预应力技术在石拱桥加固中的应用

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1、2009年7月水运工程Ju1．2009第7期总第429期Port＆WaterwayEngineeringNo．7SerialNo．429预应力技术在石拱桥加固中的应用杨云安，曾革助，傅家林(中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州510230)摘要：介绍采用施加竖向预压力来主动闭合水平裂缝，通过增大砌体水平剪切面之间的水平摩擦力提高桥台的水平抗力，为石拱桥的圬工桥台增大水平抗力加固找出一种有效方法。关键词：石拱桥；加固；预应力技术；桥台中图分类号：TU398．3文献标志码：B文章编号：1002—4972(2009)07—0205—03Applicationofpre

2、-compressiontechniqueforstrengtheningofmasonryarchbridgeYANGYun—an，ZENGGe-zhu，FUJia—lin(CCCC—FHDIEngineeringCo．，Ltd．，Guangzhou510230，China)Abstract：Verticalpre—．compressionmethodisadoptedtosealhorizontalcracks．Byincreasingthehorizontalfrictionbetweenmasonryshearsurfaces，thehorizontalshea

3、roftheabutmentisimprovedgreatly．ItSaneffectivewaytoenhancehorizontalresistance．Keywords：masonryarchbridge；strengthen；pre——compressiontechnique；abutment1问题的提出连续腹拱，在桥梁运营中腹拱将产生3000kN的某大桥为张家界市迎宾路跨越澧水河的一座水平推力，这一水平推力全靠圬工桥台后墙来抵大桥，主桥上部结构为4跨石砌板肋拱桥，跨径布抗。由于汽车荷载的持续增长，超过设计荷载标置51m+2~52m+50m=205m长。主桥桥墩

4、为6准的“超重车”频繁出现，造成圬工桥台后墙腹个大直径6350cm的沉挖空心墩(每个桥墩2拱趾下出现典型的剪力裂缝，一旦桥台后墙的抗个)，主桥桥台为小石子混凝土砌块片石重力式桥力不够，将会造成全部腹拱坍塌，继而引起石拱台扩大基础，桥型立面图详见图1。桥主拱的垮塌，其后果不堪设想，所以本桥的圬该桥于1998年建成通车，上部构造为轻型石工桥台后墙加固关系到全桥的安全。砌板肋拱，其主要特征是设计采用43mx5=215m与本桥1，主桥桥台相接的引桥为l1m跨②③图1桥型立面图收稿日期：2009—06—16作者简介：杨云安(1973一)，男，硕士，高级工程师，国家一级注册结构工程

5、师，主要从事桥梁结构设计。·206·水运工程2009．年径的板梁，故主桥桥台背墙的后侧为透空，背墙桥台在横桥向长均为21m，现取更不利的较窄的后侧无支撑物，1台主桥靠近桥台的第一跨腹拱#5桥台进行控制计算，桥台所受的力见表1。下为江边通道，根据现场的实际调查，桥台背墙表1桥台受力汇总的前后侧基本无空间来增加构造物来协助桥台背墙抵抗腹拱的水平力，此外由于圬工砌体结构在开裂后剪应力不能回复，因此如果不另增加构造物，仅对背墙采用灌浆补强、“壁可法”补强等常规方法达不到抗剪补强效果，因此提出采用张拉竖向预应力来解决这个难题。注：引桥支座的摩阻力按竖向力的10％考虑。3．2A截面

6、抗剪验算2预应力加固的基本思路竖向预应力的施加采用在背墙上钻ckl1cm桥台背墙预应力加固原理见图2。孔，植入精轧高强螺纹粗钢筋JI_~32，下端锚固预压力Q在桥墩背墙以下的墩台上，上端张拉施加预应力。JL~32标准抗拉强度标准值=785MPa，单l￡堑、引桥竖向力II．腹拱竖向力求平摩阻力tIb／—、．．／——＼．．／根钢筋面积804．2mm。，根据CECS22：2005《岩腹拱推力土锚杆(索)技术规程》07．4．1条【l】，锚杆杆体的}I背——墙_、、背墙重G／最小安全系数为1．8，单根粗钢筋的预压力为／／f地面B壁≤乒=350kNAfl背中l单根钢筋竖向预压力产生

7、的水平摩阻力为(取圬工墙塞砌石桥台l卜————砌体间的摩擦系数／z=0．3)：_F=~Q=105kN不考虑已开裂台背本身的抗剪作用，同时偏图2桥台背墙受力示意安全不考虑引桥侧的摩阻力，腹拱的所有水平力1)张拉竖向预应力筋，在竖向预应力Q的预推力均用预压力产生的摩阻力来承担，那么所需压力作用下，背墙圬工砌体由于砌体间的摩擦产要的预应力筋的最少根数为：生抗水平摩阻力日来抵抗水平推力．A截面为m==35根控制截面)；2)通过强大的预压力作用，将已出现的裂缝3．3B—B截面抗拉验算进行闭合；预应力筋在背墙上布置3排(共44根)，从3)在强大的偏心