桥梁工程体外预应力加固的施工技术探讨.pdf

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2011年第5期!Sic。，lB“Jf．fJa材^口r·129·第37卷总第163期2011年1O月桥梁工程体外预应力加固的施工技术探讨张尚贵(中国铁建十八局集团有限公司)摘要：体外预应力是一种有效的桥梁加固方法，简加固后桥梁，采用前轴为55kN、后轴为155kN，两辆单易行，不影响行车，受力途径明确，能显著提高结构承载重汽车进行现场荷载试验，现场测试布置见图1—2。对载力和抗裂度，有效改善结构的应力状态。主梁跨中挠度、钢筋和混凝土的应力进行分析，并确认其关键词：公路桥梁；施工应力；施工；体外索加固加固效果。部分实测结果见表1～2。中图分类号：TU378文献标识码：BI-一文章编号：1672—4011(2011)05—0129—020前言三、桥出随着我国经济建设的发展，公路网已基本形成，但公路网中部分桥梁抗震性能不良、承载力不足，施工不规范，影响其安全性和使用功能，需采用加固措施提高承载力以适应交通需要。地区桥梁病害主要有：桥梁铺装层过薄，图1测点纵向布置图(单位：em)钢筋位置错误，桥面开裂；桥梁现浇板厚度分层施工桥板178I178下陷；掺杂海砂，年久钢筋锈蚀，混凝土剥落；原设计标准过低，现超载严重承载力不足；河道船体撞击等造成病害。因此，旧桥加固将是桥梁工程界一个非常迫切的任务。中心1体外索加固桥梁的设计方法线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。图2跨中横向测点布置图(单位：em)体外索材料一般由无粘结钢绞线、粗钢筋与槽钢组合而成。体外索加固桥梁受弯构件时，可按偏心构件验算梁的承载表1主梁跨中桥度比较力；按无粘结部分预应力混凝土结构，认为截面受弯破坏截面位置梁号实测值mm计算值"q／mm=YL／Y1时，梁内的非预应力钢筋达到屈服，而预应力钢筋达不到偏心加载15．458．O1O．68极限强度，验算使用阶段的应力及结构的变形；按加筋梁24．406．OlO．73组合结构分别对其受力和使用性能进行分析。在正使用极中心加载35．146．85O．75d#5．247限状态的各项指标计算时，按整体变形协调条件计算在外．240．72载作用下预应力筋的应力增量。襄2加固前后混凝土应力比较f单位：MPa)2桥梁加固设计实例计算位置应力值o'Lo'p叮辖区内一座大桥平均跨距L为13m的钢筋混凝土T型上边缘加固前3．27O3．27梁桥，原设计荷载为汽一1O级、拖一60。由于船体的撞击，加固后4．99—1．463．53下缘混凝土破损，部分混凝土脱落，已出现纵向贯通裂缝，下边缘加固前一1Ll6O—l1．16主钢筋已严重锈蚀。加固时，首先凿除松散混凝土，用钢加固后一l1．944．38—7．56丝刷清锈处理，采用挂模浇筑C40混凝土修补完整，然后表中。o'L为汽车荷栽产生的应力；叩为预应力产生的应力；为施加体外预应力加固，加固后桥梁承载能力要求提高到汽总应力。15级。T型主梁翼缘宽178em，翼缘厚12em，梁肋宽18由表1数据表明主梁跨中挠度为5．43m／／1，满足桥梁em，受拉Ⅱ级，钢筋面积为44．272em，采用C25混凝土，规范要求静活载挠度不超过(1／600)的要求，校验系数满体外索布置如图1所示，支点距转向块为180cril，转向足0．6—0．9旧桥鉴定的要求。结构具有足够的抗弯刚度，块的间距为840em，端锚固点距转向块￡1为150cm，达到汽一15荷载标准作用的使用要求。中心轴距梁上边缘you为19．14em，中心轴距梁下边缘yOd由表2数据表明：施加预应力，使主梁的上边缘混凝为60．86em，h。为端锚固点至中心轴距离，^为转向块至中土产生拉应力和下边缘混凝土产生压应力，则上边缘混凝心轴距离．每片T型梁配置4根无粘结预应力钢绞线，共土总压应力值与下边缘混凝土总拉应力值都减小。钢筋的16根。为了使每片梁受力均匀，采用两端分二次张拉，固校验系数满足0．4—0．8旧桥鉴定的要求。采用体外预应力定端与张拉端交叉布置。预应力钢绞线的张拉控制应力为加固后，从加固前汽一1O级荷载提高到加固后汽一15级荷855MPa，有效预应力为62215MPa。载标准，加固效果是非常显著。荷载试验表明：在汽一l5 ·130·Sich口，zB“If．疬J材砌第2011年第5期2011年10月37卷总第163期荷载标准作用下，加固后桥梁的抗弯承载能力系数为1．51，算值吻合较好，说明理论计算的正确和施工质量的可靠。达到加固要求，该加固方法是可行的。4施工总结3施工过程4．1防松套3．1钻孔与碳纤维粘贴本加固工程体外预应力索锚固体系中采用的是单孔夹在T型梁的腹板钻孑L洞时，避开梁中受力钢筋。洞口片式锚具，设计控制索力为100kN，120kN，属于较小的周围粘贴了30X30(cm)碳纤维，以增强混凝土的局部抗压张拉吨位。由于桥梁长期承受较大振动荷载，疲劳作用会能力。引起锚具中的夹片放松，甚至导致锚具失锚。为防止此类3．2穿索与预应力张拉事故发生，本工程采用了夹片防松装置——防松套。同时，首先对每根元粘结钢绞线贴上编号标签，逐根将钢绞在防松套与锚具夹片之间放置弹簧垫圈，使防松套对三夹线穿入钢栓孔洞中，并调整至最佳位置，然后安装锚杯和片均匀施力，并起减振作用。夹片外螺母，将千斤顶和张拉配件安装就位，最后进行预4．2钢销栓和转向块应力张拉。钢销栓和转向块是本次加固工程中的最关键构件之一，张拉程序：O一10％⋯(读初始伸长值并作张拉程序：转向块设计与施工必须符合以下要求：0—10％(测量伸长值f3作记录)一。(测量伸长值l并(1)满足张锚体系锚固及传力的功能要求转向块由钢作记录)一卸荷至零，采用一端张拉法对钢绞线在梁两侧板焊接而成，保证有效传递预应力。各一根进行对称张拉。张拉时，采用张拉力和预应力筋伸(2)结构混凝土局部承压承载能力对体外索实施预长量双重控制。张拉过程中，跟踪观测每片主梁的跨中挠应力张拉后，在索力作用下，销栓对混凝土孔壁具有拉索度和裂缝闭合情况，挠度记录见表3。方向的挤压力，销栓的尺寸要与混凝土洞口尺寸、混凝土表3主梁跨中挠度(单位：llrlm)强度等级相符合，以满足混凝土的局部承压要求。张拉情况实测总挢度(3)锚下栓体钢材的局部承压承载能力在索力作用1234下，锚具的锚环将对钢栓产生挤压力，应在锚下栓体表面3粱0．841．632．221．65加工合理的平面，此平面既要保证锚具稳定受力，又要保2梁1．971．3O1．530．59证与体外索垂直。1梁3．381．67O．5OO．oo(4)销栓应有足够的抗弯、抗剪承载能力和抗变形能4梁O．o6O．511．422．9O力其剪切变形和弯曲变形尽量小，确保锚环安装牢固后合计实测挢度6．256．115．675．14能够与预应力索的索力方向相协调。计算挢度6．oo6．2O6．2O6．oo4．3张锚体系的保护张拉过程采用以张拉力控制为主，伸长值校验的方法。选用无粘结钢绞线作为体外预应力索，外裹油脂和塑初应力时量取千斤顶活塞的伸长量l。张拉达20％con时再料护套可起到保护预应力索的作用，具有一定的耐久性．量取千斤顶活塞的伸长量z：，二者之差为钢索的实际推算伸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长量。张拉应力达100％con，再量取千斤顶活塞的伸长量法加以保护。f3，3与fl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结束语一5％。预应力张拉的理论伸长量计算按规范要求进行，采用(1)综上所述，体外索加固法是在使用过程中，具有平均张拉应力法即：加固、卸载及减小结构内力的作用，值得推广应用。箍(2)体外预应力加固法，加固后能达到荷载标准，加固效果是非常显著。式中，为平均张拉力；己，A，E分别为预应力钢绞线计(3)体外索加固法有效改善了主梁在正常使用阶段的算长度、面积和弹性模量。工作性能，裂缝宽度变窄，挠度明显减小，增强了结构的单根钢绞线的张拉力分别为120kN(2片中梁)、100kN耐久性。[ID：6896](2片边梁)；初应力取张拉力的10％，即分别为l2kN，l0kN。从数据看出，张拉时，跨中向上挠度实测值与理论计(上接第128页)采用换填法处治。(3)路堤处治时可根据路堤的填土类型和破坏方式分4结论别采用注浆法、换填法、土工织物法等。(4)路面处治可采用桥头搭板、设置变刚度路面结构、(】)桥头路堤跳车是一个复杂的过程，跳车的发生既过渡性路面、设置纵向反坡。[ID：6904]有主观因素也有客观因素。对于主观因素，要从严格管理、提高施工质量人手；对于客观因素，要从技术手段因地制参考文献：宜地采用综合手段减轻跳车的出现。[1]公路桥涵设计手册[M]．北京：人民交通出版社．(2)地基处治常用的方法有：注浆法、旋喷桩法、碎[2]冯忠居，方贻立．高等级公路桥头跳车的危害及其机理分析石(砂)桩法、生石灰桩法、混凝土挤密桩法等，对于上部[J]．西安公路交通大学学报．路堤较矮且软弱层较薄的地基，在经济允许的条件下也可