㈠ 桥梁加固中体外预应力应用
体外预应力,就是把预应力索放在梁的主体结构之外,只通过两端的锚固以及梁中的转向装置与梁体相连。体外预应力尤其适用于中小跨径的桥梁,对于大跨径桥梁,宜配合采用其他方法综合加固。
1体外预应力的概念及优点
1.1体外预应力的概念
体外预应力技术是后张预应力体系的重要分支,它与体内预应力即传统的布置于混凝土截面内的有粘结或无粘结预应力技术相对应。采用体外预应力技术加固混凝土结构时体外预应力束一般采用折线形按在梁的跨中部分,体外预应力束布置在腹板下缘,在离支座(1/3~1/4)L处,体外预应力束向上弯起,锚固在梁的两端。.
1.2体外预应力加固技术的优点
1.2.1施工简单,快速,在施工过程中,无需封锁交通,原结构仍可使用,减少交通压力。
1.2.2运用体外预应力加固时,无需改变截面大小,不会增加结构自重,使得荷载增加。
1.2.3由于预应力筋与混凝土截面分离,提高了混凝土的质量和耐久性,这样便于对混泥土的加固和维修。
1.2.4预应力束基本不占用结构空间,不会因为预留孔的存在而降低结构的承载能力,也避免降低结构的使用功能。
1.2.5体外预应力束在工厂定制,质量有保证。体外预应力是后张预应力体系的重要分支之一,由于无需后浇混凝土,可避免由此带来的预应力损失。
2加固机理和常用方法
体外预应力加固的施力工具通常采用粗钢筋、钢绞线、高强钢丝等材料,其机理现以桥梁为例来说,在体外对桥梁上部结构施加预应力,以预应力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力,从而达到改善桥梁使用性能并提高承载能力的目的。
3体外预应力加固常用方法
根据施加预应力的方式不同,桥梁体外预应力加固的常用方法有:横向收紧张拉法、纵向张拉法、竖向张拉法等。
3.1横向收紧张拉法
梁的两端间隙很小时,一般采用横向收紧张拉法。此法是在梁的下缘对称梁中线安装预应力筋,在距梁端适当距离处弯起并通过支点锚于梁端的锚固钢板上,锚固钢板呈U形套在梁端的下翼缘上。水平段的预应力筋用撑棍分成若干段,两端的撑棍还起到支点的作用。在每段中点用拉紧螺栓将两对称筋收紧,拉杆即产生预应力。
3.2纵向张拉法
纵向张拉法是沿预应力筋的轴线施加预应力的方法。预应力筋沿梁底布置,到梁的两端设导向块处弯起,锚固于梁的腹板或顶板上,再沿梁底或梁顶进行纵向张拉,以减小梁端的剪力。纵向张拉锚固构造主要有两种,梁顶锚固和腹板锚固。体外预应力筋张拉方法与其构造形式有关,张拉位置可以在梁顶沿斜筋方向张拉,亦可在梁底沿水平方向张拉。其张拉程序与预制混凝土梁的相同。
3.3竖向张拉法
当采用纵向张拉法不便施工时,可采用竖向张拉法。此法采用在梁肋两侧对称布置预应力筋,一般在梁端肋侧锚固,在预应力筋中部竖直向上张拉,在梁肋底部用小横梁固定预应力。横梁的作用在于固定竖向张拉产生的钢筋预应力,根据具体情况,横梁可以设计成锚固于梁肋上不能滑动预应力筋的固定支点或可以在梁底活动的活动支点。
4体外预应力加固施工工艺
在该桥加固措施中,施加体外预应力是难点,也是关键点,且体外预应力施工质量的好坏直接影响到全桥的加固效果。体外预应力施工工艺主要流程为:施工方案编制→施工机具准备→转向器安装→体外索穿索→穿入限位装置→安装锚头→单根张拉体外索→防松装置及保护罩的安装→保护罩及锚头内灌注防腐油脂防护。
5工程实例
某连续刚构桥梁建于80年代由于养护不当,汽车超载等因素,下缘混凝土破损,部分混凝土脱落,已出现纵向贯通裂缝,主钢筋已严重锈蚀。随着交通量的增长,桥面已出现下沉,偏差原来桥面设计标高。为了保证不长期中断交通经过研究分析,采用体外预应力的方法对桥梁进行加固。
5.1恢复桥面设计标高
恢复桥面高程就是通过体外预应力作用桥跨跨中,给桥面一个向上的作用力,使得桥梁跨中应受力反弹复位,抵消或减小桥面下沉挠度,使得桥面恢复到原来的设计标高。通过采用临时横向钢桁架体外预应力索来恢复桥面标高。当首先采用横向排架支撑、体外预应力索对桥梁标高临时实施校正,即在病害桥梁体外、跨中截面的下侧和支点截面的上侧架设横向预应力转向桁架,通过这个临时措施,把需使得桥面抬高的力转接给桥墩,方便高效,通过调整预应力的大小,逐步把桥面抬高到原来设计标高。
5.2截面裂缝修补
由于交通量的增长和偶然荷载的撞击,使得桥截面出现裂缝。由于刚桥跨中下挠较大,桥面裂缝出现在墩顶范围内,而在跨中裂缝则出现在梁的底板、腹板及翼板上。采用高强度粘接剂,对裂缝实施灌浆封闭,而后再利为保证裂缝普查精确,使用专门的检查仪器(25倍读数显微镜)进行裂缝普查,然后封闭所有大于0.3mm的裂缝,插入压浆嘴将高分子材料压入并填充裂缝。对于L/4处的腹板斜裂缝,还应当采用钢板进行加强。
5.3转向结构施工
由于在梁内施加体外预应力钢索,为减少对原桥的破坏,,即根据加固设计要求确定体外预应力索固定点,以满足受力要求并确保施工质量,钢结构形成骨架后,将用两钢板将钢制构件之间浇筑C50钢纤维混凝土填实。同时遵照“墩顶靠上,转向贴底”为原则,将转向钢管经过试安定位,所有铁件外露部分需作环氧树脂防腐。
5.4加固效果分析
由实践证明,体外预应力是一种有效的加固技术,效果明显,同时还具有良好的防腐性及抗疲劳抗裂性。体外预应力受力图式安全可靠,并且在后期管理中易检查和更换,方便维修及调整索力。体外预应力能够较大幅度地提高旧桥承载能力,同时施工时可不中断交通或短时间限制交通。施工时所需的人力物力少、工期短,经济效益明显,不影响对结构物损伤小,不影响净空和标高,是一种理想的加固方法。
6现状与前景
我国体外预应力技术的研究工作和设计理论还未成熟,有关试验研究也不多见,大量的问题需要进行试验研究和理论分析,以便找到一种可靠、通用、准确、合理的计算理论和计算方法。因此研究体外预应力桥梁结构相关计算理论已成为当务之急,同时还应对所涉及的设计施工方面问题进行深入探讨,创新施工新工艺。由于体外预应力相对于普通加固方式具有明显的优越性,所以体外预应力在以后的工程中一定会得到推广和改进。
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㈡ 如何对桥梁进行加固-桥梁加固的主要施工方法
如何对桥梁进行加固-桥梁加固的主要施工方法
随着国民经济的迅猛发展,公路桥梁等基础设施也在发生着翻天覆地的变化,然而,随着交通运输 量的日益加大。公路桥梁负荷日趋加重,加上很多桥梁本身已经老化,病害严重,已不能适应现在运输的发展,迫切需要对其进行加固改造,提高其承栽能力。下面,我为大家分享桥梁加固的主要施工方法,希望对大家有所帮助!
体系转换加固法
体系转换法是改变桥梁结构体系达到减少梁内应力,并且能够提高承载能力的一种加固方法,这是一种平时所说的把被动加固为主动加固的一种有效方法。
改变结构体系加固法是指能够增设附加构件或能够进行技术改造,达到使桥梁的受力体系和受力状况发生根本性的改变,并能够起到减小其承重构件的应力作用,最终达到提高承载能力的目的效果。
目前最常用的体系转换方式有:梁桥转换为梁拱组合体系法,增加辅助墩法,多跨简支梁转为先简支后桥面连续体系法等。
粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法是以粘贴钢板加固应用。
采用粘结剂和锚栓并且把钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其它的薄弱部位,达到使钢板与加固混凝土结构形成整体,最终实现提高结构承载能力的目的。
但是该粘贴钢板加固法有自身的一些缺点,如在粘贴钢板加固后还需进行必要的表面防护工作,如环氧砂浆或水泥砂浆保护层,钢板的锈蚀程度较难估计,降低了加固构件的可靠性,增加了加固桥梁的后期养护费用。
但是该方法也经常使用在桥梁的加固中,而这样的方法还是表现出一些不错的优点。
如施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟并且基本不改变原结构的尺寸。
锚喷混凝土加固法
从隧道施工中转化而来的加固方法,主要用于因支点截面尺寸偏小而导致的抗剪强度不足的混凝土梁的加固维修。
加大截面加固法
加大截面法,人们又把其称为外包混凝土加固法。
其定义是指采取增大混凝土结构或构筑物的截面面积,目的是用来提高其承重力和满足正常使用一种有效的加固方法。
当钢筋混凝土受到弯构件受压区加混凝土现浇层时,可以增加截面有效高度,扩大截面面积,最终实现提高构件的正截面抗弯,并且其斜截面也抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。
这种加固的方法可以广泛用于混凝土结构的梁、板、柱等构件,以及一般的构筑物加固。
一般条件下,主要是采取加厚桥面板或加大主梁的梁肋宽度为主要方式方法。
体外预应力加固法
体外预应力加固法适用于高应力状态下的结构,尤其更加适用于大型结构的加固等。
并且能够提高承载力、刚度和抗裂性,而且在加固后所占桥梁的空间小。
体外预应力法的加固原理是施工方在梁的下缘初的受拉区地点设置预应力材料,并且通过张拉的方式对梁体产生偏心预应力,使梁体发生上拱,抵消部分自重应力,从而减小了结构变形和裂缝宽度、改善了结构受力,提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所占用空间小的桥梁。
但是这种方法的缺点是局部布索效果明显,锚头增多,节点构造复杂,施工作业面要求高等原因使加固钢桁架整体经济效益不高。
该方法主要适用情况是高应力状态下的结构,或者是大型结构的加固等情况,也或者是用于控制梁体裂缝及钢筋疲劳应力幅等情况。
增加横向联系加固法
增加横向联系,也是近几年采用较多的加固方法。该方法是通过增设桥梁横向联系,以改善上部结构的荷载横向分布规律,从而达到提高结构整体承载能力的加固方法。
一般用于无内横梁或少内横梁的T型截面及工字形截面梁式桥,工程上常在相邻主梁间增设现浇混凝土横梁或钢横梁来提高横向抗弯刚度。
该技术的缺点是会对原结构造成一定程度的损伤,对于配筋较为复 杂的.区域或构件,不宜采用该方法加固设计,以免增加加固后的安全隐患。
复合材料加固技术(FRP)
由纤维及网型树脂两部分构成。目前常用的复合材料有E一玻璃纤维、碳纤维、芳伦纤三种,其中又以碳纤维(CFRP)材料应用的最为广泛。
采用碳纤维布加固修补桥梁和建筑结构技术是一种新型的结构加固技术,它是以树脂类胶结材料为基体,将碳纤维布粘贴固化于混凝土结构表面,利用碳纤维的高强度高弹性模量来达到对混凝土结构物进行补强和加固,并改善结构受力状况的目的。
绕丝加固法
绕丝加固法是在被加固构件表面缠绕退火钢丝使被加固的受压构件混凝土受到约束作用,从而提高其承载能力和延性的一种直接加固方法。
该种绕丝加固法具有如下优点:一是提高钢筋混凝土构件的斜截面承载力;二是提高轴心受压构件的正截面承载力。
SRAP加固方法
SRAP加固方法是一种新的导入预应力概念的桥梁加固方法。
其利用SR增强材料的高强特性和AP树脂砂浆防腐防水,粘合力强的特点,通过特殊的方法施加对SR高强材料施加预应力,从而达到对桥梁的加固。
预应力的施加,把膨胀螺栓锚固于梁底两端,软钢丝的两端用螺旋扣环固定于膨胀螺栓上,通过把丝扣反向的螺旋扣环旋紧施加预应力。
桥面补强层加固法
将原桥面铺装全都凿除或凿毛,然后加铺一定厚度的补强层,以增大主梁有效高度及改善桥梁荷载横向分布能力,从而提高单梁承载能力或桥梁结构整体承载能力。
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