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阜寧城北橋系桿加固設計與施工

08-22 12:26:05  瀏覽次數:683次  欄目:橋涵工程
標簽:工程設計, 阜寧城北橋系桿加固設計與施工,http://www.tljciu.live
  摘要: 本文結合阜寧城北橋的施工實踐,論述了體外無粘結預應力在橋梁加固中的應用,并用試驗進行了驗證,是一種適用范圍較廣的方法。 關鍵詞: 橋梁系桿加固體外預應力應用 1 工程概況 阜寧城北橋為通榆河中段工程跨河公路橋梁中的一座,設計荷載為汽車-20級,掛車-10   摘要:本文結合阜寧城北橋的施工實踐,論述了體外無粘結預應力在橋梁加固中的應用,并用試驗進行了驗證,是一種適用范圍較廣的方法。關鍵詞:橋梁系桿加固體外預應力應用1 工程概況  阜寧城北橋為通榆河中段工程跨河公路橋梁中的一座,設計荷載為汽車-20級,掛車-100,行車道寬為9m,人行道寬1.5m。橋跨布置為2×25+51+2×25m,25m跨為預應力混凝土簡支T梁,51m跨為預應力混凝土剛性系桿拱,拱肋為普通鋼筋混凝土結構,采用二次拋物線拱軸線,矢跨比為1/5,系桿及橫梁為預應力混凝土結構,系桿預應力筋為12束6Φj15鋼絞線、OVM錨具,吊桿為42ΦS5高強碳素鋼絲、DM錨具外套Φ102mm鋼管護套。拱肋及系桿斷面均為工字形(見圖1),系桿和拱肋采用分段預制、有支架拼裝法施工,系桿拼裝結束后,首先張拉8束鋼絞線,然后拼裝拱肋,待拱肋拼裝完成后,拆除拱肋支架,張拉吊桿預應力筋,最后張拉系桿第二批鋼絞線(4束)。圖12 系桿裂縫發生及原因分析2.1 裂縫發生  施工過程中,在張拉北側2號吊桿時,發現2號吊桿附近的系桿薄腹部位出現裂縫。張拉另一端吊桿時,發現同樣情況。拆除系桿支架時,發現多處支點沒有脫空,支架拆除后,系桿裂縫增多。經檢查北側系桿外側有裂縫81條,裂縫沿縱橋向分布較為均勻,15條在薄腹范圍,縫長30~70cm,裂縫發展到下緣的有5條,發展到上緣的有24條,其中有9條為貫通縫。裂縫寬度大于0.08mm的有15條,并有2條最大縫寬達0.4mm。縫的走向基本為上下垂直,并發現系桿有下撓現象。北側系桿在4號吊桿處下撓3.9cm,南側系桿在4號吊桿處下撓3.0cm,根據理論計算,該處恒載撓度應為1.4cm。南側系桿發現裂縫13條,均已發展到截面下緣,且都發生在1號及4號吊桿附近。2.2 裂縫發生原因分析  根據裂縫的分布規律及寬度等情況分析,裂縫的產生主要是由于系桿所承受的軸向拉力超過混凝土預壓力所致。在設計計算中由恒載產生的系桿軸向拉力為2968kN,而8束6Φj15鋼絞線所施加的有效預壓力為:NY=ny·ky·σk·Ay式中:ny——預應力筋數量,ny=8束;   ky——有效預應力系數,取ky=0.7;   σk——預應力筋在錨下的控制應力,   σk=0.75,=1600MPa;   Ay——單束鋼絞線截面積,Ay=824.67m2。   Ny=8×0.7×0.75×1600×824.67    =5542×103(N)  按理論計算的鋼絞線有效預壓力遠大于恒載所產生的軸向拉力。因此,在實際施工中8束預應力鋼絞線的預加力未達到設計所要求的值,也就是說8束預應力筋的預應力損失過大造成系桿裂縫的產生。為了查明應力損失過大的原因,對尚未張拉的力筋進行了試驗。利用原張拉使用的錨夾具、原班操作人員在南北系桿各取一束進行張拉試驗。結果發現,北側系桿試驗孔在西端退工具錨時,有兩根鋼絞線工作錨沒有錨住,跟進滑絲,補拉以后仍然滑絲。東端退錨時有一根跟進滑絲,另一根退到中途時發出巨響突然滑絲。六根鋼絞線只有兩根沒有滑絲,南側系桿試驗孔西端退錨時有兩根跟進滑絲,但有一根滑到9cm時工作錨又夾住了,沒有滑完。東端退錨時有一根跟進滑絲,補拉后仍然錨不住。西端一根補張拉達到張拉控制力時,工具錨夾片突然飛出,鋼絞線沖出18cm,同時東端發現有三根鋼絞線突然縮進,有一根縮進40cm。這三根鋼絞線中有一根是原來東端滑絲的那一根,另一根為西端滑進9cm的一根。據此分析,該試驗孔有三根鋼絞線滑絲,三根未滑。根據以上情況,對錨具進行了檢驗,發現存在以下問題:①所采用的錨具夾片硬度偏低;②夾片外形不標準,從滑絲的夾片看,有少部分絲牙拉平了,大部分絲牙還沒有靠鋼絞線,夾片放在錨板孔內,四周間隙也不均勻。經同濟大學及東南大學有關專家教授的論證,確認由于錨具質量不合格,引起滑絲和失錨是預應力損失過大的直接原因。 3 系桿加固設計圖2鋼靴立面  系桿由于預應力不足產生裂縫,加固時針對這一原因,應采取一定措施補足設計所需的預應力值,而加固后不應改變原結構的受力特點,

www.tljciu.live由于系桿僅剩4束預應力筋尚未張拉,預應力值(張拉控制值)為4156kN,小于原設計系桿預應力筋的張拉控制值11580kN。考慮到已張拉的8束鋼絞線尚有部分剩余預應力,因此在進行加固設計時,采用體外預應力和體內預應力相結合的方法。在體外增加4束無粘結鋼絞線,外裹鍍鋅鋼管護套,系桿每側各2束,分別布置在工字形系桿的腹板頂部和底部,體外4束鋼絞線為9Φj15、=1860MPa,張拉控制值分別為北側系桿每米1650kN,南側系桿每束1400kN,體內4束鋼絞線改為6Φj15,=1860MPa,張拉控制值為1100kN,合計北側系桿8束鋼絞線張拉控制值為11000kN,南側系桿8束鋼絞線張拉控制值為10000kN,加上剩余部分預應力,基本上接近原設計所要求的值。為了將體外束所產生的預應力有效地傳遞到系桿上,在系桿兩端特制錨固鋼絞線的鋼靴,鋼靴位于原后澆封頭混凝土位置,鋼靴面板為30mm厚鋼板,封頭板根據鋼絞線位置開孔穿束,鋼束錨板與封頭板間設厚墊板,以使錨下應力均勻擴散,為了加強鋼束張拉時鋼靴的抗彎抗剪作用,在鋼靴背部設橫梁和背拉架,鋼靴內側設數道橫肋板(見圖2)。鋼靴與系桿間空隙采用活塞壓漿機灌注60號無收縮快硬高強水泥砂漿,砂漿水灰比為0.32,外加1%JM-Ⅱ混凝土高效增強劑,確保鋼靴與系桿緊密結合,以保證預應力的有效傳遞。4 加固實施與結果  為確保加固工作取得成功,保證鋼靴內灌漿達到設計要求,特制木靴進行模擬試驗,在取得成功后進行實際操作。在體外預應力鋼絞線張拉時,采用4臺千斤頂對每側系桿4束同時同步單向張拉,系桿每端布設兩臺千斤頂,每束一端張拉結束后,由另一端補張至設計噸位,南北系桿交替分級加載。加固工作取得了較好的效果,經觀測,裂縫閉合情況良好。張拉結束后,南側系桿發現一條裂縫,縫寬小于0.06mm,北側系桿僅剩11條裂縫,縫寬亦均小于0.06mm,應屬殘留變形現象,拱肋沒有發現裂縫產生。北側系桿最大起拱為3.1cm,南側系桿最大起拱為2.9cm,加上原剩余部分預拱度,北側系桿預拱度最大值為3.2cm,南側系桿預拱度最大值為3.9cm,基本上達到了原設計4cm的預拱度。加固工作結束后,按照掛車荷載的布置要求,對該橋進行了靜載試驗,未發現有新的裂縫產生,且老縫也未發生任何變化,系桿最大撓度為7mm,與理論計算相符,加固取得了成功。5 結束語  體外預應力應用在橋梁加固中是一種嘗試,從結果來看技術是可行的,經濟上是合理的,不僅僅適用于系桿拱的加固,也適用于梁式橋等其他結構類型的加固補強,是一種適用范圍較廣的方法

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