预应力混凝土t梁桥体外预应力加固技术研究

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1、预应力混凝土T梁桥体外预应力加固技术研究张昊男陈英昊何磊徐岳长安大学公路学院摘要：R前体外预应力法加固装配式预应力简支T梁桥，主要受限于设计理念、转向装置、锚固系统还未达到成熟应用的水平•本文基于实例工程，研究了体外束布束方式对结构性能的提升效果，对预应力加固体系中的转向装置进行了细部应力分析，验证了所提出构造的合理性，并通过实桥加固后静载试验证明了体外预应力加固法的效果.关键词：预应力简支T梁;桥梁加I占I;体外预应力;收稿日期：2017-09-20Received：2017-09-201引言预应力混凝土T梁桥具

2、有结构形式简单、施工工艺成熟、可减小混凝土梁的主拉应力和竖向剪力等优势[1],广泛应用于我国20^50m跨径的桥梁中.预应力混凝土T梁桥在长期使用过程中的损伤会不断积累，影响桥梁的使用安全，故选用高效的加固方法对预应力混凝土T梁桥进行加固修复，并提升原桥承载能力具有重要意义.在众多桥梁加固方法中，体外预应力加固法作为主动加固的代表方法，具有施工方便、节省材料且可有效提高桥梁承载力等特点，在新时期桥梁建设及加固中发挥了重要作用•目前，国内外众多学者也对体外预应力加固法进行了研究，黄侨等提岀了一种实用的体外预应力筋极限

3、应力计算公式；张继文宜对体外预应力加固普通钢筋混凝土简支梁的作用机理进行了分析;沈颖坤对采用体外预应力加固的框架梁结构内力变化进行了分析.对上述研究成果进行总结发现，大部分研究都是对体外预应力加固理论的分析,而对结构设计构造方面的研究较少，且对体外预应力加固梁的试验研究基木局限于普通钢筋混凝土梁，故需对体外预应力加固预应力混凝土梁的相关构造和计算分析进行深化研究.本文基于安康汉江大桥维修加固工程，对体外预应力法加固预应力T梁进行研究分析，并给出合理的构造形式，以给同类桥梁的加固提供借鉴.2工程概况及主要病害实桥工程

4、为安康汉江大桥，设计荷载为:汽T3,拖-60.±部结构为简支T梁，每孔由4片长33m预应力混凝土T梁组成，梁宽2.20m,高1.70m.桥梁主要存在的问题为:桥梁运营期间出现的主要病害为结构渗水侵蚀，以及由渗水侵蚀引起的混凝土开裂、钢筋外露、锈蚀以及部分钢构件外露等；3体外预应力加固构造及细部分析体外预应力加固技术可以减小施工对交通的影响，同时维修技术较为成熟，具有较好的加固效果•故对于安康汉江大桥，采用体外预应力加固法对主梁进行加固.3.1体外预应力加固构造转向装置是预应力混凝土T梁体外预应力加固中最关键的构造之

5、一，起到改变预应力筋方向，形成预应力曲线配筋的作用垃1，同时可以增强T梁的抗剪能力.转向装置处构造复杂，应力较为集屮，故需要对转向装置的受力进行细部分析.安康汉江大桥的体外预应力钢束分别由水平钢束和斜钢束组成，两种钢束分离，并在L/4处设转向装置•转向装置采用钢材焊接而成，不与主梁形成连接关系，一片主梁布置4束斜钢束、2束水平钢束.3.2转向装置细部受力分析3.2.1模型建立根据转向装置细部构造尺寸，采用MidasFEA建立转向装置实体模型•有限元模型三维视图及斜束锚板如图1及图2所示：图I工况1:跨中侧端部固定，

6、只在外侧锚垫板处施加荷载，计算外侧锚垫板的应力.工况2:支点侧侧端部固定，只在跨中侧锚垫板处施加荷载，计算跨中侧锚垫板的应力.3.3计算结果及分析在荷载工况1及工况2下，转向装置单元的主拉应力都保持在较低的水平，而角隅处应力集中较明显，荷载工况1作用下最大拉应力为185Mpa,荷载工况2作用下最大拉应力为193Mpa,均小于Q345钢材轴向容许应力.故在工况1及工况2作用下，转向块是安全的.4加固方案计算与验算4.1体外预应力加固计算4.1.1结构建模根据桥梁结构形式，采用结构分析有限元通用程序MidasCivil

7、进行空间结构的建模与分析.结构离散模型如图3所示.图3结构有限元模型下载原图4.1.2原桥承载能力计算根据有限元模型计算结果，分别采用汽-15和公路I级车道荷载，对结构内力进行荷载效应组合•汽-15级作用下跨中最大弯矩为4574.lkN-m,公路II级作用下跨中最大弯矩为6114.7kN•m.利用Midascivil进行截面抗力估算，跨中正截面抗力值为5056.56kN•m,则:4574.1kN-m<5056.56kN-m<6114.68kN-m故该桥上部结构满足汽-15级荷载，但不满足公路II级荷载，需对预应力混

8、凝土T梁进行加固，使其承载力提高，满足公路II级荷载的需要，同时满足抗裂性等要求.4.1.3体外预应力钢束面积估算估算体外预应力钢束面积时，应考虑预应力损失及松弛•加固所需预应力钢绞线的根数为：140x1860x05x0.8"6,91根故体外预应力筋的布置采用两束4*jl5.2钢绞线，钢绞线面积为140X2X4=1120mm.4.1.4加固效率计算公路II级