強(qiáng)聯(lián)華

近些年來,隨著煤炭市場的興起,交通運(yùn)輸業(yè)迅速發(fā)展,大噸位車輛不斷增加,省內(nèi)高速公路出現(xiàn)的三類以上橋梁不斷增多。簡支體系的橋梁在這些出現(xiàn)病害的橋梁中占據(jù)了相當(dāng)大的比例,而體外預(yù)應(yīng)力作為一種有效的加固方法在加固簡支體系橋梁中得到了廣泛的應(yīng)用。體外預(yù)應(yīng)力加固方法有效地解決了目前其他加固方法無法解決的后加補(bǔ)強(qiáng)材料應(yīng)力滯后的問題,體外預(yù)應(yīng)力索主動受力,充分發(fā)揮了補(bǔ)強(qiáng)材料的抗拉性能,能夠積極分擔(dān)原梁承受的恒載,有效地提高了橋梁的承載能力。

1 橋梁概況

該橋上部結(jié)構(gòu)為6×25 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T形組合梁,T梁梁高1.6 m,半幅橋斷面由6片T梁組成,設(shè)跨中和梁端三道橫隔板。該橋采用簡支梁橋面板連續(xù)結(jié)構(gòu),主梁按預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計,在荷載組合(汽車+恒載)作用下按部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件設(shè)計,其他荷載組合作用下按部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件設(shè)計,并以0.15 mm的裂縫限制值進(jìn)行配筋和截面強(qiáng)度驗算。原橋設(shè)計荷載:汽—超20級;驗算荷載:掛—120。養(yǎng)護(hù)單位在橋梁檢測中發(fā)現(xiàn),該橋T梁腹板跨中處存在左、右兩側(cè)對稱的豎向裂縫,裂縫最寬達(dá)0.35 mm。初步判定,該橋的承載能力已經(jīng)削弱,影響到今后橋梁的安全運(yùn)營。

2 結(jié)構(gòu)分析計算

2.1 原橋計算分析

原橋在計算時,對原橋混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了折減,并對原梁預(yù)應(yīng)力鋼筋損失進(jìn)行了估算,估算標(biāo)準(zhǔn)是在活載采用汽車—超20級荷載,梁底出現(xiàn)0.2 mm裂縫進(jìn)行估算分析。估算結(jié)果為:邊梁兩端張拉預(yù)應(yīng)力束有效預(yù)應(yīng)力值768.5 MPa,即預(yù)應(yīng)力損失值為預(yù)應(yīng)力鋼束張拉應(yīng)力的44.9%。次邊梁及中梁兩端張拉預(yù)應(yīng)力束有效預(yù)應(yīng)力值773.8 MPa,即預(yù)應(yīng)力損失值為預(yù)應(yīng)力鋼束張拉應(yīng)力的44.5%。經(jīng)計算得:原橋承載力滿足受力要求。在預(yù)應(yīng)力損失后,原橋梁跨中梁底出現(xiàn)超過規(guī)范限值的裂縫,橋梁正常使用狀態(tài)不滿足規(guī)范要求。

汽車荷載按原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的汽車—超20級進(jìn)行加載,并考慮預(yù)應(yīng)力損失對原橋進(jìn)行受力分析,分離出的單元為跨中單元。由于主梁配筋不同,此次計算結(jié)果分析了邊梁和次邊梁。原橋邊梁及次邊梁計算結(jié)果見表1,表2。

2.2 T梁橋加固后計算

針對原橋的病害采用了體外預(yù)應(yīng)力的加固方法,在每片T梁兩側(cè)各加2根 GB/T 5224-2003標(biāo)準(zhǔn)的φ 15.2無粘結(jié)鋼絞線,采用兩端張拉,張拉控制應(yīng)力為1 116 MPa。驗算時汽車荷載采用公路Ⅰ級進(jìn)行加載,邊梁原有鋼束有效預(yù)應(yīng)力為750 MPa(扣除混凝土彈性壓縮損失),次邊梁及中梁鋼束有效預(yù)應(yīng)力為755.8 MPa(扣除混凝土彈性壓縮損失)。

表1 邊梁計算結(jié)果

表2 原橋次邊梁計算結(jié)果

表3 加固后邊梁計算結(jié)果

由于主梁配筋不同,此次計算結(jié)果分析了邊梁和次邊梁。經(jīng)計算分析,采用體外預(yù)應(yīng)力加固后橋梁承載力滿足受力要求,與加固前相比承載力提高了9%,承載力儲備加大。加固后橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件,跨中梁底為壓應(yīng)力,正常使用狀態(tài)滿足規(guī)范要求。加固后橋梁邊梁及次邊梁計算結(jié)果見表3,表4。

此次計算分析了橋梁在梁體自重荷載作用下,在跨中梁頂產(chǎn)生了8.8 MPa的壓應(yīng)力值,預(yù)應(yīng)力荷載(預(yù)應(yīng)力荷載沒有估算損失的情況)作用下,在跨中梁頂產(chǎn)生了5.3 MPa的拉應(yīng)力,即梁頂不會出現(xiàn)拉應(yīng)力,全截面受壓。

表4 加固后次邊梁計算結(jié)果

3 施工要點

1)按照設(shè)計圖紙確定齒板、轉(zhuǎn)向防護(hù)鋼板和定位鋼板的位置,鑿除齒板位置1 cm的T梁混凝土保護(hù)層,并對鑿出面進(jìn)行清潔。2)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙加工鋼齒板、轉(zhuǎn)向裝置和定位裝置。鋼構(gòu)件與原梁的連接采用結(jié)構(gòu)膠加高強(qiáng)對拉螺栓錨固。3)進(jìn)行齒板、轉(zhuǎn)向防護(hù)鋼板和定位裝置的試安裝,并確定對拉螺栓的位置,然后進(jìn)行鉆孔和清孔工作。鉆孔完畢要盡快進(jìn)行下一道工序,防止鉆孔后梁體在長時間汽車荷載作用下產(chǎn)生破壞。4)安裝齒板、轉(zhuǎn)向防護(hù)鋼板和定位裝置鋼板,并進(jìn)行精確定位。在對鋼板進(jìn)行高強(qiáng)螺栓對拉時,對拉螺栓要加結(jié)構(gòu)膠并穿過梁體。對鋼板進(jìn)行緊固時,螺母后加墊方形斜墊,要保證緊固螺母完全貼實鋼板。5)對鋼絞線進(jìn)行下料,然后去除張拉錨固區(qū)的鋼絞線護(hù)套,并清洗干凈。6)安裝預(yù)應(yīng)力鋼束和預(yù)應(yīng)力錨具。錨具要求采用有防松裝置的錨具。預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)外包PE套管,并沿橋縱向每隔1.5 m將PE管與梁體進(jìn)行穩(wěn)固連接。待粘貼齒板和轉(zhuǎn)向防護(hù)鋼板的粘鋼膠完全凝固后,張拉鋼絞線?？刂茟?yīng)力σk=1 116 MPa,初張拉應(yīng)力0.1σk=111.6 MPa。預(yù)應(yīng)力張拉均要求采用伸長量與張拉力進(jìn)行雙控,以張拉力為準(zhǔn)。7)張拉完畢,切除多余鋼絞線,加蓋錨具防護(hù)罩,并通過注油槽注入黃油,防止錨具及鋼筋銹蝕。8)對齒板、轉(zhuǎn)向裝置和定位裝置進(jìn)行防銹處理。

防銹措施為齒板、轉(zhuǎn)向裝置和定位裝置的外露鋼板在安裝前應(yīng)打磨并涂刷兩遍紅丹,在預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后,安裝防護(hù)外罩并注入黃油,并對所有外露鋼板再涂刷兩遍防銹面漆。

4 結(jié)語

目前在省內(nèi)的公路橋梁中,存在類似病害的橋梁很多,都亟待進(jìn)行加固。采用體外預(yù)應(yīng)力體系加固簡支體系橋梁是一種比較合理和經(jīng)濟(jì)的加固方法。上述橋梁的加固工程已經(jīng)施工完畢,且取得了良好的加固效果。該加固工程的完成為今后此類工程的加固設(shè)計和施工提供了寶貴的經(jīng)驗和技術(shù)參考。

[1]張勁泉,徐 粵,葉見曙,等.公路舊橋驗算分析指南及工程實例[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]JTG/T J22-2008,公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范[S].

[3]JTG/T J23-2008,公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]石紹甫.公路橋涵設(shè)計手冊:梁橋[M].北京:人民交通出版社,2001.

[5]劉 念.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測與加固實例分析[J].山西建筑,2009,35(32):324-326.