体外预应力加固板梁的试验研究.doc

《体外预应力加固板梁的试验研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《体外预应力加固板梁的试验研究.doc（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流体外预应力加固板梁的试验研究.精品文档.体外预应力加固板梁的试验研究体外预应力加固板梁的试验研究金花,孙立功,孙明路.(1.陕西铁路工程职业技术学院,陕西渭南714000;2.武汉铁路局,湖北武汉430031)摘要:针对某铁路桥拆除的病害板梁,采用了锚固端使用钢锚座施工的体外预应力加固技术,介绍了加固过程.通过对加固前,加固后的静载试验,疲劳试验,分析证明了体外预应力加固法可以显着的提高板梁的承载能力,且板梁经加固后性能稳定,验证了利用体外预应力法对板梁进行加固的可靠性,为类似工程的加固提供了科学依据.关键词:板梁;体外预应力;加固;钢锚座中

2、图分类号:U448.212文献标识码:A文章编号:16723953(2010)010036041试验梁概况试验梁为某桥现场拆除的有病害的铁路钢筋混凝土板梁,全长6.0m,其横断面如图1所示.该桥为20世纪7O年代所建,已运营了30多a.近年来,混凝土保护层剥落,钢筋外露,防水层的混凝土保护层在试验梁端部与梁体剥离,泄水孔附近混凝土腐蚀严重,在梁底部跨中附近区域出现了贯通性裂缝.26025,o2500图1试验梁的横断面图(单位:ram)本次试验采用了纵向体外预应力加固方案.该加固法最大的优点是:在自重增加很小的情况下,能够大幅度改善和调整原结构的受力状况,提高承重结构的刚度和抗裂性能,且在各种加

3、固方案中体外预应力加固方法是唯一一种能够减小混凝土桥梁初始裂缝的加固方法.2体外预应力锚固端施工方案锚固端施工时采用了如图2所示的钢锚座n.2.1钢锚座设计2.1.1螺栓收稿日期:2009一一2O作者简介:金花(198l一),女,助教,2009年毕业于石家庄铁道学院结构工程专业,工学硕士,研究方向为工程结构的力学行为与结构加固jinhua605sohu.corn图2钢锚座示意图螺栓采用高强度粘结内胀螺栓_2,基本参数:型号为M24,有效面积A一353mm.,长度为250mm,螺栓极限抗拉强度标准值fs=600MPa.螺栓处于弯,剪状态下,且弯矩较小,剪力可按下式计算:VRk.一O.5Afk一1

4、05.9kN,VRd.一Rk./,一75.6kN,式中,Rk为螺栓破坏时的受剪承载力标准值;V.为螺栓破坏时的受剪承载力设计值;A为螺栓应力段截面面积最小值;y,为受剪承载力分项系数,取1.4.预应力F一0.751860MPa140mm.=195.3kN,最少螺栓数目一195.3kN/75.6kN=3个.为了安全起见,本次试验中钢锚座均采用5个螺栓.2.1.2锚座底板锚座的底板厚度320mm,宽度b一150mm.钢板的拉伸容许应力一98MPa,挤压容许应力一240MPa.(1)拉伸强度:考虑到螺栓孔对底板的削弱,则F195.3kN一一一63.2MPa<I】一98MPa国防交通工程与技术囵

5、20l0第1期研究与设计?体外预应力加固板梁的试验研究金花等故底板的拉伸强度满足要求.(2)挤压强度:假设锚座底板中各孔均匀受力,F一195.3kN/539.06kN,则F39.06kN一丽一一81.4MPa<一240MPa故底板的挤压强度满足要求.由此可见,整个连接结构是安全的.2.1.3钢锚座设计钢锚座具体尺寸如图3所示.构件124/o十oooJ_斗j+f【ZQJ正面图Q一构件1构件2图3钢锚座设计图(单位:mm)2.2钢锚座安装及预应力张拉(1)钻孔:在梁肋两侧锚座的安装位置布孔及钻孔.(2)清孔:清除孔内浮尘后,用丙酮将孑L道擦拭干净,并保持孔内的干燥.(3)植筋:在植筋前对钢筋

6、进行表面处理,即利用丙酮等对表面的油污以及铁锈进行清洗.利用适当的工具将植筋胶注入,植筋胶采用武汉大筑建筑科技有限公司的建筑结构胶,该胶分甲,乙组分,比例(重量比)甲:乙一1:0.5,注入时从孔的底部开始,注入孔的2/3左右即可旋人钢筋,目的是使孔内充满植筋胶,同时钢筋和植筋胶之间没有气泡,接触密实.植筋完成后,为了保证能顺利安装锚座,在植筋胶凝固之前应将锚座预安装,此时不需要旋紧螺帽,只须把锚座安装后固定即可.在凝固过程中禁止一切扰动.(4)凿毛:锚座下混凝土要凿去浮浆,以见到混凝土新茬为原则.(5)锚座安装:安装前对锚座以及混凝土凿毛面进行清洗,并利用丙酮擦洗掉表面的油污,铁锈以及灰尘.将

7、环氧树脂砂浆均匀涂抹在凿毛面及锚座上少许,将锚座安装就位.安装过程中螺栓需要适当旋紧,以挤出环氧砂浆为准.等环氧砂浆满足强度后将螺帽旋紧.(6)安装钢绞线:预应力钢绞线采用两束ASTMA41690a标准270级高强度低松弛钢绞线,公称直径为15.24mm,每根下料长度为7m.将钢绞线穿入锚座的穿丝孔内,安装压力传感器,锚具.(7)张拉:张拉力为F一195.3kN,钢绞线的张拉程序为:初张力(20)一逐步加力到设计预应力(100)一稳压2min一锚固一回零卸顶.(8)防腐处理:防腐处理工作尽可能在张拉前完成,在条件不允许的情况下可以在张拉后完成.主要包括除锈,刷防锈漆防水,设置保护套等.个别情况

8、下需要对外露预应力筋锚喷混凝土,以防止锈蚀和锚固螺栓的松动等.3荷载试验巧3.1测点布置选取试验梁跨径的4等分和跨中处为应力测试截面(共3个),其中跨中测试截面(如图4所示)布置12个传感器.100_寸图4跨中测试截面传感器布置图(单位:mm)3.2试验荷载为了使试验梁的内力与实际情况接近,试验时采用等效加载,试验荷载为373.50kN.3.3试验步骤试验中采用液压式脉动试验机加载,加载装置国防交通工程与技术囫2010第1期瘟图面测研究与设计?体外预应力加固板梁的试验研究金花等如图5所示.图5加载装置结构示意图3.3.1加固前静载试验(1)预加载:目的是消除松动以及接触不良,并使仪表运转正常.

9、(2)静载试验的加载步骤为:从0开始,加载级别为50kN,依次加载到400kN,再卸载到0,在试验梁的顶面分级加载.3.3.2加固后疲劳试验疲劳试验的目的是对比试验梁经受反复荷载前后应力的变化情况.预加载与静载试验的加载程序与加固前静载试验相同.疲劳试验:调节试验机的上,下限荷载,在疲劳循环次数分别到5O万次,100万次,150万次和200万次时对试验梁进行静力加载,测量试验梁的应力变化情况.3.4试验结果分析3.4.1加固前静载试验结果分析加固前静载试验结果见表1.表1各荷载等级下试验梁跨中截面测点应力值MPa荷载/kN50100400测点1测点2测点3测点4测点5测点6测点7测点8测点9测

10、点1O测点11测点121.O990.8550.2120.O37O.1170.7421.551O.7620.4560.9280.3290.0632.3481.604一O.357O.O59O.1O61.4423.2451.585O.9302.O25O.7450.1625.8274.8890.986O.O130.2234.69612.6186.2463.61911.5145.1341.483从表中可以发现,测点1,2,3的应力为负值并依次减小,且随着压力的增大应力的绝对值增大.测点5的应力从正值逐渐减小为负值.测点6,7,8,9,10,11,12的应力均为正值,且应力随着压力的增加而增大,但是测点6

11、,7的应力差值较大,测点1O的应力较大,略小于测点7的应力,且测点7,8,9的应力依次减小,测点10,ll,12的应力依次减小.经过现场调研发现,上述应力分布不均匀主要是偏心受压引起的,但从荷载应力变化曲线来看,在荷载作用下各测点的应力变化近似按照线性规律变化,这说明梁体在荷载作用下处于弹性工作状态.3.4.2加固试验结果评析在试验中发现,测点1,2,3,7,8,9,10,11,12的应力变化情况各自相似,故以测点1,6,7,1O为例,将测试数据进行比较分析,如图6所示.从加固前与加固后静载试验数据可以看出,在变化规律相同的情况下,加固后的应力比加固前的应力要小,这说明体外预应力加固对减小底部

12、应力是具有一定效果的.虽然本次试验中预应力度很小,但是这种效果仍然可以看出.从疲劳试验数据可以发现,除了个别工况(100万次疲劳)外各工况中的数据变化趋势基本上相同,即疲劳试验期间板梁的性能基本上是稳定的,没有发生明显的变化,这反映了利用体外预应力对板梁进行加固的可靠性.综上所述:一是加固后试验梁的应力减小;二是随着疲劳次数的增加,应力变化不大,即加固后板梁的性能比较稳定.4结论(1)ht外预应力加固法能有效的提高板梁的承载能力,且加固后板梁的性能比较稳定.(2)采用钢锚座进行体外预应力加固时工艺简国防交通工程与技术囵20l0第l期817396O17433纷乱L文L一一一一4840814387

13、32订文乱互&文L一一一一515987219741叫引婚乱文C:&色色一一一一盯踮LL一一一9562671746S)啪螂獬互色LL研究与设计?体外预应力加固板梁的试验研究金花等荷载/kN100150200250300350400fa)lj点1荷载/kN(c)测点7荷载/kN(b)测点6荷载/kN(d)测点1O图6各212况下测点的荷载应力变化曲线图单,方便,施工时问短,能大批量施工,故该技术在类3刘来君,赵小星.桥梁加固设计施工技术M.北京:人民似的工程项目中值得推广.交通出版社,2004参考文献4姚谦峰,陈平?土木工程结构试验M?北京:中国建筑1中国建筑科学研究院.JGJ14

14、5-2004混凝土结构后锚固技术规程s.北京:中国建筑工业出版社,20052范钦珊.材料力学M.北京:高等教育出版社,2000工业出版社,20015姜红光,王延臣,徐辉.体外预应力加固混凝土简支梁的试验研究口.公路交通科技,2006(3);107110ATestStudyoftheExternallyPrestressedStrengtheningPlateBeamsJinHua,SunLigong,SunMinglu(1.ShanxiRailwayVocationalTechnologyInstitute,Weinan714000,China;2.WuhanRailwayBureau,Wuh

15、an430031,China)Abstract:Aimingatovercomingthedefectsoftheplatebeamremovedfromacertainrailwaybridge,theexternallypre-stressingtechniqueisadopted,inwhichcasethesteelanchorsocketsareused,theconstructionprocessofwhichisdescribedinthepaper.Throughtheanalysisofthestaticloadtestsandthefatiguetests,itisprov

16、edthattheexternallypre-stressingstrengtheningmeasurenoticeablyenhancesthebearingcapacityoftheplatebeamandtheperformanceofthestrengthenedplatebeamisfoundstable,andtherefore,thereliabilityoftheexternallyprestressingtechniqueisproved,whichmayserveasascientificreferenceforothersimilarprojects.Keywords:platebeam;externalprestressing;strengthening;steelanchorsocket国防交通工程与技术_四2010第1期O04日R4208642OBdR