速公路改扩建桥梁工程中植筋加固技术的应用

1 工程简介 高速公路桥梁的拼接加固一般采用单侧加宽，同结构、同 类型、同跨径上部构造连接下部构造不连的方法拼接。一般 情况下，上部构造采用箱型结构的桥梁在进行新老结构的拼 接时，需要对原桥悬臂外侧边缘进行50 cm的拆除，由于凿除 工作量大、时间长，影响高速公路的通行能力，所以在设计时， 选择了切割原桥外侧边缘的悬臂、采用植筋技术拼接新老结 构的方案。桥梁植筋加固 2 植筋技术原理及特点 桥梁植筋加固2．1 植筋原理 植筋，即在设计部位按设计孔径钻至规定深度后，进行清 孔，再注入植筋胶，插入钢筋，使钢筋与混凝土通过植筋胶可 靠地锚固在一起，其锚固效果等同于预埋钢筋，从而满足结构 传递受力要求的一种施工技术。桥梁植筋加固 2．2 植筋特点 植筋的粘结强度高，孔径小、浅埋深下、负载力高；基材无 应力可用在小边距和小间距的施工上；耐热性强，可近距离焊 接施工；施工工艺简单、操作方便、固化时间短、承载速度快、 省时安全。桥梁植筋加固 3 施工工艺桥梁植筋加固 3．1 施工流程 植筋技术的施工可按顺序分为准备、钻孔、清孔、孔除灰、 孔干燥、成孔、钢筋处理、配胶、注胶、插筋、养生几个阶段。桥梁植筋加固 3．2 施工方案桥梁植筋加固 3．2．1 施工准备 1)拆除老桥面及附属物，按设计图纸切割原桥J't-f．~0边梁 50 cm的悬臂，并清理干净。 2)检查被植筋的混凝土面是否完好，用钢筋探测仪测出 植筋处混凝土内的钢筋位置，核对、标记植筋部位，以便钻孔 时避让钢筋。桥梁植筋加固 3)按照设计图纸尺寸在被植筋结构的混凝土面上，根据 拼接的箱梁配筋图，用墨线弹出植筋的实际位置，做好标识。桥梁植筋加固 3．2．2 钻孔 1)钻孔深度应依据设计具体要求而定，以植筋胶厂商提 供的配套资料为参考。 2)钻孔到一定数量后则应逐个清除孔内灰尘，使用空气 124 压缩机或水清洗然后f燥，确保孑L壁无尘。桥梁植筋加固 3．2．3 钢筋处理 1)检查钢筋是否顺直，对锈蚀的钢筋用钢丝刷除去锈渍， 用乙醇或丙酮清洗干净，凉干使用。桥梁植筋加固 2)不同规格、不同长度的钢筋分开存放。桥梁植筋加固 3．2．4 配胶和注胶 根据植筋胶生产厂家的使用说明、种类要求配置，注胶要 一次完成。首先将植筋胶直接放入胶枪中，将搅拌头旋到胶 的头部，扣动胶枪直到胶流出为止，前三次打出的胶不用，待 胶流出成均匀灰色方可使用。注胶时，将搅拌头插入孑L的底 部开始注胶，注入孔内约2／3即可。每次扣动胶枪后，停顿 5～6 s，再扣动下一次胶枪。注射下一个孔时，按下胶枪后面 的舌头，避免胶继续流出，造成浪费。更换新的胶时，按下胶 枪后面的舌头，拉出拉杆，将胶枪取出。桥梁植筋加固 3．2．5 插筋 将处理好的钢筋用手缓缓旋转插入孔底，使胶与钢筋全 面粘合，防止孔内胶外溢。为确保植筋胶可以均匀附着在钢 筋的表面及缝隙中，必须严格按照植筋胶固化时间表的规定 时间进行操作，不可扰动插好固定后的钢筋，等到植筋胶养生 期结束再进行植筋胶的焊接、绑扎及其他各项工作。桥梁植筋加固 3．2．6 养生 在室外温度下自然养护，温度低于5℃时，应改用耐低温 改性结构胶，养生时间一般在24 h以上。桥梁植筋加固 4 施工注意事项 1)植筋孔位置和直径除应满足设计要求外，还必须满足 下列基本要求；净边距>钢筋保护层厚度，并且必须植入原构 造箍筋内侧；被植入钢筋的结构物物深度≥植筋孔深度 +40 mt／l。桥梁植筋加固 2)注射胶粘剂时，应从钻孔的底部开始，并且使胶粘剂注 射均匀，胶粘剂使用量以钢筋插入后有少许浆液溢出为宜 3)植筋施工应控制时机，一般宜在连接部位施工之前进 行，避免植入钢筋长期暴露锈蚀，否则要采取防锈、除锈措施。 同时必须严格保证所植入钢筋与拼接新结构钢筋能可靠焊 接。桥梁植筋加固 4)施l[中会遇到结构尺寸较小情况(如边距、间距及厚度)， 2)POM聚甲醛树脂具有自润滑、绝缘、摩擦系数小等特点；桥梁植筋加固 3)POM聚甲醛树脂有足够的抗压强度和疲劳强度。桥梁植筋加固 4．2 POM聚甲醛树脂轴套配合安装 为更好地保证产品使用稳定性，借用有成熟应用经验的 阻尼器轴承配合尺寸，POM聚甲醛树脂与弓角问采用过盈配 合，POM聚甲醛树脂与不锈钢轴承间采用间隙配合以实现弓 头的转动。新设计弓角轴承组件中的POM聚甲醛树脂轴套相 关尺寸如图3所示。 图3 新POM聚甲醛树脂轴套轴套尺寸 5 轴承受力分析及力学性能校核 根据弓网动态试验的相关测试数据可知，受电弓运行时， 弓网动态接触力最大是300N，偶然条件下，受电弓运行时，弓 网之间的冲击加速度最大可能30 g，为更好地说明滚针轴承能 够承受现场受力要求，对上述两种情况下轴承进行相关的计 算分析。 桥梁植筋加固5．1 正常情况下受力校核 受电弓弓头由两组碳滑板组成，每组碳滑板都有相互独 立的转动轴承，运行时每组碳滑板承受的垂向力是300／2= 150 N。 Vo1．20。No．8，2013 受电弓运行时，弓头上的轴承转动角度非常小，且转动速 度较小，根据机械设计(第四版)可知，低速轴或间歇转动轴的 轴承设计时只须进行压强校核，选用的POM聚甲醛树脂轴承 的压强校核：P=F／dB≤[P]。 式中F一轴承径向载荷，Ⅳ；d和B一轴颈直径和有效宽 度，ram；[P]一许用压强，MPa。 F=150 N；d：12 mm；B=25 mm；【P]=12．5，代人上式， = F／dB≤[P]，计算P=0．5≤12．5，有24倍设计余量。桥梁植筋加固 5．2 异常冲击条件下的受力校核 受电弓弓头每组碳滑板质量约l0 ，即受电弓运行时，轴 承承受的最大水平力约30×10g 10=3 000 N，加上弓网动态 接触力的合力，受电弓运行时转轴上承受的力不>3 500 N。 受电弓运行时，弓头上的轴承转动角度非常小，且转动速 度较小，根据机械设计(第四版)可知，低速轴或问歇转动轴的 轴承设计时只须进行压强校核，选用的POM聚甲醛树脂轴承 的压强校核：P=F／dB≤[P]。 式中 F一轴承径向载荷，N；d和曰一轴颈直径和有效宽 度，rn／rl；[P]一许用压强，MPa。F=3500N；d=12 mm；B=25 mm；【P]=12．5，代入上式P=F／dB≤[P]，计算P：11．6≤ 12．5，以上计算结果显示，POM聚甲醛树脂轴承能够满足现场 运行载荷要求。 6 POM聚甲醛树脂轴套应用经验 POM聚甲醛树脂轴套在TSG15系列、TSG18系列、TSG19 系列受电弓阻尼器上及TSG19系列受电弓气囊升弓装置上都 有广泛应用，应用时间超过8年，未出现运行卡滞现象。同时 阻尼器的最大阻尼力为9 400 N，气囊的升弓推力超过5 000 N， POM聚甲醛树脂轴套的力学性能都很好地满足了受电弓各位 置的转动及载荷使用要求。深圳地铁TSG18E型受电弓弓角 轴套经过非金属材料POM聚甲醛树脂轴套代替粉末冶金衬套 整改，运用至今未再发现卡滞故障，效果良好。

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