孫景環(huán)

(河北路橋集團(tuán)有限公司)

錨固橫梁設(shè)計(jì)

孫景環(huán)

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介紹了錨固橫梁設(shè)計(jì)和錨固橫梁內(nèi)力計(jì)算。

錨固;橫梁;設(shè)計(jì)

1 錨固橫梁設(shè)計(jì)

(1)構(gòu)造。

在頂板、腹板和底板之間設(shè)置鋼筋混凝土橫梁進(jìn)行錨固(圖1)。橫梁位于9#塊末端，厚度1.8 m，錨固橫梁與牛腿橫隔梁的凈距為2.30 m。

通過(guò)植筋的方式將橫梁與原箱梁頂板、腹板、底板連接在一起。澆筑橫梁混凝土?xí)r，在頂板的中間開(kāi)口(開(kāi)口寬度30 cm)，從橋面上澆筑，以保證橫梁混凝土密實(shí)性。

圖1 錨固橫梁構(gòu)造

(2)采用自密實(shí)混凝土。

為了加強(qiáng)錨固橫梁與原梁的可靠連接，除了采用植筋技術(shù)將鋼筋錨固外，確?；炷恋臐仓|(zhì)量是問(wèn)題的關(guān)鍵。錨固橫梁體積小，鋼筋密集，施工空間狹小，混凝土無(wú)法振搗，采用一般的混凝土是很難控制質(zhì)量的。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)已有橋梁加固實(shí)例的調(diào)查研究，新增設(shè)的錨固橫梁采用自密實(shí)混凝土澆筑技術(shù)。

自密實(shí)混凝土簡(jiǎn)介具有如下特點(diǎn)。

①高流態(tài)自密實(shí)混凝土在20世紀(jì)70年代由前西德發(fā)明，20世紀(jì)90年代中期在日本得到廣泛應(yīng)用。

②高流態(tài)自密實(shí)混凝土不用振搗而能自行密實(shí)，即混凝土自己流滿整個(gè)模板，無(wú)需振動(dòng)搗實(shí)而依靠自重密實(shí)。

③自密實(shí)混凝土在國(guó)內(nèi)得到逐步應(yīng)用，從20世紀(jì)90年代末開(kāi)始澆筑量已超過(guò)數(shù)萬(wàn)立方，主要用于暗挖、密筋、形狀復(fù)雜等無(wú)法澆筑或澆筑困難，解決擾民問(wèn)題，縮短工期。

④本加固工程的錨固橫梁內(nèi)鋼筋密集、空間狹小，無(wú)法振搗，普通混凝土無(wú)法澆筑密實(shí)，難以確保施工質(zhì)量。采用自密實(shí)混凝土可解決上述問(wèn)題。

(3)橫梁與箱梁接觸面的處理。

為加強(qiáng)橫梁混凝土與原梁混凝土的連接，增強(qiáng)橫梁的抗剪力，需要先鑿除原梁頂板、腹板和底板的混凝土表面約2 cm左右，然后在橫梁范圍內(nèi)，將原梁表面做成寬鋸齒狀的橫向溝槽。溝槽深度不小于3 cm，寬度為20 cm。

2 錨固橫梁內(nèi)力計(jì)算

采用Ansys Ver 10.0中的Solid 95塊體單元，對(duì)錨固橫梁進(jìn)行空間有限元分析，計(jì)算在體外索張拉作用下的應(yīng)力，如圖2。體外索的設(shè)計(jì)張拉噸位以40%控制，即每束的最終張拉力為1 250 kN，考慮到以后調(diào)索的可能，計(jì)算時(shí)體外索的張拉噸位以50%控制，即每束張拉力為1 560 kN，按同時(shí)張拉6束計(jì)算。

圖2 錨固橫梁有限元計(jì)算圖式

(1)橫梁與頂板、腹板間的抗剪計(jì)算。

圖3為自頂板中心開(kāi)始與橫梁與頂板、腹板、底板接觸處橫梁的剪應(yīng)力包絡(luò)圖變化情況(其中1～16點(diǎn)為頂板，16～29點(diǎn)為腹板，29～34點(diǎn)為底板)。頂板內(nèi)的剪應(yīng)力自頂板中心向腹板逐漸增大，最大值發(fā)生在上承托中心，為2 654.8 kPa。腹板內(nèi)的最大剪應(yīng)力發(fā)生在下承托與腹板交界處，為3 311.5 kPa。底板內(nèi)的剪應(yīng)力較小，最大值為2 148.1 kPa。

圖4為橫梁與箱梁接觸處各點(diǎn)的剪應(yīng)力包絡(luò)圖沿橫梁厚度方向的變化情況。可以看出，最大剪應(yīng)力發(fā)生在錨固面附近，此后在沿橫梁厚度方向基本均勻分布。

進(jìn)行錨固鋼筋計(jì)算時(shí)，可以偏安全地取頂板剪應(yīng)力的最大值、腹板剪應(yīng)力的最大值及底板剪應(yīng)力最大值計(jì)算，并認(rèn)為沿橫梁厚度方向均勻分布。頂板內(nèi)的剪應(yīng)力取為2 654.8 kPa，腹板內(nèi)的剪應(yīng)力取為 3 311.5 kPa，底板內(nèi)的剪應(yīng)力取為2 148.1 kPa。

張拉體外束引起的剪力由橫梁混凝土體和錨固鋼筋共同承受?；炷恋娜菰S剪切應(yīng)力為2.4 MPa計(jì)算，考慮到新舊混凝土之間的連接問(wèn)題，計(jì)算時(shí)按0.8折減。

采用規(guī)格為Φ16×190直徑為160 mm的HRB335鋼筋作為植入筋，錨固深度為19 cm，每根錨栓的設(shè)計(jì)抗剪力為33.0 kN。

圖3 錨固橫梁周邊剪應(yīng)力包絡(luò)圖

圖4 錨固橫梁周邊剪應(yīng)力沿橫梁厚度方向的變化

錨固鋼筋的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，頂板內(nèi)錨固鋼筋的縱橫向間距20 cm，腹板內(nèi)錨固鋼筋縱橫向間距15 cm，底板內(nèi)錨固鋼筋縱橫向間距15 cm。

(2)橫梁抗彎設(shè)計(jì)。

采用HRB335鋼筋，直徑32 mm，沿橫梁厚度方向布置5排，間距12 cm。在橫梁后端，沿高度方向，橫梁下緣至錨墊板間距為10 cm，錨墊板至頂板間距為15 cm。

U442

C

1008-3383(2012)02-0091-02

2011-11-13

孫景環(huán)(1975-)，女，工程師。

表1 錨固鋼筋計(jì)算表