宋喜軍淺談橋梁結(jié)構(gòu)裂縫分析及加固技術(shù)處理(編輯修改稿)
2024-12-11 22:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 行了一次加固，即在大樁號(hào)斜腿附近，箱梁增設(shè)水平體外預(yù)應(yīng)力索，以增加抗正彎矩能力。增加了體外索以后，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布圖形如圖 4 所示 從圖 4 可以看出，箱梁增設(shè)水平體外預(yù)應(yīng)力束之后，對(duì)于結(jié)構(gòu)的受力 8 有較顯著的改善，但是在沒有體外束通過的部位，箱梁底板仍然處于拉應(yīng)力狀態(tài)?？梢哉J(rèn)為是前次加固的體外束長(zhǎng)度不夠，才導(dǎo)致加固后部分箱梁底板仍處于受拉狀態(tài)，故采取添加豎向支撐的措施以圖改善。 添加豎向支撐后結(jié)構(gòu)目前的應(yīng)力分布如圖 5 所示 該結(jié)構(gòu)目前的應(yīng)力分布狀態(tài)顯示，加了豎向支撐以后．中跨拉應(yīng)力區(qū)段的拉應(yīng)力有所緩和，最大拉應(yīng)力為 ，但是對(duì)邊跨底板的受力將產(chǎn)生不利的影響。從圖上可以看出，添加豎向支撐后，邊跨底板拉應(yīng)力有增加的趨勢(shì)。 計(jì)算表明，中跨最不利位置集中在距斜腿 6m8m 范圍內(nèi)，主要表現(xiàn)為底板出現(xiàn)拉應(yīng)力，邊跨在添加體外索之后，應(yīng)力有所改善，但是在體外束未通過的區(qū)域，底板仍有拉應(yīng)力出現(xiàn)。 技術(shù)方案比選 橋梁加固改造方案的具體確定，首先要根據(jù)橋梁的現(xiàn)有技術(shù)狀況、存在病害、車輛通行的需要以及未來發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)加固改造的必要性和可 9 能性做出分析判斷，然后對(duì)各種改造方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行比較，以選擇合理的加固方案。遵循以上加固原則，對(duì)主要病害 (裂縫、碳化 )選擇了幾個(gè)修復(fù)加固方案：施加體外預(yù)應(yīng)力、貼鋼板、貼碳纖維加固等 對(duì)這些方案的可行性進(jìn)行分析比較后，得到以下結(jié)論。 施加體外預(yù)應(yīng)力加固法理論上講?？梢允沽芽p部分或全部閉合，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分卸載，但由于該橋本身為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，而且上次加固已經(jīng)在斜 腿頂部、箱梁底部添加了體外預(yù)應(yīng)力束，對(duì)梁體造成了一定的擾動(dòng)，再加上結(jié)構(gòu)的不均勻沉降，引起正負(fù)彎矩區(qū)、剪力、主拉應(yīng)力區(qū)局部分布發(fā)生變化，導(dǎo)致應(yīng)力重分布后的箱梁梁體抗正彎矩、抗剪、抗主拉應(yīng)力的實(shí)際分配情況較難模擬，且結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)又非常復(fù)雜，局部混凝土及鋼鉸線處于高應(yīng)力狀態(tài)，因此張拉體外索施工階段非常不安全，如果對(duì)梁體產(chǎn)生較大擾動(dòng)，將會(huì)導(dǎo)致梁體脆性破壞。 貼鋼板加固法即采用鋼板加強(qiáng)橋面板底部，用鋼板代替橋面板底部的混凝土來承受彎矩。從理論上來說，這種方法非常有效，但鋼板與混凝土之間很難完全黏結(jié)好，加鉚 釘連接又非常麻煩，若施工控制不好，不利于對(duì)加固質(zhì)量的控制，實(shí)際效果一般來說不會(huì)太好。 粘貼碳纖維布加固法是將碳纖維布粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)邊緣。使之與結(jié)構(gòu)形成整體，以提高結(jié)構(gòu)的承載能力。達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的目的。碳纖維布具有極高的抗拉強(qiáng)度和彈性模量，由它和樹脂結(jié)合的復(fù)合材料具有重量輕的特點(diǎn)，不會(huì)增加結(jié)構(gòu)的自重，不會(huì)因加固而增加原結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)施工便捷，不需大型施工機(jī)具。 10 綜合以上分析，采用碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)法對(duì)該橋進(jìn)行加固是最可行的方案 (見圖 6)。 根據(jù)《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的設(shè)計(jì)原則，采用碳纖維片材對(duì)梁、板構(gòu)件進(jìn)行受彎加固時(shí)，除應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范有關(guān)鋼筋混凝土構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算的基本假定外，還應(yīng)符合下列要求： 達(dá)到受彎承載力極限狀態(tài)時(shí)碳纖維片材的拉應(yīng)變 εcf 據(jù)截面 應(yīng)變保持平面的假定確定，但不應(yīng)超過碳纖維片材允許拉應(yīng)變 [εcf ]； 當(dāng)考慮二次受力情況時(shí)，應(yīng)根據(jù)加固時(shí)的荷載狀況，按截面應(yīng)變保持平面的假定計(jì)算碳纖維片材的滯后應(yīng)變 εcf； 11 碳纖維片材的拉應(yīng)力 fcf 取等于碳纖維片材彈性模量 Ecf 與其拉應(yīng)變 εcf 的乘積， 即 fcf =Ecf εcf； 達(dá)到受彎承載力極限狀態(tài)前，碳纖維片材與混凝土之問應(yīng)粘結(jié)可靠，不發(fā)生粘結(jié)剝離破壞。 梁、板構(gòu)件受彎加固的計(jì)算 對(duì)矩形截面受彎構(gòu)件的受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)，其正截面受彎承載力按 下列公式計(jì)算： 12 13 14 梁、板構(gòu)件受剪加固的計(jì)算 對(duì)鋼筋混凝土梁進(jìn)行受剪加固時(shí)，按下列公式進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算 15 16 根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析得到，最不利截面的 M=， 由上述公式可以得到最小貼碳纖維面積為 。 目前本項(xiàng)目的加固已經(jīng)完成．經(jīng)檢測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)受力性能完好，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。 該橋的加固是橋梁加固工程中的一個(gè)典型案例。本文通過對(duì)該橋梁建設(shè)歷史的回顧 、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的分析，以及對(duì)結(jié)構(gòu)各階段的力學(xué)特性分析，對(duì)于橋梁的結(jié)構(gòu)特性、受損原因、破壞形式以及發(fā)展趨勢(shì)會(huì)有一個(gè)全面的了解．從而為加固方案的設(shè)計(jì)提供了全面的信息和可靠的理論依據(jù)。對(duì)于一些存在先天設(shè)計(jì)缺陷的橋梁，在經(jīng)過若干次效果不太理想的加固后，結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)往往會(huì)變得非常復(fù)雜，特別是對(duì)處于高應(yīng)力狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，加固過程中大型機(jī)具設(shè)備的擾動(dòng)往往都會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞，因此，該類型橋梁的加固應(yīng)該遵循因勢(shì)利導(dǎo)的原則，在盡量不破壞原結(jié)構(gòu)體系平衡的前提下，采用被動(dòng)受力的加固材料來提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。本工程正是考慮到這一點(diǎn)，擯棄了加大 截面尺寸、添加體外預(yù)應(yīng)力的常規(guī)做法．而是采用既無須大型機(jī)具設(shè)備又能夠達(dá)到提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的貼碳纖維布的方法，且實(shí)踐證明，這一方法是有效的 . 17 第 三 章： 大體積混凝土裂縫的主要類型及成因 混凝土橋梁基礎(chǔ)裂縫的成因復(fù)雜而繁多．甚至有多種因素相互影響．但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的原因?；炷烈蚱淙〔膹V泛、價(jià)格低廉、抗壓強(qiáng)度高、可澆筑成各種形狀，并且耐火性好、不易風(fēng)化
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