體外預(yù)應(yīng)力加固

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)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(yù)應(yīng)力加固法,體外預(yù)應(yīng)力加固法,,1,優(yōu)缺點及適用條件,,1.1.1,預(yù)應(yīng)力加固方法的優(yōu)點,,（,1,）施工工藝簡單、干擾交通少、所需設(shè)備簡單、人力投入少、工期短、經(jīng)濟(jì)效益明顯。,,（,2,）能,較大幅度,提高,或,恢復(fù),橋梁的,承載能力,。,,（,3,）對原結(jié)構(gòu)損傷小，可以做到不影響橋下凈空、不增加路面標(biāo)高。,,（,4,）還能改善結(jié)構(gòu)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(yù)應(yīng)力加固方法的缺點,,,（,1,）對原結(jié)構(gòu)有損傷，對原

2、結(jié)構(gòu)的要求高。,轉(zhuǎn)向塊,和,錨固,點存在著巨大的,集中力,，受力比較復(fù)雜。,,（,2,）,預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力效應(yīng)不如體內(nèi)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(yù)應(yīng)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(dǎo)致的梁,撓度超過規(guī)范,或由于剛度太小導(dǎo)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(yù)應(yīng)力加固法,，實際上是,改變了梁體原有受力體系,，結(jié)構(gòu)加固以后，新的受力體系在荷載作用下的力學(xué)行為與原來的結(jié)構(gòu)是有,差異,的。預(yù)應(yīng)力加固完成后，由于預(yù)應(yīng)力的作用，原來的受力結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不同程度的,卸載,現(xiàn)象，導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)發(fā)生,內(nèi)力重分布,。,,,（,2,）由于預(yù)應(yīng)力筋,轉(zhuǎn)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(fù)雜。,,（,3,）由于預(yù)應(yīng)力加固梁橋時,預(yù)應(yīng)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(xué)特點,,,,預(yù)應(yīng)力加固方法,實際上是使被加固結(jié)構(gòu)成為一個帶,柔性拉桿,的,超靜定結(jié)構(gòu),，與其他預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)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(yù)應(yīng)力筋的張拉控制值是在上部結(jié)構(gòu)的恒載作用下讀取的，即,帶載加固,。因此在計算預(yù)應(yīng)力筋荷載作用下的應(yīng)力增量時，應(yīng)僅考慮活載的作用。根據(jù)上述,受力特點,，可將預(yù)應(yīng)力加固梁橋結(jié)構(gòu),分為,施加預(yù)應(yīng)力,與,活載作用,兩個階段進(jìn)行受力分析。,,4.,體外預(yù)力筋加固設(shè)計原理和方法,體外預(yù)應(yīng)力橋梁的重新發(fā)展，得益于體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的完善。,體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的特點：,,主動的結(jié)構(gòu)增強技術(shù),;,,提高極限承載能力,;,,改善結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)。,,,關(guān)鍵技術(shù),—,,新老混凝土的聯(lián)結(jié)、傳力構(gòu)造,,,,,,,,,體外預(yù)應(yīng)力加固是指運用預(yù)應(yīng)力原理，在增設(shè)構(gòu)件或原有構(gòu)件中，施加了

5、一定初始應(yīng)力（預(yù)應(yīng)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(gòu)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(yù)應(yīng)力,。,,,4.1,體外預(yù)力筋加固方法,體外索加固體系,預(yù)應(yīng)力撐桿加固,,,梁頂錨固端構(gòu)造（上錨固端側(cè)視）,,鋼銷錨固構(gòu)造,,摩擦－粘結(jié)錨固構(gòu)造,,,,通過在梁體外布

6、設(shè)鋼材的拉桿或撐桿，并與被加固的梁體錨固聯(lián)結(jié)，然后施加預(yù)應(yīng)力，強迫后加的拉桿或撐桿受力，從而改變原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，使結(jié)構(gòu)總承載力顯著提高，且可減少結(jié)構(gòu)的變形、裂縫寬度縮小甚至完全閉合。,4.2,體外預(yù)力筋加固機(jī)理,,(1),采用預(yù)應(yīng)力拉桿加固鋼筋混凝土梁式橋，張拉預(yù)應(yīng)力如同外力一樣作用在原梁上，起到卸荷作用；,,(2),體外預(yù)應(yīng)力筋和原梁體的聯(lián)結(jié)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(yīng)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(yù)應(yīng)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(yīng)力宜定得高些,?,,(4),預(yù)應(yīng)力加固與一

7、般預(yù)應(yīng)力混凝土梁的預(yù)應(yīng)力損失計算是有區(qū)別的，同時，必須考慮預(yù)留構(gòu)造措施，以便在使用過程中及時調(diào)整加固件的工作應(yīng)力水平。,4.3,體外預(yù)力筋加固內(nèi)力分析,,(1),計算求出被補強構(gòu)件提高荷載等級前所受荷載及其引起的內(nèi)力，包括恒載和活載內(nèi)力。,,(2),計算提高荷載標(biāo)準(zhǔn)后的活載內(nèi)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(nèi)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(yīng)有的橫截面面積。,4.4,體外預(yù)力筋加固設(shè)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(jié)構(gòu)體系中，拉桿產(chǎn)生的作用效應(yīng)增量，可按結(jié)構(gòu)力學(xué)的

8、方法進(jìn)行分析，荷載的綜合效應(yīng)等于各種荷載分別作用時的效應(yīng)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(gòu)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(yù)應(yīng)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(zhuǎn)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(fù)彎矩和預(yù)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(gòu)造是不同的，加固設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)被加固梁的實際情況作個別設(shè)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(jìn)行體外預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力鋼筋錨固段混凝土塊開裂，有滑動跡象。,,5.4,轉(zhuǎn)向塊,,轉(zhuǎn)向塊又稱,豎向支撐,。當(dāng)斜筋與水平鋼筋非同一根鋼筋時，通過轉(zhuǎn)向塊使兩者連接為一體。當(dāng)斜筋與水平筋為同一根鋼筋時，體外力筋通過轉(zhuǎn)向塊,轉(zhuǎn)向,。,體外預(yù)應(yīng)力索布置,正彎矩索轉(zhuǎn)向塊（未穿索）,正彎矩索轉(zhuǎn)向塊（已穿索）,負(fù)彎矩索轉(zhuǎn)向塊（已穿索）,張拉端,體外

10、預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力鋼筋固定支座的位置進(jìn)行準(zhǔn)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(dāng)調(diào)整以避開這些鋼筋。位置調(diào)整后應(yīng)對體系重新進(jìn)行檢算。,6.2,加固材料及施工現(xiàn)場準(zhǔn)備,,,,加工好體外預(yù)應(yīng)力筋、準(zhǔn)備好錨固用器材和施加預(yù)應(yīng)力的機(jī)械設(shè)備，需要在錨固端設(shè)置橫梁來錨固體外預(yù)應(yīng)力筋，制備用來粘貼錨固和支承鋼墊板的高強粘結(jié)劑，設(shè)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(zhuǎn)向塊位置，將轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向點。轉(zhuǎn)向塊需設(shè)置錨栓錨固，以確保安全。,6.4,預(yù)應(yīng)力筋的安裝及張拉,,檢查完施工機(jī)具和預(yù)應(yīng)力錨具、夾具后，按照加固設(shè)計，安裝預(yù)應(yīng)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(shè)計預(yù)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(yīng)進(jìn)行防腐處理。高強鋼絲、鋼絞線應(yīng)采用熱擠,PE,套管防腐。防腐工作應(yīng)盡可能在施工準(zhǔn)備階段完成，條件不具備時也要在預(yù)應(yīng)力張拉后盡早完成。,7,評述,,,體外預(yù)應(yīng)力加固法,是一種,主動加固法,，,能較大幅度的提高構(gòu)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。,