具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种采用钢纤维自应力混凝土加固石拱桥的方法，采用钢纤维自应力混凝土对石拱桥进行加固设计理念及施工方式，采用钢纤维自应力混凝土用于石拱桥加固的推广利用，可以替代现有普通钢筋混凝土内衬拱的方法，设计理念清晰、加固效果好、经济效益好、可确保内衬拱混凝土内部密实、均匀、无空洞，与原石拱圈结合紧密，从而使得新老结构共同受力。

参考图1和图2，本发明提供一种采用钢纤维自应力混凝土加固石拱桥的方法，包括以下步骤：

步骤1，在原石拱圈1的下方，安装支撑加固单元；其中，支撑加固单元包括第一层纵向钢筋4.1、第二层纵向钢筋4.2、横向钢筋5和植筋6；

支撑加固单元具体安装方法为：

步骤1.1，在原石拱圈1的下表面，铺设若干道平行设置的第一层纵向钢筋4.1以及若干道平行设置的横向钢筋5；第一层纵向钢筋4.1和横向钢筋5的相交位置进行绑扎固定；

步骤1.2，在第一层纵向钢筋4.1的下方，距离为d的位置，设置若干道平行设置的第二层纵向钢筋4.2，并且，每个第二层纵向钢筋4.2，位于对应的第一层纵向钢筋4.1的正下方；

步骤1.3，在每个第一层纵向钢筋4.1和横向钢筋5的相交位置，均设置一个植筋6，植筋6的底部，与对应的第二层纵向钢筋4.2绑扎固定，植筋6的中部，与第一层纵向钢筋4.1和横向钢筋5绑扎固定，植筋6的顶部，钻入到原石拱圈1的内部；具体的，预先在原石拱圈1的对应位置钻孔，然后再将植筋6的顶部钻入到对应孔中。

通过植筋6，限定了第一层纵向钢筋4.1和第二层纵向钢筋4.2的距离d，为现浇混凝土层6的厚度。

步骤2，安装模板；

在第二层纵向钢筋4.2的下面，固定安装模板7；

步骤3，制备钢纤维自应力混凝土：

步骤3.1，确定各材料配比如下：

材料要求：

(1)水泥采用4.0级自应力硫铝酸盐水泥。抗压强度7天不小于32.5MPa、28天不小于42.5MPa；

(2)砂子选用优质河砂，细度模数2.3＜μm＜3.0；

(3)碎石选用石灰石碎石，粒径大小为5mm～20mm；

(4)水选用符合饮用水标准水源；

(5)钢纤维选用型号为直径0.75mm、长度60mm，抗拉强度不低于1300MPa，形状为两端带弯钩，长为平直状。

步骤3.2，干搅拌混合：

将配方量的钢纤维、砂和碎石进行干搅拌，使钢纤维、砂和碎石混合均匀，得到混合均匀的物料；

步骤3.3，湿搅拌混合：

向步骤3.2得到的混合均匀的物料中，加入配方量的水泥和水进行湿搅拌混合，搅拌时间10min～20min，得到钢纤维自应力混凝土；

因此，本发明中，为保证钢纤维在混凝土中均匀分布，防止形成钢纤维结团，采取先干后湿的搅拌工艺。即：先将钢纤维、砂和碎石进行干搅拌，将钢纤维打散，然后再加入水泥和水湿搅拌，并适当延长搅拌时间，一般不宜低于10min。

步骤4，将步骤3得到的钢纤维自应力混凝土浇入模板7中，并采用插入式振动器斜向插入模板7中的钢纤维自应力混凝土中进行振捣；

实际应用中，由于钢纤维自应力混凝土密度较大，泵送时与输送管道的摩擦较大，所以泵的功率应比普通混凝土大20％，采用此种方式，将钢纤维自应力混凝土浇入模板7中。

对于振捣过程：采用插入式振动器，振动器不能垂直插入钢纤维自应力混凝土中，因为这样会降低钢纤维和混凝土的结合效果。需要使振动器斜向插入，并与水平面的夹角不大于30°，也可采用平板振动器。由于钢纤维材质密度大，混凝土振捣时间不宜过长，一般不超过30s，否则混凝土易分层。

本步骤中，浇入模板7中的钢纤维自应力混凝土逐渐硬化；在硬化过程中，钢纤维自应力混凝土产生膨胀，在混凝土内部的钢筋和钢纤维的粘结力和外部界面约束作用限制下，混凝土内部产生一定的预压应力，具体为2～10Mpa，从而使得现浇的内衬拱混凝土内部密实、均匀、无空洞，与原石拱圈1结合紧密，从而使得新旧结构共同受力；

步骤5，待钢纤维自应力混凝土初凝后，在模板7外部覆盖塑料布保湿，并每隔固定时间喷水一次，待钢纤维自应力混凝土完全硬化后，拆除模板7，再喷水养护固定时间，钢纤维自应力混凝土形成钢纤维自应力混凝土内衬拱2；

例如，钢纤维自应力混凝土初凝后(即混凝土中游离水散尽、一般为2～3小时)，覆盖塑料布保湿，并每隔6小时喷水一次，待混凝土完全硬化后(以混凝土抗压强度达到设计值80％为宜、一般为7天～14天)，进行拆模，之后再喷水养护至28天。

在喷水养护结束后，均匀安装多个预应力锚索3；采用张拉预应力锚索，进一步增强内衬拱与原石拱圈1之间的连接。预应力锚索选用φ15.2高强钢绞线，抗拉强度1860MPa。

预应力锚索3的安装方式为：预应力锚索3的一端位于钢纤维自应力混凝土内衬拱2的底部，另一端依次穿过钢纤维自应力混凝土内衬拱2和原石拱圈1，嵌入到石拱桥的结构内部。

通常情况下，钢纤维自应力混凝土内衬拱2和原石拱圈1的厚度比为：0.6～1。

本发明提供一种采用钢纤维自应力混凝土加固石拱桥的方法，主要特点如下：

使用钢纤维自应力混凝土代替普通水泥，钢纤维自应力混凝土在硬化过程中产生的膨胀在预先浇筑于混凝土内部的钢筋或钢纤维的粘结力和外部界面约束作用等限制下，混凝土内部将产生一定的预压应力，这种在混凝土内部化学作用下产生的预压应力成为化学预应力，使用符合要求的材料，可以产生2～10MPa自压应力，从而使得内衬拱混凝土内部密实、均匀、无空洞，与原石拱圈结合紧密，从而使得新老结构共同受力。

如果采用常规混凝土浇筑内衬拱，混凝土内部往往存在空洞、浇筑不密实，与原石拱圈也往往存在结合不紧密、甚至存在分层现象，从而导致新旧拱圈之间无法达到设计要求的有效连接，新老结构不能共同受力，进而导致加固效果无法达到现行荷载等级要求。

本发明提供一种采用钢纤维自应力混凝土加固石拱桥的方法，与传统方式完全不同，是全新设计的针对石拱桥内衬拱的加固方法，可用于：既有石拱桥内衬拱加固。具有以下优点：

1、设计理念清晰，效果明确；

2、钢纤维自应力混凝土因其硬化过程中产生膨胀并产生2～10MPa自压应力，使得内衬拱混凝土内部密实、均匀、无空洞，与原石拱圈结合紧密，从而使得新老结构共同受力，加固效果好；

3、钢纤维自应力混凝土具有良好的韧性、抗冲击、抗疲劳性。可减小内衬拱厚度，经济效益好；

4、钢纤维自应力混凝土与传统普通钢筋混凝土内衬拱相比，后期无需进行二次处治，可尽快开放交通；因此，本技术方法具有很强的实用型和现实意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。