連續(xù)梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固體系的力學分析理論

摘 要：首先對連續(xù)梁橋體外預(yù)應(yīng)力約束了外界條件并闡述了適用情況，依據(jù)連續(xù)梁橋加固的特點進行了原理計算，分別對加固體系的設(shè)計內(nèi)容計算等各類計算，證明出體外預(yù)應(yīng)力加固非常有效的主動加固方法，能提高結(jié)構(gòu)承載能力、改善跨中下?lián)蠣顟B(tài)和增大主梁壓應(yīng)力儲備等優(yōu)點普遍應(yīng)用與工程實際當中。

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁橋體；外預(yù)應(yīng)力；加固

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.112

1 體外預(yù)應(yīng)力加固方法及適用條件

由于體外預(yù)應(yīng)力受外界條件約束不能施加過大的預(yù)應(yīng)力，所以產(chǎn)生的內(nèi)力是有限的，依據(jù)待加固構(gòu)件的尺寸、形式及體外預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置形式的不同而有所差異[1]。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋施加構(gòu)件上的體外預(yù)應(yīng)力可按偏心受壓構(gòu)件計算原理估算體外預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)力強度及承載能力[2]。

體外預(yù)應(yīng)力加固橋梁主要適合于以下情況：

（1）在正常使用荷載下，橋梁抗彎、抗剪能力不足或原構(gòu)件剛度不滿足要求致使橋梁表面裂縫現(xiàn)狀不滿足規(guī)范要求；

（2）正常使用荷載下，大偏心受拉或受壓構(gòu)件，由于外界環(huán)境作用、使用時間過久等因素造成的受拉區(qū)裂縫現(xiàn)狀不滿足規(guī)范要求；

（3）橋梁檢測中發(fā)現(xiàn)構(gòu)件控制截面應(yīng)力及撓度校驗不滿足規(guī)范要求，體外預(yù)應(yīng)力加固法在不改變橋梁結(jié)構(gòu)的前提下可提高橋梁的承載能力；

（4）由于交通量較大或通行車輛等級較高，與原橋設(shè)計時需求不一致，需要對現(xiàn)有橋梁進行提載加固時，可采用該方法對構(gòu)件進行提載加固。

2 連續(xù)梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固方法及特點

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，由于其自身構(gòu)造箱內(nèi)空間較大的特點，體外預(yù)應(yīng)力加固便于施工操作，常采用體外預(yù)應(yīng)力加固法對該類橋梁進行加固。應(yīng)用鋼絞線、鋼絲繩、高強鋼絲等材料布置成直線形或折線形加固跨中下?lián)陷^大的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。

3 持久狀況正常適用極限狀態(tài)驗算

對于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件舊橋加固時，承載能力極限狀態(tài)驗算、抗裂驗算、撓度驗算綜合結(jié)果才能反映出橋梁病害及加固情況。

（1）抗裂計算。計算項應(yīng)力方向相同時取正號，相反時取負號，正號為壓，負號為拉。

體外有效預(yù)加力對原配預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的應(yīng)力：

─原預(yù)應(yīng)力筋與混凝土的彈性模量之比，即。

①正截面抗裂計算。

②混凝土主拉應(yīng)力最大的截面。其中汽車荷載不計沖擊系數(shù)。 （2）撓度計算。根據(jù)結(jié)構(gòu)及荷載形式按結(jié)構(gòu)力學方法讀取受彎構(gòu)件剛度值，采用等效預(yù)加力方法計算由體外預(yù)應(yīng)力作用產(chǎn)生的撓度影響，運用電算法計算，算出的撓度以毛截面的剛度得到。

現(xiàn)階段對預(yù)應(yīng)力損失的估算有三種可行辦法，分別為：綜合估算法、分項計算法、精確估算法。綜合估算法即依據(jù)類似加固構(gòu)件，加固使用后所產(chǎn)生的。

體外預(yù)應(yīng)力加固時預(yù)應(yīng)力由于力筋與轉(zhuǎn)向裝置之間的摩擦引起的損失可按《公橋規(guī)》（JTG D62-2004）規(guī)定的進行計算。

（3）預(yù)應(yīng)力筋松弛引起的損失。

該損失可按《公橋規(guī)》（JTG D62-2004）計算求得，對預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲計算公式：

（4）。由于待加固橋梁使用年限已久，絕大部分混凝土的收縮與徐變：

4 預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量計算方法

原理相似，經(jīng)過近50年的試驗與實際應(yīng)用研究無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力增量計算如下。

（1）美國規(guī)范中對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力計算。

（2）加拿大規(guī)范中對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力計算。A233—M94中對于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力計算有了進一步的研究，為了確保數(shù)據(jù)應(yīng)用于實橋時的安全性，并基于塑性鉸理論對普通鋼筋作用、體外預(yù)應(yīng)力、混凝土強度乘以一個小于1的折減系數(shù)進行修正。

矩形截面：

（3）Haralji鋼絞線應(yīng)力計算模式。通過對實際橋梁加固后的數(shù)據(jù)分析及參考跨高比對預(yù)應(yīng)力筋的影響之后依據(jù)Knaj的研究，得出應(yīng)力增量隨跨高比增加而降低，公式為：

5 結(jié)束語

此文章分析總結(jié)了目前體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)進行橋梁加固時應(yīng)用的預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力損失、預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量計算公式。且該加固技術(shù)以其施工方便和經(jīng)濟高效的特點，在實際加固工程中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]陳陶.淺析公路橋梁施工中體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（01）：105-106.

[2]汪益林.預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)在連續(xù)剛構(gòu)橋中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（03）：95-96.

作者簡介：馬科萌（1990-），女，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，助教，研究方向：工程應(yīng)用材料。