楊江華
(黔東南州交通勘察設(shè)計院,貴州 凱里 556000)
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橋梁加固設(shè)計
楊江華
(黔東南州交通勘察設(shè)計院,貴州 凱里556000)
摘要:橋梁在設(shè)計中如何保證其運(yùn)營安全與耐久是業(yè)內(nèi)十分關(guān)注的問題,橋梁加固設(shè)計重要性隨即體現(xiàn)。對三種橋梁加固設(shè)計展開探討,分析三種關(guān)鍵技術(shù)各自優(yōu)點(diǎn)與不足。
關(guān)鍵詞:橋梁;加固設(shè)計;碳纖維;體外預(yù)應(yīng)力
1.3體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計
(1)原理
體外預(yù)應(yīng)力加固與上述兩種加固設(shè)計不同,屬于二次組合結(jié)構(gòu),橋梁在加固之前,混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)一定變形,收縮徐變過程已經(jīng)完成?;炷翗?gòu)件新舊結(jié)合面應(yīng)力分布較為復(fù)雜,特別是受彎構(gòu)件和偏心受壓。兩種材料能否共同工作,決定著結(jié)合面剪力傳遞狀況。因此,為確保新舊混凝土結(jié)合面擁有足夠耐久性與可靠性,需要對構(gòu)件進(jìn)行抗剪力計算
τ≤fν0.56fyρsv
式中:τi剪應(yīng)力值;fν剪切摩擦筋抗拉強(qiáng)度;ρsv為摩擦筋配筋率。根據(jù)公式計算可知,加固施工需要降低其影響,抵消部分剪力作用,提高新舊結(jié)合面抗剪承載力,從而保證其結(jié)構(gòu)安全性。
(2)評價
總體而言,體外預(yù)應(yīng)力體系還存在構(gòu)造缺陷與耐腐蝕性較差等缺點(diǎn),由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)缺陷等問題,灌漿質(zhì)量得不到保證,一旦在灌漿過程中出現(xiàn)鋼管漏漿,會造成鋼筋銹蝕、構(gòu)件斷裂等情況。與發(fā)達(dá)國家體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)相比,我國還處于發(fā)展階段,實(shí)際應(yīng)用中也僅限于預(yù)應(yīng)力橋梁舊橋加固工作,大跨徑、復(fù)雜型結(jié)構(gòu)應(yīng)用,仍是一個未知的領(lǐng)域。
2改進(jìn)設(shè)計
2.1混凝土疊合層改進(jìn)與設(shè)計
以我州縣鄉(xiāng)公路上石板橋為例,某橋跨徑標(biāo)準(zhǔn)為3×20 m,橋上結(jié)構(gòu)為等截面鋼筋混凝土空心板橋,橋面成連續(xù)簡支結(jié)構(gòu),空心板包括2塊邊板和6塊中板。經(jīng)實(shí)實(shí)際分析可知,該橋較寬,板的橫向應(yīng)力相對較大,經(jīng)測試可知,板裂縫約為10~24 mm。以上述材料作為設(shè)計基礎(chǔ),該橋補(bǔ)強(qiáng)措施包括:(1)對大于0.15 mm的裂縫采用灌漿處理;對小于0.15 mm裂縫采用溶劑型環(huán)氧封閉漆刷封閉處理;(2)鑿除部分原橋混凝土鋪裝層,重新澆筑13 cm厚C40聚丙烯纖維混凝土,并將剪力釘種植在板頂,澆筑SCM無收縮免振搗高強(qiáng)水泥;(3)重新安裝排水設(shè)施,對空心板采取重新勾縫處理;(4)梁端每隔70 cm布置一道寬為50 cm的纖維布。
經(jīng)試驗可知,橋面鋪裝疊合層能增強(qiáng)橋梁整體性,改善上部結(jié)構(gòu)橫向連接;護(hù)欄能提升邊板剛度;各板梁橫向分布的荷載由于橋面鋪裝層的存在,而變得更加均勻,每片板梁均能發(fā)揮承載能力,全橋承載力隨之提升。
2.2碳纖維加固改進(jìn)與設(shè)計
(1)x=ξfbh時,《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》會出現(xiàn)兩種情況,即x<ξfbh和x>ξfbh,二者之間計算差值會隨著梁高數(shù)字增大或配筋率遠(yuǎn)離0.16%而變大;(2)混凝土受壓區(qū)高度x如果在大于ξfbh同時小于ξfbh0,構(gòu)建梁高<600 mm,此時采用碳纖維效果并不明顯,而黨構(gòu)建梁高更高且配筋率更大時,碳纖維加固效果會越來越明顯;(3)x≤ξfbh,且梁高與受拉鋼筋配筋率取值在某范圍之內(nèi),根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》公式計算可知,碳纖維加固后構(gòu)件承載力反而降低。
綜上可知,經(jīng)模擬分析后,當(dāng)混凝土受壓區(qū)高度x≤ξfbh,根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》所求抗彎承載值會小于加固前承載值;但經(jīng)ANSYS模擬后可知,碳纖維加固后,抗彎承載力在截面部分確實(shí)有所提高。對此,經(jīng)分析可知,梁高>500 mm時,《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》所用公式過于保守,建議適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整與選擇。
2.3體外預(yù)應(yīng)力加固改進(jìn)與設(shè)計
水平筋主要作用與梁底,可施加縱向預(yù)應(yīng)力,對梁體產(chǎn)生反向彎矩,抵消自重和荷載產(chǎn)生的正彎矩,提高橋梁承載力,在公路梁板橋的加固設(shè)計中,水平筋采用冷拉Ⅲ型高強(qiáng)粗鋼筋,在兩端設(shè)置螺紋,加以螺母進(jìn)行錨固;斜筋則同樣采用高強(qiáng)粗鋼筋,通過設(shè)置在梁底的滑塊,將斜筋下端與水平筋相連,上端錨固在梁頂部或梁腹部處,為梁端部位提供負(fù)彎矩和預(yù)剪力,進(jìn)一步提高橋梁承載力。
經(jīng)加固后荷載試驗可知,主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度儲備得到有力提升,體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在臘芒河大橋加固工作中體現(xiàn)出了有效性與適用性。
3結(jié)束語
對三種橋梁加固設(shè)計方法進(jìn)行了介紹,并針對其所存在的問題進(jìn)行了改進(jìn),效果顯著,希望對相關(guān)人員起到一定指導(dǎo)性作用。
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The bridge reinforcement design
YANG Jiang-hua
(Qiandongnan State Traffic Survey and Design Institute, Kaili, Guizhou 556000, China)
Abstract:How to ensure the safety of its operations and durability in the design of bridges is one of the focuses of the industry; the importance of bridge reinforcement design is embodied immediately. To respective advantages and disadvantages of three kinds of bridge reinforcement design was analyzed and discussed.
Keywords:bridge; reinforcement design; carbon fiber; external prestressing
收稿日期:2015-12-25
作者簡介:楊江華(1979-),男,貴州榕江人,工程師,主要從事公路、橋梁勘察設(shè)計工作。
中圖分類號:U445
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C
文章編號:1008-3383(2016)04-0082-01