公路梁桥体外预应力加固设计方法

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公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法公路桥梁作为重要的交通建筑,在使用过程中需要承受各种荷载,而预应力加固则是提高桥梁承载力和延长使用寿命的一种有效方法。

本文将介绍公路桥梁体外预应力加固的施工方法。

一、预应力加固的原理预应力加固是通过在混凝土结构中施加预先设计好的拉力,使混凝土构件产生压缩应力,从而提高其整体的承载能力。

预应力加固可分为内预应力加固和外预应力加固两种方式。

内预应力加固是在混凝土内部设置钢筋,使钢筋和混凝土组成一个整体,产生预应力。

而外预应力加固是通过在混凝土表面设置锚固点,将钢束在锚固点处施加拉力,产生预应力。

本文将着重介绍公路桥梁外预应力加固的施工方法。

1.准备工作(1)选择适当的预应力方式。

在公路桥梁加固中,常采用外预应力加固的方式,其优点是施工容易,效果显著。

(2)确定预应力加固方案。

预应力加固方案需要根据桥梁的具体情况进行设计,包括钢束的数量、位置、长度、拉力大小等参数。

(3)准备所需材料和设备。

包括钢束、锚固钢板、锚固点、千斤顶、张拉机、电缆等设备。

(4)清理表面。

在加固之前,需要对桥梁表面进行清理,以便钢束与桥梁表面紧密贴合。

2.钻孔施工在桥梁表面钻孔是进行体外预应力加固的重要步骤。

钻孔时需要根据预应力方案确定孔径、孔距和孔深等参数。

钻孔一般使用钻锤或钻机进行,孔口必须保持干净、光滑。

3.制作锚固点锚固点是钢束与桥梁之间的连接点,需要制作固定板和钢筋,将钢束牢固固定在桥梁上。

制作时需要确保固定板和钢筋的材料质量良好,焊接牢固,各个构件之间的间隙小于2mm。

4.布设钢束将预制好的钢束运到现场后,通过千斤顶或其他装置将其放置在桥梁上,保证钢束和桥梁之间的vertical alignment和horizontal alignment的准确性。

5.张拉钢束张拉时需要根据设计要求检查油压表和拉力计等设备是否正常。

根据预应力方案施加拉力,保证钢束能够达到预先设计的预应力水平。

在张拉之后,需要根据实际情况调整钢束张力。

公路梁桥体外预应力加固设计方法

公路梁桥体外预应力加固设计方法

公路梁桥体外预应力加固设计方法艾军史丽远苏州科技学院苏州 215011摘要:体外预应力技术是加固既有桥梁、提高桥梁现有承载能力切实可行的有效措施。

提出体外预应力加固钢筋混凝土简支梁桥的设计计算方法和加固体系的检算方法。

关键词:体外预应力;加固;设计;承载能力目前,国道、省道公路网已基本形成,交通运输业日益繁荣。

据公路管理部门大量调查结果分析,现有公路桥梁存在两大方面的问题.一方面,相当一部分桥梁服务期限已有20年~30年,梁体已出现混凝土破损、剥落、钢筋锈蚀、产生裂缝的现象,桥梁承载能力受到影响。

另一方面,由于现在交通量增多,车辆载重增大,部分桥梁承载力明显不足,急需采用加固措施提高其承载力以适应交通需要。

加固旧桥将是桥梁工程界一个非常迫切的任务。

体外预应力是一种有效的桥梁加固方法,具有操作简单、对原结构损伤小、不影响交通、节省投资的优点[1][2],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。

结合实例验证本论文提出的体外束加固计算方法的正确性及加固效果.1体外预应力筋的设计内容1.1 体外束的线形布置体外束的线形有多种形式,为了满足旧桥加固后承载力的需要,一般采用折线形,梁的跨中部分体外束布置在腹板下缘处,满足正截面抗弯强度要求;在约离支座1/3L~1/4L处体外束向上弯起,并锚固在梁两端,满足梁的抗剪强度要求。

体外束材料一般由无粘结钢绞线、粗钢筋与槽钢组合而成。

1。

2 体外束的预应力损失计算体外束加固旧桥时,其构造与有粘结预应力混凝土梁不同。

因此,体外束的预应力各项损失计算与有粘结预应力混凝土梁有较大差异。

在桥梁加固施工中,由于张拉力的读数是在梁体发生弹性压缩的情况下测取的,故分批张拉引起的混凝土弹性压缩损失σs4为零,在活载作用下,引起体外束中的拉力增量时,均以考虑了梁体的变形协调及体系的内力平衡,故活载拉力增量也不会引起预应力钢筋中的混凝土弹性压缩损失。

对于全桥整体工作的梁来说,后张拉的各片梁会引起先张拉各片梁变形,产生预应力损失。

桥梁上部结构加固技术—体外预应力加固法

桥梁上部结构加固技术—体外预应力加固法

7.5 体外预应力加固法
3. 体外预应力的优缺点 与传统预应力体系相比,具有以下优点:
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
承载极限状态下体外预应力结构的抗弯能力小于有粘结 和无粘结预应力结构
体外预应力结构在极限状态下可能因延性不足而产生没 有预兆的失效
7.5 体外预应力加固法
3. 体外预应力的优缺点 体外预应力结构亦有其自身的缺陷:
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
7.5 体外预应力加固法
体外预应力筋的锚固系统
可更换体外预应力筋的锚具,有钢 绞线束无法放松和可放松两种类型。 若不预留能够再次张拉的长度,钢 绞线束是无法放松的
7.5 体外预应力加固法
体外预应力筋的转向装置
• 体外预应力筋的转向装置由转向结构构造及转向器组成 • 转向结构构造为混凝土结构的一个特殊部分。转向器为直接支
7.5 体外预应力加固法
二、体外预应力系统构造
• 钢管外护套较贵且本身有防 腐的问题,故采用较少;
• HDPE 管已被大量应用,但 其与钢管的连接处必须保证 密封性能良好
7.5 体外预应力加固法
二、体外预应力系统构造
• 为便于预应力筋内穿、检查、 检测及更换钢绞线,外护套 应做成可伸缩式的构造,并 在各伸缩段的连接部位具有 良好强度与密封性
体外索可调可换,便于使用期间进行维护
7.5 体外预应力加固法

体外预应力加固法

体外预应力加固法

体外预应力加固法一、体外预应力加固法基本概念钢筋混凝土梁式桥通常包括简支梁(T型梁、少筋微弯板组合梁、π形梁及板梁等)、悬臂梁和连续梁等。

当其存在结构缺陷,尤其是承载力不足或需要提高荷载等级,即需要对桥梁主要受力结构进行加固时,可在梁体外部(梁底与梁两侧)设置钢筋或钢丝束,并施加预应力,以改善桥梁的受力状况,达到提高桥梁承载能力的目的。

体外预应力是针对体内预应力而言的,即把预应力筋布置在主体结构之外。

当体外预应力索应用于混凝土结构时就被称为体外预应力混凝土结构。

体外预应力技术用于桥梁加固称为体外预应力加固。

从力学特征上说,体外预应力索与周围结构主体在同一截面上的变形是不协调的。

体外预应力索加固结构的实质,是以粗钢筋、钢绞线或高强钢丝等钢材作为施力工具,对桥梁上部结构施加体外预应力,以预加力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力,从而达到改善旧桥使用性能并提高其极限承载能力的目的。

体外预应力加固法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重效果,适用于中小跨径的梁式桥;对于较大跨径的桥梁,采用本方法加固时,宜同时配合其他加固方法进行综合加固,以达到较好的加固效果。

工程实践表明,用体外预应力索加固桥梁具有如下优点:(1)能够较大幅度地提高旧桥承载能力。

加固后所能达到的荷载等级与原桥设计标准及安全储备有关,一般情况下可将原桥承载力提高30%--40%。

(2)体外预应力索加固技术所需设备简单,人力投入少,施工工期短,经济效益明显。

(3)在加固过程中,可以实现不中断交通或短时限制交通。

(4)对原桥损伤较小,可以做到不影响桥下净空,且不增加路面高程。

常用的体外预应力加固技术包括体外预应力钢丝束加固法和下撑式预应力拉杆(粗钢筋)加固法。

(5)体外预应力加固法与梁底增焊(或粘贴)钢筋(或钢板)的加固方法相比,不需清凿混凝土保护层,且损伤梁体程度小,加固时不影响或少影响交通,能恢复或提高桥梁的荷载等级,经济效果较明显。

但对于梁体外的预应力筋和有关构件,应采取切实有效的防护措施,否则在温度、腐蚀等外界条件作用下,容易造成预应力筋断裂,从而使加固工作失败。

公路梁桥体外预应力加固设计方法

公路梁桥体外预应力加固设计方法

公路梁桥体外预应力加固设计方法公路梁桥体外预应力加固设计方法艾军史丽远(苏州科技学院苏州215011)摘要:体外预应力技术是加固既有桥梁、提高桥梁现有承载能力切实可行的有效措施。

提出体外预应力加固钢筋混凝土简支梁桥的设计计算方法和加固体系的检算方法。

关键词:体外预应力;加固;设计;承载能力目前,国道、省道公路网已基本形成,交通运输业日益繁荣。

据公路管理部门大量调查结果分析,现有公路桥梁存在两大方面的问题。

一方面,相当一部分桥梁服务期限已有20年~30年,梁体已出现混凝土破损、剥落、钢筋锈蚀、产生裂缝的现象,桥梁承载能力受到影响。

另一方面,由于现在交通量增多,车辆载重增大,部分桥梁承载力明显不足,急需采用加固措施提高其承载力以适应交通需要。

加固旧桥将是桥梁工程界一个非常迫切的任务。

体外预应力是一种有效的桥梁加固方法,具有操作简单、对原结构损伤小、不影响交通、节省投资的优点[1][2],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。

结合实例验证本论文提出的体外束加固计算方法的正确性及加固效果。

1体外预应力筋的设计内容1.1体外束的线形布置体外束的线形有多种形式,为了满足旧桥加固后承载力的需要,一般采用折线形,梁的跨中部分体外束布置在腹板下缘处,满足正截面抗弯强度要求;在约离支座1/3L~1/4L处体外束向上弯起,并锚固在梁两端,满足梁的抗剪强度要求。

体外束材料一般由无粘结钢绞线、粗钢筋与槽钢组合而成。

1.2体外束的预应力损失计算体外束加固旧桥时,其构造与有粘结预应力混凝土梁不同。

因此,体外束的预应力各项损失计算与有粘结预应力混凝土梁有较大差异。

在桥梁加固施工中,由于张拉力的读数是在梁体发生弹性压缩的情况下测取的,故分批张拉引起的混凝土弹性压缩损失σs4为零,在活载作用下,引起体外束中的拉力增量时,均以考虑了梁体的变形协调及体系的内力平衡,故活载拉力增量也不会引起预应力钢筋中的混凝土弹性压缩损失。

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:公路是连接城市和乡村的重要交通枢纽,而公路上的桥梁则是连接两个不同地域的重要枢纽,因此对于桥梁的质量和安全性要求极高。

在桥梁的设计和施工中,预应力加固是一种常用的方法,它可以提高桥梁的承载能力和抗震能力,延长桥梁的使用寿命,因此在公路桥梁体外预应力加固与施工方法方面有着重要的研究和实践价值。

一、体外预应力加固的概念和原理体外预应力加固是指在桥梁结构的外部施加预应力的一种加固方法。

其原理是通过在桥梁结构外部设置预应力杆或预应力束,施加一定的预应力,使得桥梁的受力性能得到改善,从而提高桥梁的承载能力和抗震能力。

在体外预应力加固中,预应力杆或束的材料通常采用高强度钢材,预应力的大小和施加位置需要经过精确计算和施工设计,以确保对桥梁的加固效果。

二、体外预应力加固的施工方法1. 构造计算和设计体外预应力加固的施工首先需要进行结构计算和设计,确定加固位置、预应力杆的布置方式、预应力大小和施工程序等。

在这一阶段需要充分考虑桥梁的结构特点、荷载情况和预期的加固效果,以确保加固的科学性和有效性。

2. 材料准备和加工在进行体外预应力加固之前,需要准备好预应力杆或预应力束的材料。

预应力杆通常采用高强度钢材,需要经过专门的加工和预应力处理,以确保其具有足够的强度和延性。

还需要准备好其他必要的施工材料,如预应力锚具、耐久性胶粘剂等。

3. 加固位置的确定根据设计要求和加固的实际需要,需要在桥梁结构上确定预应力杆或束的布置位置,通常会在桥梁的底部或侧面设置固定端和活动端,以实现对桥梁结构的预应力施加。

4. 钻孔和埋设预应力杆在确定好加固位置之后,需要进行钻孔和埋设预应力杆的工作。

这一过程需要使用专门的钻孔设备和施工工艺,确保预应力杆能够准确地埋设到设计要求的深度和位置。

5. 施加预应力预应力杆或束埋设完成后,需要进行预应力施加。

预应力施加需要根据设计要求,通过预应力设备进行控制和调节,确保预应力的大小和施加速度满足设计要求,同时需要对预应力杆或束进行监测和调整,以确保其在加固中的稳定性和安全性。

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法【摘要】本文主要介绍了公路桥梁体外预应力加固与施工方法。

首先从背景介绍入手,引出了体外预应力加固的重要性。

接着详细介绍了体外预应力加固的原理和加固材料的选择,以及加固施工工艺和工程质量控制的方法。

同时也说明了在施工过程中需要采取的安全措施。

结论部分总结了体外预应力加固的优势,包括延长桥梁使用寿命、提高结构整体性能等。

最后展望了未来发展方向,指出了在材料和施工工艺方面的潜在改进空间。

通过本文的介绍,读者可以更加全面地了解公路桥梁体外预应力加固的重要性和施工方法,为相关工程提供有益参考。

【关键词】公路桥梁、体外预应力加固、施工方法、加固原理、材料选择、施工工艺、质量控制、安全措施、优势、发展方向1. 引言1.1 背景介绍公路桥梁是交通运输领域的重要组成部分,承担着连接城市和乡村、促进经济发展的重要角色。

由于长期使用和自然因素的影响,一些公路桥梁在使用过程中可能会出现裂缝、变形等安全隐患。

为了提高公路桥梁的安全性和使用寿命,加固与修复工作变得尤为重要。

本文将重点介绍公路桥梁体外预应力加固与施工方法,旨在为相关领域的研究人员和工程技术人员提供参考,促进公路桥梁加固工作的规范化和提高加固效果。

探讨体外预应力加固的优势和未来发展方向,以期为公路桥梁的安全使用和可持续发展作出贡献。

2. 正文2.1 体外预应力加固原理体外预应力加固原理是指在公路桥梁结构外部施加预应力,通过预应力筋的张拉和锚固,使得桥梁受力更加合理,提高其承载能力和抗震性能。

体外预应力加固的原理主要包括以下几个方面:1. 通过预应力筋的张拉和锚固,对桥梁结构进行受力优化。

预应力筋的张拉可以在桥梁结构中产生预压力,使结构受力更加均匀,减小桥梁受力的不均匀性,提高结构的抗弯承载能力和抗滑移性能。

3. 通过合理的预应力设计,对桥梁结构的荷载响应进行控制。

预应力设计需要考虑桥梁结构的几何形状、材料性质、荷载情况等因素,对预应力筋的布置和张拉力进行优化设计,以达到最佳的加固效果。

公路桥梁加固技术与体外预应力方法概述

公路桥梁加固技术与体外预应力方法概述

公路桥梁加固技术与体外预应力方法概述摘要:预应力加固技术在旧桥维护中得到广泛运用,本文概述了桥梁的加固思路和具体常用的加固方法及其特征,并详细介绍了体外预应力加固技术的发展历史、体外预应力受力特点、配束方法以及施工工艺等。

关键词:桥梁预应力加固1.桥梁加固方法概述近些年来,随着交通事业的蓬勃发展,桥梁建设突飞猛进,日新月异,每年都有上千座桥梁建成通车,但由于国民经济迅速发展,交通运输量大幅度提高,行车密度及车辆载重越来越大,跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性与日俱增。

因其建桥年代的局限,设计荷载偏低,桥面窄小,功能老化,承载力不足等,出现了各种各样的病害,成为交通运输发展的潜在隐患。

面对数量庞大的旧桥、危桥,如要全部推倒重建,既不科学也不现实。

旧桥改造是全球性课题,引起了各国的高度重视,并提到了刻不容缓的议事日程上来。

预应力技术是20世纪最具有革命性的结构构思,已广泛用于土木工程和建筑工程。

预应力加固技术在桥梁加固中的应用,具有更为特殊的意义。

桥梁结构预应力加固体系主要有三种:1)体外预应力加固体系;2)有粘结预应力加固体系;3)高强复合纤维预应力加同体系。

本文主要介绍体外预应力桥梁加固技术。

1.1 桥梁加固桥梁加固改造是运用有效可行的技术手段对桥梁结构物进行补强加固及拓宽,其根本目的是恢复和提高其承载能力及耐久性。

目前,常用的桥梁加固方法很多,从大的方面划分可分为上部结构补强加固和下部结构补强加固。

桥梁上部结构补强加固方法又分为改变结构受力体系方法和不改变结构受力体系方法两类。

从后加补强材料是否具备预应力及基本受力原理来看,桥梁上部加固又可划分为两大类,即主动加固和被动加固。

⑴桥梁被动加固原理在受拉区(或抗剪薄弱区)直接增设补强材料,例如:补焊钢筋、粘贴钢板、粘贴高强复合纤维材料(碳纤维、芳纶纤维)等。

这种加固方法从作用原理上讲属于被动加固范畴。

实际上设计时必须考虑带载加固及分阶段受力特点,构件自重及恒载由原梁承担;活载由加固后的组合截面承担,后加补强材料强度发挥程度受原梁变形的限制。

公路梁桥体外预应力加固设计与施工技术

公路梁桥体外预应力加固设计与施工技术

公路梁桥体外预应力加固设计与施工技术一、体外预应力加固技术概述体外预应力加固法能较大幅度地提高构件的承载力,且它具有施工简洁、合理、便利等优点,己成为桥梁界的新热点,现而今,预应力加固主要用于旧桥的加固,收到很好的经济和社会效益,是一种有效的主动加固法。

体外预应力加固技术有如下几大的特点:1加固效果显著。

一方面,体外预应力加固技术的施工所需设备和人员较少,不仅简洁易操作,施工布置还可以敏捷调整,施工周期较短且经济效益好。

另一方面,体外预应力加固技术增加的重量不大,可以敏捷调整达到原结构的应力状态,达到加固的最佳效果。

而且还能够较大幅度地提升旧桥梁的承载力量和结构刚度,有效防止桥梁的裂痕,是桥梁的饶度大幅度减低。

同时,体外预应力加固技术不但可以用于中小型桥梁的加固,还可以应用于大中跨度的连续体桥梁的加固。

2施工对交通影响小。

体外预应力加固技术在施工中不需要中断交通,只需要短时间的限制交通就可以进行施工。

因此,在施工中对桥上交通的影响很小。

另外,体外预应力加固法技术的应用可做到不影响桥下的净室,不抬高路面的标高,对桥梁本身的损伤较小。

3后期维护简洁。

体外预应力加固技术的另一大优点就是加固之后便于桥梁和体外预应力设备的维护与修理,能够随时更换预应力的应力筋。

同时,可以随时对体外预应力加固技术的应力筋实施实时监控,对消失裂纹或者腐蚀状况的应力筋进行准时的修复和更换。

这既能够保证工程施工的安全性又能够节省成本。

4在路桥工程施工过程中,预应力加固法主要应用于悬臂梁、连续体系梁与简支梁桥的结构加固,促进其在使用中更加稳定、安全、坚固。

在路桥施工中应用预应力加固法,不但可以有效降低或消退局部裂缝现象,而且有利于减小梁体挠度,使得路桥结构中不同界面都达到最为抱负的应力状态。

二、计算模型分析在体外预应力结构中,体外预应力索与混凝土结构为点接触连接,组成了一个内部超静定结构体系。

结构分析采纳桥梁博士软件进行分析计算。

浅析公路桥梁施工中体外预应力加固技术

浅析公路桥梁施工中体外预应力加固技术

外 预应 力 索 、管 道 和灌浆 材料 ,体 外预 应力 索 的锚 固系 统 ,体 外 预应 力索 的转 向装置 。 4体外预 应 力加 固施 工要点 4 1 样定 位 . 放 4 1 1 . . 滑块 垫板及 锚 固支座 位置 的放样 定 位 沿 梁 底从 锚 固实 际 中心 ( 影 点 ) 投 向跨 中方 向量取 滑 块垫 板 的 中心位 置及 跨 中位 置 ,分 别标 记在 梁底 的两侧 ,并将 垫板 的平 面尺 寸绘在 梁底 面 上 ,标 出有关 螺栓 的孔位 ,在垫板 放样 中可 以不计 梁 的挠度影 响 。 4 1 2 . . 上锚 固点 的放样 定位 () 筋上 锚 固点 位 于梁 顶或 梁端 面 时 ,以单 梁顶 ( ) 1斜 端 面 的纵轴 线为基 准 ,沿纵 桥 向测量锚 固点 距梁 端 的距 离 。 () 固点 位 于梁 端 时 ,应 量 取 锚 固点 距 梁底 或 梁 顶 面 的 2锚 垂 直距 离 ,再沿 横桥 向对 称量 取 上锚 固点 的横 向距 离 ,标 出锚 固点 的理论 位置 。 由于梁 的顶 板 和腹板 中均 有钢 筋存 在 ,特别 是 受力 钢筋 ,在 进行 锚 固点放 样 时 ,可 将锚 固点 位置 适 当调整 以避开 这些钢 筋 ,切记 不应将 其切 断 。 4 上锚 固点设 置 .2 当上锚 固点 设在 梁顶 及梁 端顶 面 时 ,需 要按 设计 的斜 筋穿 出位 置 ,在桥 面板或 梁顶 面凿 穿两 个具 有与 斜筋 角度 相 同的斜
科 园 月刊Biblioteka 111 建 筇 科 学 I 寸 凡
浅析 公 路橇 梁 旋 工 巾 傩 外预 应 力 力 固 技商 口
王 明武 /宁 夏 海原 县 公 路 管理 局
[ 要 ]本文主要论述 了路桥施 工中体 外加固方法。并结合工程实践 ,采用体外预应力可大大提高公路路桥 的承载能力 ,具有应 摘 用和推广价值 。并对其 中的体外预应力加 固法的特点、原理及 施工要点进行 了简要 的分析。可供 同行参考。 [ 关键词 ]公路路桥 体外预应力 加 固 施 工

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法公路桥梁是交通运输的重要组成部分,而公路桥梁体外预应力加固是当前公路养护的重要技术之一。

体外预应力加固可以延长桥梁的使用寿命,提高其承载能力,改善桥梁的受力性能,减轻维护成本,是一种有效的养护方式。

那么体外预应力加固的施工方法有哪些呢?本文将结合相关理论和实践,对公路桥梁体外预应力加固施工方法进行介绍和探讨。

一、体外预应力加固的原理体外预应力加固是指在桥梁结构表面设置一种新的预应力体系,使其在受力状态下能够与原结构协同工作,以提高结构的承载能力和抗震能力。

预应力技术是通过在桥梁构件上设置预应力筋或锚具,施加预应力,使桥梁在整个使用过程中保持较高的受压状态,从而克服其自重和外部荷载所引起的弯矩和剪力,延长结构的使用寿命。

体外预应力加固的原理主要包括以下几点:1.控制龄期裂缝的扩展。

通过设置预应力筋或锚具,使桥梁结构在受力状态下产生预应力,从而控制龄期裂缝的扩展,延长桥梁的使用寿命。

2.提高结构的承载能力。

体外预应力加固可以通过增加预应力筋或锚具的布置密度和拉动力度,提高结构的承载能力,改善桥梁的受力性能。

3.改善结构的抗震性能。

预应力体系可以有效提高桥梁结构的抗震能力,降低结构在地震作用下的破坏风险,保障公路桥梁的安全性。

体外预应力加固的施工方法主要包括以下几个步骤:1.方案设计。

在开始施工之前,需要进行桥梁结构的检测和分析,确定加固的位置、方式、预应力筋或锚具的布置形式和数量,制定详细的施工方案。

2.准备工作。

施工之前需要进行桥梁表面的清理和处理,包括清除附着物、修补开裂和损坏的混凝土,确保接触面的平整和牢固。

3.安装预应力筋或锚具。

根据设计要求,在桥梁结构表面布置预应力筋或锚具,设置预应力构件的固定位置和吊装设备。

4.拉伸预应力。

用液压拉伸机向预应力筋施加拉力,使其产生预应力,然后进行张拉锚固和螺栓固定,保证预应力筋的拉伸力能被有效地传递到桥梁结构中。

5.浇筑加固层。

公路梁桥体外预应力加固设计方法

公路梁桥体外预应力加固设计方法
动 载试 验评 定 旧桥 的承 载 力 ;② 确 定 加 固后 梁 所 要 达 到 的承 载 能 力 ,并 计 算 加 固前 后 梁 的 承 载 力 的 差
束布 置在 腹 板下 缘处 ,满 足正 截 面抗 弯 强度 要求 ;在 约 离 支座 13 / L~14 / L处 体 外 束 向上 弯 起 ,并锚 固在 梁 两 端 ,满 足梁 的抗 剪 强度 要求 。体 外束 材料 一 般 由
维普资讯
2梁桥 体 外预应 力加 固设 计 方 法
一 9 一
转 向块装置在满足功能要求 的前提下,越简单越
好 ,结构 尺 寸越 小越 好 ,转 向块 处 混凝 土的 局部 应 力 验 算 非常 重要 。不 同的构 造 ,锚 固形 式不 同 。昆 山通 城 河 桥是 采用 钢 销锚 固 ,钢 销采 用 直 径 为 7 m、长 5m 度 为 4 0I2 的 圆柱 ,距 两 端 7 i 8 1 I" 1 1 0a m处 铣 出 8 i 0a m× 3 . a 的锚 固平 面 ,梁端 腹 板 上 缘 钻 直 径 为 8 i 35 i m 0a m 的锚 固孔 ,局 部 承压 满 足规 范要 求 。锚 孔 部 位腹 板两
体外 预应 力 是一 种 有效 的桥 梁 加 固方 法 ,具 有操 作 简单 、对原 结 构损 伤 小 、不影 响 交通 、节省 投 资 的
优 点 _ - ,能显 著 提 高结 构承 载 力和 抗 裂度 ,有 效 改 l - 善结 构 的应 力 状态 。结 合 实例 验证 本 论 文提 出的体 外 束 加 固计算 方 法 的正 确性 及 加 固效果 。
文献 标识 码 :B
公路梁桥体外预应力加固设计方法
● 艾 军 史丽 远 ( 苏州科技 学院 苏 州 2 5 1) 10 1 摘 要 :体 外 预应 力技 术是加 固既 有桥 梁 、提 高桥 梁现 有 承 载 能力切 实可行 的有 效措 施 。提 出

公路桥梁体外预应力加固施工技术探讨

公路桥梁体外预应力加固施工技术探讨
利于减小梁 的腹板厚度 , 使梁 自 重进一 步减 小 ; 可作 为结构构件连接的手 T v 制造 , 材质 为1 6 Mn 钢, 利用光电切割机切割 , 自动焊机施焊 , 角焊缝高度 段, 促 进了桥 梁结构新体 系与施工方法的发展。纵向预应力是预应 力混凝 不小于 l O m m, 须将 8 1 6 m m  ̄板开坡 口 单面焊 , 不允许产生焊接变形 , 焊完 土连续梁式桥 的核心 ,纵 向预应力 的配束方案是根据 受弯梁的弯矩包络 后应 敲去药皮 , 对焊缝外观进 行检查 。加工 时常严格按照《 钢结构工 程施 图设计 的 , 即根据不 同应力状态 下受弯梁 的破 坏形态设计 , 包括 弯起索 、 工及验收规 范》 制作 , 并进行过程 中质量检查 , 不合格产 品不允许 出车 间。 连续索等 。实际工程 中腹板斜裂缝是预应力混凝 土连续箱梁 常见的裂缝 按G B 5 0 2 0 5 — 9 5 规范第4 .1 2 节组织验收。 钢骨架由工厂加工完并检查验收 形式, 是结构裂缝 , 主要受腹板纵 向预应力 的大小控 制。纵 向预应力还会 完毕后 , 运至桥 面, 由进人进料支架 、 端横梁人孔进入箱 内, 人工运输至安 引起 横向变形 。在施工过程 中, 纵 向预应力张拉吨位较大 , 根据泊松 比, 产 装地点 , 钢骨架安装就位时应根据锚固点高程调整高度。安装就位后设简 生 的横向变形也较大。这样不但提高 了对横 向预应力筋束 张拉质 量的要 易定位架进 行定位 固定牢靠 。 钢筋在车间加工 , 加工 的钢筋允许偏差不得 求, 同时也提高 了对纵 向预应力筋束张拉质量 的要求 , 以便保证二 者的相 超过规范的规定 。加工成 型的钢筋在现场散扎, 其钢筋位置偏差应符合规 互 合理性及影响程度 ,防止因施工不 当引起变形过 大造成桥 梁线形的不 范的规定 ; ( 4 ) 模版制造和安装。 横梁加固及锯齿块施 工模板采用钢模。 模 足及 结构 的破坏 。所以对纵 向预应力张拉质量进行检 测控制 , 使其符合设 板在箱内现场组拼 , 模板安装前必须涂刷脱模剂 。 模板 间拼装螺栓应上满 计 的要求 , 是保证整个桥梁结构安全最重要 的手段 。在桥梁结构 中 , 竖向 拧紧。 模板与钢带间为栓接。 横梁加固及顶板锯齿块模板采用拉筋体 系固 预应力 和纵向预应力两者结合来控制腹板 的剪应力 和主拉应力 。理 论分 定侧模板 , 顶板 锯齿 底模采用 型钢支 撑 , 底板锯齿块 侧模采用支 撑体系 ; 析及 实践 经验表明 , 如果竖向预应力钢筋不能充分发挥作用 , 桥梁 腹板的 ( 5 ) 砼浇注及养护 。 加固横梁及锯齿块设计采用5 o # 微膨胀砼。 砼配合 比由 主拉应力就将超过规范规定的限值 , 有 可能 出现斜裂缝。如果施工质量控 试验室根据设计要求和施工需要进行配制 , 砼 人模陷度控制在 1 4 — 1 6 , 初 制不 当 , 使箱梁腹板 产生裂缝 , 对桥梁 的刚度 和耐 久性将产生 不利影 响 , 凝时间为1 0 h , 掺微膨胀水 泥以补尝砼的收缩 , 防止产生收缩裂纹。砼材料 最终影 响桥 梁的使 用寿命 。所 以 , 在预应力混凝土箱梁结构 中, 为控 制箱 水泥采用4 2 5 # 普通硅酸盐水泥 , 粗骨料采用5 — 2 0 m m 碎石 , 细骨料采用中砂 梁腹板的斜 向裂缝 , 在腹板中配制竖 向预应力筋 。 横 向预应力对箱梁结构 ( 河沙) , 骨料应 干净 。 砼 由商 品砼工厂生产 , 用砼搅拌运输车运 至施工点进 的主要作用 是加 强桥梁的横向联系 , 增加桥面板 的刚度 , 增大悬臂板 的抗 行灌 注 , 不合格的砼严禁运至现场 , 砼工厂产量应根据现场灌 注速度来控

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法公路桥梁是公路交通的重要组成部分,其安全性和运行效率至关重要。

然而,随着时间的推移和使用频率的增加,桥梁结构会逐渐老化并出现裂纹等缺陷,给桥梁的安全性和使用寿命带来很大的威胁。

因此,如何有效地加固和修复桥梁结构是目前研究的热点之一。

预应力加固是一种有效的加固方法,可通过在构件中施加预应力张拉筋或钢束,有效地提高桥梁的承载能力和抗震性能。

为了保证加固质量和效果,施工中需要严格控制各个环节,特别是体外预应力加固施工方法。

体外预应力加固的施工方法主要包括以下步骤:1. 加固方案设计。

在加固方案设计阶段,需要充分考虑桥梁结构的性质、缺陷的程度和位置、预应力张拉筋或钢束的数量和位置等因素,进行设计计算和模拟分析,确定最优化的加固方案。

2. 施工准备。

在施工前,需要对加固现场进行充分的规划和准备工作,包括材料的准备、设备的检查和调整、施工方案的制定等。

3. 预应力张拉筋或钢束的安装。

在安装预应力张拉筋或钢束前,需要对构件进行清洁和修剪,以便于张拉筋的固定和传力。

然后钢束或张拉筋通过固定件与构件连接,并进行张拉。

4. 预应力调整。

在张拉完成后,需要对张拉力进行调整,检查张拉力是否符合设计要求。

5. 灌浆封端。

在张拉完成并完成调整后,需要将钢束张拉端和预埋管道灌入灌浆封端,以保证预应力张拉筋的长期稳定性和安全性。

6. 砌筑保护层。

在预应力张拉筋和钢束封端灌浆完成后,需要在构件表面进行砌筑保护层,以保护预应力张拉筋或钢束不受环境损害。

在加固过程中,需要注意以下一些问题:3. 在进行预应力张拉时,需要掌握张拉力的控制,并及时调整。

4. 灌浆封端时需要注意灌浆质量和密封性,并进行充分测试等保障措施。

5. 在砌筑保护层时应注意保证质量,防止出现不良影响。

总之,体外预应力加固是一种有效的加固方法,在施工中需要严格控制各个环节,确保加固质量和效果。

同时,需要注意施工安全和环保问题,保护施工人员的生命安全和环境的健康。

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法公路桥梁是公路交通重要的组成部分,其安全和可靠性对于保障交通的顺畅和人民的生命财产安全至关重要。

由于桥梁长期承受车辆荷载和自然环境的作用,桥梁结构可能会出现裂缝、变形等问题,进而影响桥梁的使用寿命和安全。

为了解决这些问题,可以采取体外预应力加固方法来加固桥梁结构。

体外预应力加固是指在桥梁的表面上根据实际需要设置预应力钢束,通过张拉钢束来产生预应力,然后传递到桥梁结构中,将结构牢固地连接在一起,增加桥梁的承载能力和刚度。

1. 桥梁检测和设计:在进行体外预应力加固之前,需要对桥梁进行全面的检测和评估,确定桥梁结构的问题和需要加固的区域。

然后根据桥梁的实际情况进行设计,包括预应力钢束的位置、数量、预应力力值等。

2. 表面处理:在预应力钢束的设置位置,需要进行表面处理,将表面杂物清理干净,确保与预应力钢束之间的黏结性和粘结强度。

3. 钢束设置:根据设计要求,在桥梁的表面设置预应力钢束,通常是通过预埋套管的方式进行设置。

这需要在桥梁结构上开槽或者钻孔,并将套管安装在其中。

4. 钢束张拉:在套管中穿入预应力钢束,然后利用拉伸设备对钢束进行张拉。

张拉过程中需要根据设计要求控制张拉力度和时间,确保预应力的准确施加到桥梁结构中。

5. 锚固:张拉完成后,将钢束的末端固定在桥梁上的锚固件上。

为了增加固定强度,锚固件通常设置在桥梁内部的混凝土块中。

6. 后张:如果需要调整预应力的大小或者对桥梁进行局部加固,可以进行后张操作。

即在预应力钢束张拉完成后,在预应力钢束两端之间的段落上进行张拉,再次增加预应力力度。

7. 预应力锚固端保护:为了保护预应力锚固端免受环境侵蚀和损坏,需要进行保护措施。

常见的方法有涂刷防腐涂料、安装保护套管等。

体外预应力加固是一种有效的桥梁加固方法,通过在桥梁表面设置预应力钢束,并通过张拉预应力钢束来增加桥梁的承载能力。

施工过程需要严格按照设计要求和施工规范进行操作,确保加固效果和安全可靠性。

体外预应力法在梁式桥梁加固中的应用研究

体外预应力法在梁式桥梁加固中的应用研究

四、施工工艺
体外预应力加固法的施工工艺主要包括以下步骤:
1、施工前的准备工作:包括对结构的检测和评估,确定需要加固的部位和所 需的预应力筋数量等。
2、安装锚具和预应力筋:将锚具和预应力筋按照设计要求安装在结构上。 3、张拉预应力筋:通过张拉设备将预应力筋张拉到设计要求的吨位。
4、固定锚具:将锚具固定在结构上,确保预应力筋的应力不会损失。 5、喷涂保护层:在预应力筋表面喷涂保护层,防止钢筋腐蚀。
(3)施工难度较大。体外预应力法的施工过程相对复杂,需要较高的技术水 平和经验丰富的施工队伍,可能影响施工质量和进度。
2、注意事项及处理方法
(1)加强体外预应力筋的维护和保养,定期进行检测和维护,确保其强度和 稳定性。对于暴露在环境中的预应力筋,需要采取防氧化、防腐蚀等措施。
(2)在加固设计时,应考虑增加结构的自重,以及其对原结构的影响。可以 通过优化加固方案、选择轻质高强的加固材料等方法来减轻自重增加的影响。
(3)施工
在施工过程中,需要先将体外预应力筋按照计算结果进行布置和固定,再对梁 体进行加固施工。体外预应力筋的布置需要考虑其对原结构的影响,以及加固 后的效果。在施工过程中,还需要进行施工监测和质量控制,确保施工质量和 安全。
3、应用效果
体外预应力法在梁式桥梁加固中的应用效果显著。通过对某高速公路桥梁的加 固实例进行分析,发现采用体外预应力法加固后,桥梁的承载能力得到了有效 提升,同时桥梁的裂缝和变形情况也得到了明显改善。此外,体外预应力法的 施工周期较短,对交通影响较小,得到了业主和路政部门的好评。
(3)在施工过程中,应选择技术水平高、经验丰富的施工队伍,并加强施工 质量的监督和管理。同时,在施工过程中需要进行施工监测和安全控制,确保 施工质量和安全。

桥梁体外预应力加固方法

桥梁体外预应力加固方法

桥梁体外预应力加固方法随着工程建设规模和难度的不断提高,桥梁作为连接两地交通的重要设施之一,也在不断的需要加固和维护。

其中,传统的加固方法主要是钢筋混凝土缺陷加固方法,但是该方法不能彻底解决桥梁的问题,特别是当桥梁出现负载不稳、预应力不足等现象时,需要采用更加先进的加固方式,这时候桥梁体外预应力加固技术就逐渐被广泛采用。

桥梁体外预应力加固方法是指在保留原桥体的同时对桥梁结构进行改造,增加其抗弯、抗扭、承载力等综合性能,以达到提高桥梁运营质量、延长使用寿命的目的。

该方法的原理是通过在桥梁悬挂支座的两侧以及跨中区域处预置张应力钢索,再通过上面的张力作用对桥梁结构进行加固。

桥梁体外预应力加固方法主要包括以下几个步骤:1. 桥墩顶部制作预留孔洞或加固托盘,以备张应力钢索锚固。

2. 经过钻孔施工、预张及定锚等多道工序在桥墩顶部和桥梁悬挂支座两端各设立一个张应力系统,并确定张应力钢索的预张值和张拉方法。

3. 进行张应力钢索的张拉、固定和切断,同时进行张应力囊的充气和灌浆作业。

4. 根据设计要求应用预应力钢索对桥梁结构进行加固,提高桥梁的梁底板强度和刚度。

桥梁体外预应力加固方法相比传统加固方法优势明显,其主要好处包括:1. 可同时提高桥梁的抗弯、抗扭、抗振动能力,达到综合性的加固效果。

2. 可在不影响原有桥梁结构和功能的基础上进行加固。

3. 加固效果稳定长久,能够达到延长桥梁寿命的效果。

4. 预制和安装工程均可不受桥梁施工期限的限制,可在桥梁使用期间进行维护或加固。

然而,桥梁体外预应力加固方法也存在一些不足之处:1. 适用性有限,需要事先经过系统的评估和分析才能决定是否采用该方法。

2. 实施难度较大,需要高度专业化的施工团队和先进施工设备。

3. 投资成本较高,不适用于小型桥梁加固。

总之,桥梁体外预应力加固方法是目前桥梁加固领域中的一种先进技术,具有良好的加固效果和稳定性。

尽管其实施存在一些限制,但随着施工设备和技术的不断优化,相信该方法也会得到越来越广泛的应用。

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法

公路桥梁体外预应力加固与施工方法1. 引言1.1 研究背景公路桥梁是城市交通运输系统中不可或缺的重要组成部分,承载着大量的车辆和行人通行。

由于长期使用和自然因素的影响,公路桥梁的结构会逐渐出现老化和损坏的现象,给桥梁的安全性和稳定性带来了不小的隐患。

提高公路桥梁的承载能力和延长其使用寿命成为了工程技术领域的重要研究课题。

研究公路桥梁体外预应力加固与施工方法具有重要的理论和实际意义。

通过深入探讨这一领域的技术原理和施工技术,不仅可以为公路桥梁的加固维修提供科学依据和技术支持,还可以为相关领域的工程技术发展提供借鉴和启示。

1.2 研究目的公路桥梁体外预应力加固与施工方法的研究目的是为了提高公路桥梁的承载能力和安全性,延长其使用寿命。

通过研究预应力加固方法,可以有效地改善已有桥梁的结构性能,减少结构缺陷和裂缝的发生,提高桥梁的抗震能力和整体稳定性。

通过研究施工方法,可以确保加固工程的施工质量和效率,减少施工过程中的安全隐患,保障施工人员和过往交通的安全。

在当前社会发展的背景下,公路桥梁扮演着连接城市的重要角色,承担着巨大的交通压力。

随着桥梁的使用时间不断增长,其结构性能和稳定性逐渐下降,给交通安全带来了一定的隐患。

开展公路桥梁体外预应力加固与施工方法的研究具有重要意义,可以为保障公路桥梁的安全运行提供技术支撑和解决方案。

通过本次研究,旨在总结和探讨公路桥梁体外预应力加固方法及施工技术,为相关领域的专业人士提供参考和指导,促进公路桥梁工程的规范化和提升。

1.3 研究意义公路桥梁是现代交通运输系统中不可或缺的重要组成部分,是连接城市与乡村、衔接陆路之间的重要枢纽。

随着城市化进程的加快,公路桥梁的负荷量逐渐增大,部分老旧桥梁结构存在疲劳、裂缝等问题,给桥梁的使用安全带来一定的隐患。

体外预应力加固作为增强和修复公路桥梁结构的一种有效手段,具有操作简便、效果显著、工期短等特点。

通过对桥梁进行加固,可以提高桥梁的受力性能和承载能力,延长桥梁的使用寿命,提高交通运输的安全性和效率,促进城乡交通的发展。

公路梁桥体外预应力加固设计与施工方法研究_艾军

公路梁桥体外预应力加固设计与施工方法研究_艾军

第32卷第5期2002年9月东南大学学报(自然科学版)JO UR NAL OF SOUTHEA ST UNIVER SITY (Natural Science Edition)Vol 132No 15Sept.2002公路梁桥体外预应力加固设计与施工方法研究艾 军 史丽远(南京航空航天大学土木应用技术研究所,南京210016) (苏州科技学院城建系,苏州215011)摘要:提出了体外预应力加固体系的设计理论与构造要求,结合实际加固工程进行静载试验,比较加固前后桥梁在试验荷载作用下实际工作状态,测定结构的强度、刚度及抗裂性能,从而确认其加固效果.总结出体外索加固桥的具体施工步骤以及关键技术,可应用于工程设计.关键词:公路桥梁;体外预应力加固;设计与施工中图分类号:U447127 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2002)05-0771-04Discussion of design and construction methodon extraneous prestressed strengthening technique for bridgeAi Jun 1Shi Liyuan2(1Iinstitue of Civil Engineering Technique,Nanjing University of Aeronautics and As tronautics,Nanjing 210016,Chi na)(2Department of Urban Cons truc tion,Suzhou Science and Technology Ins ti tute,Suzhou 215011,China)Abstract : According to extraneous prestressed strengthening practical bridge project a quiescent load test was conducted and the working behavior of the bridge under test load was analyzed.The strength,stiffness and resistance to crack were tested,and the effect of extraneous prestressed strengthening technique on bridge was properly assessed.This paper provides design theory and construc tion demands and sums up cor -responding construction method and technological keys,which can be applied in engineering design.Key words : highway bridges;extraneous prestressed strengthening technique;design and construction 收稿日期:2002-05-10.基金项目:苏州市科技发展资助项目(SS9904). 作者简介:艾军(1952)),男,教授,ajz xh@.随着我国经济建设的发展,公路网已基本形成,但公路网中部分桥梁抗震性能不良、承载力不足,影响其安全性和使用功能,需采用加固措施提高承载力以适应交通需要.旧桥加固将是桥梁工程界一个非常迫切的任务.体外预应力是一种有效的桥梁加固方法,简单易行,不影响行车,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[1~5].1 体外索加固桥梁的设计方法111 设计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、粗钢筋与槽钢组合而成.体外索布置如图1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.在正常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112 钢筋混凝土梁加固后抗弯强度验算钢筋混凝土梁加固后,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12bx R c +12(b i -b )h i 2x -h i xR c -A s R s -A p R p =0(1)13bx 2R c +3x -2h i 6x (b i -b )h i 2R c +A s R s (h s -x )+ A p R p (h p -x )=0(2)R c =R s n xh s-x(3)式中,符号意义同桥梁规范.联立式(1)~(3),采用牛顿迭代法求出R c ,R s ,若满足R c [[R c ],R s [[R s ],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.图2 截面内力及应力分布2 桥梁加固设计实例昆山通城河桥为平均跨距L 为1310m 的钢筋混凝土T 型梁桥,原设计荷载为汽10级、拖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[6].T 型主梁翼缘宽178cm,翼缘厚12cm,梁肋宽18cm,受拉Ò级,钢筋面积为44127cm 2,采用C25混凝土,体外索布置如图1所示,支点距转向块L 3为180cm,转向块的间距L 2为840cm,端锚固点距转向块L 1为150cm,中心轴距梁上边缘y 0u 为19114cm,中心轴距梁下边缘y 0d 为60186cm,h 1为端锚固点至中心轴距离,h 2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、图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~表3.图3 测点纵向布置图(单位:cm)图4 跨中横向测点布置图(单位:cm)由表1数据表明主梁跨中挠度为5143mm,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G 满足016~019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.表1主梁跨中挠度比较截面位置梁号实测值Y L /mm 计算值Y t /mm G =Y L /Y t偏心加载1#5143810101682#414061010173中心加载1#5114618501752#512471240172表2 加固前后混凝土应力比较 MPa计算位置应力值R L R p R 上边缘加固前317203172加固后4199-11463153下边缘加固前-111160-11116加固后-111944138-7156表中,R L 为汽车荷载产生的应力;R p 为预应力产生的应力;R 为总应力.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014~018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.772东南大学学报(自然科学版)第32卷表3钢筋实测应力与理论计算值的比较载位梁号实测应力RL/MPa理论应力Rt/MPa校验系数G=RL/R t偏心加载1#56188012401703#5516601180181中心加载1#40166816001673#5810721590180荷载试验表明:在汽15荷载标准作用下,加固后桥梁的抗弯承载能力系数为1151,达到加固要求,该加固方法是可行的.3施工过程311钻孔与碳纤维粘贴在T型梁的腹板钻孔洞时,避开梁中受力钢筋.洞口周围粘贴了30cm@30cm碳纤维,以增强混凝土的局部抗压能力.312穿索与预应力张拉首先对每根无粘结钢绞线贴上编号标签,逐根将钢绞线穿入钢栓孔洞中,并调整至最佳位置.然后安装锚杯和夹片外螺母,将千斤顶和张拉配件安装就位,最后进行预应力张拉.张拉程序:0y10%R con(读初始伸长值l1并作记录)y R con(测量伸长值l3并作记录)y卸荷至零.采用一端张拉法对钢绞线在梁两侧各一根进行对称张拉.张拉时,采用张拉力和预应力筋伸长量双重控制.张拉过程中,跟踪观测每片主梁的跨中挠度和裂缝闭合情况,挠度记录见表4.表4主梁跨中挠度mm 张拉情况实测总挠度1#2#3#4#3#梁0.84 1.63 2.22 1.652#梁 1.97 1.30 1.530.591#梁 3.38 1.670.500.004#梁0.060.51 1.42 2.90合计实测挠度 6.25 6.11 5.67 5.14计算挠度 6.00 6.20 6.20 6.00张拉过程采用以张拉力控制为主,伸长值校验的方法.初应力时量取千斤顶活塞的伸长量l1,张拉达20%R con时再量取千斤顶活塞的伸长量l2,二者之差为钢索的实际推算伸长量.张拉应力达100%R con,再量取千斤顶活塞的伸长量l3,l3与l1之差为钢索的实际张拉伸长量.实际张拉伸长量与实际推算伸长量之差,与理论伸长相比误差不超过+10%,-5%.预应力张拉记录见表5.表5预应力张拉预应力筋编号实测伸长值/mm理论伸长值/mm偏差率/%梁1#14644415梁1#24744618梁1#34344213梁1#44544213梁2#15554119梁2#25654317梁2#35854714梁2#45454010注:梁1#1为1#梁张拉第一根预应力钢绞线,其他以此类推.预应力张拉的理论伸长量计算按规范要求进行,采用平均张拉应力法即$L=F p L pA p E p式中,F p为平均张拉力;L,A p,E p分别为预应力钢绞线计算长度、面积和弹性模量单根钢绞线的张拉力分别为120kN(2片中梁)、100kN(2片边梁);初应力取张拉力的10%,即分别为12kN,10kN.由表4、表5数据可以看出,张拉时,跨中向上挠度实测值与理论计算值吻合较好,说明理论计算的正确和施工质量的可靠.4施工总结411防松套本加固工程体外预应力索锚固体系中采用的是单孔夹片式锚具,设计控制索力为100kN,120 kN,属于较小的张拉吨位.由于桥梁长期承受较大振动荷载,疲劳作用会引起锚具中的夹片放松,甚至导致锚具失锚.为防止此类事故发生,本工程采用了夹片防松装置)))防松套.同时,在防松套与锚具夹片之间放置弹簧垫圈,使防松套对三夹片均匀施力,并起减振作用.412钢销栓和转向块钢销栓和转向块是本次加固工程中的最关键构件之一,转向块装置如图5所示.转向块设计与施工必须符合以下要求:1)满足张锚体系锚固及传力的功能要求转向块由钢板焊接而成,保证有效传递预应力.2)结构混凝土局部承压承载能力对体外索实施预应力张拉后,在索力作用下,销栓对混凝土孔壁具有拉索方向的挤压力,销栓的尺寸要与混凝土洞口尺寸、混凝土强度等级相符合,以满足混凝土的局部承压要求.773第5期艾军等:公路梁桥体外预应力加固设计与施工方法研究图5转向块装置(单位:cm)3)锚下栓体钢材的局部承压承载能力在索力作用下,锚具的锚环将对钢栓产生挤压力,应在锚下栓体表面加工合理的平面,此平面既要保证锚具稳定受力,又要保证与体外索垂直.4)销栓应有足够的抗弯、抗剪承载能力和抗变形能力其剪切变形和弯曲变形尽量小,确保锚环安装牢固后能够与预应力索的索力方向相协调. 413张锚体系的保护选用无粘结钢绞线作为体外预应力索,外裹油脂和塑料护套可起到保护预应力索的作用,具有一定的耐久性.张锚体系两端的锚具和防松套采用玻璃丝布缠包油脂的方法加以保护.5结论1)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.2)体外索加固法有效地改善了主梁在正常使用阶段的工作性能,裂缝宽度变窄,挠度明显减小,增强了结构的耐久性.3)预应力索的转折点处的构造要仔细加以考虑,以防止断丝;锚固端选择抗震性能好的锚具,体外索的锚固与构件的连接是加固设计与施工的关键.4)验证了体外索加固计算方法的正确性和实用性,可应用于工程设计.参考文献(References)[1]黄侨,张树仁.体外预应力加固设计原理[J].哈尔滨建筑工程学院,1990(3):1013.Huang Qiao,Zhang Shuren.A design method of strengthen-ing by external pres tressed tendons[J].Ha.erbin Construc-tion Engineering Institute,1990(3):1013.(in Chi nese) [2]Takebayashi T,Leung Y W.Ful-l scale destructi ve test of aprecast segmental box g i rder bridge with dry joint and external tendons[A].In:Procee ding of I nstitute o f Civil Engineering Structu re an d Building[C].1994,104(3):297315.[3]乔墩.体外预应力技术及其在桥梁工程中的应用[J].重庆交通学院学报,1992,11(3):4655.Qiao Dun.The technology of external prestressed tendons and its application in bridge engineerin g[J].Jou r na l of Chongqing Jiaotong Unive rsity,1992,11(3):4655.(in Chinese)[4]卢文良,李方志,许克宾.体外预应力加固铁路混凝土桥梁设计方法[J].北方交通大学学报,1999,23(4):2225.Lu Wenliang,Li Fangzhi,Xu Kebin.A design method for strengthening railway concrete beam by external prestressed tendons[J].Jou rnal of Northern Jiaotong University,1999, 23(4):2225.(in Chinese)[5]Srini vasa Rao P,Mathew George.Behavior of externally pre-stressed concrete beams wi th multiple devitors[J].ACI Structu re Journal,1996,93(1):387396.[6]交通部.JTJ023)85公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社,1985.774东南大学学报(自然科学版)第32卷。

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公路梁桥体外预应力加固设计方法
艾军史丽远
苏州科技学院苏州215011
摘要:体外预应力技术是加固既有桥梁、提高桥梁现有承载能力切实可行的有效措施。

提出体外预应力加固钢筋混凝土简支梁桥的设计计算方法和加固体系的检算方法。

关键词:体外预应力;加固;设计;承载能力
目前,国道、省道公路网已基本形成,交通运输业日益繁荣。

据公路管理部门大量调查结果分析,现有公路桥梁存在两大方面的问题。

一方面,相当一部分桥梁服务期限已有20年~30年,梁体已出现混凝土破损、剥落、钢筋锈蚀、产生裂缝的现象,桥梁承载能力受到影响。

另一方面,由于现在交通量增多,车辆载重增大,部分桥梁承载力明显不足,急需采用加固措施提高其承载力以适应交通需要。

加固旧桥将是桥梁工程界一个非常迫切的任务。

体外预应力是一种有效的桥梁加固方法,具有操作简单、对原结构损伤小、不影响交通、节省投资的优点[1][2],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。

结合实例验证本论文提出的体外束加固计算方法的正确性及加固效果。

1 体外预应力筋的设计内容
1.1 体外束的线形布置
体外束的线形有多种形式,为了满足旧桥加固后承载力的需要,一般采用折线形,梁的跨中部分体外束布置在腹板下缘处,满足正截面抗弯强度要求;在约离支座1/3L~1/4L 处体外束向上弯起,并锚固在梁两端,满足梁的抗剪强度要求。

体外束材料一般由无粘结钢绞线、粗钢筋与槽钢组合而成。

1.2 体外束的预应力损失计算
体外束加固旧桥时,其构造与有粘结预应力混凝土梁不同。

因此,体外束的预应力各项损失计算与有粘结预应力混凝土梁有较大差异。

在桥梁加固施工中,由于张拉力的读数是在梁体发生弹性压缩的情况下测取的,故分批张拉引起的混凝土弹性压缩损失σs4为零,在活载作用下,引起体外束中的拉力增量时,均以考虑了梁体的变形协调及体系的内力平衡,故活载拉力增量也不会引起预应力钢筋中的混凝土弹性压缩损失。

对于全桥整体工作的梁来说,后张拉的各片梁会引起先张拉各片梁变形,产生预应力损失。

因旧桥混凝土的收缩、徐变在长期使用中已基本完成,该项损失较小,可近似取为零。

由以上分析可知,体外预应力筋的预应力损失比有粘结预应力混凝土梁预应力筋要小。

所以体外束的张拉控制应力应适当降低,以避免体外束长期处于高应力状态下工作,改善加固体系结构的受力状态,建议其张拉控制应力值比公路桥规中规定的限值降低10%左右。

1.3 体外束面积的确定
体外束面积通常根据梁的控制截面的抗弯强度确定。

具体方法:①检算旧桥的承载力或通过桥梁静、动载试验评定旧桥的承载力;②确定加固后梁所要达到的承载能力,并计算加
固前后梁的承载力的差值;③根据此差值,按结构设计原理初步估算体外束的面积;5按一般原则,确定转向块和锚固端的位置,并进行全梁承载力校核;⑤按正常使用状态验算各项指标[3],直至满足各项要求为止。

1.4 转向块和锚固端处局部承压验算
转向块装置在满足功能要求的前提下,越简单越好,结构尺寸越小越好,转向块处混凝土的局部应力验算非常重要。

不同的构造,锚固形式不同。

昆山通城河桥是采用钢销锚固,钢销采用直径为75mm、长度为480mm的圆柱,距两端70mm处铣出80mm×33.5mm的锚固平面,梁端腹板上缘钻直径为80mm的锚固孔,局部承压满足规范要求。

锚孔部位腹板两侧分别粘贴一层30mm×30mm的碳纤维,以确保安全可靠。

固定端采用挤压锚,张拉端采用夹片锚,并套上防震钢套。

转向块采用钢板与槽钢22焊接而成,槽钢22在体外索转向处包住梁腹板,槽钢下钢板铣出相应曲面,并焊上防滑粗钢筋。

转向块和锚固端构造的合理设计是体外预应力可靠传递的保证。

2 体外束结构的预应力增量计算
用体外束加固的简支梁的受力特点是预加力的控制值在桥梁上部结构恒载作用下测取的,整个体系处于平衡状态下的一次超静定结构,对加固后的混凝土梁截面应力验算时,仅计算由活载引起的体外束中的应力增量。

加固体系对外是静定的,不影响体外束应力增量计算。

加固体系计算图式见图1,根据力法原理,运用图乘法可求出体外束的内力增量⑽NP=f(Ay、q)。

在原梁参数及体外束构造、材料均已知时,体外束应力增量主要与水平筋面积和外荷载有关。

图1 加固体系计算示意
3 加固后梁的承载能力检算
3.1 钢筋混凝土梁加固后抗弯强度检算
钢筋混凝土梁加固后,在使用荷载作用下的正截面强度检算时,按照公路桥规的容许应力法进行。

以T形梁为例,截面内力及应力分布如图2所示,则有平衡方法:
12bxσh+1
2(bi-b)hi
2x-hixσh-Agσg-Ayσg=0
13bx2σh+3x-2hi6x(bi-b)h2iσh+Agσg(h0-x)+Ayσy(hy-x)=0
σh=σghx
h0-x
联立方程组,采用牛顿迭代法求出σh、σg,若满足σh≤[σh],σg≤[σg],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。

斜截面强度验算从略。

图2 截面内力及应力分布示意
3.2 钢筋混凝土梁加固后斜截面抗剪强度检算
加固后的梁具有预应力混凝土梁的某些特征,但与有粘结预应力混凝土梁相比,在构造、梁体尺寸、预应力大小方面有较大的区别。

加固体系的受力特点更类似于普通钢筋混凝土梁,
故斜截面抗剪强度检算建议按普通钢筋混凝土梁计算。

加固后梁所需剪力减去体外束承受的剪力等于钢筋混凝土梁所承受的剪力。

实际加固工程中,斜截面抗剪强度检算截面可按公路桥规中规定选定。

3.3 加固体系的挠度验算
用体外束加固的钢筋混凝土梁,其挠度f与弯矩M的变化规律与部分预应力混凝土梁相似。

在正常使用阶段,加固后梁体的挠度主要有两部分组成:一部分是恒载与活载产生的挠度;另一部分是有效预应力与体外束拉力增量产生的。

前者计算同普通钢筋混凝土梁,后者的计算方法可参考预应力混凝土梁在预加力作用下的上拱度的计算方法或根据力法原理求出。

梁体的挠度计算均可按弹性理论计算,其关键问题是刚度的取值,梁体截面开裂前可取0.85EhI0,梁体截面开裂后可取0.85EhI01。

按公路桥规,在不计冲击力的活载作用下,产生跨中挠度不应超过跨度的1/600。

3.4 加固体系的裂缝验算
用体外束加固的混凝土梁,由于体外束布置在梁体之外,与混凝土无粘结作用。

因此,其抗裂性更接近与普通钢筋混凝土梁,可采用公路桥规中关于普通钢筋混凝土梁的裂缝宽度计算公式:
δf=C1C2C3σgEg(30+d)(0.28+10u)式中各参数均按公路桥规取用。

其允许裂缝宽度建议按公路桥规中普通钢筋混凝土梁的允许裂缝宽度采用。

图3 体外束布置示意
4 算例
昆山通城河桥为跨径L=13.5m的钢筋混凝土T形梁桥,原设计荷载为汽—10级、拖—60;加固后桥梁承载能力要求提高到汽—15级。

进行全面加固计算,基本数据如下:bi =178cm,b=18cm,h=80cm,h1=12cm,h0=71cm,Ag=44.27cm2,Eg=2.0×105MPa,E y=1.9×105MPa,[σg]=180MPa,25#混凝土,[σw]=10.5MPa,n=20。

加固前,对旧桥进行了静、动载试验,评定其承载能力为汽—10级,跨中抗弯承载能力为679.90kN—m;采用体外束加固,体外束布置如图3所示,L3=180cm,L2=840cm,L 1=150cm,H1=19.14cm,H2=60.86cm.
按上述方法反复计算每片主梁采用4束无粘结预应力钢束。

Rby=1960MPa,Ay=5.6c m2,σye=625MPa,σk=855MPa。

加固后检算结果:受压区高度x=17.8cm。

σg=167.8M Pa<[σg]=180MPaσha=8.0MPa<[σw]=10.5MPaσy=626MPa<0.65Rby=1209MPa 加固前后试验指标对照见表1满足要求。

斜截面强度验算从略。

5 结语
5.1 从表1数据可知:用体外束加固旧桥是非常有效的措施,具有加固、卸载及减小结构内力的作用,值得更广泛地推广应用。

但从体外束设计到施工仍有若干问题值得研究。

(1)关于各项挠度计算过程中,主梁刚度的不同取值问题;
(2)分批张拉预应力钢束时,预应力损失和影响系数研究;
(3)施工阶段的质量监控研究。

5.2 预应力束的转折点处的构造要仔细加以考虑,以防止断丝,体外束的锚固与构件的连接是加固设计的关键。

5.3 随着荷载的增加,构件发生变形,由此产生的体外预应力筋中的拉应力的增量及位置的变化均使预应力随之增减,精确计算时应进行非线形分析。

参考文献
[1]卢文良.预应力体外束加固既有铁路桥梁,铁道标准设计.1997(10);4~5 [2]乔墩.体外预应力技术及在桥梁工程中的应用.重通学院学报.1992,(9):45~5 0
[3]JTJ023—85 公路钢筋混凝土及预应力凝土桥涵设计规范.北京:人民交通出版社,1 985
(摘自:中国路桥资讯。

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