CN115012325A - 一种基于frp型材的混凝土箱梁桥加固方案 - Google Patents
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Abstract
一种基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案，包括混凝土箱梁、桥面铺装层、混凝土箱梁底部FRP型材和混凝土箱梁侧部FRP型材。所述混凝土箱梁为预制或现浇混凝土空心梁。所述桥面铺装层位于混凝土箱梁上部；FRP型材拼接布置于箱梁底部和侧部，与箱梁间采用膨胀螺栓固定，沿桥梁方向在箱梁底部跨中布置及在箱梁侧部跨边布置。本发明提供的基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案，充分利用FRP材料轻质、高强、耐腐蚀、可设计性好等优点，有效地对混凝土箱梁进行加固，在不增加桥梁自重的前提下提升桥梁的整体刚度和承载能力，保证桥梁体系的安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程中桥梁结构加固领域，特别涉及一种基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案。
背景技术
随着城市现代化进程加速，城市用地紧张，交通流量急剧增长，高架桥和立交桥被大量建设以提高车辆通行效率，极大地缓解了交通拥堵。箱型截面梁由于具有箱室，自重较轻，具有良好的空间整体受力性能与优异的截面特性，使之在桥梁结构中得到广泛的应用。
在很多情况下，随着箱梁桥使用年限的增长，多种原因可能造成其结构刚度下降、挠度增大、影响结构安全服役年限；此外，由于结构许用荷载增大、服役性质转变、规范标准更新等原因，亦可能使既有结构难以达到新的要求，故须对这类桥梁进行改造加固，提升公路桥梁安全耐久水平。
目前在箱梁桥的加固设计中，为改善桥梁局部不利受力状态、降低梁体裂缝数量及宽度，实现结构寿命延长，加固方案包括施加预应力技术和外部增设高强材料等。预应力加固法通过在梁间另加预应力钢筋或复合材料筋，通过预应力张拉释放箱梁受拉区的外力作用实现结构加固。粘贴FRP加固法通过选用高性能纤维增强复合材料布，粘贴在箱梁表层，使之与原构件一同承力，其中以碳纤维增强复合材料(CFRP)居多。但上述方案仅适用于桥梁刚度足够、结构许用荷载不变的情况。
当桥梁结构整体刚度不足或许用承载力需要提高时，目前多采用外粘钢加固或外包混凝土加固的方法来进行。但由于钢材在空气中易锈蚀，后期养护费用大，外包混凝土会大幅提高结构自重，对被加固桥梁的下部结构要求较高。故目前尚缺乏一种有效的加固方案能够在提升桥梁刚度的同时兼顾耐腐蚀、自重轻、后期维护成本低的优点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案，利用FRP型材轻质、高强、耐腐蚀、可设计性好等优点，解决现有问题。
采用的技术方案为：
一种基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案，结构包括混凝土箱梁、桥面铺装层、混凝土箱梁底部FRP型材和混凝土箱梁侧部FRP型材。所述混凝土箱梁为预制或现浇混凝土空心梁，外截面形式为矩形、梯形、曲边形的一种。所述桥面铺装层位于混凝土箱梁上部；所述混凝土箱梁底部FRP型材布置于箱梁底部跨中位置，所述混凝土箱梁侧部FRP型材布置于箱梁侧部跨边位置，具体布置长度由实际加固需求进行计算，型材与箱梁之间采用膨胀螺栓固定。
所述FRP型材包括C形FRP型材、工字形FRP型材、腹板倾斜的工字形FRP型材，型材翼缘端部需预制外榫和外卯，通过胶黏剂可拼接为连续FRP空心面板。
在本发明提供的基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案实施例中，箱梁底部选用C形和工字形FRP型材，拼接为腹板垂直的连续FRP空心面板，主要用以承担弯矩导致的拉伸荷载；箱梁两侧选用C形和腹板倾斜的工字形FRP型材，拼接为腹板倾斜的连续FRP空心面板，主要用以承担剪切荷载。
本发明提供的基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案，通过在箱梁底部和侧部布置FRP型材，利用FRP型材轻质、高强、耐腐蚀、可设计性好等优点，有效地对混凝土箱梁桥进行加固，在不增加桥梁自重的前提下提升桥梁的整体刚度和承载能力，保证桥梁体系的安全可靠。
附图说明
图1是本发明实施例中FRP型材沿桥梁方向布置位置示意图。
图2是本发明实施例中FRP型材加固混凝土箱梁剖面图。
图3是本发明实施例中FRP型材种类及构造详图。
具体实施方式
本发明的实施例并非限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
一种基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案，结构包括混凝土箱梁1、桥面铺装层2、混凝土箱梁底部FRP型材3和混凝土箱梁侧部FRP型材4。所述混凝土箱梁1为预制或现浇混凝土空心梁，外截面形式为矩形、梯形、曲边形的一种。所述桥面铺装层2位于混凝土箱梁1上部；所述混凝土箱梁底部FRP型材3和混凝土箱梁侧部FRP型材4拼接并分别布置于箱梁1底部和箱梁1侧部，与箱梁1之间采用膨胀螺栓5固定。
在本发明提供的基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案的实施例中，混凝土箱梁底部FRP型材3包括C形FRP型材6、工字形FRP型材7，主要用以承担弯矩引起的拉伸荷载；混凝土箱梁侧部FRP型材4包括C形FRP型材6、工字形FRP型材8，主要用以承担剪切荷载。在混凝土箱梁底部FRP型材3和混凝土箱梁侧部FRP型材4翼缘端部预制外榫9和外卯10，使之可以通过胶黏剂拼接为连续FRP空心面板。
本发明使用时，参照混凝土箱梁1截面尺寸选取混凝土箱梁底部FRP型材3和混凝土箱梁侧部FRP型材4的数量后，首先将带有外榫9的C形FRP型材6通过膨胀螺栓5固定于箱梁一侧。之后选用工字形FRP型材7或腹板倾斜的工字形FRP型材8，通过胶黏剂将型材外卯10与已固定型材的外榫9拼接，将型材另一侧的翼缘与箱梁1之间采用膨胀螺栓5加固。重复上述工作，并在最后选用带有外卯10的C形FRP型材与已固定型材通过胶黏剂粘接，形成封闭的连续FRP空心面板。
考虑到混凝土箱梁桥弯矩在跨中位置较大，剪力在跨边位置较大，故对桥梁进行加固时将混凝土箱梁底部FRP型材3布置在混凝土箱梁1跨中位置，将混凝土箱梁侧部FRP型材4布置在混凝土箱梁1跨边位置，具体布置长度由实际加固需求进行计算。
相较于现有加固结构，本发明所述的基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案，充分利用FRP材料轻质、高强、耐腐蚀、可设计性好等优点，通过将FRP型材利用膨胀螺栓5固定于混凝土箱梁1的底部和侧部，有效地对混凝土箱梁1进行加固，在不增加桥梁自重的前提下提升桥梁的整体刚度和承载能力。
Claims (2)
1.一种基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案，包括混凝土箱梁（1）、桥面铺装层（2），所述桥面铺装层（2）位于混凝土箱梁（1）上部，其特征在于：所述箱梁（1）底部刚接有箱梁底部FRP型材（3），箱梁（1）侧部刚接有箱梁侧部FRP型材（4），所述的箱梁底部FRP型材（3）包括C形FRP型材（6）和工字形FRP型材（7），通过胶黏剂拼接，所述箱梁侧部FRP型材（4）包括C形FRP型材（6）、腹板倾斜的工字形FRP型材（8），通过胶黏剂拼接。
2.根据权利要求1所述的基于FRP型材的混凝土箱梁桥加固方案，其特征在于：混凝土箱梁底部FRP型材（3）布置在混凝土箱梁（1）跨中弯矩较大区域，混凝土箱梁侧部FRP型材（4）布置在混凝土箱梁（1）跨边剪力较大区域。
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