体外预应力桥梁加固技术应用与分析.pdf

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器桥梁工程8ridge《鼢l体外预应力桥梁加固技术应用与分析胡竞强。李古暄(广东省长大公路工程有限公司，广东广州511430)摘要：预应力技术目前在工程各个领域应用广泛，其主动承载、施T便捷、见效快等特点，在近几年桥梁加同领域中颇受青睐。随着预应力技术不断成熟，新型预应力材料和锚同体系的开发，其在桥梁加固领域的应用前景会更加广泛。着重介绍了两座不同桥型桥梁成功应用预应力技术实施加固维修的实例，希望能对预应力技术在桥梁加固中的应用研究有所帮助。关键词：桥梁；加固；预应力；体外索；应用分析中图分类号：U445．72文献标志码：B文章编号：1009—7767(2012)02—0052—03AnalysisandApplicationofExternalPrestressingTechnologyforBridgeReinforcement1体外预应力技术简介4x29．87m)+(6x29．87m)+(3x29．87m+29．88m+29．88m+体外预应力技术：将预应力束筋布置在结构构件29．91m)；右幅(30．12m+5x30．13m)+(6x30．13m)+截面之外的技术．属于后张法的应用之一。该技术20世(20．81m+6x30．13m)+(4x30．13m+30．12m+30．11m)，纪60年代初曾应用于加固工业与民用建筑，但由于预标准跨为30m，上部结构采用部分预应力混凝土连续应力筋转向块构造设计困难、耐腐蚀性差，未能在桥梁箱梁，为双幅单箱单室。桥梁下部结构为独柱与双柱T程中得到推广：70年代中期提高体外预应力筋耐久式桥墩，钻孔灌注桩基础，桥台为肋板埋置式桥台，伸性能后，欧洲和美国大量的桥梁加固为这项技术的发展缩缝在中墩处采用SSF—l60B型橡胶伸缩缝，桥台采用提供了机会：80年代后，耐久性能大大提高，国外纷纷ABOSD一125橡胶伸缩缝。该桥于1996年建成通车，应用体外预应力技术建造和加固桥梁，现今世界上许多设计荷载为：汽一超20级，挂一120级。国家已经在桥梁工程领域广泛使用体外预应力技术。2．1．2加固前主要病害体外预应力技术可在不影响结构正常使用的情1)主要病害为梁体跨中、墩顶部位出现竖向裂缝，况下调整体外预应力束的应力，甚至更换体外预应力个别墩顶附近腹板出现斜向裂缝。束，提高结构承载能力、延长结构使用期寿命。2)梁体局部有露筋、锈蚀现象；梁端个别锚头外体外预应力筋可根据结构特点灵活设计，有效便露锈蚀：梁体有局部破损及划痕。捷的设置体外预应力束，多种桥梁结构均可以应用。因3)箱梁底板1／4跨～3，4跨横向裂缝与腹板竖向其施T方便、造价经济、效果明显的优点，体外预应力贯通裂缝有明显的发展，数量增加、宽度及长度增大，技术将会比目前更广泛地应用于桥梁加固及新桥梁为“L”、“U”形裂缝。的设计、施Tl114)箱梁内部顶板也出现多条纵向裂缝与网裂。2预应力加固桥梁施工技术案例2．1．3病害原因分析2．1连续箱梁桥造成上述病害的主要原因主要是交通量过大、超载2．1．1T程概况车多，使桥梁长期处于超负荷工作状态，结构承载能力不张槎跨线桥位于佛开高速公路K5+445．63一K6+够：其次，原设计承载力对目前交通量的发展估计不足。194．03路段，全桥长748．4Ill。分为左右幅，每幅25跨2．1．4体外索加同设计要点4联，跨径组合为：左幅(29．88m+7x29．87m)+(20．63m+1)箱梁腹板两侧加厚并设置小股预应力束N152啼荭技术2012No．2(Mar．)Vo1．30 桥梁工程器8ridgeEngineering(70s15．2)、N2(50s15．2)，边跨箱梁内腹板增设N32)箱梁墩顶区桥面铺装层内设置小股预应力束(70s15．2)束，以提高正弯矩区极限承载能力，增加结(20s15．2)，以提高墩顶负弯矩区的抗弯承载能力及压构预应力度，具体布置如图1所示。应力储备，具体布置如图2、3所示。图1腹板加厚并设置小股预应力束布置图(cm)1209．8，21209．8，248．5114I3x35l90l3×35I284．8／2284．8／2l3×35I90I3x35j114J48．5]IIlI—l—Il；；厂＼＼固团囵固田团囡田JJ笪：!田固固田回固团固／。×．cm槽口—唧_目瞬嘲蕊豳器豳豳豳豳I。黼豳；豳臌瞄1霞豳篱蹬疆圈霞圈豳4×鳃35瞄醴鼹I隧龋疆豳=瞬田垡图2负弯矩区预应力横断面图(cm)网3负弯矩区预应力纵断面图(cn1)2．1．5体外预应力索加固效果中山港大桥是广珠东线番中公路S111上的关键荷载试验结果表明，试验效率系数满足规范规定T程，是中山市新市区的一座特大桥梁，桥位跨越横要求，试验结果可用于评定：结构在卸载后基本能够门水道上游的东河、白华海及两者之间的半岛，东距出恢复变形，相对残余变形和相对残余应变均小于20％，海口11km。该桥梁为混凝土T梁桥，总长2024．321m，满足规范要求。说明加固后结构处于弹性工作状态：通桥宽14．84ITI。桥跨组合为：lOx16m+3x30m+(55m+80m+过加固前后对比分析，说明结构刚度有明显提高。55m)+23~30m+(65m+2~100m+65m)+10~30m+16x通过试验结果分析，腹板两侧张拉预应力钢束后，16ITI。加固工程主要对中山港大桥两处T构进行维修加跨中截面的应力状况有明显改善：墩顶张拉预应力钢固：(55m+80m+55m)双T构带挂梁；(65m+2xl00m+束后．墩顶截面应变有较明显的改善，截面应力状况65m)三T构带挂梁。得到较大改善l2l。2．2．2加固前主要病害2．2T型刚构桥1)T构箱梁内部腹板均有斜裂缝，裂缝距离悬臂2．2．1工程概况端2．5～13ITI，缝宽在0．2mm左右，其中80mT构腹2012~$2期(3竹)第30卷啼荭故木53 器桥梁工程Bridge瓣l@嬲板斜裂缝宽度达到0．25mm，均属受力裂缝：11．07mm<规范要求(50mm)．冈0度满足要求。2)T构箱梁内部顶板存在大量继续开展、宽度在2)动载试验结论：脉动试验测结构固有频率值0．15mm左右的纵向裂缝，分布密度大．且有新裂缝较理论计算值大，且各阶振型与有限元计算结果吻合较发展：好，桥梁整体刚度满足要求；桥梁平均阻尼比为3．0％，3)100in跨T构箱梁内部靠近端横隔板61TI处腹无障碍行车试验不同行车速度下挠动对应的动力系板有3个锚头外露锈蚀。27号墩南侧T构箱梁有室顶数为1．048，小于设计值1．075。板有一处钢绞线外露锈蚀：中山港大桥主跨加固完成后，桥跨结构T作状态4)41、42号T构中山端船撞后混凝土破损面积较良好，承载能力满足设计荷载标准(汽车一20，挂车一l00)大，42号T构有露筋及穿孑L现象：的要求，该次加固施工实现了加同设计意图，达到理5)T构箱梁悬臂端有较为明显下挠变形想的加同效果。2．2．3加固设计要点3分析为了提高中山港大桥主跨T构的刚度及承载能桥梁体外索加同技术在桥梁加固施工中应用比力，在一定程度上改善箱梁应力状态，需在箱梁内部较广泛．在确保结构的正常安全营运同时取得了良好增设预应力钢束(120s15．2)，每个T构4根预应力钢束的经济和社会效益。(见图4、5)，张拉端均位于两端牛腿锚固端。转向处通过进行现场实际施工．对比以往常规加同方法，新增横隔墙和纵梁．牛腿锚同端均采用C50混凝土。增设体外预应力加同法有如下优缺点：预应力锚具采用OVM15一l2型，钢绞线采用标准强度3．1优点1860MPaI1)锚固构件尺寸小，自身质量增加少；2)增加荷载效果明显；锚固固端3)对桥梁损伤小，施丁完成后不影响桥下净空；4)预应力布置方式可以根据桥型和病害情况而灵活选择：5)增设的预应力索可以安装索力监测器，及时掌控应力变化，了解结构受力情况。冈4T构预应力束布置图(m)3．2缺点1)锚固及转向区域局部应力较大，易产生应力集—————～r-———、r———、r-————、r———、r——～]r中，局部应力大，需严格控制该位置施工质量；n／一旷⋯⋯矿]I=f⋯～Lrlij2)体外索张拉力吨位较小，不能充分发挥体外索一⋯⋯⋯一一⋯⋯一一强度高的优点，对锚具及夹片的要求很高；图5断面罔3)预应力筋和桥梁结构自身的变形不同步，易造T构加同目标：维持桥梁原荷载标准的前提下恢成预应力损失。复桥梁承载力，维持桥梁外形和结构体系不变。主要如何在以后的施T和设计中发挥体外预应力加通过两方面措施来实现：同方法的优点、克服其缺点，找到其最佳结合点是今1)采用粘贴钢板和碳纤维布的加固方法，对局部后一个重要研究方向。一誊构件承载力加强：参考文献：2)通过在T构箱内增加体外预应力束来改善线性[1]朱新实，刘效尧．预应力技术及材料设备[M]．北京：人民交通和提高承载力、减少挠度。出版社，2005：1-9．2．2．4体外预应力索加固效果『21洪润水．公路旧桥加固技术与实例[M]．北京：人民交通部出1)静载试验结论：偏载情况下跨中截面最大正弯版社，2002：93—96．矩静力荷载试验效率为0．98，墩顶截面试验效率为1．0，『31李国平．预应力混凝土结构设计原理【M]．北京：人民交通部满足规范要求：跨中截面、墩顶截面应变校验系数分版社．2000：132—138．别为0．79和0．76，介于规定常值范围(0．75～1．05)，截收稿日期：2011-12—15面强度满足要求：跨中截面实测弹性挠度最大数值为作者简介：胡竞强，男，工程师，学士，主要从事桥梁工程施工管理工作。54，；}荭投求2012No．2(Mar．)Vo1．30