橋梁加固設(shè)計(jì)

楊江華

(黔東南州交通勘察設(shè)計(jì)院，貴州 凱里　556000)

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橋梁加固設(shè)計(jì)

楊江華

(黔東南州交通勘察設(shè)計(jì)院，貴州 凱里556000)

摘要：橋梁在設(shè)計(jì)中如何保證其運(yùn)營安全與耐久是業(yè)內(nèi)十分關(guān)注的問題，橋梁加固設(shè)計(jì)重要性隨即體現(xiàn)。對三種橋梁加固設(shè)計(jì)展開探討，分析三種關(guān)鍵技術(shù)各自優(yōu)點(diǎn)與不足。

關(guān)鍵詞：橋梁；加固設(shè)計(jì)；碳纖維；體外預(yù)應(yīng)力

1.3體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)

(1)原理

體外預(yù)應(yīng)力加固與上述兩種加固設(shè)計(jì)不同，屬于二次組合結(jié)構(gòu)，橋梁在加固之前，混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)一定變形，收縮徐變過程已經(jīng)完成。混凝土構(gòu)件新舊結(jié)合面應(yīng)力分布較為復(fù)雜，特別是受彎構(gòu)件和偏心受壓。兩種材料能否共同工作，決定著結(jié)合面剪力傳遞狀況。因此，為確保新舊混凝土結(jié)合面擁有足夠耐久性與可靠性，需要對構(gòu)件進(jìn)行抗剪力計(jì)算

τ≤fν0.56fyρsv

式中：τi剪應(yīng)力值；fν剪切摩擦筋抗拉強(qiáng)度；ρsv為摩擦筋配筋率。根據(jù)公式計(jì)算可知，加固施工需要降低其影響，抵消部分剪力作用，提高新舊結(jié)合面抗剪承載力，從而保證其結(jié)構(gòu)安全性。

(2)評價

總體而言，體外預(yù)應(yīng)力體系還存在構(gòu)造缺陷與耐腐蝕性較差等缺點(diǎn)，由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)缺陷等問題，灌漿質(zhì)量得不到保證，一旦在灌漿過程中出現(xiàn)鋼管漏漿，會造成鋼筋銹蝕、構(gòu)件斷裂等情況。與發(fā)達(dá)國家體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)相比，我國還處于發(fā)展階段，實(shí)際應(yīng)用中也僅限于預(yù)應(yīng)力橋梁舊橋加固工作，大跨徑、復(fù)雜型結(jié)構(gòu)應(yīng)用，仍是一個未知的領(lǐng)域。

2改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1混凝土疊合層改進(jìn)與設(shè)計(jì)

以我州縣鄉(xiāng)公路上石板橋?yàn)槔硺蚩鐝綐?biāo)準(zhǔn)為3×20 m，橋上結(jié)構(gòu)為等截面鋼筋混凝土空心板橋，橋面成連續(xù)簡支結(jié)構(gòu)，空心板包括2塊邊板和6塊中板。經(jīng)實(shí)實(shí)際分析可知，該橋較寬，板的橫向應(yīng)力相對較大，經(jīng)測試可知，板裂縫約為10～24 mm。以上述材料作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，該橋補(bǔ)強(qiáng)措施包括：(1)對大于0.15 mm的裂縫采用灌漿處理；對小于0.15 mm裂縫采用溶劑型環(huán)氧封閉漆刷封閉處理；(2)鑿除部分原橋混凝土鋪裝層，重新澆筑13 cm厚C40聚丙烯纖維混凝土，并將剪力釘種植在板頂，澆筑SCM無收縮免振搗高強(qiáng)水泥；(3)重新安裝排水設(shè)施，對空心板采取重新勾縫處理；(4)梁端每隔70 cm布置一道寬為50 cm的纖維布。

經(jīng)試驗(yàn)可知，橋面鋪裝疊合層能增強(qiáng)橋梁整體性，改善上部結(jié)構(gòu)橫向連接；護(hù)欄能提升邊板剛度；各板梁橫向分布的荷載由于橋面鋪裝層的存在，而變得更加均勻，每片板梁均能發(fā)揮承載能力，全橋承載力隨之提升。

2.2碳纖維加固改進(jìn)與設(shè)計(jì)

(1)x=ξfbh時，《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》會出現(xiàn)兩種情況，即x<ξfbh和x>ξfbh，二者之間計(jì)算差值會隨著梁高數(shù)字增大或配筋率遠(yuǎn)離0.16%而變大；(2)混凝土受壓區(qū)高度x如果在大于ξfbh同時小于ξfbh0，構(gòu)建梁高<600 mm，此時采用碳纖維效果并不明顯，而黨構(gòu)建梁高更高且配筋率更大時，碳纖維加固效果會越來越明顯；(3)x≤ξfbh，且梁高與受拉鋼筋配筋率取值在某范圍之內(nèi)，根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》公式計(jì)算可知，碳纖維加固后構(gòu)件承載力反而降低。

綜上可知，經(jīng)模擬分析后，當(dāng)混凝土受壓區(qū)高度x≤ξfbh，根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》所求抗彎承載值會小于加固前承載值；但經(jīng)ANSYS模擬后可知，碳纖維加固后，抗彎承載力在截面部分確實(shí)有所提高。對此，經(jīng)分析可知，梁高>500 mm時，《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》所用公式過于保守，建議適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整與選擇。

2.3體外預(yù)應(yīng)力加固改進(jìn)與設(shè)計(jì)

水平筋主要作用與梁底，可施加縱向預(yù)應(yīng)力，對梁體產(chǎn)生反向彎矩，抵消自重和荷載產(chǎn)生的正彎矩，提高橋梁承載力，在公路梁板橋的加固設(shè)計(jì)中，水平筋采用冷拉Ⅲ型高強(qiáng)粗鋼筋，在兩端設(shè)置螺紋，加以螺母進(jìn)行錨固；斜筋則同樣采用高強(qiáng)粗鋼筋，通過設(shè)置在梁底的滑塊，將斜筋下端與水平筋相連，上端錨固在梁頂部或梁腹部處，為梁端部位提供負(fù)彎矩和預(yù)剪力，進(jìn)一步提高橋梁承載力。

經(jīng)加固后荷載試驗(yàn)可知，主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度儲備得到有力提升，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在臘芒河大橋加固工作中體現(xiàn)出了有效性與適用性。

3結(jié)束語

對三種橋梁加固設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了介紹，并針對其所存在的問題進(jìn)行了改進(jìn)，效果顯著，希望對相關(guān)人員起到一定指導(dǎo)性作用。

參考文獻(xiàn)：

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The bridge reinforcement design

YANG Jiang-hua

(Qiandongnan State Traffic Survey and Design Institute, Kaili, Guizhou 556000, China)

Abstract:How to ensure the safety of its operations and durability in the design of bridges is one of the focuses of the industry; the importance of bridge reinforcement design is embodied immediately. To respective advantages and disadvantages of three kinds of bridge reinforcement design was analyzed and discussed.

Keywords:bridge; reinforcement design; carbon fiber; external prestressing

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：楊江華(1979-)，男，貴州榕江人，工程師，主要從事公路、橋梁勘察設(shè)計(jì)工作。

中圖分類號：U445

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)04-0082-01