预应力加固体系（通用8篇）
预应力加固体系 篇1
0 引言
上三高速K15+860(跨径3 m,交角90°)通道桥位于上三高速公路K15+860处,断面形式为B×H=3.0 m×2.3 m的箱涵,顶、底板厚29 cm,侧板厚27 cm,混凝土为25号混凝土。该桥右幅为一期“四自”工程建造,左幅为二期建造。如图1所示为K15+860箱涵横断面图。
本箱涵加固维修重点在箱涵顶板裂缝的补强加固和箱涵侧腹板的碳化防护问题处理上。
1 加固方案比选
1.1 方案一:箱涵顶板底面粘贴碳纤维布加固
在箱涵顶板底面沿桥纵向粘贴宽30 cm,厚0.167 mm的碳纤维布(单位面积重量为300 g/m2),间距为20 cm;在其上沿桥横向再粘贴3条宽30 cm,厚0.167 mm的碳纤维布压条。
1.2 方案二:箱涵顶板底面采用有粘结预应力体系加固
在箱涵顶板底面,沿平行于道路中心线方向,以间距20 cm布置预应力钢筋,通过锚固于箱涵顶板底面的螺栓将其固定,采用螺旋扣环拉紧器或测力扳手扭进螺旋进行张拉。预应力钢筋张拉后,喷注3 cm厚氧化铝聚糖树脂砂浆或高性能抗拉复合砂浆,将预应力钢筋与被加固梁体粘结为一体。预应力钢筋采用直径6.3 mm的镀锌软钢丝,或用两股钢绞线、高强螺旋肋钢丝替代。
1.3 方案三:箱涵顶板底面喷射混凝土加固
在箱涵顶板底面布置10 cm×10 cm间距8钢筋,并通过锚固于箱涵顶板底面及侧板的Υ12植筋固定,在其上喷射6 cm厚的混凝土,增大箱涵顶板截面。
3个方案原理相同,都是在箱涵顶板底面采用加强材料提高结构的抗弯承载能力,抑制裂缝的发展。方案一造价较高,施工相对简单,工期短;但由于补强材料的应力滞后特点,碳纤维的高强抗拉性能不能得到充分发挥,仰面粘贴碳纤维布施工质量较难保证,混凝土碳化较深也不利于碳纤维发挥作用。方案二施工较简单,工期较短,它解决了补强材料应力滞后的缺点,提高了补强材料的利用效率,同时有锚固简单和结构耐久性高的技术优势,复合砂浆直接喷射在板底,省去了对顶板混凝土防碳化的处理。方案三采用在板底增大截面、增加钢筋布置,提高了承载力,该方案造价最低,施工较简单,但回弹损耗量大(50%以上),加固工程量小,难于发挥喷射混凝土大面积施工处理快捷的优势。
综合比较选择方案二为加固推荐方案,即箱涵顶板底面有粘结预应力体系加固方案。
2 工艺流程及特点
2.1 裂缝灌浆处理
1)对混凝土表面进行处理,清除松散灰浆、砂粒,使混凝土表面保持干净;2)灌缝用胶必须按所选用产品确定试验的配合比进行拌和,准确称量各组成材料并搅拌均匀。灌浆胶配好后,应尽快将其注入到裂缝中,并在该产品规定的适用期内使用完毕;3)灌浆配制,根据现场施工的实际情况,进行化学灌浆的配置,并要求达到表1的性能要求;4)灌浆工艺,启灌之前,先接通管道,打开所有灌浆嘴上阀门,用气压为0.2 MPa以上的压缩空气将管道及裂缝吹干净。灌压压力以0 MPa～0.2 MPa为宜,压力逐渐升高,防止骤然加压使裂缝扩大;5)缝隙全部注满后应按材料要求进行养护,等浆液固化后,拆除灌浆嘴,并对混凝土表面进行修整;宽度小于0.15 mm的裂缝进行封闭处理。
2.2 有粘结预应力体系加固施工
1)将缺损部位表层劣质混凝土凿除,直至露出新鲜、密实混凝土,剔除修补结合面的表面浮石。修补结合面凿毛凿平、整齐划一,并对外露的钢筋表面进行人工除锈处理,用掺有水泥用量3%的R-I型除锈剂的525号硅酸盐水泥纯浆涂刷在钢筋表面上;2)用高压射流技术清洗修补结合面;3)在箱通顶板底面,沿平行于道路中心线方向,以间距20 cm布置预应力钢筋,镀锌软钢丝束靠锚固于混凝土梁体上的角钢固定,通过锚固于箱涵顶板底面的螺栓将其固定,采用刻度扳手扭过螺旋进行张拉。预应力钢筋张拉控制在960 MPa后,浇筑EC聚合物砂浆3 cm厚,将预应力钢筋与被加固梁体粘结为一体。砂浆应保持表面湿润,养护2 d～3 d,使结构的承载能力提高,工作性能改善;4)EC2000工艺是采用的镀锌软钢丝束对混凝土箱涵顶板施加预应力采用EC2000聚合物高密度砂浆对混凝土结构进行修补的综合加固技术(见图2)。
3 加固效果评价
绍兴管理处为确保大流量下的高速公路营运安全,积极探索桥梁维修加固新技术、新工艺,经设计单位综合方案比选后,使用有粘结预应力体系加固代替普通的粘贴钢板条与粘贴碳纤维布加固技术。采用有粘结预应力体系加固工艺,有效减少箱涵纵向钢筋既有应力,同时预应力镀锌软钢丝束能分担截面拉应力,显著减少纵向钢筋在荷载作用下的增加值,提高箱涵截面承载力,增加其安全系数
有粘结预应力体系加固工艺是首次在沪杭甬、上三高速公路的桥梁维修加固中使用,不需要借道施工,对高速公路上的交通影响少、工期短、造价低,加固工作均可在营运条件下实施,对高速公路的社会形象无任何影响,该技术在全国高速公路上的运用尚属首次。
4 结语
EC2000聚合物砂浆具有强度高、良好的抗疲劳性能和耐腐蚀能力、良好的耐久性和抗冲击能力,且存在与基材紧密连接和协调变形等明显优势。该加固方法施工便捷,施工质量易于保证。实践证明,用有粘结预应力体系加固钢筋混凝土箱涵后,其抗弯承载力有明显提高具有良好的加固效果和综合的经济效果
参考文献
[1]JTG D62-200,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[2]张树仁,郑绍,黄侨,等.桥梁钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2004.
[3]赵山,关泽玉,骆栓青.桥梁加固技术的应用[J].山西建筑,2007,33(3):303-304.
预应力加固体系 篇2
公路边坡加固中的预应力锚索技术
预应力锚索由于具有工艺灵巧、施工进度快、工期短、经济性好、施工安全等特点,在公路边坡中得到了广泛的应用.本文简述了预应力锚索的加固原理,分析了预应力锚索的`施工工艺,并探讨了预应力损失的若干处理措施,提出了在施工中需要注意的若干问题.
作 者：刘卓斌 作者单位：深圳市交运工程有限公司刊 名：科技信息英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：2009“”(16)分类号：U4关键词：公路边坡 预应力锚索 加固原理 施工工艺 预应力损失
预应力加固体系 篇3
关键词：在用装配式简支T梁,桥梁加固,体系转换
1 前言
由于装配式简支T梁采用工厂预制, 现场装配施工, 施工时由于施工队伍技术水平参差不齐, 导致桥梁整体横向联系较差, 加之现行实际运营荷载超限, 导致桥梁结构在运营中横向联系破损而出现单梁受力过大或各种病害。而我国在用的装配式简支T梁结构在国省干线又占据了绝对比例, 因此对该桥型进行病害分析、维修加固、消除安全险患就显得尤为重要。但无论采用哪种加固方法, 均应据结合结构的病害情况、经济技术指标才能确定最终方案。
2 加固工程实例
2.1 工程概况
某桥建于1986年, 上部结构为30m预应力混凝土简支T梁桥, 每孔7片梁, 如图1。全桥共12孔, 桥梁总长370m。下部结构为重力墩、肋板式桥台, 浅基础。桥面净宽为9.0m和两侧各设1.25m人行道。桥面铺装采用沥青混凝土铺装。设计荷载等级均为汽车—20级、挂车—100。
2.2 结构主要病害情况简介
(1) 全桥T梁翼缘普遍受水侵蚀;全桥共有4片T梁梁端处翼缘局部破损;9-1号梁右侧翼缘有1条斜向裂缝, 裂缝宽度为0.60mm。翼缘裂缝较宽, 已经严重超过规范限值, 这对结构病害较为不利, 若钢筋混凝土桥面铺装层破损, 则桥面容易形成局部破损露空。
(2) 全桥T梁铰缝普遍渗水泛碱, 边铰缝泛碱较严重。全桥空心板3%的铰缝有轻微泛碱现象, 1%的铰缝局部破损露筋。这将对T梁混凝土耐久性造成较不利影响, 最终导致结构承载能力下降。
(3) 全桥T梁2%的横隔梁下缘局部破损、钢板外露、锈蚀。横隔梁的破损会直接导致结构横向分配能力下降, 这对行车安全造成一定的隐患。
2.3 加固方案
通过对该桥病害结构维修加固综合考虑整治方案, 使结构承载能力提高, 行车舒适性增强, 且加固后桥梁适应日益增加的重载交通需要。
(1) 针对该桥所处的地理位置和实际运营的交通情况, 将原荷载标准提高荷载等级至城市—B级。
(2) 为增加桥梁结构的行车舒适性, 将原结构简支结构变更为连续结构, 对T梁采用在墩顶增加预应力钢筋进行体系转换, 如图2。
(3) 对T梁横隔梁局部凿除, 重新浇筑横隔梁。对T梁翼缘局部凿除, 重新浇筑湿接缝。这将大大提高结构的横向分配能力, 对于单梁来说, 相应的结构荷载效应降低, 间接地提高了结构的承载能力。
(4) 对T梁简支端及连续端梁端腹板加宽, 这即可以满足连续结构的要求提高结构。
(5) 拆除原桥桥面铺装混凝土及沥青混凝土, 全桥重新浇筑铺装层混凝土。
2.4 内力分析
(1) 结构计算说明:
结构分析采用有限元程序桥梁博士V3.3梁单元进行。结构计算时共离散为106个单元, 如图3。
(2) 施工阶段:
本次施工阶段按两种方案进行模拟, 如表1。
(3) 按相应施工阶段方案一、二组合Ⅰ、Ⅱ, 正应力如图4～图7, 内力计算结果见表2。
由图3、图4知:组合Ⅰ σha方案一=14.2MPa<0.5R
组合Ⅱ σha方案一=15.3 MPa <0.6R
由图5、图6知:组合Ⅰ σha方案二=16.1MPa<0.5R
组合Ⅱ σha方案二=16.6 MPa <0.6R
由此, 成桥后施工阶段方案一、二应力:
组合
组合
其中施工方案二虽较方案一施工工序简单, 但T梁下缘的正应力方案二的增加明显。因此从安全的角度出发采取方案一更加合理。
结构的承载能力方面, 加固前后正截面承载能力提高25%, 斜截面由于体系转换后, 截面加大, 承载能力提高了150%, 由此可知加固结构承载能力提高明显。
3 注意事项
(1) 在对已经运营了26年的桥梁改造加固中, 由于结构的收缩、徐变均基本完成, 而后加固截面新浇注的混凝土其收缩、徐变才开始, 由此产生的二次力, 这对结构跨中截面相对有利, 而对墩顶截面则相反, 设计中必需加以注意。
(2) 施工中必须按设计的施工工序进行施工, 否则过早进行体系转换, 如施工阶段方案二中主梁下缘正应力会增加9%～12%, 这降低了结构的安全储备, 对结构受力较为不利。
4 结论
采用本方法对预应力混凝土简支T梁桥改造加固时, 桥梁结构承载能力提高了25%以上。这种采取简支变连续的加固方法, 在对在用桥梁结构进行提载加固时, 即满足了结构的承载能力, 又有效地提高了行车的舒适性, 在实践中收到了较好的加固效果。当然也应该注意到对该类桥梁改造加固时, 加固设计中需要加强对各施工阶段的验算, 以免加固后对结构又产生其它不良影响。
参考文献
[1]JTG/T J22-2008, 公路桥梁加固设计规范[S].
[2]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
预应力加固体系 篇4
1体外预应力加固技术概述
体外预应力加固技术在运行过程中, 需要采用有防腐保护功能的预应力筋, 进行合理的布置, 可以提高公路的承载能力。体外预应力加固技术在施工中应用比较广泛, 效果相对比较理想。在实际操作中, 可以从不同的部分进行体外预应力的施加。将预应力布置在主体结构之外, 需要利用端能锚固、梁中转向装置, 进行梁体连接;或者在两侧下端部分, 加设预应力粗钢筋或者加劲钢筋索, 设置连接构件, 形成超静定结构, 从而在结构上保持稳定性;在梁上部结构, 可以进行预应力的施加, 促进相互作用力的平衡, 达到负荷卸载的效果。总体而言, 体外预应力加固技术的应用, 可以起到加固、卸荷、平衡作用力的作用。与传统的预应力加固技术对比, 具有明显的技术优势, 应用类型比较多样, 形式相对灵活, 操作性相对较强。同时该技术施工流程相对比较简单, 施工条件要求低, 不需要在梁肋中设置管道, 降低截面的削作用。
2体外预应力加固技术在市政路桥施工中的应用
2.1工程概述
化州东堤南路下穿的化州大桥1#桥工程, 桥梁长度为14米, 成T字型, 荷载为汽-10级、拖-60。在路桥使用的过程中, 由于受到大型船体的撞击, 路桥的下部分结构出现损害, 部分混凝土出现脱落的现象, 并且出现了裂缝, 内部中的钢筋出现了腐蚀的迹象, 需要采用体外预应力技术进行加固。在进行加固之前, 首先需要做好前期的准备工作, 对生锈的钢筋进行处理, 采用合适型号的混凝土进行该路桥的修补和完善。进行加固的目的是提高路桥的承载能力, 以汽15级为标准。这个过程中, 需要对主梁的情况进行全面的了解, 例如长度、宽度和受拉级别等, 在此基础上进行方案的设置, 做好实地调查, 从实际出发, 科学的确定需要用到预应力钢绞线的数量, 以及施工的方式, 对钢绞线的张拉应力做好科学的控制。当方案制定完毕, 可以采用科学的方法进行评估和测量, 对于不合实际的部分, 相关人员要及时进行调整, 保证整体方案的可行性。
2.2施工过程
第一, 钻孔和碳纤维黏贴。在实际操作中, 首先需要在主梁腹板的位置, 进行合理的钻孔, 要合理的规避主梁中的受力钢筋。在洞口周围, 需要做一定的局部处理, 可以黏贴一定数量的30*30厘米的碳纤维, 在一定程度上可以提高混凝土的局部抗压能力, 质量相对有所保证。
第二, 穿索与预应力张拉。在进行施工之前, 需要做好材料的准备工作, 对没有粘结的钢绞线进行编号, 粘贴标签。然后按照一定的操作标准, 将标识好的钢绞线穿入相对应的孔洞中, 要做好位置的调整, 可保持最理想的状态。最后需要进行锚杯和夹片外螺母的安装, 保证各种小构件安装到位, 开始预应力的张拉。整个过程中, 有一定的操作程序, 需要按照程序进行操作, 保证施工的规范。首先, 需要进行初始伸长值的读取, 进行具体的张拉, 测量过程中实际的伸长值, 做好数据的记录, 直到卸荷为零, 可以停止操作。在实际操作中, 要掌握一定的方式方法, 可以采用一端张拉法, 在梁的两侧各选一根钢绞线进行对称张拉。这个过程中, 需要进行张拉力和预应力伸长量的细节控制, 需要根据实际情况做好监测。在张拉的过程中, 要明确过程中的重难点, 采用科学的方法进行张拉力的控制, 做好伸长值的检验。同时可以采用差值的方法, 在初始时, 进行相关材料的伸长量数值的观测, 然后测量张拉力。后期间隔一定的时间多次进行测量, 测出伸长值, 进行两次数值的做差, 就是钢索的实际张拉伸长量。同时推算的数值和实际的伸长量误差要保持在合理的范围之内, 超过一定的标准则表明施工不合格。在计算中, 要按照相关的规范要求进行操作, 对于其中涉及到的变量钢绞线的长度、面积和弹性模量进行准确测量, 保证最终计算结果的准确性。在实际操作中, 要根据工程加固的特点进行钢绞线的选择, 进行张拉的控制。张拉过程中, 如果向上的挠度实测值与理论值相对吻合, 说明施工中误差相对较小, 工程质量有保证。
2.3施工注意事项
第一, 设备的选择。在工程施工中, 需要根据实际的工程特点进行相关施工设备的选择。在该路桥工程加固中, 应用到了预应力锚索加固体系, 根据施工的需要, 主要采用的是单孔夹片式锚具, 科学的设定了控制索力, 张拉吨位相对较小。在路桥工程中, 需要长期承受过大的承载, 在使用中可能会出现夹片松动的现, 严重的情况下, 还有可能造成失锚的状况。针对这种问题, 本次施工中采用了防松套, 可以有效的防范夹片变松的故障, 减少了发生安全问题的机率。这个过程中, 可以在该装置和夹片之间, 安装弹簧垫圈, 保持作用力的相互平衡, 可以有效的起到减振的作用。
第二, 钢销栓和转向块。在本次施工中, 这两种装置起着重要的作用, 因此在设计方面一定要符合质量技术要求。首先, 在设计之前, 要对施工目标有充分的了解, 满足预应力锚索加固体系的功能要求;对转向块制作的材料有严格的要求, 需要采用钢板进行焊接, 能够正常的进行预应力的传输。其次, 在施工中, 需要考虑到结构混凝土的局部承载能力, 在实施预应力张拉之后, 钢销栓承载较大的挤压力。因此, 钢销栓的尺寸大小要和混凝土的孔口保持一致, 对强度进行合理的控制, 保证符合具体的施工要求。再者钢销栓自身的属性也要达到一定技术要求, 例如抗弯、抗剪、抗变形的能力。在实际操作中, 尽量将变形控制在合理的范围之内, 保证相关材料应用后和预应力索力的方向相协调。同时也要考虑锚下栓钢材的局部承载能力, 采用合理的方法进行力的平衡, 保持稳定性。
3结语
路桥工程是市政工程的重要组成部分, 发挥着重要的作用, 在实际操作中, 体外预应力加固技术应用比较频繁, 有明显加固优势。在具体的施工中, 要明确技术应用的要点和操作流程, 减少影响因素的干扰, 做好材料设备的把关, 从而提高技术的应用质量。
摘要：随着经济社会的发展, 市政施工项目逐渐增多, 完善了基础设施建设, 便利了人们的生活。路桥施工建设是其中重要的组成部分, 推动了交通事业的发展, 但是在长期使用中也出现了一些问题, 影响了工程运行质量。本文结合化州东堤南路下穿的化州大桥1#桥体外预应力加固展开论述。从而对体外预应力加固技术在市政路桥施工中的应用现状出发, 分析应用中的重难点, 对施工质量问题进行控制, 从而提高工程质量。
关键词：体外预应力,加固技术,市政路桥,应用探究
参考文献
[1]王惠文, 何斌.体外预应力加固技术在市政路桥施工中的应用[J].中华民居, 2012 (3) :370-371.
[2]牟善全.路桥施工中体外预应力加固技术应用的探讨[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2011 (24) .
[3]蔡淑春.探究体外预应力加固技术在公路桥梁施工中的应用[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (20) .
桥梁体外预应力加固技术 篇5
1 体外预应力加固技术特点
体外预应力技术是指将预应力筋布置在结构构件截面之外的预应力技术，是后张预应力体系的重要分支之一。
体外预应力的优点有:简化预应力筋曲线, 预应力筋仅在锚固处和转向处与结构相连, 减小摩阻损失, 提高预应力使用效率预应力布置灵活, 根据桥梁病害可以全桥加固也可以进行局部加固;锚固构件尺寸小, 自重增加少, 可有效的大幅提高结构承载能力;与原结构无粘结, 应力变化值小, 对结构受力有利;体外索可调可换, 便于使用期间进行维护。
2 体外预应力加固的组成构造特点及作用机理
2.1 组成构造特点
桥梁体外预应力加固体系的形式是多种多样的。从构造形式上看，该体系主要由以下几部分组成：水平筋、斜筋、上锚固点、滑块、U形承托、水平筋固定支座。
2.1.1 体外预应力索、管道和灌浆材料
体外预应力体系采用的预应力索一般由钢铰线组成，包括与体内预应力混凝土结构完全相同的普通钢铰线以及镀锌钢铰线或外表涂层和外包PE防护的单根无粘结钢铰线。体外预应力索管道主要起防腐作用，它通常有两种形式：一是全部采用钢管道，二是钢管与高密度聚乙烯管道相结合的方式，即除在锚固段及转向弯曲段采用钢管外在其它直线段均采用高密度聚乙烯管道。
体外预应力索管道的灌浆材料可分为刚性灌浆材料和非刚性灌浆材料。刚性灌浆材料通常指水泥非刚性灌浆材料(如油脂和石蜡)。水泥灌浆是最简单和常用的，它可以适用于与结构有离散粘结的体外预应力结构，也适用于与结构完全无粘结的体外预应力结构。而油脂和石蜡通常用在由普通钢铰线和钢管道组成的预应力系统中，以达到钢索与结构无粘结的目的。
2.1.2 体外预应力索的锚固系统
体外预应力索的锚固体系一般可分为可更换和不可更换两大类。在可更换的体外预应力锚具中又包括钢索无法放松和可放松两种类型。使用无法放松的钢索可以是普通的钢铰线也可以是单根无粘结钢铰线。使用普通钢铰线时在管道中灌注非刚性灌浆材料(油脂或石蜡)，使用无粘结钢铰线时管道中一般灌注水泥浆。但两种类型的锚具中均使用防腐材料填密而不使用水泥浆以满足钢索可更换的要求。可放松的类型在锚具后需预留一定长度的钢索以满足钢索放松的需要，这种锚具的体外预应力索只能是无粘结钢索。
2.1.3 体外预应力索的转向装置
体外预应力索的转向装置是体外预应力索在跨内唯一与混凝土体有联系的构件，起体外预应力索转向的重要作用。
2.2 作用机理
根据受力特点，可将体外预应力结构分为施加预应力阶段和活载作用两个阶段进行受力分析。现以斜筋和水平筋由两块粗钢筋组成的情况为例来分析体外预应力结构在施加预应力阶段的受力情况。在这种情况下，应先将斜筋和滑块相连接，并固定斜筋的上端。在张拉水平拉杆时，由于千斤顶的推力作用使梁底两滑块产生相向滑动，这种相向滑动使得斜筋受拉并伸长，同时在滑块和垫板之间产生竖向压力和摩阻力，直到水平筋的拉力达到控制值。此时滑块达到平衡位置，随即将水平筋锚固。斜筋产生的水平分力对梁施加偏心压力，其竖向分力则对梁体产生负弯矩和负剪力。这些预加力使梁体内储备了一部分抗力，可以部分地抵消外荷载引起的内力，从而提高原梁的承载力。
3 常用施工方法
3.1 纵向张拉法
纵向张拉法是沿预应力筋的轴线施加预应力的方法。预应力筋沿梁底布置，到梁的两端设导向块处弯起，锚固于梁的腹板或顶板上，再沿梁顶进行纵向张拉，以减小梁端的剪力。纵向张拉锚固构造主要有两种，梁顶锚固和腹板锚固。体外预应力筋张拉方法与其构造形式有关，张拉位置可以在梁顶沿斜筋方向张拉，亦可在梁底沿水平方向张拉。其张拉程序与预制混凝土梁的相同。
3.2 竖向张拉法
当采用纵向张拉法施工不便时，应考虑采用竖向张拉法进行。此法采用在梁肋两侧对称布置预应力筋，在预应力筋中部竖直向上张拉，在梁肋底部用小横梁固定预应力。
3.3 横向收紧张拉法
梁的两端间隙很小时，一般采用横向收紧张拉法。此法是在梁的下缘安装预应力筋，在距梁端适当距离处弯起并通过支点锚于梁端的锚固钢板上，锚固钢板呈U形套在梁端的下翼缘上。水平段的预应力筋用撑棍分成若干段。在每段中点用拉紧螺栓将两对称筋收紧，拉杆即产生预应力。
4 结束语
锚固装置、转向装置是体外预应力体系的关键部位，锚固和转向装置设置的位置在很大程度上影响着体外预应力加固体系的性能，比如在梁体的支点和跨中设置转向装置就能很大程度上减少二次效应的影响。锚固装置、转向装置又是体外索和梁体联系的位移部位，因此锚固装置、转向装置必须进行抗拉、抗剪、抗裂及局部承压验算，并适当提高其安全系数。
参考文献
[1]扈炳刚, 宫立柱.小议桥梁体外预应力加固方法及计算过程[J].民营科技, 2009, (12) .
桥梁预应力加固技术的施工 篇6
1 桥梁预应力加固技术的施工方法
1.1 预应力钢绞线的选择
当前桥梁预应力使用材质选择过程中, 最主要有钢绞线、冷拉钢丝和钢筋等。而这里尤以钢绞线使用最为便捷、实惠、美观, 在道路桥梁施工中应用最多, 并得到了业界普遍关注。相比其他建筑施工中使用钢材而言, 桥梁预应力施工中使用的钢绞线材料相对节省, 具有一定社会经济效益和实际使用价值。在预应力钢绞线的选择上, 重要要考虑材质本身的性能参数, 并要对其尺寸、规格和延展率给予全面考虑。
1.2 预应力锚具的选择
当前使用的桥梁预应力锚具中, 因锚具种类繁杂, 应用广泛, 使用制作简单, 选择相对较为困难。然而应用各类锚具产生的损失有所不同, 因此连接方向上也具有一定困难, 这就要求必须做出合理选择。具体选择时要着重考虑两方面因素的影响, 其一是机械锚固, 其二是摩擦锚固。所谓机械锚固是因生产中产生的机械而形成, 能够在桥梁预应力建筑材料中不断使用, 并进行锚固;而摩擦锚固是以预应力产生的锚固件为依据。
1.3 预应力效益的分析
桥梁混凝土中预应力技术的施工上, 第一要全面掌握桥梁预应力施工的钢筋分布情况, 第二要在满足预应力施工前提下开展经济效益盈利分析。要认真审查各个项目中截面桥梁中预应力效果整体情况, 针对无法满足具体情况的施工要求, 要在钢筋预应力布局中加以改变。
1.4 钢筋混凝土中的应用
桥梁施工中混凝土裂缝现象非常普遍, 尤其大型桥梁施工更为明显, 在桥梁混凝土施工中应用预应力技术, 能够有效降低混凝土裂缝问题, 实践表明应用效果良好。钢筋混凝土桥梁中应用预应力技术, 能够对桥梁中受拉区混凝土施加压力, 从而使钢筋受到张拉而产生回缩现象, 让受拉区的钢筋体现预应力作用效果。
1.5 混凝土路面中的应用
桥梁混凝土路面中预应力技术的应用, 其基本原理与钢筋混凝土结构大体相同, 大都通过钢筋中的预应力配置对桥梁路面混凝土的相互制约而导致路面发生裂缝。在混凝土路面进行预应力加固施工以前, 各项施工准备工作要全部到位, 包括掌握桥梁混凝土路面的温湿度、最大荷载能力大小以及摩擦约束等均要做好研究分析, 以防止施工中出现裂缝和收缩现象。
1.6 体外施工的关键技术
进行体外预应力加固施工以前, 要求进行施工以前的清理以及桥梁回复处理工作, 而后再行施工。放样定位是最为常见的体外施工方法, 具体施工时, 要求做到以下三点:一是做好滑块垫板以及锚固支座的定位工作, 滑块垫板位于桥梁底部锚杆实际重心与滑块垫板中心跨中位置, 并分别在桥梁两端依次标出螺栓孔位施工部位。二是做好桥梁顶端及上锚固定放样定位工作。上锚固定应根据单梁顶面纵横线确定, 再测量出锚固点距离两端的长度。三是做好上锚固点设置工作。应结合施工实际进行上锚固点设置, 当在桥梁顶端或端面上锚固定时, 应将设计预应力钢筋位置考虑在内, 在桥面凿出两个和斜筋角度相同斜孔, 之后将桥面铺装层凿去, 并涂环氧胶液, 在确保混凝土保护层的厚度基础上, 再行桥梁顶部的上锚固定。
2 桥梁预应力加固技术的施工问题
2.1 预应力张拉问题
为切实提高预应力早期强度, 可以采取添加早强剂方法加以解决。一般情况下, 要在灌注混凝土三天以后开始张拉预应力, 我们知道混凝土强度此时已有所增强, 然而混凝土弹性模量却并未随之增加, 由此而在强度与弹性模量之间形成了增长冲突。早期混凝土具有较强的可塑性, 如果预应力过早张拉将造成预应力增长过快, 从而影响桥梁承载能力而产生裂缝现象等。
2.2 张拉力控制问题
桥梁预应力加固施工时, 常因张拉力等未按照规范进行操作控制, 而造成桥梁施工质量不达标问题。具体预应力张力施工操作控制, 可通过张拉力与预应力钢筋协同控制方法加以解决。其中张拉力控制占据主导地位, 其张拉力计算值通常应用1.5级油压张拉, 加之部分施工人员专业素质不高, 经常出现较大误差。在多束预应力张拉时尤其严重, 因每束张力不同, 预应力钢筋伸长值不精准, 弹性模量数值获取混乱, 从而导致预应力张拉能力失去控制。
2.3 波纹管堵塞问题
桥梁施工中常因技术经验不足, 在桥梁混凝土灌注中出现盲目施工作业以及及时保护措施不到位问题, 容易导致预应力管道堵塞现象, 也让钢绞线无法顺利通过, 从而影响到张拉力在桥梁混凝土预应力技术中的实际操作效果, 导致钢绞线长度与实际长度不符。影响桥梁施工成本和工期。为解决预应力管道堵塞问题, 要求必须根据相关规定, 严格根据桥梁管道安装规定进行安装, 精确计算管道钢筋内部位置, 避免混凝土管道钢筋弯曲现象。此外, 施工管理者必须全程监管确保施工质量达到规定标准。
2.4 收缩徐变过大问题
桥梁路面混凝土因收缩可能发生较大徐变, 给桥梁预应力技术应用造成损失, 影响桥梁施工质量。因此, 桥梁施工中不能大量使用外加剂来增加混凝土和易性, 应用混凝土要求强度高、收缩质量高、徐变较小, 能够达到规定要求, 从而有效控制桥梁质量。
3 结论
总之, 近年来桥梁施工中预应力技术得到了广泛应用, 但有许多现实问题亟待解决, 要求桥梁施工专业人员认真总结经验细致研究, 切实解决实际问题。
参考文献
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[2]姬中达.桥梁体外预应力加固技术综述[J].科技风, 2010 (13)
桥梁体外预应力加固技术综述 篇7
关键词：桥梁,预应力加固
体外预应力技术是后张预应力体系的分支, 是无粘结预应力结构技术的一种。它对置于混凝土截面之外的预应力筋进行张拉, 通过体外筋端部锚具和转向块将预应力传递给混凝土结构。由于体外预应力技术具有结构自重轻, 预应力筋替换、维护方便, 预应力损失和应力变化幅度小, 施工工期短, 混凝土质量高、耐久性强等优点, 已被广泛地应用于混凝土桥梁结构的加固维修。
1 体外预应力的概念与体系
体外预应力是指对布置于承载桥梁结构本体之外的钢束张拉而产生预应力。设计时仅把钢束锚固区域设置在桥梁结构本体内, 转向块可设在桥梁结构体内或体外。
体外预应力体系由体外预应力管道、浆体、锚固体系和转向块等部件组成。体外预应力体系分为有粘结体外预应力体系和无粘结体外预应力体系。有粘结预应力体系是将钢铰线穿入孔道内张拉后, 向孔道管内灌入水泥浆。无粘结预应力体系的体外预应力筋由若干单根无粘结筋组成, 将单根无粘结筋平行穿入管内, 张拉之前, 先完成灌浆工艺, 由水泥浆体将单根无粘结筋定位, 张拉后不灌入水泥浆。
2 体外预应力加固的组成构造特点及作用机理
2.1 组成构造特点
桥梁体外预应力加固体系的形式是多种多样的。从构造形式上看, 该体系主要由以下几部分组成:水平筋、斜筋、上锚固点、滑块、U形承托、水平筋固定支座。
2.1.1 体外预应力索、管道和灌浆材料
体外预应力体系采用的预应力索一般由钢铰线组成, 包括与体内预应力混凝土结构完全相同的普通钢铰线以及镀锌钢铰线或外表涂层和外包PE防护的单根无粘结钢铰线。体外预应力索管道主要起防腐作用, 它通常有两种形式:一是全部采用钢管道, 二是钢管与高密度聚乙烯管道相结合的方式。
体外预应力索管道的灌浆材料可分为刚性灌浆材料和非刚性灌浆材料。刚性灌浆材料通常指水泥非刚性灌浆材料。水泥灌浆是最简单和常用的, 它可以适用于与结构有离散粘结的体外预应力结构, 也适用于与结构完全无粘结的体外预应力结构。而油脂和石蜡通常用在由普通钢铰线和钢管道组成的预应力系统中, 以达到钢索与结构无粘结的目的。
2.1.2 体外预应力索的锚固系统
体外预应力索的锚固体系一般可分为可更换和不可更换两大类。在可更换的体外预应力锚具中又包括钢索无法放松和可放松两种类型。使用无法放松的钢索可以是普通的钢铰线也可以是单根无粘结钢铰线。使用普通钢铰线时在管道中灌注非刚性灌浆材料, 使用无粘结钢铰线时管道中一般灌注水泥浆。可放松的类型在锚具后需预留一定长度的钢索以满足钢索放松的需要, 这种锚具的体外预应力索只能是无粘结钢索。
2.1.3 体外预应力索的转向装置
体外预应力索的转向装置是体外预应力索在跨内唯一与混凝土体有联系的构件, 起体外预应力索转向的重要作用。
2.2 作用机理
根据受力特点, 可将体外预应力结构分为施加预应力阶段和活载作用两个阶段进行受力分析。
2.2.1 施加预应力阶段
现以斜筋和水平筋由两块粗钢筋组成的情况为例来分析体外预应力结构在施加预应力阶段的受力情况。在这种情况下, 应先将斜筋和滑块相连接, 并固定斜筋的上端。在张拉水平拉杆时, 由于千斤顶的推力作用使梁底两滑块产生相向滑动, 这种相向滑动使得斜筋受拉并伸长, 同时在滑块和垫板之间产生竖向压力和摩阻力, 直到水平筋的拉力达到控制值。斜筋产生的水平分力对梁施加偏心压力, 其竖向分力则对梁体产生负弯矩和负剪力。这些预加力使梁体内储备了一部分抗力, 可以部分地抵消外荷载引起的内力, 从而提高原梁的承载力。
2.2.2 活载作用阶段
活载作用时, 梁体产生弯曲变形, 水平筋中的拉力增加, 并使斜筋中的拉力、垫块对梁体的正压力及摩阻力均发生变化。由于体外预应力结构的构造形式不同, 直接影响各拉杆内力增量间的平衡关系。如按有水平移动的滑块或无滑块情况考虑, 取滑块为隔离体。
3 常见的体外预应力加固方法及施工工艺
采用体外预应力对梁式桥上部结构进行补强加固, 其作法是在梁体下缘受拉区设置用粗钢筋形成的预应力拉杆或预应力钢束, 通过张拉对梁体产生偏心的预应力, 在此偏心压力作用下梁体上拱, 荷载挠度减小, 改善了结构的受力, 从而提高了结构承载力。
3.1 下撑式预应力拉杆 (粗钢筋) 加固法
当桥下净空许可时, 可采用在梁下设置预应力拉杆 (粗钢筋) 体系进行补强, 也可将粗钢筋锚固在从梁端数起的第二道横隔板上, 改变支撑点的位置和调整拉杆中的拉力以满足承载力的要求。1) 横向收紧张拉法。为拉杆的粗钢筋分两层布置在梁肋底面两侧, 在靠近梁端适当位置上弯起, 与固定在梁端的钢制U形锚固板焊接。粗钢筋弯起处用短钢筋支撑, 纵向每隔一定间距设一道撑棍和锁紧螺栓。通过收紧器将拉杆横向收缩收紧而使拉杆受力, 从而在梁体中产生预压应力。2) 纵向张拉法。当采用纵向张拉法补强加固时, 拉杆钢筋沿梁底部布置, 两端向上弯起, 它与横向收紧张拉法不同之处在于, 拉杆两端弯起段通常都穿过翼缘板上的斜孔伸至桥面, 拉杆端部设有丝扣, 用轧丝锚锚固于梁顶的锚固槽内, 对拉杆钢筋施加预应力可以用旋紧螺帽, 端部用张拉千斤顶张拉, 拉杆中间设置法兰螺丝收紧扣及电热张拉等手段完成。3) 组合式预应力补强拉杆加固法。这是既布置水平补强拉杆, 也布置有下撑式补强拉杆的组合式体外预应力加固方法。4) 竖向顶撑张拉法。在梁端底部设置U形钢锚固板, 沿梁底设置拉杆, 拉杆两端焊在钢锚固板上, 在梁的1/4跨径及跨中位置设置张紧夹具, 张紧夹具安装在固定于梁腹或横隔板上的承托架上给拉杆施加预应力, 当拉杆达到设计应力值后, 用钢筋混凝土垫块在拉杆与梁底面楔紧, 以固定拉杆位置并保持张拉力, 卸除张紧夹具和承托架并做好拉杆的防锈处理。
3.2 体外预应力钢丝束加固法
一般沿梁肋侧面按某种曲线 (抛物线等) 线形设置预应力钢丝束。为保持曲线线形并固定钢束位置, 在梁底每隔一定间距 (50~100cm) 设置一个定位箍圈, 或者在梁肋侧面埋设定位销。钢丝束的两端头则穿过梁端翼缘板上的斜孔伸至梁顶锚固。为防止钢丝束锈蚀, 预应力钢丝束应放在保护导管内或张拉后在钢丝束周围用混凝土包裹。
4 结语
桥梁体外预应力加固设计与计算 篇8
关键词：体外预应力,桥梁加固,体外索配筋,桥梁
随着我国公路桥梁荷载等级的提高, 大量现役桥梁需要加固以提高气承载能力和使用性能。对于钢筋混凝土桥梁, 预应力混凝土梁桥, 采用对受拉区施以体外预加力进行加固, 在自重增加很少的情况下, 大幅改善和调整原结构的受力状况, 提高其承载力。根据优化布置原则, 预应力筋外形与外荷载产生的弯矩图形相似。因此, 在加固梁式结构时, 体外预应力筋多采用折线型连续筋以充分发挥加固筋的抗拉强度。体外预应力筋的灵活布置可以有效地补强加固不同受力情况的简支梁和连续梁。从加固工程的效果来看, 体外预应力是一种施工简便, 加固效果显著可靠, 具有明显社会效益和经济效益的一种加固方法。
1 体外索配筋设计
1.1 预应力度λ的概念
对于受弯构件, 预应力度定义为消压弯矩 (使构件控制截面受拉边缘预压应力抵消到零时的弯矩) 与使用荷载作用下控制截面的弯矩之比, 即:
式中:M0为消压弯矩, 按公式M0=σhe·Wox计算;σhe为受弯构件由预加力R引起的下边缘有效预应力;Wox为跨中换算截面下边缘的抵抗矩;M为全部荷载引起的跨中工作弯矩。
1.2 利用预应力度法计算体外索配筋面积Ay
图1中:M为全部设计荷载引起的梁跨中截面的工作弯矩
Mg为原梁跨中截面的自重及恒载弯矩;
Mq为提高荷载等级后的跨中截面活载弯矩;
R为活载作用下体外索筋中的总拉力;
Ny为体外索水平筋中的有效预拉力;
ey为体外索水平筋合力中心至梁体换算截面中性轴的距离ey=yox+c。
r0为原梁换算截面的回转半径,
I0为原梁换算截面惯性矩;
A0为原梁换算截面面积;
σhe为原梁下边缘由R引起的有效预压应力。由截面上作用的工作弯矩引起的截面下边缘混凝土的名义拉应力为:
在引入预应力度的概念后, 由于M0=σhe·Wox, 因而可导出以下关系:λ=MM0=ωhwσhe (4)
将式 (2) 、式 (3) 代入式 (4) 中可以导出以下关系式:
式中:σk为体外预应力筋控制应力, 采用冷拉粗钢筋, σk= (0.8~0.85) Ryb采用钢丝或钢绞线, σk= (0.65~0.7) Ryb;Ryb为体外预应力筋的抗拉设计强度;Σσs为体外预应力筋总的预应力损失;Ay为体外预应力筋面积;△σy为体外预应力筋中由活载弯矩引起的拉应力增量, 它是活载集度q和体外索配筋截面面积Ay的函数。
1.3 预应力筋的布置形式
采用体外预应力加固既有桥梁, 预应力筋布置宜与外荷载产生的弯矩图形相似。因此, 在加固梁式结构时, 体外预应力筋多采用折线型连续筋以充分发挥加固筋的抗拉强度。 (见图2)
2 体外预应力加固体系正常使用极限状态计算
2.1 加固体系应力验算
混凝土应力验算
全预应力混凝土及A类构件的应力验算
h2水平筋合力中心至跨中换算截面重心的距离
M全部设计荷载引起的跨中断面的工作弯矩
钢筋应力计算
当中性轴位置x及混凝土受压边缘的应力σhα确定之后, 原梁中非预应力钢筋的应力可由
ng原梁中非预应力钢筋与混凝土的弹性模量比;
h0原梁跨中截面的有效高度。
2.2 加固体系的裂缝验算
采用直接控制裂缝宽度的方法计算:
c1考虑构件受力特征的系数, 对于受弯构件, 取1.0;
c2考虑钢筋表面形状的系;
c3考虑荷载作用的系数, 短期静力荷载作用时, 取1.0, 荷载长期作用或多次重复作用时, 取1.5;
△σy预应力钢筋中的活载应力增量;
Eg钢筋的弹性模量;
μ截面配筋率。
2.3 加固体系的挠度计算
正常使用范围内, 梁体的挠度主要由一下几部分构成:有效预应力Ny产生的反拱fy;横载弯矩Mg产生的挠度fg;活载弯矩Mg (不计冲击作用) 产生的挠度fq及体外拉索增量Xp引起的上挠fxp, 这些都可以由材料力学公式求得。
3 体外预应力加固体系承载能力极限状态计算
3.1 正截面强度验算
用体外索加固的钢筋混凝土梁的极限抗弯强度可参照现行规范给出的预应力混凝土受弯构件强度计算公式确定, 但是体外索的极限强度取值还在研究之中, 本文采用文献【3】的研究成果,
Ic体外筋的有效长度;
l两端锚具间体外筋的长度;
Ns构件失效时形成的塑性铰的数目;
c中性轴到受压混凝土顶面的距离;
3.2 斜截面强度验算
加固梁的斜截面抗剪强度, 首先应满足桥规给出的抗剪上限要求, 以免发生斜压破坏。作用在梁端的预加力作为外力考虑, 其垂直分力将抵消一部分荷载剪力。假设极限状态下斜筋取其设计强度Ry1, 则预剪力的极限值为:
式中:γs钢筋的材料安全系数取1.5;
用体外索加固的钢筋混凝土梁的抗剪强度上限条件应改为:
4 桥梁加固设计实例
昆山通城河桥为平均跨距L为13m的钢筋混凝土T型梁桥, 原设计荷载为汽10级、挂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15级。
T型主梁翼缘宽178 cm, 翼缘厚12 cm, 梁肋宽18cm, 受拉Ⅱ级, 钢筋面积为44.27cm采用C25混凝土, 体外索布置如图3所示, 支点距转向块L3为180 cm, 转向块的间距L2为840 cm, 端锚固点距转向块L1为150cm, 中心轴距梁上边缘you为19.14cm, 中心轴距梁下边缘yod为60.86cm, h1为端锚固点至中心轴距离, h2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2次张拉, 固定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622.5MPa。加固后桥梁, 采用前轴为55k N、后轴为155kN, 两辆载重汽车进行现场荷载试验。
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η满足旧桥鉴定的要求。结构具有足够的抗弯刚度, 达到汽15荷载标准作用的使用要求。
由表2、表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混凝土总拉应力值都减小。钢筋的校验系数满足旧桥鉴定的要求。采用体外预应力加固后, 从加固前汽10级荷载提高到加固后汽15级荷载标准, 加固效果是非常显著。
5 结语
本文体外预应力加固是基于预应力度的方法, 并推到了两个极限状态的应力验算, 通过实例验证了桥梁加固后, 主梁刚度明显提高, 挠度大幅减小, 裂缝减小提高了耐久性。体外索加固法是受力明确、施工简单、经济合理的加固技术, 具有加固、卸载及减小结构内力的作用, 值得推广应用。
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