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簡支轉連續加固法——提載加固的Z佳選擇

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簡支轉連續加固法——提載加固的Z佳選擇

2016-07-28 11:30:50

簡支轉連續加固法是將多跨簡支梁(板)的各中間支點的相鄰兩跨的梁(板)端連為一體,將多跨簡支體系改變為多跨連續體系。從結構力學分析可知,在同一荷載作用下,連續梁的跨中彎矩要比相同跨徑的簡支梁小近1/3。換句話說,將多跨簡支梁(板)改變為多跨連續梁(板)后,控制結構抗彎承載力的跨中截面承受活荷載(車輛荷載)的能力將提高近1/3,間接達到加固補強的目的。

  工程實踐表明,簡支轉連續加固適用于公路網改造提高設計荷載等級的橋梁加固,特別是對建成時間不長,使用情況基本良好,混凝土碳化深度較淺,梁體開裂不嚴重,結構耐久性基本得到保證的中小跨徑的多跨簡支梁(板),采用簡支轉連續加固可達到提高結構承載能力和改善結構使用功能的目的。另外,由于減少了大量的伸縮縫,為養護管理帶來了方便,間接提高了結構的耐久性。簡支轉連續加固施工簡單,對原梁的破壞小,加固工程費較少,在經濟上也有一定的競爭力。

一、簡支轉連續加固的關鍵技術及構造要點

1、中間支點墩頂連續段鋼筋布置方案

將多跨簡支梁轉變為連續梁后,中間支點墩頂連續段截面承受負彎矩,在截面的頂部應增設縱向預應力鋼筋,其數量應由在活載及后期恒載作用下,按連續梁計算求得的支點負彎矩的受力要求確定。

◆后張法有粘結預應力筋方案

目前工程上較普遍采用的是,在中間支點連續段截面頂面布置后張法有粘結預應力鋼絞線。工程上的一般做法是,在澆筑后加混凝土層時預埋波紋管,形成孔道,并設置錨固齒板,預應力筋張拉后應及時向孔道灌漿,將預應力筋與梁體粘結為一體,保護鋼筋免于銹蝕。

◆無粘結預應力筋方案

無粘結預應力筋布置方案,是將具有防腐保護套的鋼絞線束,按設計位置鋪設在支點連續段截面的頂面,后加混凝土澆筑后再張拉和錨固,形成無粘結預應力體系。無粘結預應力筋方案省去了繁雜的制孔和灌漿工序,施工簡單,由于防腐保護套對預應力筋的保護作用,使結構的耐久性明顯提高。

但應特別指出:無粘結預應力體系必須采用混合配筋方案。在配置無粘結預應力筋的同時,尚應配置足夠數量的普通鋼筋(非預應力筋),以保證結構的塑性破壞性質。

◆橫向張拉環氧涂層預應力筋方案

將橫向張拉環氧涂層有粘結預應力加固技術用于簡支轉連續加固,是筆者于2010年申報國家專利《橫向張拉環氧涂層鋼筋有粘結預應力加固技術》時提出的新建議。其構造要點是:

①拆除各中間支點連續段的伸縮縫,鑿除梁端和原橋面鋪裝混凝土;

②在各中間支點連續段相鄰梁端的頂面設置錨固鋼板條,在其上焊接順橋向平行布置的環氧涂層鋼筋,其數量和布置方案按承受負彎矩的承載力要求確定;

③在相鄰梁端的空隙澆筑混凝土;

④待新澆混凝土硬化后,對相鄰兩根鋼筋施加橫向拉緊力,將平行布置的鋼筋拉緊呈折線形,用橫向卡緊器固定;

⑤在支點連續段頂面澆筑摻有水泥基結晶型防水材料的混凝土鋪裝層,以增強橋面的抗裂性;

⑥為減輕自重,跨中段混凝土鋪裝層可采用輕質混凝土(陶礫或浮石混凝土),這樣可以間接提高結構承受活載的能力。

工程實踐表明,將橫向張拉環氧涂層有粘結預應力加固技術用于簡支轉連續加固,大大簡化了墩頂連續段預應力筋的錨固構造,橫向張拉施工更為方便,將會進一步提高簡支轉連續加固方案的競爭力。

2、中間支點相鄰跨梁端整體化的構造

簡支轉連續加固需將各中間支點的相鄰跨梁端連接為整體,為此應將原橋端橫隔梁以外的梁端混凝土鑿除,露出鋼筋。將相鄰跨梁端外露的縱向鋼筋(原梁底部的受力鋼筋和頂部的架立鋼筋)整直,并采用短鋼筋將其焊接連接,然后澆筑混凝土,將相鄰跨兩梁連為一體。對需拆除原有破損支座,重新設置單支座的情況,應在墩頂增設橫隔梁,將各主梁連為一體。

二、體系轉換及單、雙支座的選擇

目前新建的簡支轉連續法施工的預應力混凝土連續梁(跨度為25m-40m),大多采用單支座支承。在簡支狀態采用臨時支座支承,連續梁成型后拆除臨時支座,將全部荷載轉移到永久支座上,形成單支座支承的多跨連續梁。

簡支轉連續加固一般采用雙支座支承方案,不必進行體系轉換。特別是對原橋支座基本完好的情況,采用保持原有支座的雙支座方案施工簡單,對連續梁的受力也無大的不利影響。

對原橋支座破壞嚴重或跨徑較大的橋梁可采用單支座支承方案。澆筑梁端整體混凝土前,在梁底設置永久支座。在墩頂連續工作全部完成后,拆除原梁已破損的支座,將全部荷載轉移到永久支座上,Z終形成單支座支承的多跨連續梁。

從理論上分析,單支座和雙支座對連續梁的內力分布影響不大。雙支座支承的連續梁支點負彎矩峰值減少,相應地對跨中彎矩的卸載作用也有所降低。但這種不利影響是有限的,特別是對常用的跨徑20m-30m的簡支轉連續加固,從簡化施工角度考慮,優先采用雙支座方案是切實可行的。

三、墩頂連續段腹板(梁肋)加寬處理

簡支轉連續加固對提高跨中截面的抗彎承載力的作用明顯,但對提高支點附近的斜截面抗剪承載力的作用不大。因為在同一荷載作用下,相同跨徑的連續梁和簡支梁相比,跨中彎矩減少近1/3,支點剪力卻相差不大。換句話說,將簡支梁轉為連續梁后,跨中截面可以滿足提載后的抗彎承載力要求,而支點附近的斜截面抗剪承載力可能相差較大,通常需對支點附近的斜截面進行加固補強。此外,將簡支梁轉連續梁后,墩頂連續段腹板(梁肋)底部受壓,為滿足承壓要求,腹板(梁肋)寬度也要適當加寬。


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