橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

橋梁體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)第1頁/共79頁體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)介紹

體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)作為結(jié)構(gòu)加固最有效的手段之一，目前正廣泛地應(yīng)用于舊橋加固方面。體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的概念最早產(chǎn)生于法國，體外預(yù)應(yīng)力體系是后張預(yù)應(yīng)力體系的重要的分支之一，

是一種使用完全位于構(gòu)件主體截面以外的預(yù)應(yīng)力束來對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)體系。

第2頁/共79頁體外預(yù)應(yīng)力的優(yōu)點1、簡化預(yù)應(yīng)力筋曲線，預(yù)應(yīng)力筋僅在錨固處和轉(zhuǎn)向處與結(jié)構(gòu)相連，減小摩阻損失，提高預(yù)應(yīng)力使用效率2、預(yù)應(yīng)力布置靈活，根據(jù)橋梁病害可以全橋加固也可以進行局部加固3、錨固構(gòu)件尺寸小，自重增加少，可有效的大幅提高結(jié)構(gòu)承載能力。4、與原結(jié)構(gòu)無粘結(jié)，應(yīng)力變化值小，對結(jié)構(gòu)受力有利5、體外索可調(diào)可換，便于使用期間進行維護第3頁/共79頁體外預(yù)應(yīng)力的缺點1、體外索布置在截面外，防腐、保護相對較困難，易受外界影響2、錨固及轉(zhuǎn)向區(qū)域容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，局部應(yīng)力大，對錨固施工要求高3、體外索張拉力較小，不能充分發(fā)揮體外索強度高的優(yōu)點，對錨具及夾片的要求很高4、體外預(yù)應(yīng)力筋的變形和混凝土的變形不一致，容易造成預(yù)應(yīng)力損失第4頁/共79頁體外預(yù)應(yīng)力的組成

§1錨具

§2體外索

§3錨固塊及轉(zhuǎn)向塊

§4減振裝置§5施工機具第5頁/共79頁1錨具體外預(yù)應(yīng)力體系僅靠錨固端傳力，因此體外預(yù)應(yīng)力錨固體系的可靠性和安全性比一般體內(nèi)預(yù)應(yīng)力錨固體系要高，需使用專用的體外索錨具和夾片。體外預(yù)應(yīng)力的錨具的外觀尺寸較普通錨具更大，且還增加了一些輔助配件，如密封裝置、防松裝置、防護裝置等。第6頁/共79頁2體外索體外索主要有光面鋼絞線、無粘結(jié)鋼絞線、平行鋼絲、成品索等類型。體外索較多采用無粘結(jié)鋼絞線，環(huán)氧噴涂帶PE的單根鋼絞線具有良好的耐腐蝕性能，具有很好的適用性，目前廣泛適用在橋梁加固中。第7頁/共79頁3錨固塊及轉(zhuǎn)向塊體外預(yù)應(yīng)力體系僅靠錨固塊及轉(zhuǎn)向塊傳力，錨固塊和轉(zhuǎn)向塊必須和原結(jié)構(gòu)有效連接，傳遞應(yīng)力，錨固塊及轉(zhuǎn)向塊一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)型式。張拉力大的錨固塊均采用鋼筋混凝土形式,鋼錨固塊適合施工空間開闊且應(yīng)力較小的小型錨固塊。第8頁/共79頁4減振裝置體外預(yù)應(yīng)力體系的減振裝置用于轉(zhuǎn)向塊與轉(zhuǎn)向塊或者錨固塊與轉(zhuǎn)向塊之間的體外索自由長度較大的位置，主要目的是減少體外索在動荷載作用下的振動。減振裝置多為內(nèi)包橡膠的小型鋼結(jié)構(gòu)，通過種植螺栓與原橋相聯(lián)系。第9頁/共79頁5施工機具

體外索的張拉機具根據(jù)張拉的要求分單孔千斤頂和整體千斤頂。單孔千斤頂用于施工空間狹小或單孔分絲張拉的體外索，整體千斤頂用于整體張拉的體外索。第10頁/共79頁張拉體系第11頁/共79頁1.3體外預(yù)應(yīng)力的布置形式

體外索錨固的形式

頂板體外索底板體外索體外索布置在結(jié)構(gòu)上的位置腹板體外索混凝土結(jié)構(gòu)錨固的體外索鋼結(jié)構(gòu)錨固的體外索第12頁/共79頁2體外預(yù)應(yīng)力施工實例2.1T梁腹板索2.2箱梁腹板索2.3箱梁底板索2.4箱內(nèi)頂板索第13頁/共79頁2.1T梁腹板索在T梁腹板兩側(cè)對稱布設(shè)體外索。在T梁的梁端腹板加厚段設(shè)置張拉構(gòu)件，在T梁的中橫隔梁鉆孔作為體外束的轉(zhuǎn)向裝置。張拉端采用鋼錨箱的結(jié)構(gòu)形式。利用結(jié)構(gòu)膠及8.8級高強螺栓固定在T梁腹板上。轉(zhuǎn)向裝置也采用鋼結(jié)構(gòu)。第14頁/共79頁第15頁/共79頁OVM-SIII型體外預(yù)應(yīng)力鋼索第16頁/共79頁對體外預(yù)應(yīng)力鋼索張拉及固定端進行剝皮、去油清洗處理。第17頁/共79頁第18頁/共79頁人工穿布體外預(yù)應(yīng)力鋼索第19頁/共79頁安裝成型的鋼錨箱第20頁/共79頁OVM.TSK型體外預(yù)應(yīng)力錨具可以進行換索，可以調(diào)整索力

第21頁/共79頁第22頁/共79頁。第23頁/共79頁體外索錨具密封罩第24頁/共79頁體外索防振裝置第25頁/共79頁第26頁/共79頁特點T梁腹板索施工較為簡單，注意穿索過程中對成品索的保護，注意監(jiān)控張拉過程中鋼錨固塊及轉(zhuǎn)向塊與原結(jié)構(gòu)錨固位置的受力情況。由于錨固塊及轉(zhuǎn)向塊全部為鋼結(jié)構(gòu)，受錨固塊的重量及安裝空間的限制，安裝難度較高，且只能適用于張拉力較小的體外索。此種體外索我們公司在吉林某松花江大橋加固施工中成功使用。第27頁/共79頁2.2箱梁腹板索在箱梁腹板新增截面內(nèi)增加預(yù)應(yīng)力。新增腹板通過種植鋼筋、澆筑新增混凝土的方式將預(yù)應(yīng)力傳遞原橋箱梁。體外索采用普通光面鋼絞線，張拉強度可以取材料強度的70％。腹板索是最有效的體外索加固方式。體外索可以連續(xù)通長布設(shè)，也可以僅在病害嚴重位置局部進行布設(shè)。第28頁/共79頁施工工藝流程

管道放樣種植鋼筋綁扎鋼筋張拉預(yù)應(yīng)力澆筑混凝土固定、封閉預(yù)應(yīng)力管道安裝預(yù)應(yīng)力管道穿布鋼絞線安裝模板封錨砼管道壓漿安裝錨具第29頁/共79頁第30頁/共79頁第31頁/共79頁第32頁/共79頁第33頁/共79頁第34頁/共79頁體外索布置及張拉端示意圖第35頁/共79頁新增腹板截面內(nèi)的預(yù)應(yīng)力嚴格意思上是一種體內(nèi)索，具有造價低，效果顯著等眾多優(yōu)點，近期得到了較為廣泛的應(yīng)用。我們公司已經(jīng)成功的在安徽蕪湖、廣東深圳等多座30~50m跨度連續(xù)箱梁橋中成功使用這種加固方法，并取得了不錯的效果。第36頁/共79頁2.3箱梁底板索在一些特殊結(jié)構(gòu)的橋梁中，使用了一些相對效率不是很高的底板索。底板索不需設(shè)置轉(zhuǎn)向塊，順橋向在病害嚴重的底板頂面布設(shè)。施工較為簡單，質(zhì)量較為得到保證。但是受布索位置的限制，對結(jié)構(gòu)的加固效果沒有其它結(jié)構(gòu)形式的體外索有效。第37頁/共79頁第38頁/共79頁

體外預(yù)應(yīng)力布置圖

第39頁/共79頁施工工藝流程安裝預(yù)埋鋼管齒板混凝土澆筑連接HDPE外套管穿布鋼絞線對稱張拉安裝防振塊管道壓漿封錨砂漿第40頁/共79頁安裝預(yù)埋鋼管第41頁/共79頁安裝固定端第42頁/共79頁第43頁/共79頁預(yù)應(yīng)力張拉第44頁/共79頁HDPE管及防振塊第45頁/共79頁2.4箱梁頂板索箱梁頂板索是一種應(yīng)用較為廣泛的體外索布設(shè)形式。體外索布置在箱內(nèi)頂板，經(jīng)轉(zhuǎn)向器（分絲/整體）和預(yù)埋鋼管穿過轉(zhuǎn)向塊，達到轉(zhuǎn)向和傳力的目的，通過錨固塊錨固，張拉完成后成空間曲線。第46頁/共79頁第47頁/共79頁體外索張拉設(shè)備第48頁/共79頁預(yù)應(yīng)力鋼絞線第49頁/共79頁錨具、轉(zhuǎn)向器第50頁/共79頁第51頁/共79頁施工工藝1、施工準(zhǔn)備2、鋼絞線下料、編號、穿布3、錨具、夾片的安裝4、鋼絞線預(yù)緊5、預(yù)應(yīng)力張拉6、安裝防護裝置、封錨7、安裝限位索夾第52頁/共79頁放索第53頁/共79頁預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿布第54頁/共79頁第55頁/共79頁錨具安裝第56頁/共79頁第57頁/共79頁鋼絞線預(yù)緊第58頁/共79頁預(yù)應(yīng)力張拉體外索采用對稱分級張拉，在張拉完一級時要仔細檢查每個錨固點及轉(zhuǎn)向點受力情況，如有不良病害出現(xiàn)立即停止張拉，查明原因并采取相應(yīng)的措施后才能繼續(xù)張拉，施工過程須有專業(yè)的監(jiān)控單位進行監(jiān)控。。第59頁/共79頁單根張拉第60頁/共79頁整體張拉第61頁/共79頁體外索張拉完成第62頁/共79頁第63頁/共79頁第64頁/共79頁第65頁/共79頁減振裝置第66頁/共79頁67概況4×28＋2×40.5＋5×28米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)彎梁（R=125m）變截面、直腹板、單箱單室支架現(xiàn)澆主要缺陷底板裂縫（δmax=1.5mm）腹板裂縫

主要原因預(yù)應(yīng)力布設(shè)不足剛度和強度均不足(主孔跨中截面梁高1.5m、支點截面梁高2.0m)梁式橋加固——預(yù)應(yīng)力混凝土彎箱梁橋加固實例第67頁/共79頁68加固方案新增曲線預(yù)應(yīng)力(2×2×15φ15.24)加厚腹板

局部粘貼鋼板裂縫灌澆、封閉預(yù)應(yīng)力混凝土彎箱梁橋加固實例第68頁/共79頁69工程概況主跨140m+240m＋140m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)變截面、直腹板、單箱單室(箱寬22m)懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)加固實例第69頁/共79頁70主要缺陷主跨跨中下?lián)?1.7cm腹板與底板交接處裂縫（3mm）主跨80至160m范圍腹板開裂箱梁頂板縱向開裂主要原因墩頂索布設(shè)不足截面選擇不佳(剪力滯效應(yīng)明顯)無下彎索,豎向預(yù)應(yīng)力損失估計不足加固方案墩頂增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力鋼束(12×19φ15.24)局部粘貼鋼板裂縫灌澆、封閉預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)加固實例第70頁/共79頁711212梁式橋加固——預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)加固實例第71頁/共79頁72預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)加固實例第72頁/共79頁73預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)加固實例第73頁/共79頁預(yù)應(yīng)力碳板張拉第74頁/共79頁預(yù)應(yīng)力碳板張拉第75頁/共79頁預(yù)應(yīng)力碳板張拉第76頁/共79頁預(yù)應(yīng)力碳板張拉第77頁/共79頁3