預(yù)應(yīng)力混凝土t梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)研究

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1、預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)研究張昊男陳英昊何磊徐岳長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院摘要：R前體外預(yù)應(yīng)力法加固裝配式預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁橋，主要受限于設(shè)計(jì)理念、轉(zhuǎn)向裝置、錨固系統(tǒng)還未達(dá)到成熟應(yīng)用的水平?本文基于實(shí)例工程，研究了體外束布束方式對(duì)結(jié)構(gòu)性能的提升效果，對(duì)預(yù)應(yīng)力加固體系中的轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行了細(xì)部應(yīng)力分析，驗(yàn)證了所提出構(gòu)造的合理性，并通過(guò)實(shí)橋加固后靜載試驗(yàn)證明了體外預(yù)應(yīng)力加固法的效果.關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁;橋梁加I占I;體外預(yù)應(yīng)力;收稿日期：2017-09-20Received：2017-09-201引言預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋具

2、有結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、施工工藝成熟、可減小混凝土梁的主拉應(yīng)力和豎向剪力等優(yōu)勢(shì)[1],廣泛應(yīng)用于我國(guó)20^50m跨徑的橋梁中.預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的損傷會(huì)不斷積累，影響橋梁的使用安全，故選用高效的加固方法對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋進(jìn)行加固修復(fù)，并提升原橋承載能力具有重要意義.在眾多橋梁加固方法中，體外預(yù)應(yīng)力加固法作為主動(dòng)加固的代表方法，具有施工方便、節(jié)省材料且可有效提高橋梁承載力等特點(diǎn)，在新時(shí)期橋梁建設(shè)及加固中發(fā)揮了重要作用?目前，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者也對(duì)體外預(yù)應(yīng)力加固法進(jìn)行了研究，黃僑等提岀了一種實(shí)用的體外預(yù)應(yīng)力筋極限

3、應(yīng)力計(jì)算公式；張繼文宜對(duì)體外預(yù)應(yīng)力加固普通鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的作用機(jī)理進(jìn)行了分析;沈穎坤對(duì)采用體外預(yù)應(yīng)力加固的框架梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化進(jìn)行了分析.對(duì)上述研究成果進(jìn)行總結(jié)發(fā)現(xiàn)，大部分研究都是對(duì)體外預(yù)應(yīng)力加固理論的分析,而對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造方面的研究較少，且對(duì)體外預(yù)應(yīng)力加固梁的試驗(yàn)研究基木局限于普通鋼筋混凝土梁，故需對(duì)體外預(yù)應(yīng)力加固預(yù)應(yīng)力混凝土梁的相關(guān)構(gòu)造和計(jì)算分析進(jìn)行深化研究.本文基于安康漢江大橋維修加固工程，對(duì)體外預(yù)應(yīng)力法加固預(yù)應(yīng)力T梁進(jìn)行研究分析，并給出合理的構(gòu)造形式，以給同類橋梁的加固提供借鑒.2工程概況及主要病害實(shí)橋工程

4、為安康漢江大橋，設(shè)計(jì)荷載為:汽T3,拖-60.±部結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)支T梁，每孔由4片長(zhǎng)33m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁組成，梁寬2.20m,高1.70m.橋梁主要存在的問(wèn)題為:橋梁運(yùn)營(yíng)期間出現(xiàn)的主要病害為結(jié)構(gòu)滲水侵蝕，以及由滲水侵蝕引起的混凝土開(kāi)裂、鋼筋外露、銹蝕以及部分鋼構(gòu)件外露等；3體外預(yù)應(yīng)力加固構(gòu)造及細(xì)部分析體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)可以減小施工對(duì)交通的影響，同時(shí)維修技術(shù)較為成熟，具有較好的加固效果?故對(duì)于安康漢江大橋，采用體外預(yù)應(yīng)力加固法對(duì)主梁進(jìn)行加固.3.1體外預(yù)應(yīng)力加固構(gòu)造轉(zhuǎn)向裝置是預(yù)應(yīng)力混凝土T梁體外預(yù)應(yīng)力加固中最關(guān)鍵的構(gòu)造之

5、一，起到改變預(yù)應(yīng)力筋方向，形成預(yù)應(yīng)力曲線配筋的作用垃1，同時(shí)可以增強(qiáng)T梁的抗剪能力.轉(zhuǎn)向裝置處構(gòu)造復(fù)雜，應(yīng)力較為集屮，故需要對(duì)轉(zhuǎn)向裝置的受力進(jìn)行細(xì)部分析.安康漢江大橋的體外預(yù)應(yīng)力鋼束分別由水平鋼束和斜鋼束組成，兩種鋼束分離，并在L/4處設(shè)轉(zhuǎn)向裝置?轉(zhuǎn)向裝置采用鋼材焊接而成，不與主梁形成連接關(guān)系，一片主梁布置4束斜鋼束、2束水平鋼束.3.2轉(zhuǎn)向裝置細(xì)部受力分析3.2.1模型建立根據(jù)轉(zhuǎn)向裝置細(xì)部構(gòu)造尺寸，采用MidasFEA建立轉(zhuǎn)向裝置實(shí)體模型?有限元模型三維視圖及斜束錨板如圖1及圖2所示：圖I工況1:跨中側(cè)端部固定，

6、只在外側(cè)錨墊板處施加荷載，計(jì)算外側(cè)錨墊板的應(yīng)力.工況2:支點(diǎn)側(cè)側(cè)端部固定，只在跨中側(cè)錨墊板處施加荷載，計(jì)算跨中側(cè)錨墊板的應(yīng)力.3.3計(jì)算結(jié)果及分析在荷載工況1及工況2下，轉(zhuǎn)向裝置單元的主拉應(yīng)力都保持在較低的水平，而角隅處應(yīng)力集中較明顯，荷載工況1作用下最大拉應(yīng)力為185Mpa,荷載工況2作用下最大拉應(yīng)力為193Mpa,均小于Q345鋼材軸向容許應(yīng)力.故在工況1及工況2作用下，轉(zhuǎn)向塊是安全的.4加固方案計(jì)算與驗(yàn)算4.1體外預(yù)應(yīng)力加固計(jì)算4.1.1結(jié)構(gòu)建模根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式，采用結(jié)構(gòu)分析有限元通用程序MidasCivil

7、進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)的建模與分析.結(jié)構(gòu)離散模型如圖3所示.圖3結(jié)構(gòu)有限元模型下載原圖4.1.2原橋承載能力計(jì)算根據(jù)有限元模型計(jì)算結(jié)果，分別采用汽-15和公路I級(jí)車道荷載，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行荷載效應(yīng)組合?汽-15級(jí)作用下跨中最大彎矩為4574.lkN-m,公路II級(jí)作用下跨中最大彎矩為6114.7kN?m.利用Midascivil進(jìn)行截面抗力估算，跨中正截面抗力值為5056.56kN?m,則:4574.1kN-m<5056.56kN-m<6114.68kN-m故該橋上部結(jié)構(gòu)滿足汽-15級(jí)荷載，但不滿足公路II級(jí)荷載，需對(duì)預(yù)應(yīng)力混

8、凝土T梁進(jìn)行加固，使其承載力提高，滿足公路II級(jí)荷載的需要，同時(shí)滿足抗裂性等要求.4.1.3體外預(yù)應(yīng)力鋼束面積估算估算體外預(yù)應(yīng)力鋼束面積時(shí)，應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力損失及松弛?加固所需預(yù)應(yīng)力鋼絞線的根數(shù)為：140x1860x05x0.8"6,91根故體外預(yù)應(yīng)力筋的布置采用兩束4*jl5.2鋼絞線，鋼絞線面積為140X2X4=1120mm.4.1.4加固效率計(jì)算公路II級(jí)