桥梁体外预应力加固技术.ppt

张江涛张江涛 博博 士士 1301234012313012340123 zhjt_zhjt_ QQ:51617215QQ:51617215 20162016年年1 1月月 桥梁体外预应力 加固技术 n n 1. 1. 桥梁桥梁体外预应力技术介绍体外预应力技术介绍 n n 2. 2. 桥梁体外预应力施工实例桥梁体外预应力施工实例 n n 3.3. 结语结语 体外预应力技术介绍体外预应力技术介绍 体外预应力加固技术作为结构加固最有体外预应力加固技术作为结构加固最有 效的手段之一，目前正广泛地应用于旧桥效的手段之一，目前正广泛地应用于旧桥 加固方面。加固方面。 体外预应力结构的概念最早产生于法国体外预应力结构的概念最早产生于法国 ，体外预应力体系是后张预应力体系的重，体外预应力体系是后张预应力体系的重 要的分支之一，要的分支之一， 是一种使用完全位于构件是一种使用完全位于构件 主体截面以外的预应力束来对构件施加预主体截面以外的预应力束来对构件施加预 应力的结构体系。应力的结构体系。 体外预应力的优点体外预应力的优点 1 1、简化预应力筋曲线，预应力筋仅在锚固处和转、简化预应力筋曲线，预应力筋仅在锚固处和转 向处与结构相连，减小摩阻损失，提高预应力使向处与结构相连，减小摩阻损失，提高预应力使 用效率用效率 2 2、预应力布置灵活，根据桥梁病害可以全桥加固、预应力布置灵活，根据桥梁病害可以全桥加固 也可以进行局部加固也可以进行局部加固 3 3、锚固构件尺寸小，自重增加少，可有效的大幅、锚固构件尺寸小，自重增加少，可有效的大幅 提高结构承载能力。提高结构承载能力。 4 4、与原结构无粘结，应力变化值小，对结构受力、与原结构无粘结，应力变化值小，对结构受力 有利有利 5 5、体外索可调可换，便于使用期间进行维护、体外索可调可换，便于使用期间进行维护 体外预应力的缺点体外预应力的缺点 1 1、体外索布置在截面外，防腐、保护相对较困难、体外索布置在截面外，防腐、保护相对较困难 ，易受外界影响，易受外界影响 2 2、锚固及转向区域容易产生应力集中，局部应力、锚固及转向区域容易产生应力集中，局部应力 大，对锚固施工要求高大，对锚固施工要求高 3 3、体外索张拉力较小，不能充分发挥体外索强度、体外索张拉力较小，不能充分发挥体外索强度 高的优点，对锚具及夹片的要求很高高的优点，对锚具及夹片的要求很高 4 4、体外预应力筋的变形和混凝土的变形不一致，、体外预应力筋的变形和混凝土的变形不一致， 容易造成预应力损失容易造成预应力损失 体外预应力的组成体外预应力的组成 1 1 锚具锚具 2 2 体外索体外索 3 3 锚固块及转向块锚固块及转向块 4 4 减振装置减振装置 5 5 施工机具施工机具 1 1 锚具锚具 n n 体外预应力体系仅靠锚固端传力，因此体体外预应力体系仅靠锚固端传力，因此体 外预应力锚固体系的可靠性和安全性比一外预应力锚固体系的可靠性和安全性比一 般体内预应力锚固体系要高，需使用专用般体内预应力锚固体系要高，需使用专用 的体外索锚具和夹片。体外预应力的锚具的体外索锚具和夹片。体外预应力的锚具 的外观尺寸较普通锚具更大，且还增加了的外观尺寸较普通锚具更大，且还增加了 一些辅助配件，如密封装置、防松装置、一些辅助配件，如密封装置、防松装置、 防护装置等。防护装置等。 2 2 体外索体外索 n n 体外索主要有光面钢绞线、无粘结钢绞线体外索主要有光面钢绞线、无粘结钢绞线 、平行钢丝、成品索等类型。体外索较多、平行钢丝、成品索等类型。体外索较多 采用无粘结钢绞线，环氧喷涂带采用无粘结钢绞线，环氧喷涂带PEPE的单根的单根 钢绞线具有良好的耐腐蚀性能，具有很好钢绞线具有良好的耐腐蚀性能，具有很好 的适用性，目前广泛适用在桥梁加固中。的适用性，目前广泛适用在桥梁加固中。 3 3 锚固块及转向块锚固块及转向块 n n 体外预应力体系仅靠锚固块及转向块传力体外预应力体系仅靠锚固块及转向块传力 ，锚固块和转向块必须和原结构有效连接，锚固块和转向块必须和原结构有效连接 ，传递应力，锚固块及转向块一般采用钢，传递应力，锚固块及转向块一般采用钢 筋混凝土结构和钢结构型式。筋混凝土结构和钢结构型式。 n n 张拉力大的锚固块均采用钢筋混凝土形式张拉力大的锚固块均采用钢筋混凝土形式 , , 钢锚固块适合施工空间开阔且应力较小的钢锚固块适合施工空间开阔且应力较小的 小型锚固块。小型锚固块。 4 4 减振装置减振装置 n n 体外预应力体系的减振装置用于转向块与体外预应力体系的减振装置用于转向块与 转向块或者锚固块与转向块之间的体外索转向块或者锚固块与转向块之间的体外索 自由长度较大的位置，主要目的是减少体自由长度较大的位置，主要目的是减少体 外索在动荷载作用下的振动。外索在动荷载作用下的振动。 n n 减振装置多为内包橡胶的小型钢结构，通减振装置多为内包橡胶的小型钢结构，通 过种植螺栓与原桥相联系。过种植螺栓与原桥相联系。 5 5 施工机具施工机具 n n 体外索的张拉机具根据张拉的要求分单孔体外索的张拉机具根据张拉的要求分单孔 千斤顶和整体千斤顶。单孔千斤顶用于施千斤顶和整体千斤顶。单孔千斤顶用于施 工空间狭小或单孔分丝张拉的体外索，整工空间狭小或单孔分丝张拉的体外索，整 体千斤顶用于整体张拉的体外索。体千斤顶用于整体张拉的体外索。 张拉体系 1.3 1.3 体外预应力的布置形式体外预应力的布置形式 体外索锚固的形式体外索锚固的形式 顶板体外索顶板体外索 底板体外索底板体外索 体外索布置在结构上的位置体外索布置在结构上的位置腹板体外索腹板体外索 混凝土结构锚固的体外索混凝土结构锚固的体外索 钢结构锚固的体外索钢结构锚固的体外索 2 2 体外预应力施工实例体外预应力施工实例 2.1 T2.1 T梁腹板索梁腹板索 2.2 2.2 箱梁腹板索箱梁腹板索 2.3 2.3 箱梁底板索箱梁底板索 2.4 2.4 箱内顶板索箱内顶板索 2.1 T2.1 T梁腹板索梁腹板索 n n 在在T T梁腹板两侧对称布设体外索。在梁腹板两侧对称布设体外索。在T T梁的梁的 梁端腹板加厚段设置张拉构件，在梁端腹板加厚段设置张拉构件，在T T梁的中梁的中 横隔梁钻孔作为体外束的转向装置。横隔梁钻孔作为体外束的转向装置。 n n 张拉端采用钢锚箱的结构形式。利用结构张拉端采用钢锚箱的结构形式。利用结构 胶及胶及8.88.8级高强螺栓固定在级高强螺栓固定在T T梁腹板上。梁腹板上。 n n 转向装置也采用钢结构。转向装置也采用钢结构。 OVM-SIIIOVM-SIII型体外预应力钢索型体外预应力钢索 对体外预应力钢索张拉及固定端进行对体外预应力钢索张拉及固定端进行 剥皮、去油清洗处理。剥皮、去油清洗处理。 人工穿布体外预应力钢索人工穿布体外预应力钢索 安装成型的钢锚箱安装成型的钢锚箱 OVM.TSKOVM.TSK型体外预应力锚具可型体外预应力锚具可 以进行换索，可以调整索力以进行换索，可以调整索力 。 体外索锚具密封罩体外索锚具密封罩 体外索防振装置体外索防振装置 特点特点 n n T T梁腹板索施工较为简单，注意穿索过程中梁腹板索施工较为简单，注意穿索过程中 对成品索的保护，注意监控张拉过程中钢对成品索的保护，注意监控张拉过程中钢 锚固块及转向块与原结构锚固位置的受力锚固块及转向块与原结构锚固位置的受力 情况。情况。 n n 由于锚固块及转向块全部为钢结构，受锚由于锚固块及转向块全部为钢结构，受锚 固块的重量及安装空间的限制，安装难度固块的重量及安装空间的限制，安装难度 较高，且只能适用于张拉力较小的体外索较高，且只能适用于张拉力较小的体外索 。 n n 此种体外索我们公司在吉林某松花江大桥此种体外索我们公司在吉林某松花江大桥 加固施工中成功使用。加固施工中成功使用。 2.22.2箱梁腹板索箱梁腹板索 n n 在箱梁腹板新增截面内增加预应力。新增在箱梁腹板新增截面内增加预应力。新增 腹板通过种植钢筋、浇筑新增混凝土的方腹板通过种植钢筋、浇筑新增混凝土的方 式将预应力传递原桥箱梁。式将预应力传递原桥箱梁。 n n 体外索采用普通光面钢绞线，张拉强度可体外索采用普通光面钢绞线，张拉强度可 以取材料强度的以取材料强度的7070。腹板索是最有效的体。腹板索是最有效的体 外索加固方式。外索加固方式。 n n 体外索可以连续通长布设，也可以仅在病体外索可以连续通长布设，也可以仅在病 害严重位置局部进行布设。害严重位置局部进行布设。 施工工艺流程施工工艺流程 管道放样管道放样种植钢筋种植钢筋绑扎钢筋绑扎钢筋 张拉预应力张拉预应力 浇筑混凝土浇筑混凝土 固定、封闭预应力管道固定、封闭预应力管道 安装预应力管道安装预应力管道穿布钢绞线穿布钢绞线 安装模板安装模板 封锚砼封锚砼 管道压浆管道压浆 安装锚具安装锚具 体外索布置及张拉端示意图 n n 新增腹板截面内的预应力严格意思上是一新增腹板截面内的预应力严格意思上是一 种体内索，具有造价低，效果显著等众多种体内索，具有造价低，效果显著等众多 优点，近期得到了较为广泛的应用。我们优点，近期得到了较为广泛的应用。我们 公司已经成功的在安徽芜湖、广东深圳等公司已经成功的在安徽芜湖、广东深圳等 多座多座3050m3050m跨度连续箱梁桥中成功使用这跨度连续箱梁桥中成功使用这 种加固方法，并取得了不错的效果。种加固方法，并取得了不错的效果。 2.3 2.3 箱梁底板索箱梁底板索 n n 在一些特殊结构的桥梁中，使用了一些相在一些特殊结构的桥梁中，使用了一些相 对效率不是很高的底板索。对效率不是很高的底板索。 n n 底板索不需设置转向块，顺桥向在病害严底板索不需设置转向块，顺桥向在病害严 重的底板顶面布设。施工较为简单，质量重的底板顶面布设。施工较为简单，质量 较为得到保证。但是受布索位置的限制，较为得到保证。但是受布索位置的限制， 对结构的加固效果没有其它结构形式的体对结构的加固效果没有其它结构形式的体 外索有效。外索有效。 体外预应力布置图体外预应力布置图 施工工艺流程施工工艺流程 安装预埋钢管安装预埋钢管齿板混凝土浇筑齿板混凝土浇筑 连接连接HDPEHDPE外套管外套管穿布钢绞线 穿布钢绞线对称张拉对称张拉 安装防振块安装防振块 管道压浆管道压浆 封锚砂浆封锚砂浆 安装预埋钢管 安装固定端安装固定端 预应力张拉预应力张拉 HDPE管及防振块 2.4 2.4 箱梁顶板索箱梁顶板索 n n 箱梁顶板索是一种应用较为广泛的体外索箱梁顶板索是一种应用较为广泛的体外索 布设形式。体外索布置在箱内顶板，经转布设形式。体外索布置在箱内顶板，经转 向器（分丝向器（分丝/ /整体）和预埋钢管穿过转向块整体）和预埋钢管穿过转向块 ，达到转向和传力的目的，通过锚固块锚，达到转向和传力的目的，通过锚固块锚 固，张拉完成后成空间曲线。固，张拉完成后成空间曲线。 uu体外索张拉设备体外索张拉设备 uu预应力钢绞线预应力钢绞线 锚具、转向器锚具、转向器 施工工艺施工工艺 1 1、施工准备、施工准备 2 2、钢绞线下料、编号、穿布、钢绞线下料、编号、穿布 3 3、锚具、夹片的安装、锚具、夹片的安装 4 4、钢绞线预紧、钢绞线预紧 5 5、预应力张拉、预应力张拉 6 6、安装防护装置、封锚、安装防护装置、封锚 7 7、安装限位索夹、安装限位索夹 放索放索 预应力钢绞线穿布预应力钢绞线穿布 uu锚具安装锚具安装 uu钢绞线预紧钢绞线预紧 预应力张拉预应力张拉 n n 体外索采用对称分级张拉，在张拉完一级体外索采用对称分级张拉，在张拉完一级 时要仔细检查每个锚固点及转向点受力情时要仔细检查每个锚固点及转向点受力情 况，如有不良病害出现立即停止张拉，查况，如有不良病害出现立即停止张拉，查 明原因并采取相应的措施后才能继续张拉明原因并采取相应的措施后才能继续张拉 ，施工过程须有专业的监控单位进行监控，施工过程须有专业的监控单位进行监控 。 。 单根张拉单根张拉 uu整体张拉整体张拉 uu体外索张拉完成体外索张拉完成 减振装置减振装置 68 v 概况 l 428240.5528米 l 预应力混凝土连续弯梁（R=125m） l 变截面、直腹板、单箱单室 l 支架现浇 v 主要缺陷 l 底板裂缝（max=1.5mm） l 腹板裂缝 v 主要原因 l 预应力布设不足 l 刚度和强度均不足 (主孔跨中截面梁高1.5m、支点截面梁高2.0m) 梁式桥加固梁式桥加固预应力混凝土弯箱梁桥加固实例加固实例 69 v 加固方案 l 新增曲线预应力(221515.24) l 加厚腹板 l 局部粘贴钢板 l 裂缝灌浇、封闭 预应力混凝土弯箱梁桥加固实例加固实例 70 v 工程概况 l 主跨140m+240m140m l 预应力混凝土连续刚构 l 变截面、直腹板、单箱单室(箱宽22m) l 悬臂浇筑 预应力混凝土连续刚构加固实例加固实例 71 v 主要缺陷 l 主跨跨中下挠31.7cm l 腹板与底板交接处裂缝（3mm） l 主跨80至160m范围腹板开裂 l 箱