碳纖維筋在簡支梁T梁橋加固中的應(yīng)用

李 研

(山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006)

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碳纖維筋在簡支梁T梁橋加固中的應(yīng)用

李 研

(山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006)

表面內(nèi)嵌碳纖維筋-噴射高強(qiáng)聚合物砂漿加固方法是我國近年來出現(xiàn)的一種新的加固方法。本文通過該方法在某簡支梁T梁橋加固工程中的實(shí)際應(yīng)用，從加固前后橋梁承載力及耐久性等方面進(jìn)行總結(jié)分析，闡述該方法在橋梁加固方面的適用性，以期為同類工程提供借鑒。

T梁；橋梁加固；碳纖維筋

1 工程概況

舊G301線某大橋始建于上世紀(jì)七十年代，橋梁全長為291.0 m,原橋上部結(jié)構(gòu)為13～22 m木結(jié)構(gòu)，于1989年上部結(jié)構(gòu)改建為預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋，橫橋向5片T梁，每跨T梁之間設(shè)置5道橫隔板；橋面全寬9.0 m，由1.0 m(欄桿及人行道)+7.0 m(行車道)+1.0 m(欄桿及人行道)組成，雙向兩車道。由于原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)較低，使用年限較長，通過對(duì)該橋詳細(xì)檢測發(fā)現(xiàn)，在長期重載及環(huán)境等因素反復(fù)作用下該橋主梁出現(xiàn)不同程度的縱向開裂和橫隔板剪切破壞，檢測結(jié)論評(píng)定該橋技術(shù)狀況為四類，病害有發(fā)展趨勢。為確保該橋的耐久性、安全性和行車舒適性，該橋管養(yǎng)單位決定對(duì)此橋已存在的病害進(jìn)行維修加固處理。

2 加固計(jì)算分析

2.1 原始截面承載能力

根據(jù)檢測報(bào)告提供參數(shù)及承載能力建議值計(jì)算該橋原始截面承載能力結(jié)果如表1所示。

表1 原橋跨中正截面抗彎強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果

該橋承載力不能滿足公路二級(jí)汽車荷載的加固設(shè)計(jì)要求，通過采用內(nèi)植碳纖維筋并噴射高強(qiáng)聚合物砂漿加固。加固方法為在原T梁底面并排布置2根碳纖維筋，碳纖維筋材料指標(biāo)為最大抗拉強(qiáng)度1 800 MPa，彈性模量120 000 MP，斷裂伸長率0.015。

2.2 加固后結(jié)構(gòu)復(fù)算

根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)按照加固前與加固后兩個(gè)階段進(jìn)行受力計(jì)算：(1)第一階段受力計(jì)算作用包括原構(gòu)件自重、加固產(chǎn)生的高強(qiáng)聚合物砂漿自重等。結(jié)構(gòu)內(nèi)力全部由原邊梁截面承擔(dān)。(2)第二階段受力計(jì)算作用包括原構(gòu)件自重、加固產(chǎn)生的高強(qiáng)聚合物砂漿自重以及使用階段的可變荷載等，結(jié)構(gòu)內(nèi)力由加固后的組合截面承擔(dān)。

按照基本組合=結(jié)構(gòu)自重+預(yù)加力(次效應(yīng))+收縮徐變+基礎(chǔ)變位+汽車荷載(含沖擊力)+溫度計(jì)算加固后承載能力結(jié)果如表2所示。

表2 加固后跨中正截面抗彎強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果

承載能力極限狀態(tài)正截面強(qiáng)度驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。

2.3 加固后碳纖維筋應(yīng)變計(jì)算

表3 第一階段與第二階段混凝土邊緣最大拉應(yīng)力差值 (MPa)

碳纖維筋應(yīng)變驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。

2.4 加固后短期效應(yīng)組合驗(yàn)算

按照短期效應(yīng)組合=結(jié)構(gòu)自重+預(yù)加力(主、次效應(yīng))+收縮徐變+汽車荷載(不含沖擊力)+溫度+基礎(chǔ)變位計(jì)算主梁短期效應(yīng)組合結(jié)果如表4所示。

表4 加固后跨中正截面短期效應(yīng)組合結(jié)果

上緣最小應(yīng)力0.333 MPa，下緣最小應(yīng)力1.69 MPa，最大主拉應(yīng)力-0.24 MPa。

短期效應(yīng)組合驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。

2.5 加固后長期效應(yīng)組合驗(yàn)算

按照長期效應(yīng)組合=結(jié)構(gòu)自重+預(yù)加力+收縮徐變+汽車荷載(不含沖擊力) 計(jì)算主梁長期效應(yīng)組合結(jié)果如表5所示。

表5 加固后跨中正截面短期效應(yīng)組合結(jié)果

上緣最小應(yīng)力：0.333 MPa，下緣最小應(yīng)力：1.69 MPa。

長期效應(yīng)組合驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。

計(jì)算結(jié)果表明：采取碳纖維筋與噴射高強(qiáng)聚合物砂漿加固后，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)顯著改善，承載能力能滿足加固荷載設(shè)計(jì)要求，改造方法可行。

3 結(jié) 語

采用表面內(nèi)嵌碳纖維筋-噴射高強(qiáng)聚合物砂漿加固方法在主梁表面快速形成一層高強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)層，使之與被加固構(gòu)件形成組合構(gòu)件共同受力，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)顯著改善，承載能力能滿足加固荷載設(shè)計(jì)要求，改造方法可行，并且此方法對(duì)不能封閉交通或要求加固施工對(duì)交通影響盡量小的工程較為適宜。

[1] 趙保國,呂船. 剛架拱橋的加固與施工[J].山西交通科技,2007,(6):52-53.

[2] 于天來.碳纖維布加固鋼筋混凝土梁受力性能的研究[D].沈陽:東北林業(yè)大學(xué)，2005: 13-41.

[3] 公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG/T J62-2008)[S].北京:人民交通出版社，2008.

2016-02-11

李研(1973-)，女，福建福州人，高級(jí)工程師，研究方向：橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)值分析。

U445.7

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1008-3383(2016)11-0074-02