1.本發明涉及結構加固領域，具體涉及一種輕量化體外預應力加固體系。
背景技術：2.體外預應力法是混凝土結構加固的可靠方法，通過對結構主動施加體外預應力來達到改善恒載狀態下結構應力分布，提高結構抗裂性和承載能力的目的。常見的體外預應力加固體系由預應力構造(如高強鋼絞線、高強鋼絲、高強鋼筋和高強碳纖維板等)和錨固構造組成，折線布置的體外預應力需設置轉向構造，預應力構造自由長度較大時還需設置減振構造。
3.在梁體結構的體外預應力加固中，對于中小跨度簡支t梁，目前主要采用的體外預應力加固方法有在腹板外側布置在梁端豎向彎折的預應力鋼絞線和在底板底面直線布置預應力碳纖維板兩種方式：前者與箱梁內布置的體外預應力相似，采用截面積較大的整體鋼束，需要可靠的轉向和錨固裝置；后者布置在梁底，可取得較高的加固效率，且碳纖維板緊貼梁底布置，對橋下凈空影響較小，但預應力碳纖維板需要采用專用錨具和夾具，碳纖維板和錨夾具的生產工藝控制要求高，良品率相對較低，優質的預應力碳纖維板加固體系造價偏高，且碳纖維板雖然抗拉強度高，但存在抗折強度低的缺點，在運營過程中易因車輛剮蹭等而受損，另外，碳纖維板耐火性能差，預應力體系受火后可能造成體外預應力體系突然失效，給結構及橋下通行人車安全帶來不可預知的風險。
4.現需一種輕量化體外預應力加固體系采用在梁底折線布置的體外束，通過端部轉向和分散錨固裝置，確保在取得較高的加固效率的同時，滿足張拉、錨固的構造和受力要求。
技術實現要素：5.本發明為了解決現有技術中直線布置預應力碳纖維板抗折強度低、加固構造有被通行車輛剮蹭而傷損的風險，大面積體外預應力鋼絞線存在錨固區應力集中的問題，提供了一種輕量化體外預應力加固體系，采用在梁體底面布設多根小面積高強鋼絞線的方式對梁體進行體外折線式預應力加固，解決了上述問題。
6.本發明所提供的一種輕量化體外預應力加固體系，包括兩個錨固單元、至少一條鋼絞線和若干減振索夾，兩個錨固單元分別設置于橋梁底面兩端位置，錨固單元錨固鋼絞線并使鋼絞線在兩端位置呈折線向下彎折，彎折角為4～10
°
，減振索夾均勻設置于錨具單元之間的橋梁底面，鋼絞線穿過減振索夾，減振索夾用于對鋼絞線中間段進行減振；鋼絞線為無粘結預應力鋼絞線。
7.本發明所述的一種輕量化體外預應力加固體系，作為優選方式，錨固單元包括錨固座、與鋼絞線數量相同的錨具和與鋼絞線數量相同的轉向器，錨固座為板狀結構，錨固座通過連接螺栓設置于橋梁兩端底面，錨具設置于錨固座下表面，轉向器通過連接螺栓設置于錨固座下方，轉向器功能區與錨具功能區同軸線，轉向器功能區設置于轉向器上表面。
8.本發明所述的一種輕量化體外預應力加固體系，作為優選方式，錨具包括第一固定板、第二固定板、支撐板、錨固板和錨墊板，第一固定板與第二固定座平行設置于錨固座底面，支撐板設置于第一固定板和第二固定板一側且垂直第一固定板和第二固定板，支撐板連接第一固定板的板面與支撐板相對面平行，支撐板在連接第一固定板和第二固定板一側與錨固座之間的角度為銳角，支撐板另一側面接觸設置錨墊板，錨墊板自由面設置接觸設置錨固板，錨固板、錨墊板和支撐板在同一板面位置設置有用于使鋼絞線穿過的通孔，錨固板用于錨固鋼絞線。
9.本發明所述的一種輕量化體外預應力加固體系，作為優選方式，轉向器包括轉向器本體、導向槽和若干成對的安裝螺孔，轉向器本體為條狀結構，轉向器本體一端上表面水平高度低于另一端上表面水平高度，安裝螺孔對稱豎直設置于轉向器本體兩側，用于通過安裝螺栓將轉向器本體固定在錨固座下方，轉向器本體上表面沿上表面坡度設置導向槽。
10.本發明所述的一種輕量化體外預應力加固體系，作為優選方式，轉向器上表面向橋梁兩側方向降低。
11.本發明所述的一種輕量化體外預應力加固體系，作為優選方式，轉向器的安裝螺栓在轉向器上方套有墊塊，墊塊高度向橋梁兩端逐漸增高。
12.本發明所述的一種輕量化體外預應力加固體系，作為優選方式，減振索夾包括限位鋼件、若干彈性塊和錨栓，限位鋼件上表面設置有若干縱向的限位通槽，彈性塊設置于限位通槽內部，彈性塊設置有若干縱向通孔，各彈性塊的縱向通孔之和等于鋼絞線數量，鋼絞線穿過縱向通孔，限位鋼件和彈性塊垂直縱向通孔方向設置有豎向的與縱向通孔投影異位的安裝孔，錨栓通過安裝孔將限位鋼件安裝在橋梁底面。
13.本發明所述的一種輕量化體外預應力加固體系，作為優選方式，彈性塊高度小于限位鋼件高度。
14.本發明所提供的一種輕量化體外預應力加固體系施工方法如下：
15.體外預應力加固主要流程如下：梁底放樣與梁底鉆孔
→
梁底錨固區開槽
→
梁底植入化學錨栓
→
錨固、轉向構件定制與安裝
→
預應力鋼絞線下料與安裝
→
預應力鋼絞線張拉
→
減振索夾安裝
→
防護裝置安裝。
16.s1、梁底放樣與鉆孔：在梁底鉆孔范圍內探測和標識底層普通鋼筋的位置，同時標識出至梁底底層的預應力孔道設計位置，根據設計要求和實際情況確定梁底錨固區和減振索夾處擬鉆孔位置，并鉆設螺栓孔；可據鋼筋探測與試鉆結果適當調整實際鉆孔位置，不得損傷預應力筋和鋼筋；
17.s2、梁底錨固區開槽：梁底錨固區范圍內應做開槽處理，開槽深度宜為25
±
2mm，不應切斷底層普通鋼筋；
18.s3、梁底植入化學錨栓：植入化學錨栓以前，應采用高壓風槍對錨固區槽內及梁體鉆孔內進行徹底清理和烘干。植入化學錨栓應與梁體表面保持垂直，在化學錨固螺栓植入梁體且膠體凝固后(養護時間不少于3d)，在每塊鋼錨固座上隨機抽取至少1根錨栓進行現場原位拉拔測試；
19.s4、錨固、轉向構件定制與安裝：根據化學錨栓的實際植入位置確定錨固座鋼板上的開孔位置，并確認錨固鋼件的焊接組裝位置和錨固座上轉向塊連接螺栓孔開孔位置，在工廠進行錨固、轉向構件的生產與試組裝；
20.對錨固區槽內粗糙面進行適當打磨，清理后涂抹3～5mm厚砂漿找平，應在砂漿初凝前安裝錨固座。將錨固座全部安裝至梁底，并保證各個錨固座的幾何中軸線與梁底中軸線基本重合。
21.s5、預應力鋼絞線下料與安裝：錨固座全部安裝至梁底后，實測兩端錨固座間距以確定鋼絞線的下料長度。鋼絞線穿索，安裝錨墊板和專用錨夾具；
22.s6、預應力鋼絞線張拉：預應力鋼絞線采用縱向兩端對稱張拉，橫向張拉順序也應對稱進行。預應力分級張拉，采用張拉力與伸長量雙控；
23.s7、安裝索夾：按照“先兩端、后中間”的原則安裝索夾，根據索夾與鋼絞線的實際相對位置，可適當調整減振橡膠塊的尺寸。每個錨栓均應設備母以防松動；
24.s8、安裝防護裝置：按產品說明書的要求安裝錨后防護裝置，對錨下鋼絞線進行密封、防護，再安裝錨固區防護裝置。
25.本發明采用鋼絞線，生產制造工藝和體外索防腐體系成熟，質量保證率高；采用鋼絞線不僅抗拉強度高，適應平面外變形的能力也很強，對車輛剮蹭的耐受能力相對較高，在受火條件下也不致于突然失效，保證了結構體系具有適當的延性；鋼絞線的布置不受t梁腹板側面空間的限制，可在底板底面布置多根鋼絞線；采用小面積鋼絞線，單根鋼絞線張拉力較小，對錨后張拉空間要求不高，施工方便；通過在梁底分散布置的錨固鋼構件實現預應力的分散錨固，避免了錨后梁體的應力集中，也降低了對錨下構造的受力要求；通過在錨固構造附近設置的轉向構造，實現鋼絞線在端部的折線布置，使得鋼絞線在跨中緊貼梁底布置，減小對橋下凈空的影響，降低加固體系因橋下通行超高車輛而受損的風險。
26.本發明有益效果如下：
27.(1)采用在梁體底面布設多根小面積高強鋼絞線的方式對梁體進行體外預應力加固，方便通過小型錨固構造實現鋼束的分散錨固，降低錨固區的應力集中效應；
28.(2)考慮到直線布束方案因鋼束兩端錨固、張拉空間的需要，鋼束與梁底距離偏大，明顯降低了梁底凈空高度，增加了加固構造被通行車輛剮蹭而傷損的風險，通過在鋼束端部設置轉向裝置，達到新增鋼束在跨中不明顯減小橋下凈空高度的目的；
29.(3)轉向裝置設置在鋼束近錨固端，采用模塊化小型鋼構件，受力可靠，小巧靈活，組裝方便；
30.(4)為了減小運營過程中結構振動對預應力束的不利影響，對預應力筋沿縱向一定間距布設減振索夾，適應鋼束與梁底凈離較小的特點；
31.(5)索夾采用反扣式小型限位鋼件，鋼件與鋼絞線(帶pe防護)之間設便于安裝的模塊式減振橡膠。
附圖說明
32.圖1為一種輕量化體外預應力加固體系示意圖；
33.圖2為一種輕量化體外預應力加固體系錨固單元示意圖；
34.圖3為一種輕量化體外預應力加固體系錨具示意圖；
35.圖4為一種輕量化體外預應力加固體系轉向器示意圖；
36.圖5為一種輕量化體外預應力加固體系減振索夾示意圖。
37.附圖標記：
38.1、錨固單元；11、錨固座；12、錨具；121、第一固定板；122、第二固定板；123、支撐板；124、錨固板；125、錨墊板；13、轉向器；131、轉向器本體；132、導向槽；133、安裝螺孔；2、鋼絞線；3、減振索夾；31、限位鋼件；32、彈性塊；33、錨栓。
具體實施方式
39.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。
40.實施例1
41.如圖1所示，一種輕量化體外預應力加固體系，包括兩個錨固單元1、至少一條鋼絞線2和若干減振索夾3，兩個錨固單元1分別設置于橋梁底面兩端位置，錨固單元1錨固鋼絞線2并使鋼絞線2在兩端位置呈折線向下彎折，彎折角為4～10
°
，減振索夾3均勻設置于錨具12單元之間的橋梁底面，鋼絞線2穿過減振索夾3，減振索夾3用于對鋼絞線2中間段進行減振；鋼絞線2為無粘結預應力鋼絞線。
42.體外預應力筋在跨中段水平布置，在梁端錨固點附近通過轉向構造下彎，彎折角α＝4～10
°
。預應力筋采用單根防腐的無粘結預應力鋼絞線，采用專用錨具及配套的密封、防護裝置。
43.如圖2所示，錨固單元1包括錨固座11、與鋼絞線2數量相同的錨具12和與鋼絞線2數量相同的轉向器13，錨固座11為板狀結構，錨固座11通過連接螺栓設置于橋梁兩端底面，錨具12設置于錨固座11下表面，轉向器13通過連接螺栓設置于錨固座11下方，轉向器13功能區與錨具12功能區同軸線，轉向器13功能區設置于轉向器13上表面。
44.如圖3所示，錨具12包括第一固定板121、第二固定板122、支撐板123、錨固板124和錨墊板125，第一固定板121與第二固定板122平行設置于錨固座11底面，支撐板123設置于第一固定板121和第二固定板122一側且垂直第一固定板121和第二固定板122，支撐板123連接第一固定板121的板面與支撐板123相對面平行，支撐板123在連接第一固定板121和第二固定板122一側與錨固座11之間的角度為銳角，支撐板123另一側面接觸設置錨墊板125，錨墊板125自由面設置接觸設置錨固板124，錨固板124、錨墊板125和支撐板123在同一板面位置設置有用于使鋼絞線2穿過的通孔，錨固板124用于錨固鋼絞線2。
45.錨具12由第一固定板121、第二固定板122與支撐板123組焊而成，與錨固座11焊接連接，支撐板123與鋼束方向垂直；
46.如圖4所示，轉向器13包括轉向器本體131、導向槽131和若干成對的安裝螺孔133，轉向器本體131為條狀結構，轉向器本體131一端上表面水平高度低于另一端上表面水平高度，安裝螺孔133對稱豎直設置于轉向器本體131兩側，用于通過安裝螺栓將轉向器本體131固定在錨固座11下方，轉向器本體131上表面沿上表面坡度設置導向槽131。轉向器13上表面向橋梁兩側方向降低。轉向器13的安裝螺栓在轉向器13上方套有墊塊，墊塊高度向橋梁兩端逐漸增高。
47.鋼轉向塊13為帶導向槽的整體鋼構件，與鋼錨固座11采用螺栓連接；鋼錨固座11采用錨栓錨固于梁體底面。
48.如圖5所示，減振索夾3包括限位鋼件31、若干彈性塊32和錨栓33，限位鋼件31上表面設置有若干縱向的限位通槽，彈性塊32設置于限位通槽內部，彈性塊32設置有若干縱向
通孔，各彈性塊32的縱向通孔之和等于鋼絞線2數量，鋼絞線2穿過縱向通孔，限位鋼件31和彈性塊32垂直縱向通孔方向設置有豎向的與縱向通孔投影異位的安裝孔，錨栓33通過安裝孔將限位鋼件31安裝在橋梁底面。
49.彈性塊32高度小于限位鋼件31高度。
50.以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。