毅实加固 建筑加固医生             全国热线186 7023 8925

   YISHI    JIAGU          专注碳纤维加固桥梁加固粘钢加固




   


预应力碳纤维板加固混凝土T梁桥的设计与运用初探

来源:毅实桥梁加固公司作者:毅实加固网址:http://www.qiaoliangjiagu.com浏览数:35 

预应力碳纤维板加固混凝土T梁桥的设计与运用初探

   在桥梁工程建设中,混凝土T梁桥不仅施工方便,还具有承载能力强、技术成熟、工艺可靠等优势与特点,因而在桥梁工程建设中得到了广泛的运用。但随着桥梁使用时间的增加、周围环境的破坏、车辆超载等因素的影响,混凝土T梁桥往往会不同程度的出现质量问题,必须对此进行加固处理。在加固处理中,有碳纤维布、碳纤维板等方法。碳纤维布强度高,密度小,厚度薄,施工便捷,无需大型机具设备,没有湿作业,无需动火,无需现场固定设施,施工占用场地少,施工工效高,适用于各种结构类型,各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构,特别适合于曲面及节点等复杂形式的结构加固。

  1 项目概况和方案选择

  1.1 项目概况

  某段高速公路连续预应力混凝土T梁,其结构形式为18×30m先简支后连续T形梁。交付使用时,经检测发现:除个别预制T梁完好无损外,大部分预制T梁均存在裂缝的问题,并且随着时间的推移,裂缝有日渐严重的趋势,其条数日益增多,宽度不断增大,长度也在增加,影响桥梁的正常使用,必须采取相应的措施对桥梁进行加固。

  1.2 方案选择

  对于桥梁出现的问题,其相应的处理方案有四种,分别是:(1)更换病害梁;(2)裂缝灌浆封闭:(3)无黏接环氧钢绞线体外束;(4)预应力碳纤维板。综合分析四者的安全性、耐久性以及施工条件,选择第四种加固方案,详情如下:1)沿桥方向于T梁马蹄处张拉一层4mm厚、50mm宽、1600Mpa以上抗拉强度、1.5×104Mpa以上弹性模量、320kN最大承载力的碳纤维板;2)锚具(张拉端锚具和固定端锚具)由OVM优质材料加工而成,所用Q345钢板厚度为15mm。锚固螺栓和张拉螺杆分别是M24高强螺栓及8.8级钢制M24螺杆;3)施工结束后,需要对碳纤维板外表面进行涂料的涂抹处理,以增强防护效果。[2]

  2 加固效果

  计算过程中,除了要考虑预应力碳纤维板对裂缝存在梁段的加固效果之外,还应考虑对其他主梁的相关影响。以单元类别作为划分依据,可将全桥划分为三大部分,分别是主梁单元、支撑横梁单元以及横隔梁单元。全桥共计910个单元,1440为主梁单元。计算模型如图2所示。[3]

  2.1 主梁应力计算结果

  主梁应力计算结果,分见表1—表3

  从表中给出的计算结果可知,通过预应力碳纤维板加固技术处理后的受损梁段,一方面获得了应力储备的提高,另一方面也改善了横桥向其他主梁的受力状况,作用效果和加固梁的距离大小成反比关系。[4]

  2.2 使用过程中内力的计算

  预应力碳纤维板加固处理过程中,需要求得受弯构件开裂弯矩的大小,一般计算方法为:先求出取消弯矩,再求出同样配筋且非预应力受弯状态下构件的开裂弯矩,最后将前面所提到的两部分弯矩按照计算公式合并,即可求得。[5]计算公式如下:

  Mcr=M0+γmftkW0

  =1018+1.25×2.6×(0.117×1012/847/106

  =1467kN·m

  公式中:M0—消压弯矩;γm—截面抵抗矩塑性系数;矩形截面—1.55;其他截面—1.252.0之间;ftk—混凝土的抗拉强度值;W0—换算截面下边缘的截面抵抗矩。

  消压弯矩的计算公式为:

  M0=δpcI0/y0=δpc/W0

  =7.37×0.117×1012/8471018kN·m

  δpc=δpc1Acf/A0+δpc1Acfecfy0/I0+δco

  =779.2×50×4×2/530000+779.2×50×4×2×(847-100)×847/0.117×1012+5.1=7.37MPa

  δpc1=δcon-δl

  =1-16%)δcon=0.84×924=779.2Mpa

  公式中:δpc—混凝土截面压应力;I0—主梁截面换算混凝土惯性矩;A0—主梁截面换算截面面积;ecf—预应力碳纤维板的偏心矩;δcon—碳纤维板的张拉控制应力(0.5775δcfu=0.5775×1600 =924Mpa);δl—预应力施加阶段损失,其组成见表4,计算过程中取δl=16%δcon;δco—加固前预应力钢绞线产生的混凝土初始应力。

  和原结构的开裂弯矩进行比较,可得出结构经过预应力碳纤维板加固处理后,其开裂弯矩大约提高了27%[6]

  3 结语

  随着经济水平的不断提高,我国高速公路建设也在快速发展。在此过程中,装配式预应力混凝土T梁获得了广泛的应用,同时也暴露了一些问题。受设计、施工以及运营等诸多方面的影响,主梁开裂的质量问题屡见不鲜。

业务范围:桥梁加固公司、桥梁预应力碳纤维板张拉、桥梁碳纤维加固、桥梁粘钢加固、桥梁裂缝修补

公司网站:www.qiaoliangjiagu.com