+ 四川理工学院学报自然科学版 ((((( ((((((( 年月采用精轧螺纹钢筋箱梁采用 6- 混凝土考虑到箱梁采用挂篮悬臂浇筑的施工方法主梁节段划分主要根据挂篮的最大承载力确定节段长度 - /7 / 共. 段悬臂浇筑节段每节段重量不超过 % 8 块长 / 边跨支架现浇长. / 边

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卷麴
5 years ago
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1 第卷第期年月文章编号四川理工学院学报自然科学版!"#$%&##'##%##% ( )*!" 预应力混凝土连续箱梁桥裂缝病害的加固方法分析高杰福建船政交通职业学院福州 - ## 摘 # 要以某高速公路上三跨预应力混凝土变截面连续箱梁桥作为背景工程针对该桥墩顶和跨中出现的大量裂缝进行机理研究根据裂缝产生机理选择体外布置预应力束的加固方法应用空间杆系有限元精细化分析程序 $#*$ 建立实桥的有限元模型并且对体外布置预应力束进行模拟有限元分析中荷载考虑了正应力标准组合组合值包括恒载车辆活载混凝土的徐变整体温度场梯度温度场以及基础沉降产生的附加内力通过有限元计算分析对比了加固前和加固后的梁体的各项应力指标分析表明加固方法能够较显著的提高该桥墩顶和跨中的压应力储备对于针对性的病害具有良好的处理效果关键词预应力变截面连续箱梁裂缝有限元模型体外预应力加固分析中图分类号! 文献标志码 ) 引言连续梁桥针对不同的病害常用的加固方法有施加体外预应力,- 增大截面 + 粘贴钢板粘贴纤. 维复合材料或增设竖向预应力等方法其中体外预应力加固技术是一种主动加固方法, 能够推迟裂缝出现和限制裂缝发展提高结构刚度和承载力从而恢复桥梁的正常运营能力,- 本文以某高速公路上三跨预应力混凝土变截面连续箱梁桥为背景工程通过桥梁检测该桥墩顶和跨中位置出现的大量裂缝采用体外束布置对梁体进行加固通过建立桥梁模型的空间有限元模型对比分析了加固模型在加固前和加固后的应力情况对大桥的加固维修效果进行评估背景工程 $ 工程概况背景工程为某高速公路上的跨线桥工程主桥采用跨径为 - / /- / 的三跨预应力混凝土变截面连续箱梁采用对称悬臂施工方法桥型布置如图所示主桥上部结构为变截面预应力混凝土连续梁按双幅设置箱梁梁高跨中 / 墩顶处 + / 边墩梁端高 / 箱梁采用单箱单室截面形式桥梁横断面如图所示就单幅桥而言单幅桥箱梁悬臂长度为 / 箱室底宽为 / 箱梁顶板厚度 / 底板厚度由主桥中墩顶的 +- / 渐变至跨中的 - / 腹板厚度在中横梁两侧各 / 范围内为 / 向中跨及边跨各 / 范围内由 / 渐变至 - / 跨中段腹板厚 - / 端横梁处腹板厚度由 / 渐变至 - / 变化段长度为 / 箱梁顶面设置 - 的单向横坡通过腹板高度变化实现梁底下缘及底板上缘均按二次抛物线变化全桥设置道横梁主墩处中横梁厚度为 / 边墩处端横梁厚 / $- 的钢绞线 * 桥面板横向预应力采用扁锚竖向预应力收稿日期 +,, 基金项目福建省教育厅科技项目 )-++ 作者简介高杰.++, 男福建平潭人副教授高级工程师主要从事桥梁施工及检测方面的研究,/0.++1+/

2 + 四川理工学院学报自然科学版 ((((( ((((((( 年月采用精轧螺纹钢筋箱梁采用 6- 混凝土考虑到箱梁采用挂篮悬臂浇筑的施工方法主梁节段划分主要根据挂篮的最大承载力确定节段长度 - /7 / 共. 段悬臂浇筑节段每节段重量不超过 % 8 块长 / 边跨支架现浇长. / 边中跨均设置 / 的合龙段 -8 墩距第跨 + / 至 -8 墩距第 + 跨 - / 之间左侧腹板有条横向斜向竖向裂缝横向裂缝长度均贯通翼板有条裂缝延伸至腹板裂缝最大缝宽为 - //-8 墩距第跨 / 至 - 8 墩距第 + 跨 / 之间右侧腹板有条横向斜向竖向裂缝横向裂缝长度均贯通翼板有 - 条裂缝延伸至腹板裂缝最大缝宽为 - // 箱梁主要开裂病害总体展开图如图所示图桥梁主要病害总体展开图单位 %& 图桥型布置图单位 %& 根据检测报告提供的检测数据分析可知墩顶处截面翼缘板贯穿横向裂缝是由于墩顶负弯矩处预应力不足导致腹板裂缝是由于翼缘板裂缝延伸所致本加固方案设计主要针对墩顶贯穿横向裂缝和跨中横向裂缝目标为增加墩顶和跨中处截面的压应力储备弥补预应力的不足提高桥梁的刚度及耐久性加固方法的有限元分析 $ 计算模型采用空间杆系有限元精细化分析程序 $#*$ 对该桥进行加固分析对该桥建立梁板表达的空间网格模型全桥共建立.. 个节点和 + 个单元共划分了道如图所示体外束通过刚臂与临近连接施加预应力图桥左右幅横断面图单位 %& $ 主要病害原因及其现状根据该桥荷载试验检测报告可知本桥结构性开裂病害主要集中在左幅桥箱梁的墩顶和跨中位置 8 墩 -8 墩顶处发现大量的横向竖向斜向裂缝 8 墩距第跨 -- / 至 8 墩距第五跨 - / 之间左侧腹板有条横向斜向竖向裂缝横向裂缝长度均贯通翼板有条裂缝延伸至腹板裂缝最大缝宽为 //8 墩距第跨 - / 至 8 墩距第 - 跨 - / 之间右侧腹板有 + 条横向斜向竖向裂缝横向裂缝长度均贯通翼板有条裂缝延伸至腹板裂缝最大缝宽为 + // 图截面划分及其有限元模型示意图加固用体外束布置形式为中墩距墩顶 - / +- /- / / / 和 / 范围内于箱梁顶板上

第卷第期 (( (((( 高杰预应力混凝土连续箱梁桥裂缝病害的加固方法分析 +- 方 / 处各依次布置 9 9 9 9 9 根

计算参数支座边界条件按实际支座约束模拟收缩徐变混凝土徐变时间考虑年加载龄期取天湿度取整体温度

桥墩沉降对上部结构产生的附加内力按边墩 - / 中墩 / 计算活载城市 9) 级不计人群三车道加载冲击系数取 -

弥补原结构体内钢绞线的预应力不足或损失增加主梁纵桥向的正应力储备避免对原结构造成新的损伤通过桥梁的精细化计算分析

计算结果分析取底板 - 顶板腹板加固前和加固后计算结果对比如图 - 所示图 - 中结果为考虑恒载活载徐变整体温度梯度温度

3 第卷第期 (( (((( 高杰预应力混凝土连续箱梁桥裂缝病害的加固方法分析 +- 方 / 处各依次布置根 9$- 预应力钢绞线张拉控制应力为 + 45 通长体外束在箱梁两侧各布置根 9$- 预应力钢绞线张拉控制应力为 + 45 $ 计算参数支座边界条件按实际支座约束模拟收缩徐变混凝土徐变时间考虑年加载龄期取天湿度取整体温度因温度变化引起的附加内力按降温 - : 升温 : 计算梯度温度按 ;+ 9- 规范定义温度场取沥青混凝土铺装层厚 / 基础变位桥墩沉降对上部结构产生的附加内力按边墩 - / 中墩 / 计算活载城市 9) 级不计人群三车道加载冲击系数取 - 按影响面加载 $ 加固标准根据检查发现的各种病害和桥跨结构特点进行维修加固设计主要目的和基本思路为弥补原结构体内钢绞线的预应力不足或损失增加主梁纵桥向的正应力储备避免对原结构造成新的损伤通过桥梁的精细化计算分析综合考虑桥梁各项应力指标后确定加固后考虑墩顶弯束的损失墩顶压应力储备较原设计增加约 45 跨中压应力储备增加 7 45 $ 计算结果分析取底板 - 顶板腹板加固前和加固后计算结果对比如图 - 所示图 - 中结果为考虑恒载活载徐变整体温度梯度温度基础沉降的正应力标准组合值图 - 中弹性组合为考虑车道荷载的标准组合用于腹板和底板计算弹性组合为考虑车辆荷载的标准组合用于顶板计算由图 - 可知为墩顶束连接加固前应力在之间加固后除体外束张拉端应力集中区域外大部分区域应力在之间为通长体外束连接加固后各区域压应力储备增加 7 45 其他各加固后应力均有一定程度的改善加固效果综合分析根据空间网格模型的精细化分析结果可得出各模型下标准组合应力见表图标准组合正应力

4 + + 四川理工学院学报自然科学版 ((((( ((((((( 年月表各模型标准组合应力值原设计考虑墩顶预应力损失加固后未考虑墩顶弯束的损失加固后考虑墩顶弯束的损失原设计考虑墩顶预应力损失加固后未考虑墩顶弯束的损失加固后考虑墩顶弯束的损失原设计考虑墩顶预应力损失加固后未考虑墩顶弯束的损失加固后考虑墩顶弯束的损失 (( 由表分析数据可知采用本文提出的体外预应力加固方案后得到加固效果及建议如下考虑原墩顶预应力不足墩顶压应力储备减小跨中压应力储备基本不变加固后较原设计墩顶压应力储备增加跨中压应力储备增加若考虑原墩顶预应力张拉不到位而减小的压应力储备在原设计应力水平下体外束加固后墩顶压应力储备增加跨中压应力储备增加施工要严格按照加固设计图纸进行否则难以达到优良的加固效果 - 桥梁运营要严格限制超载以防裂缝的再次发生梁曾奇混凝土薄壁箱梁体外预应力加固关键技术研究重庆重庆交通大学陈小英卓静李唐宁等多点锚固体外无粘结!"#$ 预应力加固 #! 梁的抗弯性能重庆大学学报 %&',& 王书涛刘利军预应力混凝土连续箱梁体外束无损张拉施工技术公路 %'&,&% % 徐平魏建东蔡迎春等原桥与加固桥的承载能力现场试验研究建筑结构学报 %', 励东东粘贴加固预应力砼连续箱梁桥的受力特性分析西安长安大学严景明粘贴预应力纤维增强复合材料在加固混凝土梁中的作用现代经济信息 ', & 燕同凯袁新华刘曙光变截面预应力混凝土箱梁底板纵向开裂机理与加固方法结构工程师参考文献, 公路桥梁加固设计规范郝明磊预应力混凝土箱梁桥体外预应力加固技术研究青岛青岛理工大学 &' &, 貟宝锋宽翼缘预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及加固方法研究西安长安大学吴有松张铭组合式预应力混凝土梁加固设计

5 第卷第期 (( (((( 高杰预应力混凝土连续箱梁桥裂缝病害的加固方法分析 + 中外公路 ',% 袁锋预应力混凝土连续箱梁桥裂缝成因解析与维修加固城市建筑 '&,& 李华云南现役大跨度连续刚构桥跨中下挠分析及工程应用措施研究昆明昆明理工大学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

第 2 期卫建军 : 三跨变截面预应力混凝土连续梁桥的收缩徐变效应 193 onthebendingmoment.boththeverticaldisplacementandbendingmomentcausedbyconcretecreep areinfluencedgreatlybybridg

第 2 期卫建军 : 三跨变截面预应力混凝土连续梁桥的收缩徐变效应 193 onthebendingmoment.boththeverticaldisplacementandbendingmomentcausedbyconcretecreep areinfluencedgreatlybybridg 第 35 卷第 2 期 2015 年 03 月西安科技大学学报 JOURNALOFXI ANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY Vol.35 No2 Mar2015 DOI:10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2015.0210 文章编号 :1672-9315(2015)02-0192-05 三跨变截面预应力混凝土连续梁桥的收缩徐变效应卫建军 ( 西安科技大学建筑与土木工程学院,