路橋施工中加固技術(shù)的使用之我見(jiàn)
2015-06-09
一、體外索加固橋梁設(shè)計(jì)方法
1．理論
為了滿足加固后舊橋承載力的需要，體外索一般采用折線形，同時(shí)滿足梁正截面抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度的要求。體外索材料一般由無(wú)粘結(jié)鋼絞線、粗鋼筋與槽鋼組合而成。體外索布置（如圖1）所示。體外索加固橋梁受彎構(gòu)件時(shí)，可按偏心構(gòu)件驗(yàn)算梁的承載力；按無(wú)粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，認(rèn)為截面受彎破壞時(shí)，梁內(nèi)的非預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)到屈服，而預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)不到極限強(qiáng)度，驗(yàn)算使用階段的應(yīng)力及結(jié)構(gòu)的變形；按加勁梁組合結(jié)構(gòu)分別對(duì)其受力和使用性能進(jìn)行分析。在正使用極限狀態(tài)的各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算時(shí)，按整體變形協(xié)調(diào)條件計(jì)算在外載作用下預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量。
摘 要：隨著我國(guó)交通事業(yè)蓬勃發(fā)展，公路路橋出現(xiàn)嚴(yán)重破損，承載能力下降。我國(guó)公路橋梁界的廣大工程技術(shù)人員對(duì)公路路橋加固技術(shù)進(jìn)行了大量的研究工作，并提出了許多切實(shí)可行的加固方法。實(shí)踐證明，采用這種加固技術(shù)可大大提高公路路橋的承載能力，具有應(yīng)用和推廣價(jià)值。本文對(duì)體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在橋梁中的施工方法作了簡(jiǎn)要的分析，以供參考。
關(guān)鍵詞：路橋施工；體外預(yù)應(yīng)力；技術(shù)加固；設(shè)計(jì)實(shí)例
一、體外索加固橋梁設(shè)計(jì)方法
1．理論
為了滿足加固后舊橋承載力的需要，體外索一般采用折線形，同時(shí)滿足梁正截面抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度的要求。體外索材料一般由無(wú)粘結(jié)鋼絞線、粗鋼筋與槽鋼組合而成。體外索布置（如圖1）所示。體外索加固橋梁受彎構(gòu)件時(shí)，可按偏心構(gòu)件驗(yàn)算梁的承載力；按無(wú)粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，認(rèn)為截面受彎破壞時(shí)，梁內(nèi)的非預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)到屈服，而預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)不到極限強(qiáng)度，驗(yàn)算使用階段的應(yīng)力及結(jié)構(gòu)的變形；按加勁梁組合結(jié)構(gòu)分別對(duì)其受力和使用性能進(jìn)行分析。在正使用極限狀態(tài)的各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算時(shí)，按整體變形協(xié)調(diào)條件計(jì)算在外載作用下預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量。
σL 為汽車荷載產(chǎn)生的應(yīng)力；σp 為預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力；σ為總應(yīng)力。由表2、表3 數(shù)據(jù)表明：施加預(yù)應(yīng)力，使主梁的上邊緣混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力和下邊緣混凝土產(chǎn)生壓應(yīng)力，則上邊緣混凝土總壓應(yīng)力值與下邊緣混凝土總拉應(yīng)力值都減小。鋼筋的校驗(yàn)系數(shù)滿足0.4-0.8 舊橋鑒定的要求。采用體外預(yù)應(yīng)力加固后，從加固前汽-10 級(jí)荷載提高到加固后汽- 15 級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)，加固效果是非常顯著。
σL 為汽車荷載產(chǎn)生的應(yīng)力；σp 為預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力；σ為總應(yīng)力。施加預(yù)應(yīng)力，使主梁的上邊緣混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力和下邊緣混凝土產(chǎn)生壓應(yīng)力，則上邊緣混凝土總壓應(yīng)力值與下邊緣混凝土總拉應(yīng)力值都減小。鋼筋的校驗(yàn)系數(shù)滿足0.4-0.8 舊橋鑒定的要求。采用體外預(yù)應(yīng)力加固后，從加固前汽-10 級(jí)荷載提高到加固后汽- 15 級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)，加固效果是非常顯著。荷載試驗(yàn)表明：在汽- 15 荷載標(biāo)準(zhǔn)作用下，加固后橋梁的抗量取千斤頂活塞的伸長(zhǎng)量l1 張拉達(dá)20%σcon 時(shí)再量取千斤頂活塞的伸長(zhǎng)量l2，二者之差為鋼索的實(shí)際推算伸長(zhǎng)量。張拉應(yīng)力達(dá)100%σcon，再量取千斤頂活塞的伸長(zhǎng)量l3，l3 與l1 之差為鋼索的際張拉伸長(zhǎng)量。實(shí)際張拉伸長(zhǎng)量與實(shí)際推算伸長(zhǎng)量之差，與理論伸長(zhǎng)相比誤差不超過(guò)+10%，-5%。
式中，F(xiàn)p 為平均張拉力；L，Ap，Ep 分別為預(yù)應(yīng)力鋼絞線計(jì)算長(zhǎng)度、面積和彈性模量單根鋼絞線的張拉力分別為120kN（2 片中梁）、100kN（2 片邊梁）；初應(yīng)力取張拉力的10%，即分別為12kN，10kN。由表4、表5 數(shù)據(jù)可以看出，張拉時(shí)，跨中向上撓度實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值吻合較好，說(shuō)明理論計(jì)算的正確和施工質(zhì)量的可靠。
四、施工總結(jié)
1．防松套
本加固工程體外預(yù)應(yīng)力索錨固體系中采用的是單孔夾片式錨具，設(shè)計(jì)控制索力為100kn，120kn，屬于較小的張拉噸位。由于橋梁長(zhǎng)期承受較大振動(dòng)荷載，疲勞作用會(huì)引起錨具中的夾片放松，甚至導(dǎo)致錨具失錨。為防止此類事故發(fā)生，本工程采用了夾片防松裝置――防松套。同時(shí)，在防松套與錨具夾片之間放置彈簧墊圈，使防松套對(duì)三夾片均勻施力，并起減振作用。
2．鋼銷栓和轉(zhuǎn)向塊
鋼銷栓和轉(zhuǎn)向塊是本次加固工程中的最關(guān)鍵構(gòu)件之一，轉(zhuǎn)向塊設(shè)計(jì)與施工必須符合以下要求：
?。?）滿足張錨體系錨固及傳力的功能要求。轉(zhuǎn)向塊由鋼板焊接而成，保證有效傳遞預(yù)應(yīng)力。
?。?）結(jié)構(gòu)混凝土局部承壓承載能力。對(duì)體外索實(shí)施預(yù)應(yīng)力張拉后，在索力作用下，銷栓對(duì)混凝土孔壁具有拉索方向的擠壓力，銷栓的尺寸要與混凝土洞口尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)相符合，以滿足混凝土的局部承壓要求。
（3）錨下栓體鋼材的局部承壓承載能力。在索力作用下，錨具的錨環(huán)將對(duì)鋼栓產(chǎn)生擠壓力，應(yīng)在錨下栓體表面加工合理的平面，此平面既要保證錨具穩(wěn)定受力，又要保證與體外索垂直。
（4）銷栓應(yīng)有足夠的抗彎、抗剪承載能力和抗變形能力。其剪切變形和彎曲變形盡量小，確保錨環(huán)安裝牢固后能夠與預(yù)應(yīng)力索的索力方向相協(xié)調(diào)。
3．張錨體系的保護(hù)
選用無(wú)粘結(jié)鋼絞線作為體外預(yù)應(yīng)力索，外裹油脂和塑料護(hù)套可起到保護(hù)預(yù)應(yīng)力索的作用，具有一定的耐久性.張錨體系兩端的錨具和防松套采用玻璃絲布纏包油脂的方法加以保護(hù)。
