设置上加固层、下加固层，形成三明治结构，而有效提高结构刚度、降低应力幅；同时设置与车轮荷载相反的预应力，避免原面板层中的混凝土形成拉应力而开裂；在结构刚度加强和预应力的双重作用下，可有效延长面板寿命。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，首先通过在原面板层的上方设置上加固层形成整体新面板，其次通过预应力施加结构对新面板施加与使用荷载反向的外力，使新面板内形成预应力，然后在原面板层的下方设置下加固层，锁定面板应力状态，最后撤销预应力施加措施，最终从上至下形成含预应力的上加固层、中间的原面板层以及下加固层组成的三明治结构，实现面板加固。

3、优选的是，所述原面板层在加固形成的三明治结构中充当中间的填充层，原面板层在加固之前还需要进行如下处理：对原面板层上的裂缝进行灌胶处理；同时对坑槽进行填充处理；另外还需要将原面板层顶部钢筋保护层内的混凝土铣刨掉，以避免加固后过多增加结构自重。

4、优选的是，所述上加固层为高强耐压耐磨轻质材料制成，包括且不限于选用uhpc、刻纹钢板材料制成。

5、优选的是，所述上加固层与中间的原面板层通过植筋、凿毛或粘胶连接为整体。

6、优选的是，所述预应力施加结构包括钢马凳、千斤顶及张拉结构，所述钢马凳轮流在设定距离范围内的纵梁间布设，所述钢马凳的支腿架设于纵梁上方，所述钢马凳上布设有千斤顶，所述张拉结构设置于新面板上，千斤顶通过张拉结构与新面板连接以对桥面板施加预应力。

7、优选的是，所述张拉结构为真空吸盘或植筋。

8、优选的是，所述下加固层为在原面板层下方设置的轻质抗拉层，以锁定原面板层和上加固层的应力状态，所述下加固层为抗拉能力强、弹性模量高、耐候性强、密度小的材料制成，包括且不限于选用各种纤维板、各种纤维布、钢板材料制成。

9、优选的是，所述下加固层与中间的原面板层通过粘胶、植筋连接为整体。

10、本发明至少包括以下有益效果：

11、1)本发明的方法通过在现有原面板层上方及下方设置上加固层、下加固层，形成三明治结构，而有效提高结构刚度、降低应力幅，从而有效提高面板寿命。

12、2)本发明的方法首次提出在面板中施加与后期使用荷载相反方向的临时外力，使原面板层底部由原来的拉应力状态变为压应力状态，在后期使用荷载作用下不出现拉应力或拉应力较小，从而避免开裂。

13、3)本发明的方法特意强调上加固层应选用高强耐压耐磨轻质材料、下加固层应选用高弹模抗拉轻质材料，并强调可适当铣刨原面板顶部的保护层内混凝土，以最小程度增加结构自重。

14、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，其特征在于，首先通过在原面板层的上方设置上加固层形成整体新面板，其次通过预应力施加结构对新面板施加与使用荷载反向的外力，使新面板内形成预应力，然后在原面板层的下方设置下加固层，锁定面板应力状态，最后撤销预应力施加措施，最终从上至下形成含预应力的上加固层、中间的原面板层以及下加固层组成的三明治结构，实现面板加固。

2.如权利要求1所述的基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，其特征在于，所述原面板层在加固形成的三明治结构中充当中间的填充层，原面板层在加固之前还需要进行如下处理：对原面板层上的裂缝进行灌胶处理；同时对坑槽进行填充处理；另外还需要将原面板层顶部钢筋保护层内的混凝土铣刨掉，以避免加固后过多增加结构自重。

3.如权利要求1所述的基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，其特征在于，所述上加固层为高强耐压耐磨轻质材料制成，包括且不限于选用uhpc、刻纹钢板材料制成。

4.如权利要求1所述的基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，其特征在于，所述上加固层与中间的原面板层通过植筋、凿毛或粘胶连接为整体。

5.如权利要求1所述的基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，其特征在于，所述预应力施加结构包括钢马凳、千斤顶及张拉结构，所述钢马凳轮流在设定距离范围内的纵梁间布设，所述钢马凳的支腿架设于纵梁上方，所述钢马凳上布设有千斤顶，所述张拉结构设置于新面板上，千斤顶通过张拉结构与新面板连接以对桥面板施加预应力。

6.如权利要求5所述的基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，其特征在于，所述张拉结构为真空吸盘或植筋。

7.如权利要求1所述的基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，其特征在于，所述下加固层为在原面板层下方设置的轻质抗拉层，以锁定原面板层和上加固层的应力状态，所述下加固层为抗拉能力强、弹性模量高、耐候性强、密度小的材料制成，包括且不限于选用各种纤维板、各种纤维布、钢板材料制成。

8.如权利要求1所述的基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，其特征在于，所述下加固层与中间的原面板层通过粘胶、植筋连接为整体。

技术总结本发明公开了一种基于预应力三明治结构设计理念的面板加固方法，首先通过在原面板层的上方设置上加固层形成整体新面板，其次通过预应力施加结构对新面板施加与使用荷载反向的外力，使新面板内形成预应力，然后在原面板层的下方设置下加固层，锁定面板应力状态，最后撤销预应力施加措施，最终从上至下形成含预应力的上加固层、中间的原面板层以及下加固层组成的三明治结构，实现面板加固。本发明通过在现有原面板层上方及下方设置上加固层、下加固层，形成三明治结构，而有效提高结构刚度、降低应力幅；同时设置与车轮荷载相反的预应力，避免原面板层中的混凝土形成拉应力而开裂；在结构刚度加强和预应力的双重作用下，可有效延长面板寿命。技术研发人员：陶文科,陈进,刘水长,徐峰,熊大威,张旺录受保护的技术使用者：中交基础设施养护集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2