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论桥梁体外预应力加固技术应用分析

发布时间:2013-11-29   |  所属分类:建筑设计:论文发表  |  浏览:  |  加入收藏

摘 要:应用体外预应力技术加固旧桥能改善旧桥承载能力,方便,经济,同时也不需中断交通,体外预应力技术在新时期的桥梁建设及加固过程中得到了广泛的应用,并取得了良好的社会和经济效益。本文就桥梁体外预应力技术进行简单的介绍并结合实际案例进行详细的阐述。

关键词:桥梁体外预应力加固技术分析

Abstract: the application of external prestressing reinforcement old bridge to improve the carrying capacity of the old bridge, convenient, economic, but also do not need to interrupt traffic, external prestressing technology has been widely used in bridge construction and consolidation process of the new era, and have achievedgood social and economic benefits. In this paper, external prestressing of bridge for a brief introduction and actual case in detail.

Key Words: bridge vitro; prestressed; analysis of reinforcement technology

中图分类号: U445.7+2 文献标识码:A 文章编号:

引言

随着我国经济的飞速发展, 公路运输量大幅度提高, 车辆载重和行车密度不断增加, 作为公路交通的咽喉, 桥梁使用功能的好坏直接影响公路交通的畅通, 其正常营运是确保交通安全的关键。然而桥梁结构由于设计过程中的历史局限或是施工过程中的初始缺陷、各种意想不到的自然灾害、自然老化, 造成现有桥梁中的相当一部分已经满足不了正常营运的要求。工程实践表明, 可采用合理可行的加固措施,提高或恢复桥梁的通行能力和承载能力, 延长其使用寿命。一般情况下, 桥梁的加固费用仅为新建桥梁费用的10% ~20%。因此, 如何选择有效的施工技术加固现有桥梁, 具有很大的经济效益。

在现在的加固技术中, 体外预应力加固由于其具有施工简单、快速、不增加结构自重等优点, 被大量应用于旧桥加固。本文将结合具体的工程实例, 介绍体外预应力加固技术。

1 体外预应力的特点及体系

1.1 体外预应力的概念

体外预应力技术,是相对于传统的预应力筋布置在截面内而言的,它是指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。采用体外预应力技术加固混凝土结构时,体外预应力束一般采用折线形,安在梁的跨中部分,体外预应力束布置在腹板下缘,在离支座(1/3~1/4)L处,体外预应力束向上弯起,锚固在梁的两端。

1.2 体外预应力的优点

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。

1.3 体外预应力的缺点

体外预应力的缺点有:体外索布置在截面外,防腐、保护相对较困难,易受外界影响;锚固及转向区域容易产生应力集中,局部应力大,对锚固施工要求高;体外索张拉力较小,不能充分发挥体外索强度高的优点,对锚具及夹片的要求很高;体外预应力筋的变形和混凝土的变形不一致,容易造成预应力损失。

1. 4 体外预应力的体系

体系一:钢绞线穿入高密度聚乙烯管(HDPE)或钢管孔道内,张拉之后,灌入水泥浆。这种体系为有粘结体外预应力体系。由于孔道管在结构体外,管道的铺设质量其水密性容易检查和控制,预应力摩擦损失小。

体系二:体外预应力筋由单根无粘结筋平行穿入HDPE管或钢管孔道内,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。这种体系为无粘结体外预应力体系。单根无粘结筋的摩擦损失极小;可采用单根张拉工艺,张拉设备体积小,易操作;预应力筋有四层防护(油脂、HDPE、浆体和外套管),因此其耐腐蚀性和防护安全性可靠;在使用期间可重调预应力值,可更换预应力筋。

2 加固机理

体外预应力加固通常采用粗钢筋钢绞线、高强钢丝等材料作为施力工具。在体外对桥梁外部结构施加预应力,以预应力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力,从而达到改善桥梁使用性能并提高承载能力的目的。该法具有加固,卸荷改变结构内力的三重功效。如图1,加固前后示意。

图1 ( a ) 未加固前

图1 ( b ) 体外预应力加固后

3 体外预应力加固常用方法

根据施加预应力的方式不同,桥梁体外预应力加固的常用方法有:横向收紧张拉法、纵向张拉法、竖向张拉法和顶弯梁法等。

3.1 横向收紧张拉法

横向收紧张拉法是在梁的下缘对称梁中线安装预应力筋,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,两端的撑棍还起到支点的作用。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。

3.2 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,再沿梁底或梁顶进行纵向张拉,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。

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