體外預(yù)應(yīng)力加固法在路橋施工中的應(yīng)用
2015-12-03
我國(guó)社會(huì)不斷的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)迅速的發(fā)展，公路交通在我們的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到，了不可忽略的作用，公路的低位受到了越來越多的人的重視。同時(shí)對(duì)公路負(fù)載噸位的要求也大大增加。舊橋的承載能力不再能滿足現(xiàn)今需要。對(duì)于舊橋的加固迫在眉睫?，F(xiàn)行的橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)方法很多，如粘貼鋼板或高強(qiáng)復(fù)合纖維、預(yù)應(yīng)力加固法、補(bǔ)強(qiáng)混凝土等。其中預(yù)應(yīng)力加固法通過施加預(yù)應(yīng)力、改變結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)受力，改善橋梁荷載的內(nèi)力分配，增加全橋剛度，閉合裂縫，并調(diào)整變形，是一種有效的加固方式。
1體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)概要
1.1 基本概念
體外預(yù)應(yīng)力加固是在原有橋梁的受拉區(qū)設(shè)置體外預(yù)應(yīng)力拉桿拉桿錨固于梁的兩端，給梁施加軸向壓力和彎矩，或是結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋，使原來結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)得到改善，從而達(dá)到提高承載力的目的，可以說它是后張預(yù)應(yīng)力體系的一個(gè)分支。預(yù)應(yīng)力加固法沒有應(yīng)力滯后的的缺陷，施工簡(jiǎn)便，造價(jià)較低，便于在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)檢測(cè)、維護(hù)和更換，適用于一般梁板結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、析架結(jié)構(gòu)加固。能夠較大幅度的提高舊橋的承載能力，能夠恢復(fù)橋梁或提高橋梁的荷載等級(jí)，經(jīng)濟(jì)效果比較明顯。由于預(yù)應(yīng)力束布置在結(jié)構(gòu)體外，因此需要考慮材料的耐久性、防火、防銹措施，此外，預(yù)應(yīng)力筋材料外露，有時(shí)會(huì)影響觀瞻和使用功 能。
1.2 構(gòu)件張拉形式
該方法是一種主動(dòng)加固法，它不但能通過合適的預(yù)應(yīng)力值，使原構(gòu)件的受力性質(zhì)得到改變或受力大小得到調(diào)整，增加結(jié)構(gòu)的抗彎或抗剪承載能力，同時(shí)，還可減小梁的撓度和縮小原構(gòu)件的裂縫寬度。值得關(guān)注的是，混凝土結(jié)構(gòu)的體外預(yù)應(yīng)力中，混凝土的應(yīng)變變化值與任一截面處預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)變變化值是不一致的。構(gòu)件張拉形式有水平拉桿、連續(xù)折線式拉桿、組合式拉桿、下?lián)问嚼瓧U。正截面受彎承載力不足可應(yīng)用水平拉桿來加固；正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不足可應(yīng)用下?lián)问嚼瓧U加固；當(dāng)正截面受彎承載力出現(xiàn)嚴(yán)重不足時(shí)，可應(yīng)用組合式拉桿；連續(xù)梁板結(jié)構(gòu)承載力不足可應(yīng)用連續(xù)折線式拉桿的加固，構(gòu)件變形、應(yīng)力的調(diào)整。
1.3 基本要求（1）混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在加固前一定要進(jìn)行一次現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，原構(gòu)件強(qiáng)度等級(jí)不低于C25。（2）通常在以下情況可放棄加固。在化學(xué)侵蝕環(huán)境中，可以對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的；構(gòu)件溫度過度，同時(shí)又無隔熱防護(hù)措施；外表溫度已超過六十度的構(gòu)件；結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防裂度超過8度（3）在構(gòu)件正式建立預(yù)應(yīng)力前，先對(duì)預(yù)應(yīng)力筋預(yù)拉，以消除機(jī)構(gòu)間的間隙，進(jìn)一步調(diào)直預(yù)應(yīng)力筋，檢驗(yàn)張拉系統(tǒng)的可操作性與協(xié)調(diào)性。（4）用預(yù)應(yīng)力筋加固連續(xù)板時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的彎折點(diǎn)位置宜設(shè)置在反彎點(diǎn)附近。這樣預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的向上托力較為顯著，能夠起到減少板跨的作用。
1.4 錨具、預(yù)應(yīng)力筋（1）混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力加固，預(yù)應(yīng)力筋的選擇可以很廣泛，甚至可能會(huì)出現(xiàn)碳纖維制品。但不管是什么樣的材料，都要對(duì)其進(jìn)行分門別類，放置在合適的地方。所有預(yù)應(yīng)力筋都要按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行隨機(jī)抽取的力學(xué)性能檢驗(yàn)，檢測(cè)合格后才可被運(yùn)用于工程上。（2）預(yù)應(yīng)力筋用連接器、夾具和錨具必須符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，而且其性能要達(dá)到《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T14370中的標(biāo)準(zhǔn)。在使用前，要對(duì)連接器、夾具、錨具和預(yù)應(yīng)力筋實(shí)施外觀檢驗(yàn)，確定其外觀良好，無裂紋、銹蝕、污物和機(jī)械損傷。
2 簡(jiǎn)單的集中加固方法的介紹
?。?)預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固補(bǔ)強(qiáng)方法
對(duì)于鋼筋混凝土T梁或I字梁，可采用在梁的受拉區(qū)，即在梁底增設(shè)水平的預(yù)應(yīng)力拉桿的補(bǔ)強(qiáng)方法進(jìn)行加固。當(dāng)安裝好拉桿并通過一定的裝置進(jìn)行收緊張拉，使得拉桿產(chǎn)生較大的縱向拉力并傳至梁底，使梁底受拉區(qū)受到拉桿預(yù)壓應(yīng)力的作用，梁中拉應(yīng)力也就相應(yīng)減少。從上述加固原理來看，這種補(bǔ)強(qiáng)加固法可提高梁體的正截面抗彎承載力，但不能提高支座附近斜截面抗剪承載能力。
（2)預(yù)應(yīng)力下攆式拉桿加固補(bǔ)強(qiáng)方法
該加固法的主要特點(diǎn)是，將水平的補(bǔ)強(qiáng)拉桿在接近支座處向上彎起，然后將拉桿錨固于粱板支座的上部，彎起點(diǎn)處設(shè)置轉(zhuǎn)向塊，再施加預(yù)拉應(yīng)力。補(bǔ)強(qiáng)拉桿一般用粗鋼筋做成，亦有用型鋼的。
由于預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U補(bǔ)強(qiáng)布置較為合理，拉桿中旋加預(yù)應(yīng)力后，通過拉桿彎起點(diǎn)的支托構(gòu)件傳力，對(duì)原梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用力，起到卸載作用。這種加固方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)受彎構(gòu)件正截面上的抗彎強(qiáng)度和斜截面上的抗剪強(qiáng)度同時(shí)起到補(bǔ)強(qiáng)作用，改造妥善時(shí)可將原結(jié)構(gòu)的承載能力提高較大。
?。?)預(yù)應(yīng)力組合式拉桿加固補(bǔ)強(qiáng)方法
該加固方法即布置有水平補(bǔ)強(qiáng)拉桿，又布置有下?lián)问窖a(bǔ)強(qiáng)拉桿，使之能夠同時(shí)提高結(jié)構(gòu)的抗彎和抗剪強(qiáng)度，從而可更大幅度地提高結(jié)構(gòu)的承載能力。
3規(guī)范計(jì)算的缺陷
由我們以前的經(jīng)驗(yàn)可知采用體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)進(jìn)行的結(jié)構(gòu)，其加固設(shè)計(jì)按照規(guī)范計(jì)算是簡(jiǎn)單方便的，是依照彈性分析方法，按照材料力學(xué)的方法進(jìn)行簡(jiǎn)易的分析計(jì)算。
但是該計(jì)算方法有以下幾點(diǎn)缺陷：
?。?)沒有考慮混凝土、非預(yù)應(yīng)力筋、體外預(yù)應(yīng)力筋在加載過程中材料非線性的變化；（2)在荷載的作用過程中沒有很好考慮到體外預(yù)應(yīng)力筋中的應(yīng)力增量；（3)隨著荷載的增加，構(gòu)件發(fā)生變形，體外預(yù)應(yīng)力筋位置相對(duì)于原混凝土梁產(chǎn)生的變化沒有考慮，即不能考慮“二次效應(yīng)”；（4)撓度并不是對(duì)各種荷載作用下產(chǎn)生的撓度進(jìn)行簡(jiǎn)單疊加后的值。其實(shí)隨著荷載的作用，構(gòu)件發(fā)生變形，其撓度的變化是一個(gè)相互耦合的過程；（5)規(guī)范計(jì)算模型中，體外筋只是作為等效荷載進(jìn)行計(jì)算的，未計(jì)入體外預(yù)應(yīng)力筋對(duì)結(jié)構(gòu)整體的作用。
由此可知：對(duì)于要求較高的工程加固項(xiàng)目，應(yīng)對(duì)采用體外預(yù)應(yīng)力加固的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確計(jì)算，僅僅運(yùn)用規(guī)范的計(jì)算是不夠的，也是不準(zhǔn)確的。為了得到更準(zhǔn)確、科學(xué)的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)非線性分析.
4結(jié)束語(yǔ)預(yù)應(yīng)力加固法能較大幅度地提高構(gòu)件的承載力，且它具有施工簡(jiǎn)單、合理、方便等優(yōu)點(diǎn)，己成為橋梁界的新熱點(diǎn)，現(xiàn)而今，預(yù)應(yīng)力加固主要用于舊橋的加固，收到很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，是一種有效的主動(dòng)加固法 。
