桥梁预应力工程加固施工技术

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 桥梁预应力工程加固施工技术 摘 要：本文是笔者通过多年从 事公路桥梁工作,结合了自己的经验与心 得,以工程为实例,叙述了桥梁预应力工 程加固施工技术,并对其进行了详细的分 析,对以供同行作参考。 中国论文网 /2/view-12909079.htm 关键词：公路桥梁；桥梁加固设 计；施工技术 1 桥梁加固设计实例 某大桥为单孔跨径 L 为 13m 的 钢筋混凝土 T 型梁桥,原设计荷载为汽- 10 级、拖-60。由于船体的撞击,下缘混 凝土破损,部分混凝土脱落,已出现纵向 贯通裂缝,主钢筋已严重锈蚀。加固时, 首先凿除松散混凝土,用钢丝刷清锈处理,采 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 用挂模浇筑 C40 混凝土修补完整,然后 施加体外预应力加固,加固后桥梁承载能 力要求提高到汽 15 级。T 型主梁翼缘 宽 178cm,翼缘厚 12cm,梁肋宽 18cm,受 拉钢筋面积为 44.272cm2,采用 C25 混凝 土,支点距转向块 L3 为 180cm,转向块的 间距 L2 为 840cm,端锚固点距转向块 L1 为 150cm,中心轴距梁上边缘 you 为 19.14cm,中心轴距梁下边缘 y0d 为 60.86cm,h1 为端锚固点至中心轴距离,h2 为转向块至中心轴距离,每片 T 型梁配 置 4 根无粘结预应力钢绞线,共 16 根。 为了使每片梁受力均匀,采用两端分 2 次 张拉,固定端与张拉端交叉布置,预应力 钢绞线的张拉控制应力为 855MPa,有效 预应力为 62215MPa。加固后桥梁,采用 前轴为 55kN、后轴为 155kN 的两辆载 重汽车进行现场荷载试验,现场测试布置。 对主梁跨中挠度、钢筋和混凝土的应力 进行分析,并确认其加固效果。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 由表中数据表明主梁跨中挠度为 5.43mm,满足桥梁规范要求静活载挠度 不超过 (1/600)L 的要求,校验系数 满 足 0.60.9 旧桥鉴定的要求,结构具有足 够的抗弯刚度,达到汽-15 荷载标准作用 的使用要求。 表中,L 为汽车荷载产生的应力； p 为预应力产生的应力； 为总应力。 由表中的数据表明：施加预应力,使主梁 的上边缘混凝土产生拉应力和下边缘混 凝土产生压应力,则上边缘混凝土总压应 力值与下边缘混凝土总拉应力值都减小, 钢筋的校验系数满足 0.40.8 旧桥鉴定 的要求,采用体外预应力加固后,从加固 前汽-10 级荷载提高到加固后汽-15 级荷 载标准,加固效果是非常显著。荷载试验 表明：在汽-15 荷载标准作用下,加固后 桥梁的抗弯承载能力系数为 1.51,达到加 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 固要求,该加固方法是可行的。 2 体外索加固桥梁设计方法 21 理论 为了满足加固后旧桥承载力的需 要,体外索一般采用折线形,同时满足梁 正截面抗弯强度和抗剪强度的要求,体外 索材料一般由无粘结钢绞线、粗钢筋与 槽钢组合而成,体外索布置。体外索加固 桥梁受弯构件时,可按偏心构件验算梁的 承载力；按无粘结部分预应力混凝土结 构,认为截面受弯破坏时,梁内的非预应 力钢筋达到屈服,而预应力钢筋达不到极 限强度,验算使用阶段的应力及结构的变 形；按加劲梁组合结构分别对其受力和 使用性能进行分析。在正使用极限状态 的各项指标计算时,按整体变形协调条件 计算在外载作用下预应力筋的应力增量。 22 钢筋混凝土梁加固后抗弯 强度验算 按公路桥规范的允许应力计算法, 验算在使用荷载作用下的正截面强度, -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 以 T 型梁为例,截面内力及应力分布如 图 2 所示,平衡方程为： （1） （2） （3） 式中,符号意义同桥梁规范,联立 式(1)(3),采用牛顿迭代法求出 c,s,若 满足 cc,ss,则加固后体系正截 面强度满足要求,否则,重新进行配筋设 计。 3 施工过程分析 31 钻孔与碳纤维粘贴 在 T 型梁的腹板钻孔洞时,避开 梁中受力钢筋,洞口周围粘贴了 30cm30cm 碳纤维,以增强混凝土的局 部抗压能力。 32 穿索与预应力张拉 张拉程序：0%10%con (读初 始伸长值并作张拉程序) -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 0%10%com(测量伸长值 l3 作记录) con(测量伸长值并作记录)卸荷至 零,采用一端张拉法对钢绞线在梁两侧各 一根进行对称张拉,张拉时,采用张拉力 和预应力筋伸长量双重控制,张拉过程中,跟 踪观测每片主梁的跨中挠度和裂缝闭合 情况。张拉过程采用以张拉力控制为主, 伸长值校验的方法,初应力时量取千斤顶 活塞的伸长量 l1 张拉达 20%con 时再 量取千斤顶活塞的伸长量 l2,二者之差为 钢索的实际推算伸长量,张拉应力达 100%con,再量取千斤顶活塞的伸长量 l3,l3 与 l1 之差为钢索的实际张拉伸长 量,实际张拉伸长量与实际推算伸长量之 差,与理论伸长相比误差不超过+10%- 5%,预应力张拉记录见表 3。 表 3 预应力张拉 注：梁 1#1 为 1#梁张拉第一根预 应力钢绞线,其他以此类推。预应力张拉 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 的理论伸长量计算按规范要求进行,采用 平均张拉应力法即： 式中,Fp 为平均张拉力； L、Ap 、Ep 分别为预应力钢绞线计算长 度、面积和弹性模量。单根钢绞线的张 拉力分别为 120kN(2 片中梁)、100kN(2 片边梁)；初应力取张拉力的 10%,即分 别为 12kN、10kN。由表中数据可以看 出,张拉时,跨中向上挠度实测值与理论 计算值吻合较好,说明理论计算的正确和 施工质量的可靠。 4 施工总结 41 防松套 本加固工程体外预应力索锚固体 系中采用的是单孔夹片式锚具,设计控制 索力为 100kN、120kN,属于较小的张拉 吨位。由于桥梁长期承受较大振动荷载, 疲劳作用会引起锚具中的夹片放松,甚至 导致锚具失锚,为防止此类事故发生,本 工程采用了夹片防松装置防松套。 同时,在防松套与锚具夹片之间放置弹簧 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 垫圈,使防松套对三夹片均匀施力,并起 减振作用。 42 钢销栓和转向块 钢销栓和转向块是本次加固工程 中的最关键构件之一,转向块装置如图 3 所示。 转向块设计与施工必须符合以下 要求：1) 满足张锚体系锚固及传力的功 能要求转向块由钢板焊接而成,保证有效 传递预应力。2)结构混凝土局部承压承 载能力对体外索实施预应力张拉后,在索 力作用下,销栓对混凝土孔壁具有拉索方 向的挤压力,销栓的尺寸要与混凝土洞口 尺寸、混凝土强度等级相符合,以满足混 凝土的局部承压要求。3)锚下栓体钢材 的局部承压承载能力在索力作用下,锚具 的锚环将对钢栓产生挤压力,应在锚下栓 体表面加工合理的平面,此平面既要保证 锚具稳定受力,又要保证与体外索垂直。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 4)销栓应有足够的抗弯、抗剪承载能力 和抗变形能力其剪切变形和弯曲变形尽 量小,确保锚环安装牢固后能够与预应力 索的索力方向相协调。 43 张锚体系的保护 选用无粘结钢绞线作为体外预应 力索,外裹油脂和塑料护套可起到保护预 应力索的作用,具有一定的耐久性,张锚 体系两端的锚具和防松套采用玻璃丝布 缠包油脂的方法加以保护。 5 结