高晨珂劉方圓

（1西安思源學(xué)院 陜西 西安 710038 2宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 宜賓 644003）

淺談斜梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固方法

高晨珂1劉方圓2

（1西安思源學(xué)院 陜西 西安 710038 2宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 宜賓 644003）

基于斜梁橋受力特點(diǎn)及體外預(yù)應(yīng)力束布置原則，構(gòu)建斜梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)方法，通過(guò)實(shí)例檢驗(yàn)加固效果，為體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在斜梁橋上的應(yīng)用提供參考。

斜梁橋；體外預(yù)應(yīng)力加固；斜交角；預(yù)應(yīng)力束布置

1 前言

現(xiàn)階段常用的加固方法有粘貼鋼板加固法、增大截面加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、粘貼纖維復(fù)合材料加固法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法等，其中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)是一種主動(dòng)加固技術(shù)，體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)布置靈活，安全可靠，具有施工方便、節(jié)省材料、降低造價(jià)、方便檢修且可大幅有效提高橋梁承載力等特點(diǎn)。

我國(guó)常見(jiàn)的裝配式斜梁橋都是斜橋正做的，加固對(duì)象多為正橋，體外預(yù)應(yīng)力加固理論和方法研究也多為正橋，并沒(méi)有結(jié)合斜梁橋的受力特點(diǎn)展開(kāi)對(duì)斜梁橋的體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)方法研究，勢(shì)必造成加固效果不理想或者預(yù)應(yīng)力材料的浪費(fèi)。

2 斜梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固方法的提出

體外預(yù)應(yīng)力加固法，對(duì)于梁等受彎構(gòu)件，常在梁底或梁側(cè)邊增設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲繩、預(yù)應(yīng)力粗鋼筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，并分別錨固在梁的兩端，預(yù)應(yīng)力束的布置方式有直線式和折線式，最常見(jiàn)的為雙折線布置，如下圖1所示。對(duì)于斜交角，交角越小，斜梁橋受力特點(diǎn)越接近于正梁橋，斜交角越大，斜梁橋的彎扭耦合現(xiàn)象越明顯；對(duì)于寬跨比，寬跨比越大，橋面板相對(duì)寬度越大，斜橋的特點(diǎn)越明顯。

由于結(jié)構(gòu)體系和形式的多樣性，體外預(yù)應(yīng)力束可根據(jù)設(shè)計(jì)需要布置為特殊或者異形束形。影響斜梁橋受力的因素有斜交角φ、彎扭剛度比k、支承形式和寬跨比，斜梁橋相比于正橋，較大彎矩值向鈍角方向的偏移，并且邊梁受力受結(jié)構(gòu)形式影響較大，中梁最小，如果采用傳統(tǒng)的圖1所示斜橋正做的加固方法，對(duì)中梁來(lái)說(shuō)，受力關(guān)于跨中截面對(duì)稱，影響不大；而對(duì)邊梁，對(duì)提高預(yù)應(yīng)力束對(duì)截面抵抗彎矩貢獻(xiàn)較大的直線部分仍然處在跨中截面附近，會(huì)造成鈍角方向處彎矩提高不足或者鋼束材料的浪費(fèi)，由此提出斜梁橋體外預(yù)應(yīng)力雙折線布置如圖 2所示。具體說(shuō)來(lái)是指根據(jù)斜梁橋的受力將體外預(yù)應(yīng)力鋼束直線段向鈍角方向偏移的方法，邊梁至中梁，直線段向鈍角方向的偏移量逐漸減小，直至中梁，體外預(yù)應(yīng)力束可以采用直線段關(guān)于跨中對(duì)稱布置的方式。

影響斜梁橋受力的因素有斜交角φ、彎扭剛度比k、支承形式和寬跨比，

圖2 斜梁橋體外預(yù)應(yīng)力雙折線布置

3 加固實(shí)例

3.1 基本情況

某斜梁橋?yàn)?0m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋，斜交角φ=60°、寬跨比為0.4，T梁翼緣板寬度2.4m，高度2.0m，共5片梁，采用 50C 混凝土、現(xiàn)澆鋪裝層 40C、護(hù)欄 30C ，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用 15.2sφ mm，普通鋼筋采用 HRB335，全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

擬采用斜梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固法進(jìn)行加固，選取1#（邊梁）、2#（次邊梁）和3#（中梁）進(jìn)行研究，此處給出體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線的布置方案。3#梁體外預(yù)應(yīng)力束布置為相對(duì)跨中對(duì)稱布置，預(yù)應(yīng)力鋼絞線最低點(diǎn)位于1/3處，1#梁的預(yù)應(yīng)力束布置形狀相對(duì)3#梁向鈍角方向偏移3m，2#梁體外預(yù)應(yīng)力束布置介于1#和3#之間，如圖3所示。

圖3 體外預(yù)應(yīng)力加固預(yù)應(yīng)力束布置

3.2 加固前后受力分析：

對(duì)斜梁橋加固前和加固后 1#（邊梁）、2#（次邊梁）和 3#（中梁）抗彎承載力、持久狀況正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂、持久狀況正常使用極限狀態(tài)斜截面抗裂進(jìn)行計(jì)算及驗(yàn)算，結(jié)果見(jiàn)表1、表2、表3所示。其中壓應(yīng)力為正值，拉應(yīng)力為負(fù)值。

表1 加固前后各梁抗彎承載力驗(yàn)算

從表14可以看出，加固前2#、3#梁抗彎承載力不滿足規(guī)范要求，經(jīng)過(guò)本文體外預(yù)應(yīng)力加固后，抗彎承載力提高，并能滿足規(guī)范要求。

由表2可以看出，加固前1#、2#和3#梁均出現(xiàn)拉應(yīng)力，按照規(guī)范要求，全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，不滿足要求，加固后梁體全截面受壓，滿足要求。

表2 加固前后各梁正截面抗裂驗(yàn)算

表3 加固前后各梁斜截面抗裂驗(yàn)算

由表3可以看出，加固前2#和3#梁主拉應(yīng)力超出規(guī)范要求，加固后1#梁拉應(yīng)力最大值-0.74 MPa、2#梁拉應(yīng)力最大值-0.84 MPa、3#梁拉應(yīng)力最大值-0.84 MPa，滿足要求。

4 結(jié)論

結(jié)合斜梁橋的受力特點(diǎn)對(duì)傳統(tǒng)斜橋正做的體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)實(shí)例計(jì)算表明采用斜梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固法可較好地提高斜梁橋的抗彎承載能力和抗裂等性能。

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