一种桥梁体外预应力加固结构的制作方法

本申请涉及一种桥梁体外预应力加固结构，属于维护或加固现有桥梁的方法。

背景技术：

1、大跨度桥梁一般如图1所示，由位于两端的引桥6和位于引桥6之间的多个中跨7构成，引桥6、中跨7的桥梁主体与地面之间以桥墩、承台、桩基等进行支撑。使用环境不同，配给的中跨7数量不同。大跨度桥梁满足了大多数山沟峡谷、大江大河等复杂地质的连通需求。但随着使用年限的增长，在地震、重载、初始制造缺陷等不利因素长期叠加下，桥梁逐渐出现疲劳开裂问题。这些疲劳开裂问题主要表现为主桥下挠严重、中跨7底板开裂，以及顶板、副板、墩顶等区域的不定向裂缝，桥梁结构构件的带裂缝工作削弱了其使用效能。

2、为解决上述疲劳开裂问题，业内进行了一系列的加固研究。如：

3、cn112813852a针对在役桥梁因墩柱倾斜导致的梁体滑移错位下沉，在抢粮上下部结构之间进行纠偏复位，对墩柱进行修复加固。cn113309015a针对纵肋对接焊缝的疲劳开裂常见加固方法易被动引入较多疲劳易损部位的问题，在焊缝两侧引入记忆材质的加固件，通过材料本身提供预应力，使裂缝闭合。cn202055185u针对碳纤维等纤维增强复合材料粘贴的方式加固大跨度桥梁所存在的施工困难问题，在桥墩之间加装钢绞线、滑轮、小钢架等，借助于小钢架和钢绞线对桥梁进行上抬，达到运送车通行、增强抗水流能力的目的。更有借助于剪力连接件与钢筋网(如cn109338907a)、张拉支架与千斤顶配合(如cn105862608a)、箱梁箱室内加装波形钢腹板构件(如cn104695339a)等方式进行在役桥梁的抗疲劳加固修复。

4、上述加固方式虽然对于较为严重的、明显走向大裂痕起到了紧急强化的作用，但对裂纹方向不定、多样的横梁、顶板等桥梁主体裂痕的修复作用非常有限，而这些裂痕的存在恰恰是衡量桥梁承载能力的关键所在。上述裂痕、裂缝的存在，也是后期桥梁出现严重承载问题时的前兆所在，如何实现桥梁的预加固、避免出现问题时的紧急抢修，是本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种桥梁体外预应力加固结构，不仅实现了桥梁多样性裂纹问题的修复，还改善了桥梁梁体结构的使用性和耐久性，适当改善梁体下挠病害和抗弯承载力。

2、具体地，本申请是通过以下方案实现的：

3、一种桥梁体外预应力加固结构，以桥梁主体为处理对象，桥梁主体包括中横梁和底板，所述中横梁处设置有锚固块，转向块固定于底板弯矩变化处，锚固块上设置有体外预应力钢束，所述体外预应力钢束沿跨度方向分布于底板上方，并穿过转向块后，体外预应力钢束的末端固定于桥梁梁端。

4、上述加固结构以锚固块、体外预应力钢束和转向块构成大跨度桥梁的体外预应力加固构件，锚固块为桥梁主体的中间着力点，体外预应力钢束一端自锚固块牵出后，沿跨度方向(长度方向)在桥梁主体内穿行，并在经过弯矩变化处时，经转向块转向，最终将达到设计张拉力的体外预应力钢束末端固定在钢筋混凝土梁梁端处，设计张拉力对桥梁主体沿着跨度方向进行牵引，该牵引作用稳定持续的对其已有裂痕进行弥合；桥梁通行过程中，外力自桥梁表面直接转移到中横梁、桥梁主体的底板、顶板等部位处，这些作用力经锚固块转移到体外预应力钢束上，在设计张拉力的作用下，将该破坏作用沿着跨度方向进行消减，有效避免了裂缝的再次扩大。通过上述已有裂痕的弥合作用和避免再次扩大作用，实现了大跨度桥梁的体外预应力加固，使桥梁满足使用性和耐久性要求。

5、进一步的，作为优选：

6、所述锚固块包括锚头、轴承板、螺旋筋和波纹管，轴承板一侧连接波纹管，两者连接端的外周设置有与中横梁固定的螺旋筋，轴承板的另一侧安装锚头，锚头外侧安装限位板，外预应力钢束一端位于波纹管内，另一端穿过轴承板、锚头，以楔子与限位板连接。

7、所述体外预应力钢束包括钢绞线、夹片，多组钢绞线之间由夹片定位，钢绞线与楔子连接。更优选的，所述夹片与楔子之间套装有弹簧。所述钢绞线由多根钢丝和套装于钢丝外周的套环构成。

8、所述轴承板与波纹板之间设置有模板，模板、轴承板内填充浆料。

9、上述锚固块与体外预应力钢束的连接方式如下：钢绞线穿束→安装锚具→安装千斤顶及张拉设备→张拉、锚固→拆除千斤顶及张拉设备→压浆→存梁的方式与中横梁连接。

10、所述体外预应力钢束套装有减震器。更优选的，所述减震器包括立柱、胶套和夹套，夹套通过立柱安装于桥梁主体的底板上，胶套为半圆形的两片，胶套位于夹套内，体外预应力钢束穿过两胶套形成的通孔。以半圆形的胶套与体外预应力钢束直接接触，胶套的弹性结构对桥梁运行中的震动作用进行缓冲，而非封闭式结构则为其形变提供更大缓冲空间，减震效果良好。所述立柱为伸缩式结构，可根据不同的安装环境，调整体外预应力钢束的安装高度，更好的消除车辆共振影响。

11、所述转向块为固定在底板上的环形结构，包括顺次设置的直线段-圆弧段-直线段，体外预应力钢束与转向块偏心设置。本案转向块配合设置在桥梁弯矩变化处，体外预应力钢束偏心穿过其环形结构，不仅可以很好地传递扭矩，赋予其构造以良好的承载能力和较高的抗震性能，还能够配合体外预应力钢束降低桥梁的振动、减小车辆荷载对桥梁的影响，并将荷载传递到桥墩或基础上，提高行车的平稳性、安全性。转向块作为荷载传递单元，高度自圆弧段向直线段逐渐递增，其受力冲击得到缓冲，该三段式结构不但强化了直线段外壁强力，还使体外预应力钢束的牵引路径得到引导，提高整个转向块的结构稳定性。

12、上述体外预应力钢束配合转向块、减震器、锚固块，为桥梁内部(中空)形变提供一定的预应力防止变形开裂，也方便在桥梁内部中空结构的不同位置处牵引体外预应力钢束，满足方向不定、裂痕不等的多样性疲劳开裂，该加固过程依桥梁正常使用过程中的力学表现而展开，借助于体外预应力，不仅给予现有桥梁以一定的储备形变量，使被动加固转化为主动加固，上述各构造的配合，还起到恢复其原有结构使用功能、提高结构的可靠度与耐久性。

技术特征：

1.一种桥梁体外预应力加固结构，以桥梁主体为处理对象，桥梁主体包括中横梁和底板，其特征在于：所述中横梁处设置有锚固块，转向块固定于底板弯矩变化处，锚固块上设置有体外预应力钢束，所述体外预应力钢束沿跨度方向分布于底板上方，并穿过转向块后，体外预应力钢束的末端固定于桥梁梁端。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁体外预应力加固结构，其特征在于：所述锚固块包括锚头、轴承板、螺旋筋和波纹管，轴承板一侧连接波纹管，两者连接端的外周设置有与中横梁固定的螺旋筋，轴承板的另一侧安装锚头，锚头外侧安装限位板，外预应力钢束一端位于波纹管内，另一端穿过轴承板、锚头，以楔子与限位板连接。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁体外预应力加固结构，其特征在于：所述体外预应力钢束包括钢绞线、夹片，多组钢绞线之间由夹片定位，钢绞线与楔子连接。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁体外预应力加固结构，其特征在于：所述夹片与楔子之间套装有弹簧。

5.根据权利要求3所述的一种桥梁体外预应力加固结构，其特征在于：所述钢绞线由多根钢丝和套装于钢丝外周的套环构成。

6.根据权利要求2所述的一种桥梁体外预应力加固结构，其特征在于：所述轴承板与波纹板之间设置有模板，模板、轴承板内填充浆料。

7.根据权利要求1所述的一种桥梁体外预应力加固结构，其特征在于：所述体外预应力钢束上套装有减震器。

8.根据权利要求7所述的一种桥梁体外预应力加固结构，其特征在于：所述减震器包括胶套和夹套，夹套安装于底板上，胶套为两片式结构，位于夹套内，体外预应力钢束穿过两胶套形成的通孔。

9.根据权利要求1所述的一种桥梁体外预应力加固结构，其特征在于：所述转向块为环形结构，包括顺次设置的直线段-圆弧段-直线段，体外预应力钢束相对转向块偏心安装。

技术总结本申请提供一种桥梁体外预应力加固结构，属于维护或加固现有桥梁的方法技术领域。以桥梁主体为处理对象，桥梁主体包括中横梁和底板，中横梁处设置有锚固块，转向块固定于底板弯矩变化处，锚固块上设置有体外预应力钢束，所述体外预应力钢束沿跨度方向分布于底板上方，并穿过转向块后，体外预应力钢束的末端固定于桥梁梁端。将上述方案用于桥梁加固，可改善桥梁梁体结构的使用性和耐久性，适当改善梁体下挠病害和抗弯承载力等优点。技术研发人员：张炜炜,赵铁永,林颖艳,冯群超,赵文星,周亮受保护的技术使用者：同创工程设计有限公司技术研发日：20231108技术公布日：2024/6/5