體外預(yù)應(yīng)力加固法在某大橋上的應(yīng)用

體外預(yù)應(yīng)力加固法在某大橋上的應(yīng)用

1體外預(yù)應(yīng)力體系外部預(yù)測(cè)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(yù)應(yīng)力體系由體外預(yù)應(yīng)力孔管、漿體、錨固體系和轉(zhuǎn)向塊等部件組成。體外預(yù)應(yīng)力加固法具有下列優(yōu)點(diǎn):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(duì)較短，所需施工設(shè)備較少，人員較少1.3對(duì)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(yùn)營(yíng)2跨中梁腹板裂縫情況嚴(yán)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。現(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(yán)重,很多裂縫長(zhǎng)度超過(guò)1米,部分裂縫寬度超過(guò)0.2毫米。根據(jù)調(diào)查報(bào)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(biāo)準(zhǔn)》中的t梁。上部結(jié)構(gòu)規(guī)模小，承載能力低2.2體外預(yù)應(yīng)力主動(dòng)加固法載等級(jí)的提高,橋梁使用荷載大大超出設(shè)計(jì)荷載,致使橋梁長(zhǎng)期處于超重作用下運(yùn)營(yíng),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(fù)橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí),采用體外預(yù)應(yīng)力主動(dòng)加固法加固T梁。加固設(shè)計(jì)荷載:汽車(chē)–20,掛車(chē)-100。3外部預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)和配置3.1預(yù)應(yīng)力筋張拉、張拉采用水平預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行主梁正截面抗彎加固,其作用是在梁底部位施加縱向預(yù)應(yīng)力,從而對(duì)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(jì)分析,水平預(yù)應(yīng)力鋼筋采用直徑Φ25毫米的精軋螺紋預(yù)應(yīng)力鋼筋(螺紋鋼筋錨固簡(jiǎn)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值930MPa。預(yù)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?jǐn)Q緊螺帽的辦法進(jìn)行張拉(兩端張拉),單根鋼筋的張拉力為147KN。預(yù)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(fù)合砂漿(HTCM),構(gòu)成有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力正截面加固體系。由于正截面加固所采用的預(yù)應(yīng)力鋼筋長(zhǎng)度較長(zhǎng),為減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)等原因帶來(lái)的預(yù)應(yīng)力鋼筋諧振,在主梁跨中位置設(shè)置固定構(gòu)件,預(yù)應(yīng)力鋼筋需要事先穿過(guò)固定件后,方可張拉錨固。3.2預(yù)應(yīng)力筋張拉和張拉斜向預(yù)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(fù)彎矩和預(yù)剪力,從而提高主梁的斜截面抗剪能力。經(jīng)加固設(shè)計(jì)分析,斜向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用Φ18毫米的精軋螺紋預(yù)應(yīng)力鋼筋,在梁端腹板兩側(cè)各設(shè)1根,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值930MPa。預(yù)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?jǐn)Q緊螺帽的辦法進(jìn)行張拉(單端張拉),單根鋼筋的張拉力為70KN。預(yù)應(yīng)力筋張拉后在腹板兩側(cè)噴涂高性能抗拉復(fù)合砂漿(HTCM),構(gòu)成有粘結(jié)預(yù)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(guò)在相鄰主梁橫隔板之間錨定鋼板的方法加強(qiáng)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(guò)程4.1腹板預(yù)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(jìn)行清洗,去除油污雜物;第二步,按設(shè)計(jì)位置鉆孔,并用M20高強(qiáng)螺栓固定支承鋼板(高強(qiáng)螺栓安裝必須滿足植筋工藝要求),對(duì)梁體腹板兩邊的鋼板對(duì)接處焊接;第三步,腹板外預(yù)應(yīng)力鋼筋的安裝、錨固與張拉:先將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過(guò)跨中固定件,將組裝完成的預(yù)應(yīng)力鋼筋用螺帽固定,采用雙作用液壓扳手施加預(yù)應(yīng)力,按預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉順序?qū)ΨQ(chēng)進(jìn)行,且在張拉過(guò)程中貼應(yīng)力片或其它有效方式進(jìn)行張拉應(yīng)力全程監(jiān)控;最后,噴注高性能抗拉復(fù)合砂漿(HTCM),每層噴射厚度不超過(guò)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(shí),噴射后應(yīng)保持表面濕潤(rùn),進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)48小時(shí)以上。4.2鋼板和正截面的焊接第一步,對(duì)原梁表面進(jìn)行清洗,去除油污雜物;第二步,安裝錨固鋼板和焊接:避開(kāi)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(jìn)行焊接;第三步,預(yù)應(yīng)力筋的焊接和張拉:在張拉過(guò)程中全程張拉力監(jiān)控,斜截面預(yù)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(fù)合砂漿(HTCM),每層噴射厚度不超過(guò)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(shí),噴射后應(yīng)保持表面濕潤(rùn),進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)48小時(shí)以上,最后進(jìn)行外層噴保護(hù)漆層。4.3安裝環(huán)氧水泥砂漿、錨固鋼板第一步,對(duì)要加固的橫隔板的混凝土表面進(jìn)行清洗,去除油污雜物;第二步,在指定位置鉆孔;第三步,對(duì)于橫隔板截面鋼板對(duì)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(qiáng)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(fù)合砂漿保護(hù),砂漿的厚度不應(yīng)小于15毫米,強(qiáng)度等級(jí)不小于M30。5施工技術(shù)要點(diǎn)5.1預(yù)應(yīng)力錨固充填的錨固端孔設(shè)置植筋工作建議由專(zhuān)業(yè)的植筋施工隊(duì)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(hù)→檢驗(yàn)。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(dāng)調(diào)整;鉆孔:鉆孔過(guò)程中如遇鋼筋應(yīng)調(diào)整孔位避開(kāi),孔的表面要有足夠的粗糙度,植筋孔的深度要逐個(gè)量測(cè),孔徑均比鋼筋直徑在2~4毫米。對(duì)于穿透腹板的螺栓孔,必須從兩側(cè)對(duì)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(gè)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(shí)內(nèi)不得擾動(dòng)鋼筋。檢驗(yàn):檢驗(yàn)采用千斤頂、錨具、反力架系統(tǒng)做拉拔試驗(yàn),一般加載至鋼筋強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。5.2鋼絲網(wǎng)環(huán)氧樹(shù)脂砂漿粘結(jié)層錨固施工摩阻—粘著式錨固主要針對(duì)正截面、斜截面鋼板和橫隔板鋼板錨固。其錨固作用是通過(guò)高強(qiáng)螺栓的摩擦力和環(huán)氧砂漿的粘結(jié)力來(lái)保證的。該錨固裝置是由M20~M22高強(qiáng)螺栓組件、鋼絲網(wǎng)環(huán)氧樹(shù)脂砂漿粘結(jié)層和錨固鋼板組成。高強(qiáng)螺栓組件中包括高強(qiáng)螺栓、高強(qiáng)螺母及墊圈。這三種零件均由45號(hào)鋼經(jīng)熱處理制成。其主要作用是以高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力將錨固板、粘結(jié)層和梁體夾緊,以?shī)A緊力產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞預(yù)應(yīng)力。鋼絲網(wǎng)環(huán)氧樹(shù)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(qiáng)螺栓所產(chǎn)生的摩擦力一起傳遞預(yù)應(yīng)力,同時(shí)對(duì)高強(qiáng)螺栓孔所引起的梁體削弱給以補(bǔ)強(qiáng),并兼起墊層作用。實(shí)驗(yàn)表明,摩擦—粘著型錨固具有錨固力大、傳力均勻、對(duì)梁體損傷小的優(yōu)點(diǎn)。摩阻—粘著式錨固的施工要點(diǎn):錨固板在安裝之前應(yīng)在錨固板和混凝土表