張　弢

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司　貴陽　550081)

粘貼鋼板在預(yù)應(yīng)力混凝土T梁加固中的應(yīng)用分析

張弢

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司貴陽550081)

摘要采用有限元程序ANSYS對預(yù)應(yīng)力混凝土T梁鋼板加固模型進行分析，通過對粘貼不同厚度的鋼板后T梁極限承載力、撓度及裂縫等改變情況的對比，總結(jié)了采用粘貼鋼板法加固對T梁受力性能的改善情況。

關(guān)鍵詞粘貼鋼板T梁加固

近年來，隨著我國公路建設(shè)的快速發(fā)展，公路的交通流量、運輸車輛的噸位等均有較大增加，尤其是各種超載、超限車輛對公路橋梁造成了很大的損害，橋梁加固的任務(wù)也日益繁重。粘貼鋼板法是預(yù)應(yīng)力混凝土T梁廣泛采用的一種加固方法，該方法主要是利用化學(xué)粘貼劑將鋼板直接粘貼在混凝土構(gòu)件的受拉邊緣，使其共同工作，從而提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力。

雖然采用粘貼鋼板加固預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋目前已被廣泛使用，但對其加固的力學(xué)特點以及粘貼不同厚度的鋼板與T梁極限承載力、撓度及裂縫之間的相互關(guān)系等還缺乏準(zhǔn)確的分析和總結(jié)?；诖耍疚膶σ陨蠋讉€方面展開研究。

1加固原理

該加固法是采用環(huán)氧樹脂系列粘結(jié)劑將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉邊緣或薄弱部位(或采用帶錨栓粘貼鋼板)，使之與原結(jié)構(gòu)物形成整體共同受力，以提高其強度，改善原結(jié)構(gòu)的鋼筋及混凝土的應(yīng)力狀態(tài)。在對橋梁進行分析后，根據(jù)缺陷所在的部位，確定鋼板的規(guī)格和粘貼部位及形式。為了提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗彎能力，一般在構(gòu)件的受拉邊緣的表面粘貼鋼板，使鋼板與原結(jié)構(gòu)形成整體來受力，見圖1。

圖1受拉區(qū)粘貼鋼板

3.4　施工注意事項

主梁的線形控制及中線位置控制工作貫穿于施工的全過程，涉及主梁高程和中線位置的每一道工序，其特點是理論計算與施工實際緊密相連，因而需要設(shè)計、控制、施工和監(jiān)控各方密切合作，各司其職完成。

調(diào)整掛籃立模標(biāo)高時，要檢查掛籃前、后錨是否上緊，避免混凝土澆筑時高差差異太大。

施工中應(yīng)嚴(yán)格按照平衡施工的要求進行，控制梁段上的施工堆積物，以避免由于施工荷載和橋面雜物的不平衡引起測量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。

施工中注意控制基準(zhǔn)點的保護工作，嚴(yán)禁擊打、碰撞，防止?jié)仓炷習(xí)r覆蓋基準(zhǔn)點和測點。

4結(jié)語

目前摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋邊跨主跨已經(jīng)全部合龍，主梁實際線形與計算吻合。主橋控制的難點是標(biāo)高基準(zhǔn)點的測定以及梁底標(biāo)高的測量，通過實踐證明，采用橋上橋下2套高程系統(tǒng)，獨立控制主梁的施工直至合龍，并且能夠滿足貫通條件的方法是可行的。這種方法為后續(xù)同類型橋梁的施工提供了寶貴的經(jīng)驗。

參考文獻

[1]王世杰，姚德新.大跨度斜拉橋施工監(jiān)控測量技術(shù)研究[J].交通科技，2007(4):16-18.

[2]孔祥元，梅是義.控制測量學(xué)[M].武漢: 武漢大學(xué)出版社，2006.

[3]韓偉.武漢二七長江大橋主梁監(jiān)控測量技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(5)：91-92.

[4]宋增斌，任國旭，劉春燕，等.西江特大橋主橋線形施工控制[J].中外公路，2004(4)：81-84.

2單元劃分

T梁的結(jié)構(gòu)尺寸見圖2，采用有限元程序ANSYS對粘貼鋼板加固模型進行分析。由于實體單元結(jié)點多、自由度多，在建模時引入對稱性，采用1/2梁體進行計算，單元劃分形式見圖3~圖4。

圖2　T梁結(jié)構(gòu)尺寸(單位：cm)

圖3計算模型

圖4　約束情況

3彎矩計算分析

大部分橋梁結(jié)構(gòu)都對橋梁的變形有要求，橋梁的變形即撓度如果過大，將影響交通的正常運行，所以撓度成為橋梁性能的一個重要指標(biāo)。T梁的荷載-位移曲線見圖5。

圖5荷載-位移曲線

由圖5可見，相同撓度(45 mm)下，加8 mm鋼板相比未加固時的極限抗彎承載力提高了大約25.3%，加6 mm鋼板大約提高了16.1%，加4 mm鋼板大約提高了11.4%。由此可見，粘貼加固鋼板在提高結(jié)構(gòu)的剛度方面效果很顯著。

結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的彎矩對比和相同撓度下彎矩對比見圖6、圖7，結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的彎矩和相同撓度下彎矩均不相同，但是規(guī)律一致，隨著加固鋼板厚度的增大，承載能力極限狀態(tài)的彎矩也隨之增大，同時，相同撓度時隨鋼板厚度增大，結(jié)構(gòu)所承受的彎矩也隨之增大，故粘貼鋼板法加固對于提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載力效果都很顯著。

圖6結(jié)構(gòu)承載能力極限彎矩對比

圖7　相同撓度下彎矩對比

4撓度計算分析

相同彎矩下粘貼不同厚度鋼板時梁撓度對比見圖8，在鋼板屈服前同一彎矩下，隨著加固鋼板厚度的增大，撓度變小，即剛度和承載力都有所提高，但是在極限彎矩下?？缰袚隙葘Ρ纫妶D9，由圖8，圖9可見，加4 mm鋼板后，T梁最大撓度值為57.8 mm；加6 mm鋼板后，T梁最大撓度值為59 mm；加8 mm鋼板后，T梁最大撓度值為61.0 mm；未加固時最大撓度值為55.2 mm。單從最大撓度值來看，粘貼鋼板法在提高梁承載力的同時， 改善了梁的延性，提高了構(gòu)件及整個結(jié)構(gòu)的可靠性。

圖8相同彎矩下加固不同厚度

鋼板時梁撓度對比

圖9　極限彎矩下加固不同厚度鋼板

5裂縫及應(yīng)力計算分析

相同彎矩下，加固不同厚度的鋼板時裂縫擴展對比見圖10。

圖10　相同彎矩下，加固不同鋼板裂縫擴展對比

由圖10可見，隨著鋼板厚度的增大，裂縫擴展區(qū)域無論是從板高度方向還是板縱向來看，都有減少的趨勢。所以單從裂縫區(qū)域來看，粘貼鋼板法加固措施在裂縫控制方面是比較有效的。

鋼板屈服前的相同彎矩下縱向應(yīng)力對比見圖11。

圖11鋼板屈服前的相同彎矩下縱向應(yīng)力對比

由圖11可見，在鋼板屈服前同一彎矩下，鋼板應(yīng)力隨著加固鋼板厚度的增大而減小，即隨著鋼板厚度的增大，結(jié)構(gòu)承載能力和剛度在提高。

6結(jié)論

(1) T梁隨著粘貼鋼板厚度的增加，極限抗彎載能力和鋼筋屈服彎矩有較大幅度提高，故粘貼鋼板加固能顯著提高T梁的承載力。

(2) 加固后相同彎矩作用下T梁撓度減小，說明粘貼鋼板能顯著提高T梁抗彎剛度；在承載能力極限彎矩作用下，T梁最大撓度比加固前有所增加，但改善幅度不大，故粘貼鋼板加固法在改善T梁的延性方面效果一般。

(3) 加固后裂縫區(qū)域減小幅度較大，說明粘貼鋼板加固提高T梁的抗裂性效果較好。

[1]蒙云,盧波.橋梁加固與改造[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]張劉煜,鄔曉光,李啟航.粘貼加固材料厚度與鋼筋混凝土T梁極限承載力分析[J].橋隧機械,2010(7):67-69.

[3]GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2010.

[4]諶潤水，胡釗芳，帥長斌.公路舊橋加固技術(shù)與實例[M].北京:人民交通出版社，2002.

收稿日期：2015-06-08

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.019