體外預應力加固

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,體外,預應力加固法,體外預應力加固法,,1,優(yōu)缺點及適用條件,,1.1.1,預應力加固方法的優(yōu)點,,（,1,）施工工藝簡單、干擾交通少、所需設備簡單、人力投入少、工期短、經(jīng)濟效益明顯。,,（,2,）能,較大幅度,提高,或,恢復,橋梁的,承載能力,。,,（,3,）對原結構損傷小，可以做到不影響橋下凈空、不增加路面標高。,,（,4,）還能改善結構的正常使用極限狀態(tài)。,,（,5,）恒載增加較少,,（,6,）易安裝、檢查和拆換,,1.1.2,預應力加固方法的缺點,,,（,1,）對原結構有損傷，對原

2、結構的要求高。,轉向塊,和,錨固,點存在著巨大的,集中力,，受力比較復雜。,,（,2,）,預應力筋,布置在梁截面,外部,，易受環(huán)境（如溫度、酸性氣體等）的影響。,,（,3,）預應力效應不如體內鋼束（其線形較差）,,（,4,）可能會因為延性不足而突然失效。,,1.2,預應力加固方法的適用條件,,（,1,）,適用于正截面,受彎承載能力,不足,或,正截面,受拉區(qū)鋼筋,銹蝕,的情況。,,,（,2,）,適用于,梁,抗彎剛度不足,導致的梁,撓度超過規(guī)范,或由于剛度太小導致梁的受拉區(qū),裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定,的情況。,,（,3,）,適用于,梁,斜截面受剪承載能力不足,的情況。,,2.,附加影響,,（,1,）,

3、預應力加固法,，實際上是,改變了梁體原有受力體系,，結構加固以后，新的受力體系在荷載作用下的力學行為與原來的結構是有,差異,的。預應力加固完成后，由于預應力的作用，原來的受力結構會出現(xiàn)不同程度的,卸載,現(xiàn)象，導致原結構發(fā)生,內力重分布,。,,,（,2,）由于預應力筋,轉向塊,和,錨固,點存在著巨大的,集中力,，這一區(qū)域的受力比較復雜。,,（,3,）由于預應力加固梁橋時,預應力筋,布置在梁截面,外部,，易受環(huán)境（如溫度、酸性氣體等）的影響。,3.,力學特點,,,,預應力加固方法,實際上是使被加固結構成為一個帶,柔性拉桿,的,超靜定結構,，與其他預應力結構或其他加固方法,不同,的是：,加固前,橋梁

4、所受,荷載,由,恒載,和,活載,組成，預應力筋的張拉控制值是在上部結構的恒載作用下讀取的，即,帶載加固,。因此在計算預應力筋荷載作用下的應力增量時，應僅考慮活載的作用。根據(jù)上述,受力特點,，可將預應力加固梁橋結構,分為,施加預應力,與,活載作用,兩個階段進行受力分析。,,4.,體外預力筋加固設計原理和方法,體外預應力橋梁的重新發(fā)展，得益于體外預應力加固技術的完善。,體外預應力加固技術的特點：,,主動的結構增強技術,;,,提高極限承載能力,;,,改善結構正常使用狀態(tài)。,,,關鍵技術,—,,新老混凝土的聯(lián)結、傳力構造,,,,,,,,,體外預應力加固是指運用預應力原理，在增設構件或原有構件中，施加了

5、一定初始應力（預應力）的一種加固方法。,,水平筋和斜筋由二根粗鋼筋組成。斜筋與滑塊固定，通常張拉水平筋牽動斜筋受力。斜筋上端可以錨固在梁頂，圖,a,；亦可錨固在腹板上，圖,b,。,,水平筋和斜筋由一根鋼索組成，一般用鋼絲繩、鋼絲束或鋼絞線，可用手動葫蘆張拉水平筋，圖,c,，亦可用千斤頂張拉斜筋，圖,d,。,,斜桿采用剛度較大的槽鋼并與楔型滑塊構成一體，水平筋可用粗鋼筋、鋼絲繩、鋼絞線或高強鋼絲束。采用張拉水平筋的方式對梁體施加預應力,。,,,4.1,體外預力筋加固方法,體外索加固體系,預應力撐桿加固,,,梁頂錨固端構造（上錨固端側視）,,鋼銷錨固構造,,摩擦－粘結錨固構造,,,,通過在梁體外布

6、設鋼材的拉桿或撐桿，并與被加固的梁體錨固聯(lián)結，然后施加預應力，強迫后加的拉桿或撐桿受力，從而改變原結構的內力分布，并降低原結構應力水平，使結構總承載力顯著提高，且可減少結構的變形、裂縫寬度縮小甚至完全閉合。,4.2,體外預力筋加固機理,,(1),采用預應力拉桿加固鋼筋混凝土梁式橋，張拉預應力如同外力一樣作用在原梁上，起到卸荷作用；,,(2),體外預應力筋和原梁體的聯(lián)結方式對梁體的承載力有重要影響；,,(3),一般加固梁中受拉鋼筋的應力已較高，梁的撓度也較大，裂縫也較寬，因而對加固拉桿施加的預應力值越高，越能改善被加固梁的受力狀態(tài)，,故加固拉桿張拉控制應力宜定得高些,?,,(4),預應力加固與一

7、般預應力混凝土梁的預應力損失計算是有區(qū)別的，同時，必須考慮預留構造措施，以便在使用過程中及時調整加固件的工作應力水平。,4.3,體外預力筋加固內力分析,,(1),計算求出被補強構件提高荷載等級前所受荷載及其引起的內力，包括恒載和活載內力。,,(2),計算提高荷載標準后的活載內力，并由恒載與活載的組合來驗算加固的必要性。,,(3),由上面兩項之差得出內力的提高值,(,即需補強加固的抵抗力矩及剪力等,),，估算出補強拉桿應有的橫截面面積。,4.4,體外預力筋加固設計步驟,,(4),計算和確定拉桿所必需的張拉力與伸長量。在由拉桿和被加固梁組成的超靜定結構體系中，拉桿產生的作用效應增量，可按結構力學的

8、方法進行分析，荷載的綜合效應等于各種荷載分別作用時的效應迭加。,,承載力驗算。驗算被加固梁在跨中和支座截面的偏心受壓承載力，以及支座至拉桿彎折處或支座附近的斜截面承載力。,,計算確定施工中控制張拉時需要的控制量。,5.,構造措施,,5.1,平筋,,亦稱,水平拉桿,，多由高強螺紋粗鋼筋、鋼絲束或鋼絞線組成，其作用是在梁受拉部位施加縱向預應力，從而使梁截面承載能力提高。,5.2,斜筋,,斜筋亦稱為,斜桿,，多由高強粗鋼筋或槽鋼做成。斜桿一端通過轉向塊與水平筋連接，一端錨固于梁端上部或梁端腹板處。斜桿的作用是提供梁端部位的負彎矩和預剪力。,5.3,錨固點或錨固橫梁,,根據(jù)錨固位置和錨固方法的不同，錨

9、固點的構造是不同的，加固設計時，應當根據(jù)被加固梁的實際情況作個別設計。,,錨固位置破壞的案例,：,,橋下凈空,5m,，橋面凈寬,9m,，原為,1-21,米鋼筋混凝土,T,形梁橋，,2014,年曾進行體外預應力加固施工，現(xiàn)該橋的橋東,2,號、,3,號、,4,號、及橋西,2,號、,3,號預應力鋼筋錨固段混凝土塊開裂，有滑動跡象。,,5.4,轉向塊,,轉向塊又稱,豎向支撐,。當斜筋與水平鋼筋非同一根鋼筋時，通過轉向塊使兩者連接為一體。當斜筋與水平筋為同一根鋼筋時，體外力筋通過轉向塊,轉向,。,體外預應力索布置,正彎矩索轉向塊（未穿索）,正彎矩索轉向塊（已穿索）,負彎矩索轉向塊（已穿索）,張拉端,體外

10、預應力,CFRP,索加固,錨固體系在研制、完善中,CFRP,片抗剪輔助加固,6.,施工工序,,6.1,原梁體鋼筋位置探測,,,,體外索加固施工時需對上錨固點，滑塊墊板及跨中預應力鋼筋固定支座的位置進行準確的放樣定位。由于梁的頂板和腹板中均有鋼筋存在，特別是受力鋼筋，一般要,適當調整以避開這些鋼筋。位置調整后應對體系重新進行檢算。,6.2,加固材料及施工現(xiàn)場準備,,,,加工好體外預應力筋、準備好錨固用器材和施加預應力的機械設備，需要在錨固端設置橫梁來錨固體外預應力筋，制備用來粘貼錨固和支承鋼墊板的高強粘結劑，設置錨固點，錨栓孔打眼。,6.3,滑塊及墊板施工,,根據(jù)放樣的轉向塊位置，將轉向塊部位的

11、混凝土鑿除,2cm,左右，涂環(huán)氧膠液后用環(huán)氧砂漿找平，把支承板粘貼在轉向點。轉向塊需設置錨栓錨固，以確保安全。,6.4,預應力筋的安裝及張拉,,檢查完施工機具和預應力錨具、夾具后，按照加固設計，安裝預應力筋。張拉程序為：,,,初張力,(10%)→,逐步加力直到超張拉,(105%)→,穩(wěn)壓兩分鐘后降回設計預拉力,(100%)→,錨固→卸頂,6.5,防腐處理,,加固體系中的主要鐵件如水平筋、斜筋、鋼絲束、滑塊（支承座）、墊板、錨固座等均應進行防腐處理。高強鋼絲、鋼絞線應采用熱擠,PE,套管防腐。防腐工作應盡可能在施工準備階段完成，條件不具備時也要在預應力張拉后盡早完成。,7,評述,,,體外預應力加固法,是一種,主動加固法,，,能較大幅度的提高構件的承載能力,，且施工簡單、方便，在加固方法選擇過程中，宜優(yōu)先考慮。,