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2011年9月,中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号,《混凝土框架梁体外预应力加固施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B
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等效荷载作用下综合弯矩不考虑梁自重的,得到综合弯矩了之后,用它减去主弯矩,得到次弯矩,然后用此弯矩和其他弯矩一起组合计算
根据建筑结构静力计算手册 PL3/EI (5×4×4-4)/384/4 =19/384PL3/EI
基于后张法预应力在混凝土框架梁的应用分析
目前大跨结构在土木工程中较为常见,但是大跨结构由于其自身存在刚度问题以及裂缝问题需要采用预应力技术,然而预应力技术在大跨混凝土框架结构中的应用过程中常出现一定的问题,如预应力的损失过大、预应力筋张拉精度较差等,给建筑结构埋下了安全隐患。
钢筋混凝土梁体外预应力加固应用
科技信息 2009 年 第 29 期SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 1.体外预应力加固法 体外预应力加固法是指对布置于承载结构主体之外的钢束张拉 而产生预应力的一种加固技术 。体外预应力体系由体外预应力孔管 、 浆体、锚固体系和转向块等部件组成 。体外预应力加固法具有下列优 点: 1.1 能够大幅度提 高旧梁诸如中小跨度旧桥的承载能力和抗裂 度。 1.2 施工周期相对较短 ,所需施工设备少 ,人员也较少 。 1.3 对桥梁损伤小 ,并可做到不影响桥下净空 ,不抬高路面标高 。 1.4 施工时可不中断交通和工程运行能继续 。 体外预应力加固法作为旧桥加固的一种有效方法 ,在钢筋混凝土 梁的加固中得到了广泛应用 。 2.体外预应力加固法的应用 某大桥上部结构为钢筋混凝土 T 形梁 ,跨径 20 米,梁高 1.3 米, 梁肋间距 1.6 米,每跨横桥向 7片 T
《环形预应力梁施工工法》的工法特点是:
预应力筋布置采用分离式交叉搭接设置,分批交错分阶段张拉。通过测试摩阻力,调整K值(孔道摩阻系数)和μ值(孔道转角系数),确定理论伸长值与张拉力。见图1。
体外预应力是后张预应力体系的重要分支之一。不同于传统的后张有粘结或无粘结预应力结构,体外预应力结构是将预应力束布置于结构主体截面以外施加预应力的一种结构体系。体外预应力体系由四个基本部分组成:体外预应力索;体外索锚固系统;体外索转向装置;体外索防腐系统。
体外预应力技术适用范围非常广泛,不仅可以应用于新建工程,更适用于旧结构的改造与加固。体外预应力技术在旧桥加固改造工程中有以下优点:
1,受力明确、施工简便、不影响正常交通;
2,在自重增加很小的情况下可大幅度改善和调整原结构的受力状况,提高结构刚度和承载能力;
3,维护修补方便,可以随时更换预应力筋;
4,对原桥的结构损伤很小,可以做到不影响桥下净空.且不增加路面标高。
采用体外预应力加固法可提高结构构件的受弯承载力,预应力筋布置应符合优化布置原则,即加固筋外形与外荷载产生的弯矩图形相似,因此,加固梁式结构时,体外预应力筋多采用折线形连续筋,以充分发挥加固筋的抗拉强度。体外筋的灵活布置,可以有效地补强加固不同受力情况的简支梁和连续梁。若连续梁中仅有个别跨需要加固,则可采取在这些跨上单独布置预应力筋进行局部加固;若连续梁普遍较差,则可用各跨布置给予整体加固,若连续梁普遍较弱,但个别跨更弱,则可采取通长布置与局部布置相结合的办法进行加固。
体外预应力加固的一些规定:
1、预应力筋张拉机具设备及仪表,应定期维护和校验。张拉设备应配套标定,并配套使用。张拉设备的标定期限不应超过半年。当在使用过程中出现反常现象时或在千斤顶检修后,应重新标定。
2、体外预应力施工应由获得有关部门批准的预应力专项施工资质的施工单位承担。施工前,专业施工单位应根据设计图纸,编制预应力施工方案。当设计图纸深度不具备施工条件时,预应力施工单位应予以完善,并经设计单位审核后实施。
3、预应力筋展开后应平顺,不得有弯折,保护层完好,表面不应有裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污。
4、千斤顶、油表、钢尺等器具应经检查校正。
5、主要金属部件的检查在张拉前进行,预应力筋用锚具、夹具和连接器,在使用前应进行外观检查,其表面应无污物、锈蚀、机械损伤和裂纹。
6、锚具、夹具和连接器的进场检验须进行静载试验,材质、机械加工尺寸需按出厂检验报告中所列指标进行核对。
7、锚栓孔的孔位必须准确,孔眼顺直。
8、锚固点、滑块、垫板的放样定位要准确。
9、当预应力筋逐根或逐束张拉时,应保证各阶段不出现对结构不利的应力状态;同时宜考虑后批张拉预应力筋所产生的结构构件的弹性压缩对先批张拉预应力筋的影响,确定张拉力。
10、支撑预应力索的托架安装应牢固,位置准确,为避免由于振动引赶托架与预应力索的摩擦,托架与预应力索之间应采用柔软材料隔开。
体外预应力加固体系主要有四种:
1、体外预应力加固体系。体外预应力加固是采用布置在梁体外部(或箱内)的具有防腐保护的预应力筋,对梁体施加预加力。其关键技术是体外预应力筋的锚固、转向和防腐保护问题。体外预应力加固是目前桥梁加固采用较多的方法之一,特别适用于大跨径预应力混凝土连续箱梁和连续T构箱梁桥的加固。
2、无粘结预应力加固体系。无粘结预应力技术是将具有防腐保护的预应力筋布置在梁体的内部,待混凝土硬化后张拉预应力筋,对梁体施加预加力。将无粘结预应力技术推广用于桥梁加固的核心问题是解决为锚固无粘结预应力筋而增设的混凝土支承保护层与被加固梁体的可靠粘结。无粘结预应力加固,适用于中、小跨径钢筋混凝土T形梁的加固,构造简单,施工方便。
3、预应力碳纤维板加固体系。预应力碳纤维板加固技术是通过预应力施加充分发挥碳纤维材料强度,为一种主动加固技术,增加结构的强度和刚度的同时能减少结构的挠度变形,并能减少和封闭裂缝。
4、有粘结预应力加固体系。有粘结预应力加固是采用锚固于被加固梁体上的高强钢丝,2~3股钢绞线或小直径粗钢筋,对梁体施加预加力,然后喷注具有较高抗拉强度的复合砂浆,将预应力筋与被加固梁体粘结为一体,构成有粘结预应力加固体系。
《环形预应力梁施工工法》适用于连续环形梁预应力和连续曲线梁预应力施工。
《环形预应力梁施工工法》的工艺原理叙述如下:
1.预应力筋采用分离式交叉搭接法。既便于预应力张拉,又便于施工时的拆模。预应力建立比较均匀;避免张拉端部过于集中,造成端部预压应力过大,同时可以使原跨中的预应力损失得到补充。见图2。
2.环形框架梁同跨预应力筋均分批张拉。
3.张拉伸长值控制,采用的以张拉力为主,伸长值校验的方法。调整采用预先张拉法。
工艺流程
《环形预应力梁施工工法》的施工工艺流程见图3。
操作要点
《环形预应力梁施工工法》的操作要点如下:
一、预应力筋安装
1.波纹管安装∶按照设计图纸中预应力筋的曲线坐标,以梁底模板为基准,定出波纹管的位置,固定波纹管。
2.节点处理
接头∶必须采用大一号同类型波纹管作接头套管,接头管长度不小于300毫米,波纹管接口面应平整,密封,不得漏浆。
排水孔和灌浆孔∶波纹管按设计规定预留排气排水孔和灌浆孔,孔口的引出管与波纹管连接处应密实,避免漏浆。
梁端锚垫板;梁端锚垫板处模板采用定型模板,与锚垫板一起加工,安装位置要求正确、平整,不得扭曲,波纹管穿过锚垫板处应弧顺,不得出现拐点。
3.穿束∶可分别采用人工穿束、穿束机穿束和卷扬机穿束等三种方法进行穿束。
4.梁张拉端设置∶可分为以下几种∶梁上面或梁底面;梁体侧面;梁柱间加掖,板面设置张拉混凝土后浇孔。
二、预应力梁混凝土浇筑措施
1.混凝土浇筑前对预应力筋进行全面的检查,进行隐蔽工程验收。
2.所有新的振捣棒头均应用砂轮机磨圆,浇筑混凝土时应绝对避免振动棒强力撞击波纹管,以防止振动棒将波纹管凿破后漏浆,破坏其预应力筋的状态。
3.张拉端、固定端处钢筋较为集中,混凝土浇捣必须注意振捣密实。
4.混凝土振捣过程中应有专人不停抽动预应力筋,防止漏浆和堵孔。
三、预应力筋张拉力测试与计算
在第一块预应力张拉施工时,对曲线预应力梁的K、μ值进行现场测试并反演摩擦系数K和μ。根据测试值计算工程空间曲线预应力的摩阻系数、锚具的预应力损失以及张拉伸长值,为预应力的张拉提供张拉伸长的理论值。
摩擦损失测试采用传感器法,如图4所示。操作时须保证预应力束为一端张拉,在张拉前,要求预先在预应力束的两端各安装一台传感器。测试时,开动张拉端千斤顶进行张拉(张拉伸长值大于1个千斤顶的行程,对梁的预应力筋张拉端安装两个千斤顶),待达到测试工况要求时停止进油并稳定油压,分别读出此时两端传感器的压力读数,即可得到预应力孔道摩擦损失。每束预应力筋测试分七个工况,分别为0.1σcon、0.2σcon、0.5σcon、0.6σcon、0.8σcon、1.0σcon及持荷3分钟,读取每个工况传感器的读数和量测预应力筋张拉伸长值。
通过张拉测试和数据分析,分别采用最小二乘法和假定系数法反演摩擦系数,计算预应力筋张拉力。
四、施加预应力
1.准备工作∶在预应力筋张拉前进行设备标定,对构件端部预埋件、灌浆孔、混凝土等进行全面检查,合格后发出张拉通知单。
2.施加预应力∶施加预应力以张拉力为控制量、张拉伸长值为校核量。按设计图预应力孔道编号,按设计张拉顺序分批张拉。张拉时应做到孔道、锚环与千斤顶三对中,张拉过程应均匀。张拉完毕后,应检查端部和其他部位是否有裂缝。并填写张拉记录表。实际伸长量与理论伸长推算值之和。与理论伸长相比较误差不超过 6%、-6%,否则应停机检查原因,予以调整后方可张拉。
五、孔道灌浆
1、准备工作∶
张拉后应及时检查张拉记录及锚固情况,经认可后再准备灌浆。预应力张拉完成后48小时内应进行灌浆。灌浆前全面检查预应力构件进浆孔。排气、排水孔是否畅通;检查灌浆设备、管道及阀门的可性,压浆泵压力表。
2.灌浆采用纯水泥浆。水泥应采用普通硅酸盐水泥,强度等级不低于32.5,水泥不得含有结块物。
3.压浆∶应缓慢、均匀地进行。
4.压浆时每一班做70.7毫米×70.7毫米×70.7毫米立方体试件一组,每组六块,标准养护28天,其抗压强度作为水泥浆强度质量评定的依据。
5.灌浆时冬季温度低于0℃或混凝土温度低于5℃;夏季温度高于35℃或混凝土温度高于25℃,停止灌浆。
6.灌浆作业时,应如实填写现场施工记录,每个构件均应有灌浆施工记录。
施工验收
《环形预应力梁施工工法》的验收质量标准按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204—2002。
一、预应力混凝土结构验收时,对预应力专项施工应提供下列文件和记录∶
1.预应力钢材合格证和检验报告。
2.预应力用锚具合格证、抽检记录或检验报告。
3.金属波纹管合格证和抽检记录。
4.张拉千斤顶及油压表的配套检验记录。
5.金属波纹管铺设的隐蔽工程验收记录。
6.预应力筋张拉记录。
7.孔道灌浆记录及水泥浆试块立方强度试验记录。
二、预应力施工验收,除检查文件、记录外,还应进行外观抽查。
三、当提供的文件、记录及外观抽查,均符合规范时即可进行验收。