施加橫向體外預(yù)應(yīng)力加固裝配式空心板橋的研究.pdf

1、裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋因建筑高度較低、預(yù)制方便、用材經(jīng)濟等優(yōu)點是橋梁工程廣泛采用的橋型。20世紀70、80年代所建造的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，存在橋梁承載能力較低，且空心板間多用混凝土小企口縫進行鉸接連接的缺陷。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟高速發(fā)展，重型車和超載車出現(xiàn)頻繁。所以近些年來，這類橋梁經(jīng)常出現(xiàn)沿空心板間企口縫的縱向裂縫、坑槽和塌陷，且空心板間鉸縫處混凝土破碎、脫落、大面積滲漏，致使板間橫向聯(lián)系失效，出現(xiàn)單板受力，嚴重影響行車安全，成為

2、整條公路交通的瓶頸。因而，對這類病害橋梁進行加固研究具有重要的工程實用價值。 針對上述裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋存在的病害，提出了一種通過施加橫向的體外預(yù)應(yīng)力筋來進行治理的加固方法。其加固機理是：通過施加橫向的預(yù)壓應(yīng)力使裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的橫向下緣混凝土處于受壓狀態(tài)，平衡了橫向彎矩，空心板間可以同時傳遞豎向剪力和彎矩，變鉸接板結(jié)構(gòu)形式為剛接板結(jié)構(gòu)形式，以增強裝配式板橋的橫向連接能力。同時，由于空心板的橫向連接從鉸接變?yōu)閯偨?/p>

3、，改善了荷載的橫向分布，有利于各空心板協(xié)同工作共同分擔(dān)行車荷載，從而最終提高整個空心板橋的承載能力。該法加固原理簡單明確，雖然在一些實際工程中已有所使用，但其實際加固效果在理論上尚缺乏具體數(shù)據(jù)，使得我們不能定量地認識該法的有效性。 在本文中，運用MIDAS/Civil有限元程序，采用三維空間塊體單元對裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋進行有限元建模，建立了整橋的三維實體單元計算模型。在有限元建模中，對截面頂板處的普通鋼筋區(qū)采用鋼筋與混凝

4、土的折算彈性模量考慮頂板處普通鋼筋的影響，對底部的預(yù)應(yīng)力鋼筋采用等效的預(yù)應(yīng)力板帶進行模擬；橋面板、鉸縫、混凝土鋪裝及護欄等均用實體單元，橫向預(yù)應(yīng)力筋采用只受拉不受壓的桁架單元。文中在分析該加固法對空心板橋有效性的同時，也比較了所施加的橫向預(yù)應(yīng)力大小、縱橋向不同位置、橋梁寬跨比等因素對橋梁加固效果的影響。對于正交板橋，為了得到橫向預(yù)應(yīng)力大小對加固效果的影響，依次將7根橫向預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力荷載設(shè)為100kN/根、150kN/根、200kN/

5、根三種情況進行分析。為了得到橋梁荷載橫向分布影響線，分別在跨中處1～8號板的各板中心處施加單位荷載，對每個單位荷載，再分4種工況：工況1：僅單位荷載；工況2：單位荷載+100kN/根的橫向預(yù)應(yīng)力筋荷載；工況3：單位荷載+150kN/根的橫向預(yù)應(yīng)力筋荷載；工況4：單位荷載+200kN/根的橫向預(yù)應(yīng)力筋荷載，全橋共設(shè)有32種工況。文中采用相同的方法研究了斜交空心板橋采用施加橫向體外預(yù)應(yīng)力筋進行加固的有效性，以及斜交空心板橋的不同斜度對加固效

6、果的影響。計算結(jié)果表明：使用該法對空心板橋進行加固，施工簡單，加固效果明顯，斜交空心板橋的加固效果沒有正交空心板橋的好；所施加橫向預(yù)應(yīng)力的大小對加固效果影響不大；在縱橋方向上，同一號板在跨中處的加固效率較兩端高；寬跨比越小對加固效果越有利；斜交空心板橋的斜度越大對加固越不利。這些結(jié)論對同類橋的加固有一定借鑒作用。 由于我國目前裝配式預(yù)應(yīng)力空心板橋應(yīng)用廣泛、使用普遍，大量裝配式預(yù)應(yīng)力空心板橋存在空心板間企口縫沿縱向開裂等缺陷，所以