体外单折线布筋加固公路简支梁变形分析.pdf

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1、林雪等：体外单折线布筋加固公路简支梁变形分析71体外单折线布筋加固公路简支梁变形分析林雪，范秀君(1．黑龙江东方学院。哈尔滨150086；2．哈尔滨铁路局．哈尔滨150001)【摘要】以体外预应力加固在役桥梁实例为依据，运用理论计算和MIDAS／Civil软件模拟在不同荷载类别下加固前后的主梁跨中挠度值，经体外单折线预应力筋加固后主梁变形明显减小，降低程度与预应力筋的束数和水平角度变化有关，并得到预应力筋束数对变形起决定性作用。【关键词】加固；简支梁；体外预应力；变形【中图分类号】TU375【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2012)07—00

2、71—03我国现有桥梁加％已超过25年使用期，均属“年事已本桥修建于1979年，该桥位于甘肃省庆阳县内。该桥高”桥梁。再加上运营能力的提高，不同桥梁出现各种病为4X20．0m装配式多跨钢筋混凝土简支T形梁桥，桥梁全害，其中一部分桥梁由于刚度不足等原因出现了主梁变形长80m，桥面净宽一7+2×0．5m，主梁翼缘宽160era，翼缘厚过大的现象，严重影响桥梁结构使用性、安全性和耐久性，14cm，梁肋宽18cln，梁高130cm，C25混凝土，每跨由5迫切需要加固。体外预应力是一种有效的桥梁加固方法，片主梁装配而成，每跨设计5道横隔板，各主梁通过铰接缝依据本桥的自

3、身特点比较几种布筋方式的优缺点，最后选和横隔板连接。原设计荷载为汽车一13级，体外预应力加用体外单折线布筋加固的方式。该方法具有操作简单、对固后提高到公路一II级。每片T梁配置4根体外预应力钢原结构损伤小、不影响交通、节省投资的优点¨，是一种主绞线，共16根，每根钢绞线采用两端同时张拉。预应力钢绞动的加固方式，能够减小结构的变形。线的张拉控制应力为1209MPa，有效预应力为1074．2MPa。1桥梁加固实例桥梁加固结构如图1所示。纵向预应力立面图图1单折线体外预应力筋布置图2加固梁的变形理论分析在体外预应力筋加固简支梁结构中，预应力的作用会2．1外荷载作用

4、下产生的挠度在梁体上产生向上的反拱度，体外预应力筋由体外预应力在结构恒重和使用荷载作用下，主梁会产生竖直向下筋的有效应力和应力增量所组成的。因此在确定体外预应的挠度，跨中挠度值最大。跨中挠度可以利用材料力学中力筋应力增量△ⅣP和有效预应力ⅣD后，反拱度便可以用弹性均质材料梁的计算方法进行计算，其跨中最大变形由图乘法计算也可以直接利用力学手册中常用荷载挠度计算下列公式计算：公式：来求得。对于单折线预应力筋布置的形式，我们通常利5Ms用下面公式来求反拱度，2j：，-如，一上一垒盟±!12——式中，为按作用的短期效应组合的弯矩计算值；Bo为全截面的抗弯刚度，按照J

5、TGD62．2004(公路钢筋混凝土式中，△Ⅳp、为分别为体外预应力筋的应力增量和有及预应力混凝土桥涵设计规范》第6．5．2条计算；为加固效预应力；e为体外预应力筋距主梁截面中性轴的偏心距。梁的计算跨径；。为长期增长系数，本工程取。=1．6。2．3加固前后主梁跨中挠度理论计算2．2体外预应力筋产生的反拱度计算出外荷载挠度和反拱度后，利用f=一计72低温建筑技术2012年第7期(总第169期)算加固后主梁的跨中挠度值，计算结果见表1。属于静定结构，故未考虑基础变位作用及温度作用。主梁边界条件：一端为固定铰支座，另一端为活动铰支座。根据表1跨中挠度理论计算值主梁

6、的实际尺寸建立模型，如图2所示。图2单折线体外预应力筋布置模型根据《公路规》可知对于简支梁梁桥受弯构件，跨中截面的最大挠度A=／／600=1950=3．25em，从表1中可知加3．2有限元模型挠度分析固前主梁跨中挠度超出允许值，而加固后主梁跨中挠度明桥梁结构的恒载：钢筋混凝土T形梁的自重和沥青混显降低，满足了加固要求。凝土桥面铺装及栏杆等系二期恒载。3有限元分析桥梁结构的移动荷载：公路一II级汽车荷载。3．1有限元模型的建立桥梁结构的荷载组合J：加固前正常使用极限状态作借助MIDAS／Civil软件对简支T形梁在荷载作用下的用基本组合=1．0桥梁结构恒载+1

7、．0移动荷载；加固后正挠度进行分析。主梁节点及单元的划分：T形主梁和各横隔常使用极限状态作用基本组合=1．0桥梁结构恒载+1．0移板均用一般梁单元模拟。本桥梁上部结构共划分为267个动荷载+1．0预应力荷载。梁单元，236个节点。本桥为钢筋混凝土简支T形梁结构，分析结果如表2所示。图3加固前主梁跨中变形图4加固后主粱跨中变形表2有限元分析主梁加固前后挠度值借助有限元模型，分析预应力筋的水平夹角(见图1)荷载类别位置挠度值／mm荷载类别位置挠度值／mm变化对加固后主梁的跨中挠度影响。以3#主梁为研究对象。不同角度下主梁跨中挠度值见表3。由表3可知，预应力筋水平

8、角度0增加主梁跨中的挠度越小，但是变化幅度并不大。苣