预应力混凝土连续箱梁加固计算研究

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1、2016年第3期杜元：预应力混凝土连续箱梁加固计算研究37l2O12O601401401201203044544544539038590(a130t车辆荷载(b)55t车辆荷载(c)220t车辆荷载图2车辆荷载示意(荷载：kN；距离：m)601201206012O120车道1—]—船车道2车道1车道2车道1车道2fc)车队3图3通行车队布置示意(荷载：kN；距离：m)2．2纵向预应力损失荷载工况。主桥运行不到4年，左、右幅桥跨中高程相对设计1)实际通行荷载超载系数值分别下挠3．4，3．7cm。说明桥梁在后期运营过程3种超载车队作用下主桥边跨、中跨产生的最大中，主梁内部有效预应力值低

2、于设计值，导致桥梁建成弯矩与原设计荷载效应的比值为实际通行车辆荷载超初期下挠值较大。预应力损失对主跨跨中挠度的影响载系数。车队l、车队2和车队3实际通行荷载超载见表1。考虑施工测量误差因素，预应力损失暂时按系数分别为1．3，1．9，2．0。10％考虑。2)承载能力极限状态检算表1预应力损失对主跨跨中挠度的影响计算主桥箱梁正截面抗弯承载能力安全系数。在工况1作用下>1，满足要求，在工况2与工况3作用下均<1，不满足规范要求。斜截面抗剪承载能力最小安全系数为1。3)正常使用极限状态检算正截面抗裂检算。在工况1作用下，边、中跨12，13块及合龙段附近截面混凝土均出现拉应力；在工况2、工况

3、3作用下，边、中跨11～13块及合龙段附近截2．3竖向预应力损失面混凝土均出现拉应力。不满足全预应力混凝土构件实际施工过程中，由于受钢筋回缩、锚具变形等因素的影响，施工质量往往达不到技术要求，竖向预应力规范要求，部分截面不能满足A类预应力构件要求。损失较大，暂时按全部损失考虑。斜截面抗裂检算。在工况1作用下，中跨9～112．4平面有限元计算(SCDS)块附近截面(腹板厚度渐变段)出现较大主拉应力；在在恒载(结构自重+纵向预应力损失10％+竖向工况2、工况3作用下，边跨9～10块、中跨8～l3预应力全部损失)+超载车队+温度荷载组合作用块附近截面(腹板厚度渐变段)出现较大主拉应力。下

4、，分别对主桥箱梁承载能力极限状态和正常使用极不满足全预应力混凝土构件规范要求，部分截面不能限状态进行检算。其中，3种超载车队分别代表3种满足A类预应力构件要求。38铁道建筑2．5空间有限元计算(ANSYS)3维修加固采用空间有限元软件ANSYS对主桥箱梁进行整体及局部专项计算分析，整体计算结果与平面有限元3．1加固措施计算结果基本一致，局部专项计算结果有效补充了结3．1．1原结构备用束构的空间效应。原结构底板与顶板均设置备用束，其中底板备用1)考虑纵向预应力与竖向预应力损失，在原设计束在边跨布置2束，中跨布置4束，共计8束。荷载(公路一I级)作用下，中跨跨中底板出现拉应力，利用原预

5、应力备用束可以增加箱梁底板应力储边跨跨中底板压应力储备也很小，若常有超重车辆活备，提高结构承载能力。由于原结构已经出现较严重载作用，箱梁底板下缘很容易出现横桥向裂缝。8一病害，若启用备用束，按照张拉控制应力为0．=13块(腹板厚度渐变段)腹板出现较大的主拉应力，930MPa考虑，边跨箱梁底板压应力会增加0．75MPa，腹板内侧主拉应力大于外侧，表明箱梁腹板内侧出现中跨增加0．53MPa，但箱梁边、中跨跨中底板会分别斜裂缝的可能性要大于外侧表面，与桥梁实际开裂情增加0．65和0．34MPa的横向拉应力。另外，考虑该况基本一致。桥底板存在较多空鼓、纵向裂缝、混凝土崩裂等病害，2)主桥箱

6、梁在边、中跨合龙段底板附近存在较多特别是预应力钢束定位可能存在一定的偏差，若张拉崩裂与空鼓缺陷。结合工程经验，对纵向预应力定位备用束，很可能会再次引起底板混凝土崩裂，加重桥梁偏差影响进行专项分析：单截面偏差，边跨箱梁11截病害。故本次维修加固设计不考虑启用备用束，采用面预应力位置上浮15cm；三截面反向偏差，11截面向钢板对齿块端部进行密封。上15cm，10和12截面向下10cm。比较纵向预应力3．1．2箱内增设体外预应力竖向定位偏差与原设计状态的差别，箱梁底板预应力增设体外预应力是解决预应力储备不足最有效的定位偏差时底板下表面正应力对比曲线见图4。方法：在两侧62ITI边跨箱内各

7、布置6束12—765环氧涂层钢铰线体外索；100m中跨箱内布置8束12—765环氧涂层钢铰线体外索，张拉控制应力为0．6L，张拉力为1870kN。，体外预应力钢束利用7墩、8墩横隔板以及钢结构支架作为转向支点，在6墩、9墩底板厚度渐变段及纵桥向位置7墩、8墩横隔板设置锚固块，通过植筋与端横梁(a)纵桥向正应力连接。3．1．3腹板粘贴钢板皇根据计算结果，边跨8～11块、中跨7～12块腹杂诅板存在较大的主拉应力，故在腹板内侧与外侧粘贴一层钢板。腹板外侧为45。斜向钢板，腹