浅谈体外预应力技术加固t型刚构桥的研究

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1、浅谈体外预应力技术加固T型刚构桥的研究【摘要】随着科学技术的进步，体外预应力加固这项新技术广泛应用于土木工程中。通过介绍体外预应力加某T型刚构桥的效果，为今后的研究提供参考和依据。【关键词】体外预应力；结构；技术1、绪论体外预应力技术是指将预应力筋布置在结构构件截面之外的预应力技术。从上个世纪70年代末期［1］，向结构施加体外预应力的技术开始大量应用于工程中。采用体外预应力加固的技术是一种主动式的补强加固技术，它主要有以下优越性［2］:(1)预应力布置简单，可以调整，简化了操作程序，体外预应力筋可根据情况调整应力；(2)体外

2、预应力钢束布置于截面混凝土之外，可减少结构的自量，减少摩擦阻力产生的预应力损失，改善结构梁体的应力状态，提高承载能力。本文通过选择以某T型刚构桥加固设计作为研究背景，具有一定的现实意义。某T型刚构桥跨径组合为6X30米+65米+100米+65米+6X30米，该桥上部结构主桥为预应力混凝土T型刚构，主桥T型刚构采用单箱双室箱梁，大桥的引桥部分采用30米普通钢筋混凝土T梁的简支梁桥。下部结构主桥桥墩采用空心腹式薄壁墩，引桥部分为双柱式桥墩，基础为钻孔灌注桩基础，设计荷载等级为汽-20，挂-100，人群荷载3.5kN/m2。大桥主

3、桥部分的总体布置图如图1所示：2、桥梁的病害调查和分析桥梁结构的安全性是由结构的刚度、强度、耐久性等技术指标决定，由于材料强度的离散性、作用荷载的随机性、施工质量的分散性等因素，促使桥梁结构产生病害。检测结果表明，本桥产生了以下病害：（1）T型刚构桥箱梁体内腹板接近上翼缘底端处有大量的斜裂缝，斜裂缝倾角大约为25〜60度之间，最大斜裂缝值为0.15mm左右；（2）主桥T构桥面破损严重，在T型刚构悬臂根部顶面开裂尤其严重；（3）T型刚构主桥的挠度增大，尤其在悬臂端部牛腿处下挠现象较为明显，汽车通过时有较明显的跳突感。经评价分析

4、认为，主桥箱梁的预应力损失过大，造成预应力不足，斜截面的抗剪强度不够，在荷载作用下，箱梁混凝土拉应力过大。同时，实际结构的挠度值大于理论计算挠度值。所以，需采用体外预应力法加固，补强预应力，从而提高结构主梁的抵抗变形能力。3、体外预应力钢束布置方式为了恢复大桥主桥的承载能力，本桥加固采用折线型体外预应力束布置，体外预应力束一端在桥墩处横隔板上缘张拉并锚固。另一端预应力束锚固于悬臂端的牛腿上。牛腿处采用新增反力背墙，通过拉杆施加预应力。钢束布置类似于矮塔斜拉桥，具体预应力钢束布置参见图2,采用两端同时张拉，T构端部施加体外预应

5、力使原结构牛腿附近受负弯矩的作用，牛腿箱梁顶板上缘粘贴钢板局部加4、T型刚构主桥结构静力计算分析T型刚构主桥结构总体静力计算分析采用同济大学开发的结构有限元分析软件“桥梁博士系统”，根据竣工建立有限元分析模型。将全桥划分为90个单元和95个节点全桥平面有限元如图3示。对主桥T构分别进行原桥和加后结构安全验算。4.1单独施加体外预应力作用下计算成果采用单独施加加固作用的体外预应力于原结构，分析T构主桥箱梁截面的应力状况，目的是为了评估体外预应力钢束加固箱梁梁体的效果，整个计算过程，不计入原结构的自重、预应力及汽车荷载作用但要计

6、入新增的横隔墙、纵梁和锚块的自重。分析计算可知，新增预应力钢束单独作用对梁体上缘产生的最大压应力为1.3MPa。整个结构截面上产生的几乎全部是压应力。根部最大压应力约为0.5MPa。4.2全桥整体结构分析根据有限元模型计算，对比T构主桥各主要截面体外预应钢束加固前后的正应力值、主应力值的情况，分析体外预应力钢束加固箱梁梁体的效果［3］。5、静动载试验主要结论为了解加固效果，对加固后的桥梁静动力特性有效评估，对该桥加固完成后进行静动载实验研究。静载试验结论如下：（1）T构主桥悬臂端牛腿处挠度最大，在荷载试验效率系数为99%的情

7、况下，T构悬臂端部挠度最大值为29.39mm,为理论计算值的113%，卸载后残余变形值为0.7mm。卸载后迅速回弹。说明T构桥梁处于良好弹性工作状态。（2）满载墩顶偏载侧的工况下，T构根部最大拉应变为-72u£，实测拉应变值小于理论计算值，卸载后残余变形为15%，应力（应变）随荷载增大基本按线性规律变化。动载试验分为跑车试验、脉动试验和跳车试验，结论如下：跑车试验结构实测基本频率2.6367〜2.7343Hz,脉动试验结构实测基本频率2.7343Hz，跳车试验结构实测基本频率2.5390Hz，结构实测基本频率为2.6367H

8、z，理论计算结构实测基本频率为1.7760Hz，实测值大于理论计算值。静动载试验表明，体外预应力加固T构箱梁后，结构整体性能良好。6、结语通过T型刚构桥的加固实际工程实践表明，采用体外预应力加固，结构体系受力合理，可有效改善桥梁的主桥线形。主桥每个T构的加固仅用12束15-9钢绞线就达到了