体外预应力加固体系的试验研究

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1、体外预应力加固体系的试验研宄（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津，300142）【摘要】木文主要是通过索力张拉试验和相应疲劳试验来验证己设计的体外索加固体系的有效性。其中通过相应试验来探求体外索索力测量的方式和滑块的受力机理，求出了滑块与混凝土之间的摩擦损失。根据相应试验，验证了该套体外预应力加固体系是有效的。【关键字】张拉试验；疲劳试验；索力测量；受力基理；加固方案国民经济随着社会的进步快速发展，进而铁路运输的需要量越来越大，所以提高铁路运输能力成为促进经济发展的重要途径。发展重载铁路是提高铁路运输能力的有效方法，提高列车速度和增加轴重是发展重载运输的两个方

2、向。然而，重载铁路的发展会对铁路桥梁的承载能力要求有大幅度的提高。我国目前重载列车最大轴重为27t,随着运输发展的要求，轴重将持续增大。通过调研分析，轴重不断增加会造成大部分既有铁路桥梁不能满足重载铁路承载力要求，并且抗震能力和竖向刚度也不能满足要求。。因此，可以通过实施有效的加固方法来提高桥梁的承载能力。因此，对铁路桥梁进行提高承载能力的加固将会成为与重载铁路运输发展相辅相成的重要工作。体外索加固既有桥梁是提高既有桥梁承载力一种非常有效的方式。1体外预应力加固体系的介绍体外索加固既有桥梁就是在梁下部受拉IX，通过张拉预应力索使之对梁体产生偏心预压力，梁体上拱，

3、荷载挠度减小，改善梁体受力状况，从而达到提高梁的承载力的目的。木套体外预应力加固体系主要有体外预应力索、梁端锚固系统、转向装置、张拉系统四部分组成。体外预应力体系全景和具体尺寸如图1和2所示。2体外预应力加固体系的有效性验证基于相应理论进行基于体外预应力加固混凝土桥梁的体外索张拉试验和体外索加固体系的疲劳试验，主要目的有如下四个：(1)探求体外索索力测量的有效方式；(2)探求体外预应力体系滑块的受力机理；(3)探求锚固端和转向装置的冇效性；(4)探求体外预应力体系的长期有效性；2.1体外索索力测量方式的确定通过体外索索力测量方式的初步必选，确定实验室体外索索力的

4、测量方式，并通过试验验证该索力测量方法的有效性。2.1.1索力测量方式的初步选择体外索索力的测量方式一般有［1】压力表读数法、压力传感器法、应变俾感器法、振动测量法、磁通量法等。根据试验室内体外索索力测量的要求，选用一种合理而且奋效的索力测量方法，对体外预应力体系的后续试验有很大的指导和实用意义。(1)压力表读数法预应力钢筋一般通过千斤顶进行张拉，通过安装于油泵上的油压表读取压力的大小。该方法虽然具有操作简单的优点，但压力表本身的缺点很多，主要有指针偏转较快、高压时指针抖动激烈，所以在读取指针示数的吋候，容易产生认为误差。所以一般不选用该种方式。(2)压力传感器

5、压力传感器测量是指将圆环形弹性材料和应变传感材料组成穿心式压力传感器。该方法虽然灵敏度较高，但成品索没有预留压力传感器的安装空间。(3)振动测量法频率振动法是利用索的力学参数，建立索的结构模型，并进行模态分析，得到索力与频率的俄关系。试验索的水平固定段长度为2.4m，无法满足频率法准确测量的要求。(1)磁、通量法铁磁性材料在守在外力的作用下，其内部将产生机械应变和应力，它的磁导率也会产生相应改变，磁通量传感器就是通过测量磁通量的变化来间接测量应力的变化。该方法虽然是无损测量、高精度、误差小，防水性能佳、安装方便并iL可用于长期监测、使用寿命长，但造价高，且成品索

6、与混凝土梁之间没有预留安装空间。(2)应变测量法因为本套试验体外预应力索所处环境为室内，所以我们选用应变测量法，即直接在索上粘贴电阻应变片，该方法操作简便、准确度高。但体外索内为的平行钢丝，需要通过相应试验验证该测量方式的准确性。2.1.2应变测量法的试验步骤及结果(1)粘贴应变片在体外索的三个位置粘贴电阻应变片，位置如图3、图4和图5所示。斜筋平行钢丝的应变片粘贴平行钢丝的应变片粘结断面图图3斜筋平行钢丝的应变片粘结及断面图图5支撑螺杆准确尺T(2)接线并安装测量仪器(2)张拉体外索并读取结果应变测量的计算结果如表1所示。从表中我们可以得到如下结论：(1)斜

7、筋上对称粘贴的应变片应变大小差距较大，上侧受压应变较小，下侧受拉应变较大；(2)斜筋上两个应变片的平均值计算的索力与支撑螺杆计算的索力相差不大；(3)叉耳式螺母计算的索力偏大。说明圆孔的存在导致该部分发生应力集中，测得应变偏大。2.2测定相应参数来得到滑块与梁体的受力机理通过应变片测量体外索斜筋与水平筋的应力，通过百分表测量滑块的移动情况，基于测量数据，并结合相关理论得到滑块与梁体受力机理并得到相应参数。试验步骤如下：粘贴应变片。水平筋和斜筋上应变片的粘结如图6和7所示。左滑块与右滑块的固定如图8所示，其移动情况如表2所示。通过计算得到，水平索力和右边斜索力，并

8、结合水平右滑块的移动情况