大跨径桥梁体外预应力加固计算方法探讨

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1、《江苏交通科技》2008年第4期大跨径桥梁体外预应力加固计算方法探讨．李威(浙江省台州市公路管理处台州318000)傅国勇(浙江省台州市恒通监理公司台州318000)摘要结合某大桥体外预应力加固工程，对体外预应力技术在大跨径桥梁上的应用进行了深入研究。通过对实桥建立有限元模型，进行设计、施工、监控等一系列过程计算，提出大跨径桥梁无粘结预应力体外索加固的有限元计算分析方法。关键词体外预应力加固大跨径PC连续刚构设计1概述2工程概况体外预应力结构体系是将预应力钢筋布置在梁本文以某大桥体外预应力加固为背景，对在大体的外面(梁底和梁两侧，或者在梁内部)，所以一跨径桥梁的加固中采取体外

2、预应力的方案进行探般都是无粘结预应力结构。这种结构相对于体内预索，研究其可行性和优越性，并总结出了体外预应力应力结构发展较晚。体外预应力的发展最早是在加固大跨径桥梁的分析计算方法。20世纪20年代末，由德国学者F．Dischinger首次应大桥全长13lO．091TI，主桥850in，跨径组合为用在Saale桥上，该桥最大跨径68m。105ITI+4×160m+105m，桥面净宽18．5ITI，最大跨但是至今，体外预应力在非简支体系大中桥梁径160in，主梁为单箱单室箱型梁，箱梁底宽9m，顶上的加固应用相对较少。在香港，80年代初曾加固宽17．5113．，梁高为跨中3I'll

3、，桥墩处8m，跨间梁高按了一座大桥——青衣桥，该桥为61m+4×1221TI+二次抛物线变化。主桥箱梁采用三向预应力结构，61m的预应力混凝土T型刚构。加固后该桥因混纵、横向预应力采用钢绞线束施加，竖向预应力采用凝土收缩徐变引起的悬臂端挠度明显减少，有效地精扎螺纹粗钢筋施加。主桥下部结构为双薄壁墩改善了桥梁的使用性能。另外，三门峡黄河大桥身，钻孔灌注桩基础。设计时的荷载等级为：汽车一(预应力混凝土连续刚构，跨径组合为105in+4×超2O级，挂车一120。160m+105m)也是采用体外预应力加固技术，这是由于该桥主桥各跨跨中区段普遍下挠，最大值内地首次将体外预应力加固的方法

4、应用在大跨径的达到15cm，且箱梁腹板普遍出现有规则的斜裂缝。桥梁上，也是国内单束张拉吨位最大的体外预应力主梁梁体有大量蜂窝、麻面、露筋、空洞等现象。病加固。采用体外预应力加固具有施工方法方便可害随时间呈发展趋势，必须对该桥进行加固维修。靠、设备简单、不中断交通(只要适当的控制即可)3大跨径PC连续刚构体外预应力加固计算步骤以及可以使用大吨位预应力锚固等优点。目前，国大跨径桥梁的加固必须建立在准确而又详尽的内有大量旧桥由于各种不同的原因，急需改造加固，计算之上，计算过程应当尽量符合实际情况，施工阶而体外预应力的加固优点可以很好地解决这一问段、使用阶段以及监控过程的模拟也应准确

5、地反映题。今后，随着我国体外预应力加固理论的不断研实际施工的步骤，有限元模型的建立应尽量准确，在究，加固方案的不断创新，体外预应力加固必将越来关键部位尽可能多分配单元，将网格划分得更细，有越多地应用到桥梁加固中，其前景将非常广阔。些局部应力集中的构件应单独进行细部分析。(收稿日期、编号：2008—01—10／3225)·11·《江苏交通科技》2008年第4期计算步骤包括：首先对原桥进行建模计算，按照通过对转向板的预应力钢束的模拟来详细计算各个施工步骤、施工工况，目的是检算旧桥的承载该局部地方的预应力损失。现用桥梁有限元软件建力。然后根据旧桥的承载力检算值与确定加固后的立结构细

6、部模型，见图2。承载力的差值估算加固所需的预应力钢束所产生的预应力度，通过预应力度估算体外预应力筋的面积和力筋的偏心距(一般偏安全考虑，承载力的差值完全由体外索来承担)，确定束界和转向块及锚固点的位置(即确定体外预应力钢束的线型)，最后按照桥规进行验算、调整，直到满足要求为止。4结构计算与分析4．1模型的建立根据结构施工特点以及建模方便程度，用结构有限元软件建立大桥结构有限元模型，模型使用空图2横隔梁转向板三维有限元模型间梁单元模拟，全桥6跨(包括桥墩)共分为266个通过局部模拟预应力损失，计算得到每一个横单元。隔板转向块处损失的预应力为9．2t，直线段的预应4．2全桥结构计

7、算与分析力损失为0．55t／m。_J／映将理论计算得出的结论与实际测量所得的主梁4．4优化设计(修正6预5应力4损3失2)l后O的l计算结果∞∞∞∞∞∞∞∞变形值在各个控制点进行比较，张拉第3跨时第3根据计算所得的预应力损失，重新代回到全桥跨变形的理论计算和实测值比较见图1。有限元模型中，采用扣除初始张拉力的方法来重新6．00计算得到结果，张拉第3跨时第3跨变形的理论计5．00算和实测值比较见图3。4．00口3．O0娄2．00制1．00O．00一1．o0位置图1第3跨变形理论计算和实测值比较图(张拉第3