體外預應(yīng)力加固法在某大橋上的應(yīng)用

體外預應(yīng)力加固法在某大橋上的應(yīng)用

1體外預應(yīng)力體系外部預測加固法是一種加固技術(shù)，用于配置在承載結(jié)構(gòu)主體外的鋼束張拉。體外預應(yīng)力體系由體外預應(yīng)力孔管、漿體、錨固體系和轉(zhuǎn)向塊等部件組成。體外預應(yīng)力加固法具有下列優(yōu)點:1.1它可以大大提高舊梁的承載能力和抗裂縫的能力1.2施工周期相對較短，所需施工設(shè)備較少，人員較少1.3對橋梁的損壞較小，不影響橋下的自由度，不上升且不上升1.4在施工期間，不中斷交通和工程運營2跨中梁腹板裂縫情況嚴重某大橋上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土T形梁,跨徑20米,梁高1.3米,梁肋間距1.6米,每跨橫橋向7片T梁,設(shè)有五道橫隔板?，F(xiàn)上部結(jié)構(gòu)主要病害為:部分主梁表面混凝土剝離露筋;跨中梁腹板存在大量裂縫,裂縫情況嚴重,很多裂縫長度超過1米,部分裂縫寬度超過0.2毫米。根據(jù)調(diào)查報告分析,出現(xiàn)上述病害的原因主要為:2.11973年，交通部發(fā)布了《公路橋梁高程標準》中的t梁。上部結(jié)構(gòu)規(guī)模小，承載能力低2.2體外預應(yīng)力主動加固法載等級的提高,橋梁使用荷載大大超出設(shè)計荷載,致使橋梁長期處于超重作用下運營,加速了橋梁的破壞。為改善橋梁結(jié)構(gòu)受力,提高結(jié)構(gòu)整體性和承載力,恢復橋梁設(shè)計荷載等級,采用體外預應(yīng)力主動加固法加固T梁。加固設(shè)計荷載:汽車–20,掛車-100。3外部預測結(jié)構(gòu)和配置3.1預應(yīng)力筋張拉、張拉采用水平預應(yīng)力鋼筋進行主梁正截面抗彎加固,其作用是在梁底部位施加縱向預應(yīng)力,從而對梁體產(chǎn)生反向彎矩,以抵消部分自重及活載產(chǎn)生的正彎矩,提高主梁的抗彎能力。經(jīng)加固設(shè)計分析,水平預應(yīng)力鋼筋采用直徑Φ25毫米的精軋螺紋預應(yīng)力鋼筋(螺紋鋼筋錨固簡單,且廠家有配套的螺帽,張拉方便),在T梁腹板兩邊各設(shè)1根,距梁底17.5厘米,其抗拉強度標準值930MPa。預應(yīng)力筋錨固在固定于被加固梁體上的支承鋼板上,采用液壓扳手擰緊螺帽的辦法進行張拉(兩端張拉),單根鋼筋的張拉力為147KN。預應(yīng)力筋張拉、錨固后,在腹板兩側(cè)原梁鋼筋骨架的高度范圍內(nèi),噴注高性能抗拉復合砂漿(HTCM),構(gòu)成有粘結(jié)預應(yīng)力正截面加固體系。由于正截面加固所采用的預應(yīng)力鋼筋長度較長,為減小結(jié)構(gòu)振動等原因帶來的預應(yīng)力鋼筋諧振,在主梁跨中位置設(shè)置固定構(gòu)件,預應(yīng)力鋼筋需要事先穿過固定件后,方可張拉錨固。3.2預應(yīng)力筋張拉和張拉斜向預應(yīng)力鋼筋的下端與水平筋連接,上端錨固于梁端腹板處,其作用是提供梁端部位的負彎矩和預剪力,從而提高主梁的斜截面抗剪能力。經(jīng)加固設(shè)計分析,斜向預應(yīng)力鋼筋采用Φ18毫米的精軋螺紋預應(yīng)力鋼筋,在梁端腹板兩側(cè)各設(shè)1根,抗拉強度標準值930MPa。預應(yīng)力筋固定端焊接在錨固于腹梁的鋼板上,張拉端卡在錨固于腹梁的鋼板上,采用液壓扳手擰緊螺帽的辦法進行張拉(單端張拉),單根鋼筋的張拉力為70KN。預應(yīng)力筋張拉后在腹板兩側(cè)噴涂高性能抗拉復合砂漿(HTCM),構(gòu)成有粘結(jié)預應(yīng)力斜截面加固體系。3.3橫向板采用增加橫向連接加固法加固通過在相鄰主梁橫隔板之間錨定鋼板的方法加強橫向聯(lián)系,以改善上部結(jié)構(gòu)的荷載橫向分布規(guī)律,從而提高結(jié)構(gòu)的橫向抗彎剛度和整體承載能力。4施工過程4.1腹板預應(yīng)力鋼筋安裝、錨固與張拉第一步,在要安裝支承鋼板的位置及加固區(qū)域?qū)炷帘砻孢M行清洗,去除油污雜物;第二步,按設(shè)計位置鉆孔,并用M20高強螺栓固定支承鋼板(高強螺栓安裝必須滿足植筋工藝要求),對梁體腹板兩邊的鋼板對接處焊接;第三步,腹板外預應(yīng)力鋼筋的安裝、錨固與張拉:先將預應(yīng)力鋼筋穿過跨中固定件,將組裝完成的預應(yīng)力鋼筋用螺帽固定,采用雙作用液壓扳手施加預應(yīng)力,按預應(yīng)力鋼筋的張拉順序?qū)ΨQ進行,且在張拉過程中貼應(yīng)力片或其它有效方式進行張拉應(yīng)力全程監(jiān)控;最后,噴注高性能抗拉復合砂漿(HTCM),每層噴射厚度不超過30毫米;若噴射厚度大于30毫米應(yīng)分層噴射且間隔大于1小時,噴射后應(yīng)保持表面濕潤,進行噴霧養(yǎng)護48小時以上。4.2鋼板和正截面的焊接第一步,對原梁表面進行清洗,去除油污雜物;第二步,安裝錨固鋼板和焊接:避開原梁體鋼筋,與原梁采用粘貼和錨固兩種相結(jié)合的方式;然后和正截面支撐鋼板進行焊接;第三步,預應(yīng)力筋的焊接和張拉:在張拉過程中全程張拉力監(jiān)控,斜截面預應(yīng)力鋼筋與固定端構(gòu)件的焊縫厚度不得小于10毫米;第四步,噴注高性能抗拉復合砂漿(HTCM),每層噴射厚度不超過30毫米;若噴射厚度大于30毫米應(yīng)分層噴射且間隔大于1小時,噴射后應(yīng)保持表面濕潤,進行噴霧養(yǎng)護48小時以上,最后進行外層噴保護漆層。4.3安裝環(huán)氧水泥砂漿、錨固鋼板第一步,對要加固的橫隔板的混凝土表面進行清洗,去除油污雜物;第二步,在指定位置鉆孔;第三步,對于橫隔板截面鋼板對應(yīng)的范圍表面采用M30環(huán)氧水泥砂漿抹面使其平整;第四步,環(huán)氧水泥砂漿抹面完成后立即(砂漿未干)安裝并錨固鋼板,鋼板錨固采用M16高強螺栓,擰緊螺帽;第五步,防腐處理:在鋼板表面噴射HTCM高性能抗拉復合砂漿保護,砂漿的厚度不應(yīng)小于15毫米,強度等級不小于M30。5施工技術(shù)要點5.1預應(yīng)力錨固充填的錨固端孔設(shè)置植筋工作建議由專業(yè)的植筋施工隊伍完成。植筋工藝:定位→鉆孔→清孔→鋼筋除銹→錨固膠配制→植筋→固化、保護→檢驗。定位:植筋鉆孔位置若遇到基材上存在的受力鋼筋,鉆孔位置可適當調(diào)整;鉆孔:鉆孔過程中如遇鋼筋應(yīng)調(diào)整孔位避開,孔的表面要有足夠的粗糙度,植筋孔的深度要逐個量測,孔徑均比鋼筋直徑在2~4毫米。對于穿透腹板的螺栓孔,必須從兩側(cè)對打;灌膠:將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處,待插入鋼筋后,膠即充滿整個孔洞。植筋:鋼筋可采用旋轉(zhuǎn)或手錘擊打入方式入孔。錨固膠填充量應(yīng)保證插入鋼筋后周邊有少許膠料溢出。植筋后夏季12小時內(nèi)不得擾動鋼筋。檢驗:檢驗采用千斤頂、錨具、反力架系統(tǒng)做拉拔試驗,一般加載至鋼筋強度的標準值。5.2鋼絲網(wǎng)環(huán)氧樹脂砂漿粘結(jié)層錨固施工摩阻—粘著式錨固主要針對正截面、斜截面鋼板和橫隔板鋼板錨固。其錨固作用是通過高強螺栓的摩擦力和環(huán)氧砂漿的粘結(jié)力來保證的。該錨固裝置是由M20~M22高強螺栓組件、鋼絲網(wǎng)環(huán)氧樹脂砂漿粘結(jié)層和錨固鋼板組成。高強螺栓組件中包括高強螺栓、高強螺母及墊圈。這三種零件均由45號鋼經(jīng)熱處理制成。其主要作用是以高強螺栓的預拉力將錨固板、粘結(jié)層和梁體夾緊,以夾緊力產(chǎn)生的摩擦力來傳遞預應(yīng)力。鋼絲網(wǎng)環(huán)氧樹脂砂漿粘結(jié)層的作用是將錨固板和梁體粘在一起,與高強螺栓所產(chǎn)生的摩擦力一起傳遞預應(yīng)力,同時對高強螺栓孔所引起的梁體削弱給以補強,并兼起墊層作用。實驗表明,摩擦—粘著型錨固具有錨固力大、傳力均勻、對梁體損傷小的優(yōu)點。摩阻—粘著式錨固的施工要點:錨固板在安裝之前應(yīng)在錨固板和混凝土表