体外预应力加固板梁的试验研究

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1、体外预应力加固板梁的试验研究体外预应力加固板梁的试验研究金花,孙立功,孙明路.(1.陕西铁路工程职业技术学院,陕西渭南714000;2.武汉铁路局,湖北武汉430031)摘要:针对某铁路桥拆除的病害板梁,采用了锚固端使用钢锚座施工的体外预应力加固技术,介绍了加固过程.通过对加固前,加固后的静载试验,疲劳试验,分析证明了体外预应力加固法可以显着的提高板梁的承载能力,且板梁经加固后性能稳定,验证了利用体外预应力法对板梁进行加固的可靠性,为类似工程的加固提供了科学依据.关键词:板梁;体外预应力;加固;钢锚座中图分类号:U448.212文献标识码:A文章编号:1672—

2、3953(2010)01—0036—041试验梁概况试验梁为某桥现场拆除的有病害的铁路钢筋混凝土板梁,全长6.0m,其横断面如图1所示.该桥为20世纪7O年代所建,已运营了30多a.近年来,混凝土保护层剥落,钢筋外露,防水层的混凝土保护层在试验梁端部与梁体剥离,泄水孔附近混凝土腐蚀严重,在梁底部跨中附近区域出现了贯通性裂缝.26025,o2500图1试验梁的横断面图(单位:ram)本次试验采用了纵向体外预应力加固方案.该加固法最大的优点是:在自重增加很小的情况下,能够大幅度改善和调整原结构的受力状况,提高承重结构的刚度和抗裂性能,且在各种加固方案中体外预应力加固

3、方法是唯一一种能够减小混凝土桥梁初始裂缝的加固方法.2体外预应力锚固端施工方案锚固端施工时采用了如图2所示的钢锚座n].2.1钢锚座设计2.1.1螺栓收稿日期:2009一¨一2O作者简介:金花(198l一),女,助教,2009年毕业于石家庄铁道学院结构工程专业,工学硕士,研究方向为工程结构的力学行为与结构加固jinhua605@sohu.corn图2钢锚座示意图螺栓采用高强度粘结内胀螺栓_2],基本参数:型号为M24,有效面积A一353mm.,长度为250mm,螺栓极限抗拉强度标准值fs=600MPa.螺栓处于弯,剪状态下,且弯矩较小,剪力可按下式计算:VRk.

4、一O.5Afk一105.9kN,VRd.一Rk./,,,一75.6kN,式中,Rk'为螺栓破坏时的受剪承载力标准值;V.为螺栓破坏时的受剪承载力设计值;A为螺栓应力段截面面积最小值;y,,为受剪承载力分项系数,取1.4.预应力F一0.75×1860MPa×140mm.=195.3kN,最少螺栓数目一195.3kN/75.6kN=3个.为了安全起见,本次试验中钢锚座均采用5个螺栓.2.1.2锚座底板锚座的底板厚度3—20mm,宽度b一150mm.钢板的拉伸容许应力[]一98MPa,挤压容许应力[]一240MPa.(1)拉伸强度:考虑到螺栓孔对底板的削弱,则F195

5、.3kN一一一63.2MPa<I】一98MPa国防交通工程与技术囵20l0第1期?研究与设计?体外预应力加固板梁的试验研究金花等故底板的拉伸强度满足要求.(2)挤压强度:假设锚座底板中各孔均匀受力,F一195.3kN/5—39.06kN,则F39.06kN一丽一一81.4MPa<[]一240MPa故底板的挤压强度满足要求.由此可见,整个连接结构是安全的.2.1.3钢锚座设计钢锚座具体尺寸如图3所示.构件1'24/o十oooJ_斗j+f【ZQJ,正面图}Q一构件1构件2图3钢锚座设计图(单位:mm)2.2钢锚座安装及预应力张拉(1)钻孔:在梁肋两侧锚座

6、的安装位置布孔及钻孔.(2)清孔:清除孔内浮尘后,用丙酮将孑L道擦拭干净,并保持孔内的干燥.(3)植筋:在植筋前对钢筋进行表面处理,即利用丙酮等对表面的油污以及铁锈进行清洗.利用适当的工具将植筋胶注入,植筋胶采用武汉大筑建筑科技有限公司的建筑结构胶,该胶分甲,乙组分,比例(重量比)甲:乙一1:0.5,注入时从孔的底部开始,注入孔的2/3左右即可旋人钢筋,目的是使孔内充满植筋胶,同时钢筋和植筋胶之间没有气泡,接触密实.植筋完成后,为了保证能顺利安装锚座,在植筋胶凝固之前应将锚座预安装,此时不需要旋紧螺帽,只须把锚座安装后固定即可.在凝固过程中禁止一切扰动.(4)凿

7、毛:锚座下混凝土要凿去浮浆,以见到混凝土新茬为原则.(5)锚座安装:安装前对锚座以及混凝土凿毛面进行清洗,并利用丙酮擦洗掉表面的油污,铁锈以及灰尘.将环氧树脂砂浆均匀涂抹在凿毛面及锚座上少许,将锚座安装就位.安装过程中螺栓需要适当旋紧,以挤出环氧砂浆为准.等环氧砂浆满足强度后将螺帽旋紧.(6)安装钢绞线:预应力钢绞线采用两束AST—MA416—90a标准270级高强度低松弛钢绞线,公称直径为15.24mm,每根下料长度为7m.将钢绞线穿入锚座的穿丝孔内,安装压力传感器,锚具.(7)张拉:张拉力为F一195.3kN,钢绞线的张拉程序为:初张力(20)一逐步加力到设

8、计预应力(100)一稳压