桥梁体外预应力加固技术

桥梁体外预应力加固技术

1. 桥梁 体外预应力技术介绍 2. 桥梁体外预应力施工实例 3. 结语 体外预应力技术介绍 体外预应力加固技术作为结构加固最有效的手段之一，目前正广泛地应用于旧桥加固方面。 体外预应力结构的概念最早产生于法国，体外预应力体系是后张预应力体系的重要的分支之一， 是一种使用完全位于构件主体截面以外的预应力束来对构件施加预应力的结构体系。 体外预应力的优点 1 、简化预应力筋曲线，预应力筋仅在锚固处和转向处与结构相连，减小摩阻损失，提高预应力使用效率 2 、预应力布置灵活，根据桥梁病害可以全桥加固也可以进行局部加固 3 、锚固构件尺寸小，自重增加少，可有效的大幅提高结构承载能力。 4 、与原结构无粘结，应力变化值小，对结构受力有利 5 、体外索可调可换，便于使用期间进行维护 体外预应力的缺点 1 、体外索布置在截面外，防腐、保护相对较困难，易受外界影响 2 、锚固及转向区域容易产生应力集中，局部应力大，对锚固施工要求高 3 、体外索张拉力较小，不能充分发挥体外索强度高的优点，对锚具及夹片的要求很高 4 、体外预应力筋的变形和混凝土的变形不一致，容易造成预应力损失 体外预应力的组成 §1 锚具 §2 体外索 §3 锚固块及转向块 §4 减振装置 §5 施工机具 1 锚具 体外预应力体系仅靠锚固端传力，因此体外预应力锚固体系的可靠性和安全性比一般体内预应力锚固体系要高，需使用专用的体外索锚具和夹片。体外预应力的锚具的外观尺寸较普通锚具更大，且还增加了一些辅助配件，如密封装置、防松装置、防护装置等。 2 体外索 体外索主要有光面钢绞线、无粘结钢绞线、平行钢丝、成品索等类型。体外索较多采用无粘结钢绞线，环氧喷涂带 PE 的单根钢绞线具有良好的耐腐蚀性能，具有很好的适用性，目前广泛适用在桥梁加固中。 3 锚固块及转向块 体外预应力体系仅靠锚固块及转向块传力，锚固块和转向块必须和原结构有效连接，传递应力，锚固块及转向块一般采用钢筋混凝土结构和钢结构型式。 张拉力大的锚固块均采用钢筋混凝土形式 , 钢锚固块适合施工空间开阔且应力较小的小型锚固块。 4 减振装置 体外预应力体系的减振装置用于转向块与转向块或者锚固块与转向块之间的体外索自由长度较大的位置，主要目的是减少体外索在动荷载作用下的振动。 减振装置多为内包橡胶的小型钢结构，通过种植螺栓与原桥相联系。 5 施工机具 体外索的张拉机具根据张拉的要求分单孔千斤顶和整体千斤顶。单孔千斤顶用于施工空间狭小或单孔分丝张拉的体外索，整体千斤顶用于整体张拉的体外索。 张拉体系 1.3 体外预应力的布置形式 体外索锚固的形式 顶板体外索 底板体外索 体外索布置在结构上的位置 腹板体外索 混凝土结构锚固的体外索 钢结构锚固的体外索 2 体外预应力施工实例 2.1 T 梁腹板索 2.2 箱梁腹板索 2.3 箱梁底板索 2.4 箱内顶板索 2.1 T 梁腹板索 在 T 梁腹板两侧对称布设体外索。在 T 梁的梁端腹板加厚段设置张拉构件，在 T 梁的中横隔梁钻孔作为体外束的转向装置。 张拉端采用钢锚箱的结构形式。利用结构胶及 8.8 级高强螺栓固定在 T 梁腹板上。 转向装置也采用钢结构。 OVM-SIII 型体外预应力钢索 对体外预应力钢索张拉及固定端进行剥皮、去油清洗处理。 人工穿布体外预应力钢索 安装成型的钢锚箱 OVM.TSK 型体外预应力锚具可以进行换索，可以调整索力 。 体外索锚具密封罩 体外索防振装置 特点 T 梁腹板索施工较为简单，注意穿索过程中对成品索的保护，注意监控张拉过程中钢锚固块及转向块与原结构锚固位置的受力情况。 由于锚固块及转向块全部为钢结构，受锚固块的重量及安装空间的限制，安装难度较高，且只能适用于张拉力较小的体外索。 此种体外索我们公司在吉林某松花江大桥加固施工中成功使用。 2.2 箱梁腹板索 在箱梁腹板新增截面内增加预应力。新增腹板通过种植钢筋、浇筑新增混凝土的方式将预应力传递原桥箱梁。 体外索采用普通光面钢绞线，张拉强度可以取材料强度的 70 ％。腹板索是最有效的体外索加固方式。 体外索可以连续通长布设，也可以仅在病害严重位置局部进行布设。 施工工艺流程 管道放样 种植钢筋 绑扎钢筋 张拉预应力 浇筑混凝土 固定、封闭预应力管道 安装预应力管道 穿布钢绞线 安装模板 封锚砼 管道压浆 安装锚具 体外索布置及张拉端示意图 新增腹板截面内的预应力严格意思上是一种体内索，具有造价低，效果显著等众多优点，近期得到了较为广泛的应用。我们公司已经成功的在安徽芜湖、广东深圳等多座 30~50m 跨度连续箱梁桥中成功使用这种加固方法，并取得了不错的效果。 2.3 箱梁底板索 在一些特殊结构的桥梁中，使用了一些相对效率不是很高的底板索。 底板索不需设置转向块，顺桥向在病害严重的底板顶面布设。施工较为简单，质量较为得到保证。但是受布索位置的限制，对结构的加固效果没有其它结构形式的体外索有效。 体外预应力布置图 施工工艺流程 安装预埋钢管 齿板混凝土浇筑 连接 HDPE 外套管 穿布钢绞线 对称张拉 安装防振块 管道压浆 封锚砂浆 安装预埋钢管 安装固定端 预应力张拉 HDPE 管及防振块 2.4 箱梁顶板索 箱梁顶板索是一种应用较为广泛的体外索布设形式。体外索布置在箱内顶板，经转向器（分丝 / 整体）和预埋钢管穿过转向块，达到转向和传力的目的，通过锚固块锚固，张拉完成后成空间曲线。 体外索张拉设备 预应力钢绞线 锚具、转向器 施工工艺 1 、施工准备 2 、钢绞线下料、编号、穿布 3 、锚具、夹片的安装 4 、钢绞线预紧 5 、预应力张拉 6 、安装防护装置、封锚 7 、安装限位索夹 放索 预应力钢绞线穿布 锚具安装 钢绞线预紧 预应力张拉 体外索采用对称分级张拉，在张拉完一级时要仔细检查每个锚固点及转向点受力情况，如有不良病害出现立即停止张拉，查明原因并采取相应的措施后才能继续张拉，施工过程须有专业的监控单位进行监控。 。 单根张拉 整体张拉 体外索张拉完成 减振装置 67 概况 4×28 ＋ 2×40.5 ＋ 5×28 米 预应力混凝土 连续弯梁（ R=125m ） 变截面、直腹板、单箱单室 支架现浇 主要缺陷 底板裂缝（ δmax=1.5mm ） 腹板裂缝 主要原因 预应力布设不足 刚度和强度均不足 ( 主孔跨中截面梁高 1.5m 、支点截面梁高 2.0m) 梁式桥加固 —— 预应力混凝土弯箱梁桥 加固实例 68 加固方案 新增曲线预应力 (2×2×15φ15.24) 加厚腹板 局部粘贴钢板 裂缝灌浇、封闭 预应力混凝土弯箱梁桥 加固实例 69 工程概况 主跨 140m+240m ＋ 140m 预应力混凝土连续刚构 变截面、直腹板、单箱单室 ( 箱宽 22m) 悬臂浇筑 预应力混凝土连续刚构 加固实例 70 主要缺陷 主跨跨中下挠 31.7cm 腹板与底板交接处裂缝（ 3mm ） 主跨 80 至 160m 范围腹板开裂 箱梁顶板纵向开裂 主要原因 墩顶索布设不足 截面选择不佳 ( 剪力滞效应明显 ) 无下弯索 , 竖向预应力损失估计不足 加固方案 墩顶增设体外预应力钢束 (12×19φ15.24) 局部粘贴钢板 裂缝灌浇、封闭 预应力混凝土连续刚构 加固实例 71 1 2 1 2 梁式桥加固 —— 预应力混凝土连续刚构 加固实例 72 预应力混凝土连续刚构 加固实例 73 预应力混凝土连续刚构 加固实例 预应力碳板张拉 预应力碳板张拉 预应力碳板张拉 预应力碳板张拉 3 结语 体外预应力技术不仅可以应用于新建工程，更适用于旧桥结构的改造与加固。体外预应力结构布置灵活，安全可靠，施工方便，可以大幅有效的提高桥梁承载力，特别是在结构可以正常工作情况下实现调索和换索，是其他加固方式所无法比拟的优点。 体外预应力技术在新时期的桥梁建设及加固过程中得到了广泛的应用，取得了良好的社会和经济效益。