隨著國家經濟的快速增長,基礎設施建設也得到進一步發展,橋梁作為交通工程中的重要樞紐,是基礎建設的重要組成部分,比如城市中的高架橋、高速公路的匝道橋。
預應力技術能有效提高了混凝土構件的抗裂能力、抗滲性能,且具有剛度大、強度高、抗剪能力和抗疲勞能力好的特點,但是預應力施加不當,也會引起拉應力超限的問題,下面為大家分享某橋梁局部箱型截面拉應力超限的加固方案。
二、工程概況
某高速公路匝道橋全長約300米,上部結構采用現澆預應力混凝土箱梁,下部結構采用板式花瓶柱墩,肋板式橋臺,墩臺采用鉆孔樁基礎。該橋設計文件中,腹板預應力由F1、F2、F3三組預應力束組成,分布在箱梁的三個腹板中兩端張拉;底板放置一組鋼束B1,一端張拉。
原設計文件中,腹板預應力束F1、F2、F3一側在箱梁左側#墩頂板張拉,另一側在箱梁右側#墩端部腹板張拉。由于左側#墩梁端預應力束合力中心偏上,所以在該側底板設置了預應力束B1,以降低這段預應力束的合力中心位置,底板預應力束在左側#墩處設置固定端,在箱梁內側張拉。
由于施工條件限制,擬將“鋼束梁端倒置”,但是由于工人理解錯誤,施工時僅將F1、F2、F3腹板預應力束左右做了鏡像布置,B1底板預應力束未隨之鏡像至右側#墩,導致右側#墩僅有在頂板張拉的預應力束,板底的4 束預應力筋被設置在左側#墩一側,因而右側#墩附近預應力束的合力中心偏高,梁端受力與設計要求產生差異。由于張拉端短束張拉錯誤,導致頂板張拉端截面底部出現拉應力。
三、梁底應力計算復核
模型中建立了3個施工階段,考慮了不均勻沉降、二次收縮、車輛荷載等總共11種荷載工況,并以《《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2015)和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG3362-2018)為標準,按部分預應力(A 類)混凝土結構進行驗算。
根據規范要求,A 類預應力混凝土構件,在作用(荷載)頻遇效應組合下,應符合下列條件:σst-σpc≤0.7ftk;在作用(荷載)準永久效應組合下,應符合下列條件:σlt-σpc≤0。
四、處理方案
01
準永久組合拉應力偏大原因
02
降低端部梁底應力設計
因為項目已施工完成,σpc已經作用在實際結構上,即σpc在后續處理中不會發生改變。在σpc不改變的條件下,減小σlt的值使其滿足《橋規》第6.3.1-4 條公式,即在作用準永久組合下構件抗裂驗算截面底緣混凝土不出現拉應力。為了能夠減小σlt的值,可以通過采取改變截面的形式,改變截面形狀,以達到提高凈截面慣性矩I,同時減小抗裂驗算邊緣至凈截面重心的距離。
對于本工程中,根據《橋規》第6.3.1-4 條公式σlt-σpc≤0 驗算,其中σlt 為作用準永久組合下構件抗裂驗算截面邊緣混凝土的法向拉應力,可按《橋規》中公式第6.3.2-2 條計算:
為了能夠減小σlt的值,可以通過在箱梁底部空腔區域填充混凝土的形式,增加凈截面面積,增大截面慣性矩I,同時使截面的形心下移,減小底緣至凈截面重心的距離。在本工程中,系混凝土連續箱梁,采用單箱雙室,可采用填充雙室空心截面下半部分,從而達到增加凈截面慣性矩I,又使截面形心向下偏移,減小了底緣至凈截面形心距離,最終實現增大Wn的效果。
03
提高構件薄弱區域的防護,提高耐久性
規范控制準永久組合下受拉區域的正應力小于0,主要是保證混凝土箱梁耐久性的要求。為確保受影響區域內結構的耐久性,選擇防護性能優良且不改變構件外觀的防腐涂裝層,進一步提高混凝土結構在目前受力狀況下的表面防護等級,提高表面密實度,阻斷混凝土材料在大氣環境下的碳化等性能退化。即使構件在不利的荷載組合下產生拉應力,也不會對內部的預應力筋、普通鋼筋造成不利影響。
五、小結