一种预制箱梁的体外预应力与增大截面组合加固方法技术

本发明专利技术公开了一种预制箱梁的体外预应力与增大截面组合加固方法，包括步骤：一、确定组合加固结构；二、确定体外预应力钢筋用量；三、确定混凝土加厚加固段的长度、厚度和高度；四、预制箱梁的体外预应力与增大截面组合加固。本发明专利技术在梁支撑端附近加厚腹板及底板，可有效增强结构抗剪承载能力，且可兼作体外预应力锚固块和转向块，结构自重增加小，在梁底和梁侧布设体外预应力以提高结构抗弯承载能力，同时抑制裂缝开展，一定程度改善结构受力。

【技术实现步骤摘要】
一种预制箱梁的体外预应力与增大截面组合加固方法
本专利技术属于预制箱梁的体外预应力
，具体涉及一种预制箱梁的体外预应力与增大截面组合加固方法。
技术介绍
随着我国现代交通运输事业的迅速发展，桥梁数量不断增加。目前高速公路桥梁总数接近80万座，铁路桥梁已超过20万座，但由于者经验不足，施工过程中存在偏差，荷载等级的提高等原因，导致既有桥梁中出现了不同类型的病害。对桥梁上部结构加固采用的粘贴加固法的被动加固法，加固后的新增部分不承受原结构恒载作用；粘贴加固对桥梁承载能力和刚度提高效果不明显，粘胶的性能和质量对加固效果与结构耐久性影响较大，另外粘贴钢板等结构在动荷载作用下易发生剥离脱空，抗疲劳性能不甚理想。预应力加固指的是体外预应力加固，体外预应力加固技术是采用外加预应力拉杆(钢绞线)对结构构件进行加固的方法。特点是通过预应力手段强迫拉杆受力，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以消除或降低。因此，后加部分与原结构能较好地共同工作，充分发挥后加补强材料的高抗拉性能，结构的总体承载能力可显著提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预制箱梁的体外预应力与增大截面组合加固方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一、确定组合加固结构：利用体外预应力与增大截面组合加固结构对预制箱梁进行加固；/n所述体外预应力与增大截面组合加固结构包括多组分别构筑在各跨预制箱梁段上的体外预应力与增大截面组合加固机构，所述体外预应力与增大截面组合加固机构包括两个对称构筑在对应预制箱梁段边跨位置的混凝土加厚加固段(6)，混凝土加厚加固段(6)靠近梁支撑端一侧设置有锚固端钢板(4)，两个锚固端钢板(4)之间设置有体外预应力束，混凝土加厚加固段(6)所在预制箱梁位置处开设有剪力槽组，所述体外预应力束与混凝土加厚加固段(6)的相交段浇筑在混...

【技术特征摘要】
1.一种预制箱梁的体外预应力与增大截面组合加固方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、确定组合加固结构：利用体外预应力与增大截面组合加固结构对预制箱梁进行加固；
所述体外预应力与增大截面组合加固结构包括多组分别构筑在各跨预制箱梁段上的体外预应力与增大截面组合加固机构，所述体外预应力与增大截面组合加固机构包括两个对称构筑在对应预制箱梁段边跨位置的混凝土加厚加固段(6)，混凝土加厚加固段(6)靠近梁支撑端一侧设置有锚固端钢板(4)，两个锚固端钢板(4)之间设置有体外预应力束，混凝土加厚加固段(6)所在预制箱梁位置处开设有剪力槽组，所述体外预应力束与混凝土加厚加固段(6)的相交段浇筑在混凝土加厚加固段(6)内，所述体外预应力束暴露在混凝土加厚加固段(6)之外的部分呈平直状态；所述体外预应力束包括多个体外预应力钢筋(5)；
步骤二、确定体外预应力钢筋用量，过程如下：
步骤201、向数据处理设备输入对应单跨预制箱梁段(1)的结构参数，所述单跨预制箱梁段(1)的结构参数包括单跨预制箱梁段(1)的底板内纵向预应力钢筋的截面面积Ap、单跨预制箱梁段(1)的纵向受压钢筋的截面面积Asy′、纵向受压钢筋的抗压强度值fsy′、单跨预制箱梁段(1)的纵向受拉钢筋的截面面积Asy、纵向受拉钢筋的抗拉强度值fsy、单跨预制箱梁段(1)的受压区纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离as′、单跨预制箱梁段(1)的受拉区纵向非预应力钢筋与纵向预应力钢筋的合力点至截面受拉边缘的距离a0、单跨预制箱梁段(1)的顶板的宽度bf′、厚度hf′、单跨预制箱梁段(1)两个腹板的厚度之和b′、单跨预制箱梁段(1)的受拉区纵向非预应力钢筋与纵向预应力钢筋的合力点至截面受压边缘的距离h0和单跨预制箱梁段(1)的梁高h1，其中Ap、Asy′和Asy的单位均为mm2，fsy′和fsy的单位均为MPa，as′、a0、bf′、hf′、b′、h0和h1的单位均为mm；h0+a0＝h1；纵向受压钢筋位于顶板内，纵向受拉钢筋位于底板内，纵向受压钢筋和纵向受拉钢筋均为非预应力钢筋，且单跨预制箱梁段(1)的中性轴位于顶板下方；
根据公式初始化估算单束的体外预应力钢筋(5)的面积Apd和体外预应力钢筋(5)的用量n，其中，σpe为体外预应力钢筋(5)的有效预应力，hp为底板外的体外预应力钢筋(5)的合力点至顶板的距离，M1为单跨预制箱梁段(1)加固前的弯矩，M0为单跨预制箱梁段(1)加固后的弯矩，Mp2为体外预应力束的二次效应产生的弯矩；
步骤202、根据公式进行体外预应力束抗弯承载能力验算和结构抗裂性验算，其中，γ0为预制箱梁桥体结构的重要性系数，Md为单跨预制箱梁段(1)弯矩设计值，fcd为混凝土轴心抗压强度设计值，x为混凝土截面受压区高度，f′sd为非预应力钢筋抗压强度设计值，A′s为单跨预制箱梁段(1)受压区纵向非预应力钢筋的截面面积，f′pd为体外预应力钢筋(5)抗压强度设计值，σ′p0为受压区纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时预应力钢筋的应力，A′p为受压区纵向预应力钢筋的截面面积，a′p为预应力钢筋合力点至受压区边缘的距离，fsd为非预应力钢筋抗拉强度设计值，As为单跨预制箱梁段(1)受拉区纵向非预应力钢筋的截面面积，fpd为预应力钢筋抗拉强度设计值；σst为在作用频遇组合下单跨预制箱梁段(1)抗裂验算截面边缘混凝土的法向拉应力且Ms为按作用频遇组合计算的弯矩值，W0为换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩，σpc为扣除全部预应力损失后的预加力在单跨预制箱梁段(1)抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力，ftk为混凝土的抗拉强度标准值，σlt为在作用准永久组合下单跨预制箱梁段(1)抗裂验算截面边缘混凝土的法向拉应力且其中，Ml为结构自重和直接施加于结构上的汽车荷载、人群荷载、风荷载按作用准永久组合计算的弯矩值；
当成立时，输出体外预应力钢筋用量n以及单束体外预应力钢筋的面积；
当不成立时，重新计算单束的体外预应力钢筋(5)的面积Apd和体外预应力钢筋(5)的用量n，并对其进行体外预应力束抗弯承载能力验算和结构抗裂性验算，直至满足要求；
步骤三、确定混凝土加厚加固段的长度、厚度和高度，过程如下：
步骤301、利用结构设计有限元分析软件获取剪力折减后的单跨预制箱梁段(1)的剪力包络图，获取单跨预制箱梁段(1)折减后的抗剪力Fz；
当Fz≥γ0Vd时，得到混凝土加厚加固段的长度C＝C0、厚度H＝hmin和高度G＝0.8(h1-h′f)，其中，Vd为剪力设计值，C0为长度常量且C0取1m～2m，hmin为体外预应力钢筋(5)锚固最小间距且hmin＝8cm；
当Fz＜γ0Vd时，执行步骤302；
步骤302、利用结构设计有限元分析软件获取剪力折减后的单跨预制箱梁段(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：石雄伟，许冰，谢昆，冯威，柯亮亮，苗建宝，雷浪，李京，王剑飞，
申请(专利权)人：西安公路研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61