路桥工程体外加固技术是怎样的？设计方法是什么？请看鲁班乐标编辑的文章。

随着我国经济建设的发展,公路网已基本形成,但公路网中部分桥梁抗震性能不良、承载力不足,施工不规范，影响其安全性和使用功能,需采用加固措施提高承载力以适应交通需要，因此，旧桥加固将是桥梁工程界一个非常迫切的任务.体外预应力是一种有效的桥梁加固方法,简单易行,不影响行车,受力途径明确,能显著提高结构承载力和抗裂度,有效改善结构的应力状态。

1体外索加固桥梁设计方法

1.1理论

为了满足加固后旧桥承载力的需要,体外索一般采用折线形,同时满足梁正截面抗弯强度和抗剪强度的要求.体外索材料一般由无粘结钢绞线、粗钢筋与槽钢组合而成。体外索布置(如图1)所示.体外索加固桥梁受弯构件时,可按偏心构件验算梁的承载力;按无粘结部分预应力混凝土结构,认为截面受弯破坏时,梁内的非预应力钢筋达到屈服,而预应力钢筋达不到极限强度,验算使用阶段的应力及结构的变形;按加劲梁组合结构分别对其受力和使用性能进行分析.在正使用极限状态的各项指标计算时,按整体变形协调条件计算在外载作用下预应力筋的应力量。

2桥梁加固设计实例

某大桥为平均跨距为13m的钢筋混凝土T型梁桥,原设计荷载为汽-10级、拖-60.由于船体的撞击,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.加固时,首先凿除松散混凝土,用钢丝刷清锈处理,采用挂模浇筑C40混凝土修补完整,然后施加体外预应力加固.加固后桥梁承载能力要求提高到汽15级。

T型主梁翼缘宽178cm,翼缘厚12cm,梁肋宽18cm,受拉Ⅱ级,钢筋面积为44.27²cm,采用C25混凝土,体外索布置如图1所示,支点距转向块为180cm,转向块的间距为840cm,端锚固点距转向块为150cm,中心轴距梁上边缘为19.14cm,中心轴距梁下边缘为60.86cm,为端锚固点至中心轴距离,为转向块至中心轴距离.每片T型梁配置4根无粘结预应力钢绞线,共16根.为了使每片梁受力均匀,采用两端分2次张拉,固定端与张拉端交叉布置.预应力钢绞线的张拉控制应力为855MPa,有效预应力为62215Mpa。

加固后桥梁,采用前轴为55kN、后轴为155kN,两辆载重汽车进行现场荷载试验。

由表1数据表明主梁跨中挠度为5.43mm,满足桥梁规范要求静活载挠度不超过(1/600)L的要求,校验系数满足0.6～0.9旧桥鉴定的要求.结构具有足够的抗弯刚度,达到汽-15荷载标准作用的使用要求。

数据表明:施加预应力,使主梁的上边缘混凝土产生拉应力和下边缘混凝土产生压应力,则上边缘混凝土总压应力值与下边缘混凝土总拉应力值都减小.钢筋的校验系数满足0.4～0.8旧桥鉴定的要求.采用体外预应力加固后,从加固前汽-10级荷载提高到加固后汽-15级荷载标准,加固效果是非常显著。

荷载试验表明:在汽-15荷载标准作用下,加固后桥梁的抗弯承载能力系数为1.51,达到加固要求,该加固方法是可行的。

3施工过程

3.1钻孔与碳纤维粘贴

在T型梁的腹板钻孔洞时,避开梁中受力钢筋.洞口周围粘贴了30cm×30cm碳纤维,以增强混凝土的局部抗压能力。

3.2穿索与预应力张拉

首先对每根无粘结钢绞线贴上编号标签,逐根将钢绞线穿入钢栓孔洞中,并调整至最佳位置.然后安装锚杯和夹片外螺母,将千斤顶和张拉配件安装就位,最后进行预应力张拉。

张拉程序:0→10%σcon(读初始伸长值并作张拉程序:0→10%σ(测量伸长值l3作记录）

→σcon(测量伸长值l3并作记录)→卸荷至零.采用一端张拉法对钢绞线在梁两侧各一根进行对称张拉.张拉时,采用张拉力和预应力筋伸长量双重控制.张拉过程中,跟踪观测每片主梁的跨中挠度和裂缝闭合情况。

张拉过程采用以张拉力控制为主,伸长值校验的方法.初应力时量取千斤顶活塞的伸长量l1张拉达20%σcon时再量取千斤顶活塞的伸长量l2,二者之差为钢索的实际推算伸长量.张拉应力达100%σcon,再量取千斤顶活塞的伸长量l3,l3与l1之差为钢索的实际张拉伸长量.实际张拉伸长量与实际推算伸长量之差,与理论伸长相比误差不超过+10%,-5%.

注：梁1#1为1#梁张拉第一根预应力钢绞线,其他以此类推.

预应力张拉的理论伸长量计算按规范要求进行,采用平均张拉应力法即

式中,Fp为平均张拉力;L,Ap,Ep分别为预应力钢绞线计算长度、面积和弹性模量

单根钢绞线的张拉力分别为120kN(2片中梁)、100kN(2片边梁);初应力取张拉力的10%,即分别为12kN,10kN.由表4、表5数据可以看出,张拉时,跨中向上挠度实测值与理论计算值吻合较好,说明理论计算的正确和施工质量的可靠。

4结束语

1)综上所述，体外索加固法是在使用过程中,具有加固、卸载及减小结构内力的作用,值得推广应用。

2)体外预应力加固法，加固后能达到荷载标准,加固效果是非常显著。

3)体外索加固法有效改善了主梁在正常使用阶段的工作性能,裂缝宽度变窄,挠度明显减小。

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