橋梁上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)-體外預(yù)應(yīng)力加固法

體外預(yù)應(yīng)力加固法7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法一、概述體外預(yù)應(yīng)力橋梁的重新發(fā)展，得益于體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的完善。體外預(yù)應(yīng)力就是把預(yù)應(yīng)力索放在梁的主體結(jié)構(gòu)之外．只通過兩端的錨固以及梁中的轉(zhuǎn)向裝置與梁體相連，是一種主動的加固方法。7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法一、概述關(guān)鍵技術(shù)—新老混凝土的聯(lián)結(jié)、傳力構(gòu)造、錨固裝置。體外預(yù)應(yīng)力具有加固、卸荷、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力三重功效改變原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布；降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平；減少結(jié)構(gòu)變形；裂縫寬度縮小、甚至閉合；顯著提高承載力。7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法一、概述7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法一、概述1934年德國學(xué)者F.Dischiger的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)取得了德國和法國專利1936年世界上第一座體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋在德國建成，其比第一座體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁早一年建成。1.國外研究概況F..Diischinger設(shè)計，建于德國Aue的公路橋體外預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁橋7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法一、概述采用懸臂施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法一、概述7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法一、概述采用頂推施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法一、概述從20世紀40年代到70年代，由于體外預(yù)應(yīng)力鋼束的防腐問題沒有很好解決，發(fā)展規(guī)模遠不如體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁20世紀70年代末體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁才在法國和美國得到較大規(guī)模發(fā)展7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法一、概述加固和維修體內(nèi)預(yù)應(yīng)力和鋼筋混凝土橋梁中得到了經(jīng)驗體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁再發(fā)展的原因：斜拉橋的復(fù)興促進了體外預(yù)應(yīng)力鋼束防腐技術(shù)發(fā)展結(jié)構(gòu)構(gòu)造方式和節(jié)段施工法對體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的要求對體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束防腐問題的再認識7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法LongKey橋的體外預(yù)應(yīng)力體系（法國工程師Muller設(shè)計）逐跨預(yù)制節(jié)段施工的長橋7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法2.國內(nèi)研究概況我國大陸體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁從20世紀90年代開始發(fā)展起來，代表性的工程有：2001年竣工的瀏河大橋，為首次采用預(yù)制節(jié)段架橋機整跨拼裝施工技術(shù)的體外預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋2004年竣工的上海滬閔高架橋，為采用預(yù)制節(jié)段架橋機整跨拼裝施工技術(shù)的體外預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法2.國內(nèi)研究概況施工中的蘇通長江大橋引橋，是采用預(yù)制節(jié)段架橋機懸臂拼裝施工技術(shù)的體外預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法3.體外預(yù)應(yīng)力的優(yōu)缺點體外預(yù)應(yīng)力筋布置在構(gòu)件截面以外，其灌漿質(zhì)量和銹蝕狀況便于檢查，可以修補或更換由于體外預(yù)應(yīng)力筋的變形與混凝土截面不協(xié)調(diào)，力筋的應(yīng)力沿長度方向分布均勻，變化幅度小，由于應(yīng)力變化引起的疲勞影響小可較大幅度地提高結(jié)構(gòu)的承載能力和結(jié)構(gòu)剛度能夠有效的控制原結(jié)構(gòu)的裂縫和撓度，使裂縫部分或全部閉合，能夠控制和調(diào)校體外索的應(yīng)力與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力體系相比，具有以下優(yōu)點：7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法3.體外預(yù)應(yīng)力的優(yōu)缺點與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力體系相比，具有以下優(yōu)點：預(yù)應(yīng)力布置靈活，根據(jù)橋梁病害可以全橋加固也可以進行局部加固錨固構(gòu)件尺寸小，自重增加少，可有效的大幅提高結(jié)構(gòu)承載能力。與原結(jié)構(gòu)無粘結(jié)，應(yīng)力變化值小，對結(jié)構(gòu)受力有利體外索可調(diào)可換，便于使用期間進行維護簡化預(yù)應(yīng)力筋曲線，預(yù)應(yīng)力筋僅在錨固處和轉(zhuǎn)向處與結(jié)構(gòu)相連，減小摩阻損失，提高預(yù)應(yīng)力使用效率7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法3.體外預(yù)應(yīng)力的優(yōu)缺點體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)亦有其自身的缺陷：體外預(yù)應(yīng)力筋無混凝土保護易遭火災(zāi)，并要限制自由長度以控制振動轉(zhuǎn)向和錨固裝置因承受著巨大的縱、橫向力，比較笨重對于體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，錨固失效則意味著預(yù)應(yīng)力的喪失，所以錨具防腐要求高承載極限狀態(tài)下體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗彎能力小于有粘結(jié)和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下可能因延性不足而產(chǎn)生沒有預(yù)兆的失效7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法3.體外預(yù)應(yīng)力的優(yōu)缺點體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)亦有其自身的缺陷：體外索布置在截面外，防腐、保護相對較困難，易受外界影響錨固及轉(zhuǎn)向區(qū)域容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，局部應(yīng)力大，對錨固施工要求高體外索張拉力較小，不能充分發(fā)揮體外索強度高的優(yōu)點，對錨具及夾片的要求很高體外預(yù)應(yīng)力筋的變形和混凝土的變形不一致，容易造成預(yù)應(yīng)力損失7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法二、體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)構(gòu)造體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)由體外預(yù)應(yīng)力筋、體外預(yù)應(yīng)力筋的錨固系統(tǒng)、體外預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向裝置，以及體外預(yù)應(yīng)力筋的防腐系統(tǒng)組成7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法二、體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)構(gòu)造體外預(yù)應(yīng)力筋及其防護統(tǒng)稱為體外預(yù)應(yīng)力索體外預(yù)應(yīng)力筋常采用鋼絞線束，其中鋼絞線可選用普通鋼絞線、鍍鋅鋼絞線、環(huán)氧涂層鋼絞線和外包PE的單根無粘結(jié)鋼絞線7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法二、體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)構(gòu)造外護套主要起防腐作用，通常采用兩種材料，即高密度聚乙烯（簡稱HDPE）管或鋼管，但在錨固段和轉(zhuǎn)向彎曲段一般均采用鋼管7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法二、體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)構(gòu)造鋼管外護套較貴且本身有防腐的問題，故采用較少；HDPE管已被大量應(yīng)用，但其與鋼管的連接處必須保證密封性能良好7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法二、體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)構(gòu)造為便于預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)穿、檢查、檢測及更換鋼絞線，外護套應(yīng)做成可伸縮式的構(gòu)造，并在各伸縮段的連接部位具有良好強度與密封性7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法二、體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)構(gòu)造外護套與鋼絞線束之間通常采用灌漿措施，灌漿材料分為剛性材料和非剛性材料。剛性材料通常為水泥漿，非剛性材料主要是油脂和石蠟7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法二、體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)構(gòu)造水泥灌漿適用于體外預(yù)應(yīng)力筋局部粘結(jié)（如體外預(yù)應(yīng)力筋在轉(zhuǎn)向和錨固段與梁體粘結(jié)），或完全無粘結(jié)的情況7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法二、體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)構(gòu)造油脂和石蠟通常用在可換的體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)中，以使體外預(yù)應(yīng)力筋與梁體無粘結(jié)7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法二、體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)構(gòu)造不管護套和灌漿材料如何選擇，由單根無粘結(jié)鋼絞線組成的體外預(yù)應(yīng)力筋均能進行多次張拉如錨固和轉(zhuǎn)向位置處采用雙層管道，不管鋼束是何種類型，都能達到拆卸或調(diào)換的要求如鋼束在錨固及轉(zhuǎn)向位置采用單層管道時，只能采用全無粘結(jié)構(gòu)造和非剛性的灌漿材料，才能保證鋼束在必要時能夠拆卸和更換7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力筋的錨固系統(tǒng)體外預(yù)應(yīng)力筋的錨具與其構(gòu)造密切相關(guān)，即有體外預(yù)應(yīng)力筋可更換和不可更換兩大類7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力筋的錨固系統(tǒng)體外預(yù)應(yīng)力筋不可更換的錨具，一般用于體外預(yù)應(yīng)力筋與梁體采用局部粘結(jié)的構(gòu)造；體外預(yù)應(yīng)力筋可更換的錨具，用于體外預(yù)應(yīng)力筋能與梁體無粘結(jié)的構(gòu)造7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力筋的錨固系統(tǒng)可更換體外預(yù)應(yīng)力筋的錨具，有鋼絞線束無法放松和可放松兩種類型。若不預(yù)留能夠再次張拉的長度，鋼絞線束是無法放松的7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力筋的轉(zhuǎn)向裝置體外預(yù)應(yīng)力筋的轉(zhuǎn)向裝置由轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)構(gòu)造及轉(zhuǎn)向器組成轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)構(gòu)造為混凝土結(jié)構(gòu)的一個特殊部分。轉(zhuǎn)向器為直接支承體外預(yù)應(yīng)力筋的器件7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力筋的轉(zhuǎn)向裝置橫隔板式、肋式、塊式7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的防腐與防護體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的防腐與防護，由鋼絞線束的自身防腐、護套與灌漿料的保護，以及錨具的防腐與防護措施所組成鋼絞線、外護套及灌漿料的選擇，主要考慮環(huán)境條件和體外預(yù)應(yīng)力索的暴露程度，如：通常處于干燥狀態(tài)、通常處于潮濕的環(huán)境中、長期處于濕潤或干濕交變的環(huán)境中，以及處于嚴重侵蝕性的惡劣環(huán)境中四種7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的防腐與防護成品的單根無粘結(jié)鋼絞線是鋼絞線束自身防腐最有效的手段，其中環(huán)氧涂層無粘結(jié)鋼絞線具有更好的防腐性能普通鋼絞線的體外預(yù)應(yīng)力索，外護套與內(nèi)灌料都是至關(guān)重要，采用HDPE護套和灌水泥漿是最經(jīng)濟的；在HDPE管內(nèi)灌油脂或石蠟是可靠的防腐措施，也便于鋼絞線更換不管護套內(nèi)采用何種灌注料，錨具的喇叭管、延伸管內(nèi)均需灌料，這是鋼絞線防腐的關(guān)鍵部分如體外預(yù)應(yīng)力筋采用無粘結(jié)構(gòu)造，則用油脂或其它非硬固性材料填充喇叭管及延伸管，以便拆卸更換7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)的防腐與防護在錨具的錨板外側(cè)也應(yīng)設(shè)置防護罩，并灌注防腐料7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力筋的定位與減振體外預(yù)應(yīng)力筋的定位裝置為了減少體外預(yù)應(yīng)力的二次效應(yīng)，應(yīng)對體外預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置定位構(gòu)造，以限制其發(fā)生相對梁體的橫向位移定位裝置由定位結(jié)構(gòu)構(gòu)造和定位器組成，兩者的具體形式可參照轉(zhuǎn)向裝置在考慮構(gòu)造標準化等要求等的情況下，定位結(jié)構(gòu)構(gòu)造之間或定位與轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)構(gòu)造之間的距離，一般可取不大于8m的間距，并在梁體撓曲最大的位置設(shè)置7.5體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力筋的定位與減振體外預(yù)應(yīng)力筋的減振裝置