体外预应力加固法在某大桥上的应用

体外预应力加固法在某大桥上的应用

1体外预应力体系外部预测加固法是一种加固技术，用于配置在承载结构主体外的钢束张拉。体外预应力体系由体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等部件组成。体外预应力加固法具有下列优点:1.1它可以大大提高旧梁的承载能力和抗裂缝的能力1.2施工周期相对较短，所需施工设备较少，人员较少1.3对桥梁的损坏较小，不影响桥下的自由度，不上升且不上升1.4在施工期间，不中断交通和工程运营2跨中梁腹板裂缝情况严重某大桥上部结构为钢筋混凝土T形梁,跨径20米,梁高1.3米,梁肋间距1.6米,每跨横桥向7片T梁,设有五道横隔板。现上部结构主要病害为:部分主梁表面混凝土剥离露筋;跨中梁腹板存在大量裂缝,裂缝情况严重,很多裂缝长度超过1米,部分裂缝宽度超过0.2毫米。根据调查报告分析,出现上述病害的原因主要为:2.11973年，交通部发布了《公路桥梁高程标准》中的t梁。上部结构规模小，承载能力低2.2体外预应力主动加固法载等级的提高,桥梁使用荷载大大超出设计荷载,致使桥梁长期处于超重作用下运营,加速了桥梁的破坏。为改善桥梁结构受力,提高结构整体性和承载力,恢复桥梁设计荷载等级,采用体外预应力主动加固法加固T梁。加固设计荷载:汽车–20,挂车-100。3外部预测结构和配置3.1预应力筋张拉、张拉采用水平预应力钢筋进行主梁正截面抗弯加固,其作用是在梁底部位施加纵向预应力,从而对梁体产生反向弯矩,以抵消部分自重及活载产生的正弯矩,提高主梁的抗弯能力。经加固设计分析,水平预应力钢筋采用直径Φ25毫米的精轧螺纹预应力钢筋(螺纹钢筋锚固简单,且厂家有配套的螺帽,张拉方便),在T梁腹板两边各设1根,距梁底17.5厘米,其抗拉强度标准值930MPa。预应力筋锚固在固定于被加固梁体上的支承钢板上,采用液压扳手拧紧螺帽的办法进行张拉(两端张拉),单根钢筋的张拉力为147KN。预应力筋张拉、锚固后,在腹板两侧原梁钢筋骨架的高度范围内,喷注高性能抗拉复合砂浆(HTCM),构成有粘结预应力正截面加固体系。由于正截面加固所采用的预应力钢筋长度较长,为减小结构振动等原因带来的预应力钢筋谐振,在主梁跨中位置设置固定构件,预应力钢筋需要事先穿过固定件后,方可张拉锚固。3.2预应力筋张拉和张拉斜向预应力钢筋的下端与水平筋连接,上端锚固于梁端腹板处,其作用是提供梁端部位的负弯矩和预剪力,从而提高主梁的斜截面抗剪能力。经加固设计分析,斜向预应力钢筋采用Φ18毫米的精轧螺纹预应力钢筋,在梁端腹板两侧各设1根,抗拉强度标准值930MPa。预应力筋固定端焊接在锚固于腹梁的钢板上,张拉端卡在锚固于腹梁的钢板上,采用液压扳手拧紧螺帽的办法进行张拉(单端张拉),单根钢筋的张拉力为70KN。预应力筋张拉后在腹板两侧喷涂高性能抗拉复合砂浆(HTCM),构成有粘结预应力斜截面加固体系。3.3横向板采用增加横向连接加固法加固通过在相邻主梁横隔板之间锚定钢板的方法加强横向联系,以改善上部结构的荷载横向分布规律,从而提高结构的横向抗弯刚度和整体承载能力。4施工过程4.1腹板预应力钢筋安装、锚固与张拉第一步,在要安装支承钢板的位置及加固区域对混凝土表面进行清洗,去除油污杂物;第二步,按设计位置钻孔,并用M20高强螺栓固定支承钢板(高强螺栓安装必须满足植筋工艺要求),对梁体腹板两边的钢板对接处焊接;第三步,腹板外预应力钢筋的安装、锚固与张拉:先将预应力钢筋穿过跨中固定件,将组装完成的预应力钢筋用螺帽固定,采用双作用液压扳手施加预应力,按预应力钢筋的张拉顺序对称进行,且在张拉过程中贴应力片或其它有效方式进行张拉应力全程监控;最后,喷注高性能抗拉复合砂浆(HTCM),每层喷射厚度不超过30毫米;若喷射厚度大于30毫米应分层喷射且间隔大于1小时,喷射后应保持表面湿润,进行喷雾养护48小时以上。4.2钢板和正截面的焊接第一步,对原梁表面进行清洗,去除油污杂物;第二步,安装锚固钢板和焊接:避开原梁体钢筋,与原梁采用粘贴和锚固两种相结合的方式;然后和正截面支撑钢板进行焊接;第三步,预应力筋的焊接和张拉:在张拉过程中全程张拉力监控,斜截面预应力钢筋与固定端构件的焊缝厚度不得小于10毫米;第四步,喷注高性能抗拉复合砂浆(HTCM),每层喷射厚度不超过30毫米;若喷射厚度大于30毫米应分层喷射且间隔大于1小时,喷射后应保持表面湿润,进行喷雾养护48小时以上,最后进行外层喷保护漆层。4.3安装环氧水泥砂浆、锚固钢板第一步,对要加固的横隔板的混凝土表面进行清洗,去除油污杂物;第二步,在指定位置钻孔;第三步,对于横隔板截面钢板对应的范围表面采用M30环氧水泥砂浆抹面使其平整;第四步,环氧水泥砂浆抹面完成后立即(砂浆未干)安装并锚固钢板,钢板锚固采用M16高强螺栓,拧紧螺帽;第五步,防腐处理:在钢板表面喷射HTCM高性能抗拉复合砂浆保护,砂浆的厚度不应小于15毫米,强度等级不小于M30。5施工技术要点5.1预应力锚固充填的锚固端孔设置植筋工作建议由专业的植筋施工队伍完成。植筋工艺:定位→钻孔→清孔→钢筋除锈→锚固胶配制→植筋→固化、保护→检验。定位:植筋钻孔位置若遇到基材上存在的受力钢筋,钻孔位置可适当调整;钻孔:钻孔过程中如遇钢筋应调整孔位避开,孔的表面要有足够的粗糙度,植筋孔的深度要逐个量测,孔径均比钢筋直径在2~4毫米。对于穿透腹板的螺栓孔,必须从两侧对打;灌胶:将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处,待插入钢筋后,胶即充满整个孔洞。植筋:钢筋可采用旋转或手锤击打入方式入孔。锚固胶填充量应保证插入钢筋后周边有少许胶料溢出。植筋后夏季12小时内不得扰动钢筋。检验:检验采用千斤顶、锚具、反力架系统做拉拔试验,一般加载至钢筋强度的标准值。5.2钢丝网环氧树脂砂浆粘结层锚固施工摩阻—粘着式锚固主要针对正截面、斜截面钢板和横隔板钢板锚固。其锚固作用是通过高强螺栓的摩擦力和环氧砂浆的粘结力来保证的。该锚固装置是由M20~M22高强螺栓组件、钢丝网环氧树脂砂浆粘结层和锚固钢板组成。高强螺栓组件中包括高强螺栓、高强螺母及垫圈。这三种零件均由45号钢经热处理制成。其主要作用是以高强螺栓的预拉力将锚固板、粘结层和梁体夹紧,以夹紧力产生的摩擦力来传递预应力。钢丝网环氧树脂砂浆粘结层的作用是将锚固板和梁体粘在一起,与高强螺栓所产生的摩擦力一起传递预应力,同时对高强螺栓孔所引起的梁体削弱给以补强,并兼起垫层作用。实验表明,摩擦—粘着型锚固具有锚固力大、传力均匀、对梁体损伤小的优点。摩阻—粘着式锚固的施工要点:锚固板在安装之前应在锚固板和混凝土表