预应力混凝土先简支后连续梁桥加固效果分析

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学兔兔www.xuetutu.com2013年第4期广东公路交通GuangDongGongLuJiaoTong总第127期文章编号：1671—7619(2013)04—0047—04预应力混凝土先简支后连续梁桥加固效果分析罗小琴(广东省高速公路有限公司，广州510523)摘要：在分析一座预应力混凝土先简支后连续工字梁病害情况和加固措施的基础上，通过设置相应的荷载试验工况，对其采用改善主梁抗弯性能和结构横向受力整体性的加固措施进行了研究，获取结构在试验荷载下的应变和变形参数，并将其与理论计算值进行比较，对其加固效果进行了评价。结果表明：采用增设横隔板和梁底粘贴预应力纤维薄板加固措施对改善桥梁结构的受力性能是有效的。关键词：先简支后连续工字梁；荷载试验；加固效果中图分类号：U448．215文献标识码：B0引言主梁抗弯性能和结构横向受力整体性的加固措施高等级公路要求行车高速、平稳、舒适，对桥梁进行了试验研究，获取结构在试验荷载下的应变结构的连续性要求很高。采用先预制简支后连续结和变形参数，并将其与理论计算值进行比较，对其构的设计，既克服了简支梁接缝较多的问题，又避免加固效果进行了评价。了现浇连续箱梁施工速度慢、投资大的缺点，因而，1桥梁病害及维修加固情况在高速公路桥梁建设中得到了广泛的应用。一座5×35m先简支后连续工字梁桥，由4片在早期的先简支后连续梁桥结构设计中由于梁高2．0m的预应力混凝土工字梁预制拼装而成，缺乏相应的规范及参考资料，没有考虑先简支后桥宽为12．09m，见图1、图2。桥梁原结构采用预连续结构体系的固有特点，在设计、施工等方面未应力混凝A类构件设计，设计荷载为汽超一20级，对其进行相应系统的理论分析研究，而沿用单纯挂车一120，该桥于1996年8月建成通车，至今已的简支梁和连续梁的计算理论进行设计，造成结运营十多年。构端部构造、支座设置形式、施工方法和施工顺序等方面未见统一的标准，同时也给后期桥梁的结构的安全性和耐久性埋下了隐患，部分营运的先简支后连续预应力混凝土连续梁桥由于出现了负弯矩区开裂，横向受力性能差、正弯矩区开裂等早期病害，不得不采取相应的维修措施进行加固处图1桥梁立面总体布置图(单位：cm)理。48．然而，对这类桥梁结构的维修加固方法往往中J简单地套用简支梁或连续梁加固措施的经验做法央I进行维修处理，对其是否在改善桥梁结构的受力性能方面起到了有效的作用，很少进行深入分析研究。为此，本文在结合分析一座预应力混凝土先简支后连续工字梁病害情况和加固措施的基础上，通过设置相应的荷载试验工况，对其采用改善图2桥梁典型横截面布置图(单位：em)作者简Jr：罗小琴(1978一)，女，本科，工程师，从事高速公路养护管理工作。E-mail：luoxg@gdfreeway．tom·47· 学兔兔www.xuetutu.com2013年第4期广东公路交通总第127期在历年的定期检查中发现该桥存在主要病害调性来反映结构加固措施是否对主梁受力性能起为：主梁l／4跨径至3／4跨径区域存在“U”型裂到了改善作用。缝，裂缝在腹板的宽度在0．08mm至0．25mm之本次试验加载布置情况见图3，相应的加载内间，裂缝间距在20em至30cm之间，呈上宽下窄形力和效率系数如表1所示。态分布，具有明显的受力特征。针对该桥病害情表1内力和加载效率系数表况，桥梁维修加固措施主要考虑两个方面：试验弯矩／(kN·m)理论弯矩／(kN·m)加载效率／(％)(1)通过对主梁的梁底张拉粘贴有纵向预应34243566096力的纤维薄板，用以改善主梁抗弯性能；(2)通过在桥跨1／4跨径、跨中、3／4L跨径处新增三道横隔板并张拉横向预应力，凿除原8cm沥青砼桥铺，浇筑10em纤维素纤维防水砼桥面铺装，改善桥梁结构的横向整体受力性能。F亍一『2改善主梁抗弯性能的加固效果分析一2耍—二仨圭==二丁2．1试验方法和工况设置1215I330l130200200I130I330i966d500该桥第36孑L主梁的梁底采用了张拉粘贴纵向预应力纤维薄板进行加固，其主要作用是改善主图3最大正弯矩工况车辆荷载布置图梁的抗弯承载能力，为此，本次通过对该桥孔进行2．2加固效果分析跨中最大正弯矩工况的静载试验，并有针对性地通过分级加载，最终测得各级荷载下各测点在主梁跨中位置的梁底混凝土和碳纤维布上布置的应变数值，并计算理论应变值，其试验数据汇总应变测点，获取被加固主梁在荷载作用下加固部如表2所示，各梁底纤维板上应变与混凝土上应分和原结构的应变参数，通过结构应变变化的协变的对比情况如图4至图5所示。表2最大正弯矩工况工字梁梁底应变对比分析表图4一级加载梁底应变对比图图5二级加载梁底应变对比图图6三级加载(满载)梁底应变对比图由表2及图4～图6可以看出，各级加载情况变与混凝土表面测点应变曲线变化规律基本一下偏载侧工字梁底纤维薄板应变均小于混凝土表致。表明主梁在荷载作用下预应力纤维薄板与主面应变，且均小于理论值，满足加固后设计标准的梁一起参与受力，协调变形能力较好。通过实测要求；各级加载作用下，各片主梁纤维薄板测点应数据分析可以得出，采用预应力纤维薄板加固后，·48· 学兔兔www.xuetutu.com2013年第4期罗小琴预应力混凝土先简支后连续梁桥加固效果分析总第127期纤维板与主梁一起参与工作，较好地改善了主梁小，相邻主梁的横向分布系数较理论值大。由上的抗弯性能，加固效果良好。述结果表明，桥跨增设横隔板后，荷载较为合理地3改善桥梁横向整体性加固效果分析分配在各片主梁上共同承担受力，增设梁间横隔3．1试验方法和工况设置板对桥跨的结构横向分布整体性起到了良好的改通过在桥跨1／4跨径、跨中、3／4L跨径处处新善作用。O6增三道横隔板并张拉横向预应力，凿除原8era沥0．5青砼桥铺，浇筑lOem纤维素纤维防水砼桥面铺0．4装，主要起到改善桥梁结构的横向整体受力性能糕为O3作用。梏求0．2本次通过荷载试验横向分布的测试，反算出厦据。’该孔桥梁结构在一定荷载作用下的实际横向分布系数，通过与理论横向分布系数的对比分析，评价OO加固桥梁的横向分布状况，横桥向加载示意图见．O1’主粱编号。‘图7，载位布置见表3所示。图8载位l横向分布系数对比图表3横向分布测试工况载位表籁035惴船求o∞旧。O1O’。主梁编号。图7横向分布加载载位示意图(单位：cm)图9载位2横向分布系数对比图3．2加固效果分析通过不同载位横向加载，最终测得各级荷载工况下各主梁跨中挠度数据，其试验数据汇总见赫。。表4。表5为通过实测挠度反算出的横向分布系1蹈0．30梏o25数与理论计算值的对比表，图8～图11为各片主梁求口020实测横向分布系数与理论横向分布系数的对比图。蜷0．15由表5及图8～图11可知，各载位下各片主梁实测换算横向分布系数与理论计算横向分布系主梁编号。‘数对比曲线变化趋势基本一致，各载位下各片主载位3横向分布系数对比图梁实测换算横向分布系数与理论计算值较为接O·7近。以载位1为例，由图12可知，载位1车辆作用O在1号梁附近；由表4可知，在载位1车辆荷载作O5用下，1号梁实测挠度反算出的横向分布系数为辐040．496，小于理论计算值0．543。而相邻2号、3号譬O·3梁的实测横向分布系数均大于理论计算值，表明厦a2颦0'作用在1号主梁附近的荷载，被分配到其相邻的0,0主梁上。对于其他载位，其横向分布系数的分布101520253．03J4O规律与载位1相同，当车辆荷载作用在其中一片主粟编号主梁附近时，该梁的实际横向分布系数较理论值图ll载位4横向分布系数对比图·49· 学兔兔www.xuetutu.com2013年第4期广东公路交通总第127期载位1载位2载位3载位4梁号理论值实测值理论值实测值理论值实测值理论值实测值4结语人民交通出版社，1998．[3]范立础．桥梁工程[M]．北京：人民交通出版社，对一座采用增设横隔板和梁底粘贴预应力纤1998．维薄板加固措施的预应力混凝土先简支后连续工[4]宋一凡．公路桥梁荷载试验结构评定[M]．北京：字梁的加固效果进行了试验和理论分析，结果表人民交通出版社，2001．明，这两种加固方式在改善桥梁结构整体受力性[5]公路桥梁承载能力检测评定规程JTG／TJ21—能方面是有效的。本文所采用的加固效果分析方2011[s]．北京：人民交通出版社，2011．法，可为相应桥梁结构加固的评价分析提供借鉴[6]任伟．钢筋混凝土T梁桥的片材加固机理、设计和参考。方法及其应用[D]．西安：长安大学，2006．参考文献：[7]田胜元，等．实验设计与数据处理[M]．北京：中[1]公路桥涵设计通用规范JTGD60—2004[S]．北国建筑工业出版社，1988．京：人民交通出版社，2004．(收稿日期：20l3一o4—20)[2]公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)[M]．北京：AnalysisonStrengtheningEffectofPrestressedConcreteBridgethContinuousGirderfromSimply·supportedLUOXiaoqin(GuangdongProvincialFreewayCo．，Ltd．，Guangzhou510523)Abstract：BaseonanalysisontheproblemsofprestressedconcretebridgewithcontinuousI-girder~ansformedfromsimply．supporting，byloadingtestforthereinforcementmeasureoftheI-girderbridge，researchesonthestrengtheningmeasurestoimprovethebendingandverticalintegratedperformanceoftheprestressedconcretegirderhavebeenconducted．Theparametersofstrainanddeformationofthegirderhavebeenobtained，whichhasbeencomparedwiththetheorycalculationresuh，andthestrengtheningeffecthasbeenappraised．There·suitshaveshownthatitiseffectivetoimprovetheperformanceofthebridgebyadditionaldiaphragmandandplat—eringprestressedfiberplatetobottomofthegirder．Keywords：continuousI-girderfromsimply—supported；loadtest；strengtheningeffect·50·