第二十三章体外预应力加固梁式桥 了解】第一节体外预应力的加固机理 了解】第二节体外预应力加固法的设计和施 工技术
第二十三章 体外预应力加固梁式桥 【了解】第一节 体外预应力的加固机理 【了解】第二节 体外预应力加固法的设计和施 工技术
理 体外应力的加固机 、体外预应力的概念 钢筋混凝土梁式桥通常包括简支梁(T形梁、少筋微弯 板组合梁、n形梁及板梁等)、悬臂 ■梁和连续梁等。当其存在结构缺陷,尤其是承载力不 足或需要提高荷载等级,即需要对桥梁主要受力构件 进行加固时,可在梁体外部受拉区(梁底与梁两侧)设 置钢筋或钢丝束,并施加顶应力,以抵消部分永久作 用应力,起到卸载作用,改善桥梁的受力状况,达到 提高桥梁承载能力的目的
第一节 体外预应力的加固机 理 ◼ 一、体外预应力的概念 ◼ 钢筋混凝土梁式桥通常包括简支梁(T形梁、少筋微弯 板组合梁、n形梁及板梁等)、悬臂 ◼ 梁和连续梁等。当其存在结构缺陷，尤其是承载力不 足或需要提高荷载等级，即需要对桥梁主要受力构件 进行加固时，可在梁体外部受拉区(梁底与梁两侧)设 置钢筋或钢丝束，并施加顶应力，以抵消部分永久作 用应力，起到卸载作用，改善桥梁的受力状况，达到 提高桥梁承载能力的目的
二、加固方法 对于需要加固的钢筋混凝土梁式桥,常在梁底或梁侧下部增设顶 应力加劲钢丝索或预应 力粗钢筋,并分别锚固在梁的两端,通过设置一定的连接构件使 预应力拉杆(钢丝索或粗钢 筋)与梁体构成一个桁架体系,成为一次超静定结构,从而抵消部 分永久作用应力,起到卸载作用,因此较大幅度地提高桥梁承载 能力。 体外预应力加固法与梁底增焊(或粘贴)钢筋(或钢板)的加固 方法相比,不需清凿混凝土 保护层,且损伤梁体程度小,加固时不影响或少影响交通,能恢 复或提高桥梁的荷载等级,经济效果较明显。但对于梁体外的预 应力筋和有关构件应采取切实有效的防护措施,否则在温度、腐 蚀等外界条件作用下,容易造成预应力筋断裂而使加固工作失败
二、加固方法 ◼ 对于需要加固的钢筋混凝土梁式桥，常在梁底或梁侧下部增设顶 应力加劲钢丝索或预应 ◼ 力粗钢筋，并分别锚固在梁的两端，通过设置一定的连接构件使 预应力拉杆(钢丝索或粗钢 ◼ 筋)与梁体构成一个桁架体系，成为一次超静定结构，从而抵消部 分永久作用应力，起到卸载作用，因此较大幅度地提高桥梁承载 能力。 ◼ 体外预应力加固法与梁底增焊(或粘贴)钢筋(或钢板)的加固 方法相比，不需清凿混凝土 ◼ 保护层，且损伤梁体程度小，加固时不影响或少影响交通，能恢 复或提高桥梁的荷载等级，经济效果较明显。但对于梁体外的预 应力筋和有关构件应采取切实有效的防护措施，否则在温度、腐 蚀等外界条件作用下，容易造成预应力筋断裂而使加固工作失败
、加固类型与特性 体外预应力加固梁式桥,实际上亦是改 变了梁体原有受力体系的加固方法。所 以,根据加固对象的不同,该加固法又 可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加 固。其中,预应力拉杆加固主要用于受 弯构件,而预应力撑杆加固法适用于提 髙轴心受压以及偏心受压钢筋混凝土柱 的承载能力,例如,排架桩式桥墩、桥 台以及拱桥的柱式腹拱墩等
三、加固类型与特性 ◼ 体外预应力加固梁式桥，实际上亦是改 变了梁体原有受力体系的加固方法。所 以，根据加固对象的不同，该加固法又 可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加 固。其中，预应力拉杆加固主要用于受 弯构件，而预应力撑杆加固法适用于提 高轴心受压以及偏心受压钢筋混凝土柱 的承载能力，例如，排架桩式桥墩、桥 台以及拱桥的柱式腹拱墩等
四、体外预应力加固法机理 通过在梁体外布设钢材的拉杆或撑杆, 并与被加固的梁体锚固连接,然后施加 预应力,强迫后加的拉杆或撑杆受力, 从而改变原结构的内力分布,并降低原 结构应力数值,使结构总承载力显著提 高,且可减少结构的变形、使裂缝宽度 缩小甚至完全闭合。这就是体外预应力 加固梁式桥梁,并能提高其承载能力的 机理
四、体外预应力加固法机理 ◼ 通过在梁体外布设钢材的拉杆或撑杆， 并与被加固的梁体锚固连接，然后施加 预应力，强迫后加的拉杆或撑杆受力， 从而改变原结构的内力分布，并降低原 结构应力数值，使结构总承载力显著提 高，且可减少结构的变形、使裂缝宽度 缩小甚至完全闭合。这就是体外预应力 加固梁式桥梁，并能提高其承载能力的 机理
第二节体外预应力加固法的设计和施工技术 ■采用体外预应力拉杆补强加固梁式桥梁, 由于加固后预应力拉杆与旧桥的钢筋混 凝土梁或板等构件将组成一个整体并共 同受力工作。补强拉杆与被补强的梁板 组成了一个新复合体系,这样就改变了 结构原来的静力图形。因此,应事先进 行必要的设计与计算
第二节 体外预应力加固法的设计和施工技术 ◼ 采用体外预应力拉杆补强加固梁式桥梁， 由于加固后预应力拉杆与旧桥的钢筋混 凝土梁或板等构件将组成一个整体并共 同受力工作。补强拉杆与被补强的梁板 组成了一个新复合体系，这样就改变了 结构原来的静力图形。因此，应事先进 行必要的设计与计算
体外预应力加固设计计算步骤与方法 ■1.计算求出被补强构件提髙荷载等级前所受 荷载及其引起的内力,包括永久作用和可变作 用内力。方法与通常桥梁设计时内力计算相同 ■2.计算提高荷载标准后的可变作用内力,并 由永久作用与可变作用的组合来验算加固的必 要性。 ■3.由上面两项之差得出内力的提高值(即需补 强加固的抵抗力矩及剪力等),估算出补强拉 杆应有的横截面面积
一、体外预应力加固设计计算步骤与方法 ◼ 1．计算求出被补强构件提高荷载等级前所受 荷载及其引起的内力，包括永久作用和可变作 用内力。方法与通常桥梁设计时内力计算相同。 ◼ 2．计算提高荷载标准后的可变作用内力，并 由永久作用与可变作用的组合来验算加固的必 要性。 ◼ 3．由上面两项之差得出内力的提高值(即需补 强加固的抵抗力矩及剪力等)，估算出补强拉 杆应有的横截面面积
4.计算和确定拉杆所必需的张拉力与伸长量 由于张拉预应力拉杆达到一定应力后,外 荷载有所增大,在由拉杆和被加固梁组成的超 静定结构体系中,拉杆产生的作用效应增量, 可按结构力学的方法进行分析,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。按设计规范验算被加固梁在 跨中和支座截面的偏心受压承载力,以及支 ■座至拉杆弯折处或支座附近的斜截面承载力 验算中将拉杆的作用效应作为外力,并在全部 ■荷载作用下作偏心受压分析。若验算结果不能 满足规范规定时,可加大拉杄截面或改用其他 加固方案。 ■6.计算确定施工中控制张拉时需要的控制量
◼ 4．计算和确定拉杆所必需的张拉力与伸长量。 由于张拉预应力拉杆达到一定应力后，外 ◼ 荷载有所增大，在由拉杆和被加固梁组成的超 静定结构体系中，拉杆产生的作用效应增量， 可按结构力学的方法进行分析，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。按设计规范验算被加固梁在 跨中和支座截面的偏心受压承载力，以及支 ◼ 座至拉杆弯折处或支座附近的斜截面承载力。 验算中将拉杆的作用效应作为外力，并在全部 ◼ 荷载作用下作偏心受压分析。若验算结果不能 满足规范规定时，可加大拉杆截面或改用其他 ◼ 加固方案。 ◼ 6．计算确定施工中控制张拉时需要的控制量
2.施工步骤和工艺要点 ■(1)主梁锚固孔定位凿洞 ■(2)套管、垫圈、销轴应根据设计进行金属加 ,但由于是旧桥加固提载,很自然各片T梁 在制作时会有不同程度的尺寸误差,故此,应 及时对套管和锚固轴的长度进行相应调整o (3)用环氧砂浆埋设套管,锚固孔凿好后应进 行表面处理,使孔壁清洁干燥,浮松部分应清 除,配制环氧树脂砂浆,用斜面压降法或灌浆 法埋设套管
2．施工步骤和工艺要点 ◼ (1)主梁锚固孔定位凿洞 ◼ (2)套管、垫圈、销轴应根据设计进行金属加 工，但由于是旧桥加固提载，很自然各片T梁 在制作时会有不同程度的尺寸误差，故此，应 及时对套管和锚固轴的长度进行相应调整o ◼ (3)用环氧砂浆埋设套管，锚固孔凿好后应进 行表面处理，使孔壁清洁干燥，浮松部分应清 除，配制环氧树脂砂浆，用斜面压降法或灌浆 法埋设套管
(4)根据设计图要求,加工斜向受拉槽钢 时,对各部件分别切割下料,焊接前应 事先进行放样. (5)用砂轮切割机进行钢筋切割下料, 并将割口毛边用锉刀锉圆,连接器和螺 帽严格按设计要求的材料尺寸和工艺制 ■(6)安裝预应力构件时,把斜向槽钢套人 锚固销,另一端用绳子拉起或支架撑住 箱形部位
◼ (4)根据设计图要求，加工斜向受拉槽钢 时，对各部件分别切割下料，焊接前应 事先进行放样. ◼ (5)用砂轮切割机进行钢筋切割下料， 并将割口毛边用锉刀锉圆，连接器和螺 帽严格按设计要求的材料尺寸和工艺制 作。 ◼ (6)安装预应力构件时，把斜向槽钢套人 锚固销，另一端用绳子拉起或支架撑住 箱形部位