体外预应力加固梁桥理论及实例分析

摘要 ： 体 外预 应 力加 固 梁桥 施 工 简便 ， 且 在 基本 不 增加梁 截 面 高度和 自重 的条 件 下 ， 可提 高梁 抗 弯 、 抗 剪承 载 力和 改善 其在 使 用 阶 段的性能。 本 文通 过 对体 外 预应 力 加 固 粱桥 理 论 加 以 阐述 ． 并 通过 一 个工 程 实例 计算 ． 对 进行 体 外预 应 力加 固前后 粱桥 的承 栽 力 、 挠 葭及 葱 南进行 蟪比 分坼
图 １有 限 元模 型
４ ． ３加 前 后 计算 对 比分 析
¨） 计 算 结 果 为 加 固前 该 桥 第 二跨 跨 中截 面 正 截 面 抵 抗 弯 矩 为４ １ ４ ６ ８ ． ９ Ｋ Ｎ ｍ．经 过 体 外 预 应 力 加 固 后 其 正 截 面 抵 抗 弯 矩 为 ４ ８ ７ ８ ７ ． ９ Ｋ Ｎ ｍ． 其 承 载力 提 高 了 １ ７ ． ６ ％
关键 词 ： 体 外预 应 力 加 固理 论
１ ． 引言
梁桥 对 比分 析
。
针 对 该桥 梁病 害特 点 ． 主要 由于箱 梁底 板及 腹板 开裂 且 裂缝 宽
钢 筋 混 凝 土 梁 式 桥通 常包 括 简 支 梁 、 悬 臂 梁 和 连 续 梁 等 。 当 度 超限 而引起 预应力 钢束 永存预应 力不 足所造 成 的 ．因此 主 要采用 从 而 改 善 该桥 不 利 的受 力 状 态 。 其存 在结构缺陷 ． 尤其是其 承载力不足或需要提高荷 载等级 ． 既 体 外预 应 力 加 固法 加 固该 桥 ．
加 固前 位 置 挠度
Ｃ ｍ
加 固后 挠 度 Ｃ ｍ 应 力 Ｍｐ ａ
应 力
Ｍｐａ
体 外 预 应 力 加 固设 计 计 算 步 骤 ：① 计 算 求 出加 固 构 件 提 高 荷 载 等 级 前 所 受 荷 载 及 其 引起 的 内 力 ． 包 括 恒 载 和 活 载 内力 ： ⑦ 计 算 提 高 荷 载 标 准 后 的 活 载 内 力 ．并 由恒 载 和 活 载 的 组 合 来 验
（ ２） 特 点
优点 ： 由于 预 应 力 所 产 生 的 负 弯 矩 抵 消 了一 部 分 荷 载 弯 矩 ． 致使梁板 的弯矩减小 ． 裂 缝 宽度 缩 小 甚 至 完 全 闭合 ． 能 较 大 幅度 提 高或恢 复桥梁 的承载能力 ； 施工 工艺简单 、 干扰 交通少 、 所 需 设 备简单 、 人力 投入 少 、 ］ 二 期短、 经 济效益 明显 ； 对 原 结 构 损 伤 小． 可 以 做 到 不影 响桥 下 净 空 、 不增 加 路 面 标 高 等 。 缺点 ： 由 于预 应 力 加 丽 梁桥 时 预 应 力 筋 布 置 在 梁 截 面 外 部 ．
状况． 达 到 提 高 桥 梁 承 载能 力 的 目的
２． 体 外 预 应 力 加 固 法 的适 用 范 围及 特 点
该 桥 结 构 有 限元 模 型 采 用 Ｍｉ ｄ ａ ｓ ／ Ｃ ｉ ｖ ｉ １ ２ ０ １ ０建 立 。 有 限元 模 型 其 中。 主梁 采 用 梁 单 元模 拟 。 体 外 预 应 力 加 固 法 适 用 于 心 板 和 箱 梁 等 闭 口截 面 、 如 Ｔ 包 括 主 梁 和支 座 等 边 界条 件 的模 拟 ． 梁 或 ｎ型 梁 等 带 肋 的 开 ［ ２ １ 截面、 带刚性腹板 （ 或波纹钢 腹板 ） 的 该 桥 加 固 前后 模 型 均 使用 节 点 ８ ６ 个． 单元 ８ ０个 。 有 限元 模 型 图
（ ２ ） 在 最 不利 荷 载 作 用 下 ． 按 承 载 能 力 极 限 状 态 进 行 荷 载 组 合． 主 梁 主要 截 面 加 固前 的应 力 和 挠 度 对 比见 表 １
表 １ 主 梁 主要 截 面加 固前 的 应 力和 挠 度 对 比
力 筋 在 原 梁 上 产 生 的预 应 力 内力 ． 基本上与恒 载内力相反 ． 所 以 体 外 预 应 力 实 际起 到卸 荷 作 用
ｆ １ ） 适 用 范 围
三角 彤 截 而和 带 将 架 腹 板 的 箱 形 截 而 体 外 预 应 力 加 固 法 适 用 １所 示 ． 于巾小跨径桥 梁 ， 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 ． 已 达到 较 好 的加 固效 果
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体 外 预 应 力 加 固 梁 桥 理 论 及 实 例 分 析
何玲 玲 张 亚妮 （ 长 安 大学 公 路学 院 陕 西 西安
７ １ ０ ０ ６ ４）
中图分 类 号 ： ＴＢ
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需 要 对 桥 梁 主 要 受 力 结 构 进 行 加 固时 ． 可在梁体外 部 ． 即梁 底 或 粱两侧 ， 设置 钢筋或钢筋 束 ． 并施加预应力 ， 以 改 善 桥 梁 的受 力 对 于 受 力裂 缝 相对 较 多 的箱 梁 ． 在底 板 下缘 安 装钢 结 构 齿板 。 张拉 ３ ｑ ｏ ｓ １ ５ ． ２环 氧无 粘 结 钢 绞线 ４根 ． 直 线布 柬 ． 在 箱 梁 腹 板 安 装 钢结 构 齿板 及 转 向块 ． 张拉 ３ ￣ ｓ １ ５ ． ２环 氧 无 粘 结钢 绞线 ２根 。 ４ ． ２模 型建 立
易受 环 境 的影 响 ． 需要 可靠 的 防腐 设 计 ３． 体 外 预 应 力加 固法 的理 论 分 析 当 采 用 预 应 力 拉 杆 加 同钢 筋 混凝 土 梁 桥 时 ．加 固结 构性 能 和受力特征 ． 与后张法无粘结部分预应力结构相 似 ． 张拉 预 应 力 如 同外 力 一 样 作 用 在 原 梁 上 ． 原梁仍承受着恒 载内力 ： 张 拉 预 应