对公路桥梁施工中预应力加固技术的探讨.pdf

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1、对公路桥梁施工中预应力加固技术的探讨冯火松(中铁十八局集团第三工程有限公司，河北涿州072750)摘要：笔者结合多年的工作经验总结，并通过对桥梁施工中的旧桥加固技术探讨，体外预应力是一种有效的桥梁加固方法，受力途径明确，能显著提高结构承载力和抗裂度，有效改善结构的应力状态。关键词：公路；桥梁；施工；预应力；加固技术中图分类号：u448．25文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)03—0124—031体外索加固桥梁的设计方法1．1理论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，体外索材料一般由无粘结钢绞线、粗钢筋与槽钢

2、组合而成。体外索布置如图l所示。体外索加固桥梁受弯构件时，可按偏心构件验算梁的承载力；按无粘结部分预应力混凝土结构，认为截面受弯破坏时，梁内的非预应力钢筋达到屈服，而预应力钢筋达不到极限强度，验算使用阶段的应力及结构的变形；按加劲梁组合结构分别对其受力和使用性能进行分析。在正使用极限状态的各项指标计算时，按整体变形协调条件计算在外载作用下预应力筋的应力增量。图1体外索布置图(a)应力一应变图(b)截面尺寸囤图2截面内力及应力分布1．2钢筋混凝土梁加固后抗弯强度验算按公路桥规范的允许应力计算法，验算在使用荷载作用下的正截面强度。以T型梁为例，截面内力及应力分布如图2所示，平衡方程为：2

3、／1bx仃。+2／1(bj—b)hi2x—hi／x盯。一A。叮。一AP叮p=0(1)1／3bx2盯c+3x一2hi／6x(bi—b)hi20．c+A。叮。(hi—x)+Ap叮p(h，一x)=0(2)盯c=仃／n)∥h。一x(3)式中，符号意义同桥梁规范。(1)一(3)采用牛顿迭代法求出叮c，盯s，若满足∽≤[叮c]，仃s≤[crs]，则加固后体系正截面强度满足要求，否则，重新进行配筋设计。2桥梁加固设计实例某大桥为平均跨距L为13m的钢筋混凝土T型梁桥，原设计荷载为汽一10级、拖一60。由于船体的撞击，下缘混凝土破损，部分混凝土脱落，已出现纵向贯通裂缝，主钢筋已严重锈蚀。加固时，首先

4、凿除松散混凝土，用钢丝刷清锈处理，采用挂模浇筑C40混凝土修补完整，然后施加体外预应力加固。加固后桥梁承载能力要求提高到汽一15级。T型主梁翼缘宽178cm，翼缘厚12cm，梁肋宽18cm，受拉Ⅱ级，钢筋面积为44．27cm2，采用C25混凝土，体外索布置如图1所示，支点距转向块k为180cm，转向块的间距IJ2为840cm，端锚固点距转向块Ll为150cm，中心轴距梁上边缘y。为19．14、伽，中心轴距梁下边缘yod为60．86cm，h。为端锚固点至中心轴距离，112为转向块至中心轴距离，每片T型梁配置4根无粘结预应力钢绞线，共16根。为了使每片梁受力均匀，采用两端分两次张拉，固定

5、端与张拉端交叉布置。预应力钢绞线的张拉控制应力为855MPa，有效预应力为62215MPa。加固后桥梁，采用前轴为55kN、后轴为155kN，两辆载重汽车进行现场荷载试验，现场测试布置见图3—4。对主梁跨中挠度、钢筋和混凝土的应力进行分析，并确认其加固效果。部分实测结果见表1—3。桥图3测点纵向布置图(单位：cm)1号粱2号粱图4跨中横向测点布置图(单住：cm)由心线擎丁引士由表1数据表明主梁跨中挠度为5．43mm，满足桥梁规范要求静活载挠度不超过(1／600)L的要求，校验系数11满足0．6—0．9旧桥鉴定的要求，结构具有足够的抗弯刚度，达到汽一15荷载标准作用的使用要求。表l主梁

6、跨中挢度比较截面位置梁号实测值11(mm)计算值田(mm)11=YL／Yllo5．458．010．68偏心加载2’4．406．010．733幸5．146．850．75中心加载4’5．247．240．72表2加固前后混凝土应力比较【单位：MPa)应力值计算位置叮L叮n叮加固前3．72O3．72上边缘加固后4．99一1．463．53加固前一11．16O一11．16下边缘加固后一11．944．38—7．56表中，叽为汽车荷载产生的应力；盯。为预应力产生的应力；仃为总应力。由表2—3数据表明：施加预应力，使主梁的上边缘混凝土产生拉应力和下边缘混凝土产生压应力，则上边缘混凝土总压应力值与下边缘

7、混凝土总拉应力值都减小。钢筋的校验系数满足O．4～O．8旧桥鉴定的要求。采用体外预应力加固后，从加固前汽一10级荷载提高到加固后汽一15级荷载标准，加固效果是非常显著。表3钢筋实测应力与理论计算值的比较实测应力载位梁号0rL(MPa)盯L(MPa)11=盯L／叮l’56．830．24O．70偏心加载3’55．660．18O．81lo40．668．60O．67中心加载3●58．072．590．80荷载试验表明：在汽一15荷载标准作用下，加固后桥梁的抗弯承载能