预应力锚杆在门式刚构桥加固中的应用.pdf

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1、桥梁工程器BridgeEngineering预应力锚杆在门式刚构桥加固中的应用陈阳清(广东省冶金建筑设计研究院，广东广州510080)摘要：对旧桥加固进行了深入分析，提出了预应力锚杆加固方法，并采用midas有限元板单元对惠环大桥进行了仿真分析和论证。预应力锚杆技术施工简单方便、造价低，可作为一种新颖的桥梁加固方法，能有效解决高速公路上一些中小桥梁下部结构病害，可为类似旧桥加固工程提供参考。关键词：旧桥；加固；预应力锚杆；midas有限元板单元；惠环大桥中图分类号：U445．72文献标志码：B文章编

2、号：1009—7767(2014)04—0051-03ApplicationofPrestressedBoltinaReinforcementProjectofPortalRigidFrameBridgeChenYangqing目前，我国公路、铁路交通事业蒸蒸日上，大规模公路和高速公路早已投入运营．还有不少正在建设的高速公路和其他等级的公路也即将建成投入运营。由于施工质量和桥梁设计等方面的原因．使得桥梁的检测和加固成为必要，更因为建国以来所修建的不少旧桥由于受到当时的设计、材料、施工等方面的影响和局

3、限而先天不足．加上自然条件下的老化和不能适应目前交通量的迅猛增长．使得旧桥的检测和加固技术显得非常迫切。近年来，旧桥加固工程越来越多，特别是一些中小跨径的门式刚构桥，其主要病害为：1)上部跨中附近底板纵向裂缝、支承端附近斜裂缝；2)下部结构桥台台身竖向裂缝及基础下沉、倾斜、断桩等”21。桥梁上部结构加固的方法主要有加大截面、粘贴钢板、体外索等；下部结构主要采用增设钻孑L灌注桩。1工程概况惠环大桥位于惠深高速惠州段加宽改扩建工程K3+218．97处，小角度斜交跨越20m宽的G205国道，桥梁结构为单跨

4、斜交框架桥，斜交角度仅为30o，桥梁跨径40m。上部结构为钢筋混凝土实心板，下部结构为薄壁台，单排∥1．5m钻孔灌注桩．采用32根矽25钢筋。设计荷载：公路一I级：温度荷载：结构体系温差±25℃，桥面10cm沥青铺装，温度梯度参见通用规范；桥面净宽：12m；设计车速：80km／h。2有限元模型桥梁上部结构采用midas空间板单元，承台及桩基按梁单元模拟(见图1)。桩基为斜向单排布置，按《公路桥涵地基与基础设计规范》【，Im法进行了土体模拟。桩基内力见表1。表1桩基内力图1惠环大桥三维模型注：l～5是

5、旧桥由锐角到钝角编号。，v#为桩基轴力，E为顺桥向剪力，E为横桥向剪力，如为剪力合计，M，为顺桥向弯矩，尬为横桥向弯矩帆为弯矩合计。2014年$4期(7一)第32拳瘩荭故术51器桥梁工程BridgeEngineering由表1可以看出：3、4号桩抗力不足并非单纯由于弯矩值过大引起，主要表现为桩头有一定的弯矩，但该控制性T况下的轴压力较小，构件呈现大偏心受压构件模式，南于其轴压力相对较小，故在同样配筋率情况下，抗力水平难以发挥。因此，桩基需进行加固设计。3桩基加固方案由上述分析结果可以看出。钝角处桩的

6、抗力不足，主要是桩基处于构件呈现大偏心受压构件模式．可采用以下方案：1)旧桥两侧承台进行扩建，并对两侧基础各增加1排直径1．5m桩进行加固(见图2)。2)旧桥桥台前打人1排直径0．3m钢管桩形成树根桩加固(见图3)。蒸哦Ul{i—八＼＼心钢管桩＼方案l：需挖空台后填土，考虑到台后填土较高，旧桥运营年限较长，台后填土沉降已经基本完成，因此挖空施工中存在较大风险，而且加桩措施代价较大。方案2：需中断桥下国道交通，而且造价较贵。由以上分析可见，传统的加固方案代价都较大，而且都存在一定风险。4预应力锚杆加固

7、在上述基础上提出在台后加设预应力锚杆方法，锚杆与台背成30o(见图4)。一方面可以减少桩头弯矩．另一方面可以增加桩基轴力。图4预应力锚杆布置锚杆均布于台后，间距2m，单根预应力锚杆内力为l000kN，总计14根．与台背横桥向及竖向成30。。施加预应力锚杆后，桩基内力包络图见图5、6。桩基内力见表2。表2桩基内力哥5加预应力锚杆后桩基内力包络网(肘、)．，冈6加预应力锚柑：后桩鉴内力包络图(M)日篡嚣

8、目{麓嚣日：：嚣：裟；蛙燃iI三兰兰【翟嚣川¨，I卜。：“黑1注：1～5是旧桥由锐角到钝角编号。，v

9、#为桩基轴力，C为顺桥向剪力，t为横桥向剪力，如为剪力合计，M，为顺桥向弯矩，肘：为横桥向弯矩，肘嚆-为弯矩合计。(下转第58页)52啼荭投木2014No．4(Jul．)V01．32’

10、iI}嚣怒嚣嚣嚣怒嘴罴滋曩j■—口日“臣器桥梁工程BridgeEngineering3)最大正负扭矩均发生在边梁钝角支点附近的区域。3．4．4位移分析1)荷载作用于跨中偏钝角支承的边梁上时．与其相对的锐角上翘值最大。端横梁刚度越大，锐角上翘值越大。2)斜梁桥的另一特点是存在着平面内的变