浅析简支空心板梁桥横向体外预应力加固

文章编号: 1009�6825( 2008) 31�0030�02 浅析简支空心板梁桥横向体外预应力加固 收稿日期: 2008�06�11 作者简介:王同卫( 1984� ) ,男,同济大学桥梁与隧道工程系硕士研究生,上海 � 200092 孙建渊( 1966� ) ,男,副教授,同济大学桥梁与隧道工程系,上海 � 200092 王同卫 � 孙建渊 摘 � 要:针对早期建造的简支空心板梁桥横向连接比较薄弱的问题, 通过对横向连接薄弱引起的各种病害进行分析, 施 加横向体外预应力的加固 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 被证明是一种改善横向连接薄弱的有效措施, 最后从设计和施工两个方面对该加固方法 进行了分析。 关键词:横向连接, 横向体外预应力,空心板梁桥 ,加固 中图分类号: U445. 72 文献标识码: A 0 � 引言 随着交通运输事业迅速的发展, 交通运输量大幅度增长, 重 型车辆普遍增多。现役简支梁桥中,建于二十世纪七八十年代, 80 年代的简支空心板梁桥占有很大的比例。由于当时空心板梁 桥横向连接比较薄弱, 并且经过多年超负荷使用, 致使产生严重 的病害, 降低了桥梁的既有承载力, 影响了交通运输的安全。全 部重新建造这些桥梁, 不仅需要大量的资金, 并且在施工中迫使 车辆绕行,交通不畅, 造成严重的社会运输经济损失。因此, 部分 桥梁急需采取加固措施提高其承载力,以适应交通需要。体外预 应力加固法因其施工方便、人力投入少、降低造价、方便检修维护 等优点,已越来越受到工程界的重视。尽管对体外预应力加固的 研究越来越多,但有关简支空心板梁桥横向体外预应力加固方面 的研究还是相对较少。因此,对这方面的分析就显得十分必要。 1 � 简支空心板梁桥构造 混凝土简支梁桥是桥梁中最简单的一种桥梁形式。由于混 凝土自重的原故,实心的简支板一般适用于跨径比较小的桥梁; 当跨径增大时, 则宜采用空心板截面。空心板能减轻自重, 而且 能合理地利用材料, 也正是这个原因, 早期建造了大量的简支空 心板梁桥。 空心板的开孔形式多种多样,比较典型的开孔形式如图 1 所 示,其中,图 1a) , 图 1b)为单孔, 图 1c) , 图 1d)为双圆孔形。由它 们组成的桥梁横截面如图 2 所示。 2 � 简支空心板梁桥病害分析 2. 1 � 主要病害 1)桥面铺装层出现沿空心板企口缝的纵向裂缝,严重的出现 了不同程度的坑槽和塌陷现象。长时间运行下去, 不仅会使桥梁 破坏的更加严重,而且对通行车辆的性能也有所影响。 2)桥梁空心板之间企口缝结构混凝土破碎、脱落以及塌陷 , 致使荷载不能有效地进行横向传递, 出现单板受力的现象。久而 久之, 会使桥梁跨中的挠度明显增大, 再加之桥梁铺装层出现裂 缝,从而导致桥梁渗水对结构钢筋和混凝土质量进一步破坏, 最终 1. 23 倍。显然,桁架式抗风柱在总体造价上占有较大优势。 4 � 结语 1)在高度较大的厂房中,桁架式抗风柱的挠度可以控制在理 想的范围内; 2)桁架式抗风柱的截面惯性矩大、稳定性好; 3)由于 桁架式抗风柱的柱脚一般做成铰接, 柱脚内力较小, 因而桁架式 抗风柱的基础可以做得相对较小; 4)桁架式抗风柱的节点连接简 单,制作方便, 质量控制容易,可以现场制作。桁架式抗风柱是一 种既经济又合理的截面形式,可以广泛运用于高度较大的厂房中。 参考文献: [ 1] � GB 50009�2001,建筑结构荷载规范[ S] . 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Key words: light steel plant, full�web w ind resistant pillars, truss�ty pe wind resistant pillars �30� 第 34卷第 31期2 0 0 8 年 1 1 月 � � � � � � � � � � 山 西 建 筑SHANXI � ARCH IT ECTURE � � � � � � � � � � � � � � � � Vol. 34 No. 31Nov. � 2008 � � 导致整个桥梁结构的破坏。 2. 2 � 病害原因分析 1)横向连接薄弱。装配式铰接空心板梁桥的横向连接能力 薄弱是产生上述病害的根本原因。空心板之间通过铰传递剪力, 把单块板上的荷载传递到其他空心板共同承担荷载。但是铰接 缝混凝土不足以抵抗外荷载引起的横向弯矩,导致铰接缝间的混 凝土开裂。在车辆荷载作用下, 空心板间企口缝连接发生损坏, 严重削弱了空心板间的铰接作用, 破坏了简支空心板梁桥整体 性,使车辆荷载不能有效传递给其他空心板, 造成单板受力现象。 这就造成单板竖向位移变大, 铺装层拉裂或者变形, 严重影响路 面的平整度和行车舒适度。 2)超载严重。近年来,随着交通运输事业的迅速发展, 交通 运输量大幅度增长, 行车密度及车辆载重越来越大, 重型车辆也 日益增多。对桥梁荷载等级要求也不断提高,而早期建造的桥梁 荷载等级低, 不能承受重型车荷载, 必然导致不同程度的破坏。 在轴载超限 100%的情况下, 通过沥青路面一次,相当于标准车通 过256 次; 车辆超载 60% , 对路面造成的损害是不超载车辆的 7 倍; 超载 100% , 是不超载车辆的 20 倍。可见, 超载是结构病害 发生发展的重要因素。 3 � 施加横向体外预应力加固比较分析 目前常用的锚喷混凝土、增加梁截面以及粘贴纤维材料加固 法都属于被动加固范畴, 存在应力 (应变)滞后性, 不能真正发挥 作用。把这些方法用于简支空心板梁桥横向加固中, 只能暂时解 决桥梁表面病害。经过一段时间,刚更新的桥面铺装层又会因内 部横向连接薄弱问题而破坏。而采用横向体外预应力加固从根 本上防止了上述简支空心板梁桥出现的病害; 同时, 该维修加固 措施, 增加了板桥上部结构的横向连接能力, 使空心板间具有足 够的强度抵抗剪力与横向弯矩。空心板间产生的压应力变原来 空心板间的铰接构造为刚接构造, 改善行车荷载的横向分布能 力,空心板间更有效地传递行车荷载作用, 从而大大增加了桥梁横 向整体性,从根本上解决了简支空心板梁桥横向连接薄弱问题。 4 � 加固设计与施工 4. 1 � 加固设计 1)计算求出简支空心板梁桥加固前所能承受的荷载以及结 构产生的内力,包括恒载和活载内力。2)根据实际荷载计算结构 产生的内力,并由恒载与活载的组合来演算加固的必要性。3)由 上面两项之差得出内力的差值(即需要补强加固的抵抗力矩及剪 力等) ,估算出横向预应力钢束应有的横截面面积。4)计算和确 定钢束所必要的张拉力与伸长量。加固后几种荷载的综合效应 等于各种荷载分别作用时的效应迭加。5)承载力验算。按设计 规范验算加固后桥梁横向弯矩和剪力承载力。若验算结果不满 足规范规定时,可加大拉索面积或用其他加固方法相配合。6)计 算确定施工中控制张拉时的应力或应变。 4. 2 � 施工工序 施工是工程中较为重要的部分, 所有的设计和设想都要通过 施工来实现。横向体外预应力加固主要的施工工序如下: 1)原桥沥青面层的拆除。首先用风镐将沥青面层打碎或者 松动,然后结合人工和铲车把废旧沥青运至路外即可。施工过程 中应特别注意对原桥梁伸缩缝和混凝土结构的保护。 2)原桥铺装层和企口缝混凝土的拆除。这是施工过程中的 一个难点,由于企口缝很窄很难用现有工具清除。这道工序只能 结合人工逐渐清除,目前还没有较为快捷省力的方法。 3)灌缝。首先把原桥空心板间缝隙清理干净, 然后封闭缝隙 (主要采用吊板方法) ,最后用高强无收缩灌缝材料浇灌。 4)预应力钢绞线施工。首先在边块上安装高强螺栓,然后把 锚固衬板锚固在边块上(见图 3)。待锚固螺栓粘结材料完全凝 固,缝隙混凝土达到强度的 80% 后, 开始张拉横向预应力。最后 对预应力索和锚固结构进行防腐套管的安装。 5)铺装层和企口缝浇筑。首先清理干净桥梁空心板表面, 然 后绑铺钢筋网, 在企口缝和铺装层之间增加加强钢筋网, 最后进 行混凝土浇筑和养护。 6)沥青面层铺装。待混凝土铺装层达到一定强度, 进行沥青 面层的施工。施工过程中注意保护原桥伸缩缝边沿混凝土结构 , 控制平整度、标高以及与原桥梁连接路面的协调。 5 � 结语 1)引起简支空心板梁桥病害的根本原因是空心板横向连接 薄弱。2)横向体外预应力是简支空心板梁桥的有效加固措施。 3)得出了清晰的简支空心板梁桥加固设计步骤与施工工序。 参考文献: [ 1] � 梁全富,邵景干.横向体外预应力加固简支空心板梁桥技术 [ M ] .北京: 中国建筑工业出版社, 2007: 20�21, 72�73. 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Key words: crosswise bind, crossw ise out�body prestressed, hollow board beam bridge, consolidate �31�� � 第 34卷第 31期2 0 0 8年 1 1月 � � � � � � � � � � 王同卫等:浅析简支空心板梁桥横向体外预应力加固