体外预应力加固箱型连续梁桥方案的探讨.docx

体外预应力加固箱型连续梁桥方案的探讨关梦林(天津港务局,天津300456)摘要:通过对箱型连续梁桥加固修复方案的探讨,指出目前采用钢板、碳纤维材料粘贴法及预应力法对破损桥梁进行加固的适用范围。通过对箱型连续梁桥预应力加固法的钢绞线索受力状态的分析,提出了用滑动固定索夹对钢绞线索进行分段,不但可以改善钢绞线索的受力状态,而且能提高破损桥梁的加固修复效果。关健词:体外预应力;加固;箱型梁;桥中图分类号:V44517+2文献标识码:A文章编号:1005-8443(2002)S0-0195-04通过几十年的建设,天津港得到了迅速的发展,自然条件较优越的海域挖泥吹填成陆,陆续建成万吨级以上的泊位,为天津港跨入国际大港的行列奠定了基础。为适应国际海运船舶大型化的需要,有些码头要建在水较深的海域。因此,需要通过引桥将深水码头与岸线相连,这是一种较经济的方案。由于沿海桥梁大都建在软基上,基础的不均匀沉降会使桥梁产生过大的内力而开裂破损;另外,氯离子等海洋腐蚀性介质的入侵会使钢筋混凝土桥梁发生锈蚀破损;加之设计、施工、使用中存在的诸多因素也可能会使桥梁产生不同程度的破损。以天津港南疆公路大桥发生加固修复为例,对箱型桥梁加固修复方案的有关问题进行探讨。〔2〕南疆公路大桥概况1南疆公路大桥总长1205.8m,主桥为五跨预应力混凝土箱型连续梁。跨度布置为:48m+3×64m+48m,引桥为32m简支T型梁,其结构形式如图1所示。2箱型桥梁破损的加固方法2.1钢板粘贴加固法〔2〕(1)梁底粘贴纵向钢板进行加固在梁底粘贴钢板加固可提高梁的抗弯能力,此法施工简便、不减小桥下净空、且可以在不影响或少影响正常交通的情况下进行,因此,应用广泛。日本在1997年就用此法加固了200多座强度不足的桥梁,中国上海地区加固的桥梁不少也用此法。(2)梁腹粘贴斜向钢板加固在梁腹粘贴斜向钢板可使钢板与混凝土整体受力,提高梁的整体刚度与抗剪强度。(3)桥面板底部粘贴钢板加固需要补强的桥面底部受拉部位用锚固螺图1南疆公路大桥结构示意图栓和环氧树脂粘贴剂将钢板粘贴固定,使其与原梁面形成整体,对桥面板起加强作用。收稿日期:2002-03-15作者简介:关梦林(1956-),男,天津市人,工程师,主要从事港口设施技术管理。·195·水道港口JournalofWaterwayandHarbour第23卷增刊2002年10月用钢板粘贴加固是局部加固方法,不改善桥梁上部结构的整体性能,该加固对混凝土不增加预应力,加固效果与钢板和混凝土之间粘结性能有关。对于开裂的裂缝宽度较大部位用粘贴钢板加固时,为了防止对于开裂的梁体内原有钢筋的锈蚀,钢板粘贴前应先在裂缝处灌注环氧树脂浆液,将裂缝封闭后再粘贴钢板。2.2体外预应力加固法〔3〕用高强钢绞线索作为预应力索,用千斤顶进行张拉并将其锚固在箱梁的两端上,对箱梁的混凝土施加预应力,以提高箱梁的强度。预应力加固法的主要优点是见效快,随着预应力的施加,裂缝宽度变小,梁体发生反拱,原有预应力筋的应力随即变小,是一种主动的加固法。加固的材料采用高强钢绞线索,具有强度高、加固效果好的特点,是较理想的加固方法。体外预应力加固能提高破损梁的整体刚度,且在钢绞线索张拉过程中提高了混凝土的预应力,提高了桥梁的抗弯能力。2.3碳纤维粘贴加固法〔4〕由于纤维材料具有优异的物理力学性能,其抗拉强度高于普通钢材的十倍以上,弹性模量与钢较为接近。极适合与钢筋混凝土结构的加固修复。碳纤维材料的重量仅为钢的四分之一,每层厚度小于1mm,被加固的钢筋混凝土构件基本上不增加其自重及截面尺寸,且能耐酸、碱、盐及大气环境的腐蚀,不需要定期维护,是较为理想的钢筋混凝土结构加固材料。在以上三种加固方法中,体外预应力加固法适合整体破损较为严重的桥梁,此法在加固过程中对混凝土施加预应力,能提高桥梁的强度,另外在对钢绞线索张拉过程中,能使裂缝的宽度变小,从而提高局部破损桥梁的整体刚度,具有较好的加固效果。碳纤维及钢板粘贴加固法适合局部破损且破损程度较轻的桥梁,用此法加固后,只能提高加固部位的局部强度,一般对破损桥梁的整体刚度提高不大。对破损桥梁进行加固要根据其破损程度选用适合的加固方法,这样才能取得较好的加固效果。南疆公路大桥体外预应力加固方案的探讨2000年8月对桥的工作状态进行全面检查时,发现箱型梁的腹板及底板的混凝土出现不少裂缝,主桥中间三跨的跨中有不同程度下挠〔2〕。为了大桥的安全,决定对大桥进行加固维修。由于桥主梁的开裂破损较为严重,抗弯刚度明显减小,所以采用体外预应力法进行加固。加固修复的主要措施为:大桥主梁的箱梁纵向采用9-7Φ5带黑色PE护套的无粘结钢绞线索施行体外3预应力加固,钢绞线索的标准强度Rb=1860MPa,张拉控制力为1757kN。沿桥宽方向布置10束体外预应y力索,其中4束