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    粘贴钢板法进行双曲拱桥加固的研究

    2020-07-31    作者:admin  阅读:13次

    1张贴钢板法加固双曲拱桥概述

       1.1可行性

       许多前期修建的双曲拱桥,普遍存在规划荷载标准低、结构全体性差的缺陷,因为长时刻的超载效果,大部分都呈现了不同程度的破损,使结构的承载力大大下降。因而,对双曲拱桥进行加固改造具有重要现实意义 。在随之发生的很多加固修理办法中,张贴钢板法就是卓有成效的一种。

       张贴钢板加固法是选用环氧树脂或修建结构胶将钢板张贴在石拱桥构件的受拉区或单薄部位外表,使之与结构物构成全体一起受力,然后到达加固增强、进步桥梁承载才能的意图。

       依据不同的加固部位和加固要求,张贴钢板法可规划为在拱肋上一侧、两边、三侧张贴钢板加固和在拱脚上张贴和焊接角钢加固法。

       张贴钢板加固法的长处是:张贴钢板所占空间小,基本上不削减桥梁的净空,能在桥下施工,不中止交通,施工便利,工期短,加固工作量小,加固效果却很显着。

       外贴钢板相当于进步了混凝土结构的含钢量,因而能起到削减裂缝扩展,改进原结构受力,进步结构的抗弯、抗剪的才能。在结构规划时,用于抗弯才能补强的钢板尺度应尽或许薄而宽,厚度一般为4~6mm,较薄的钢板可有满意的弹性来习惯构件外表形状。用于进步抗剪才能的钢板厚度宜厚点,一般选用10~15mm。

       1.2加固类型

       针对不同病害类型,张贴钢板法对主拱圈进行加固常见的有两种状况:

       (1)因为拱肋强度缺乏而引起的径向裂缝。

       此刻可仅在拱肋底面张贴钢板或底面和旁边面都张贴钢板,使拱肋下部构成一侧加固或三侧加固。

       (2)不只拱肋呈现径向裂缝,而且在拱脚呈现环向裂缝。

       此刻在拱肋底面和旁边面都张贴钢板的根底上,挑选尺度适合的角钢,将角钢一侧与拱肋上已张贴的钢板焊接,另一侧张贴在墩台上,并用锚栓锚固。

       关于上述状况,在张贴钢板之前要特别注意运用灌浆封缝的办法处理裂缝。

       1.3施工工艺

       张贴钢板法的施工工艺一般为:

       (1)钢板制造。制造用于张贴加固的钢板,并对其外表进行处理。

       (2)外表处理。将混凝土破碎部分铲除,凿平凿毛,铲除浮尘,钢板外表去油污,除锈,用丙酮擦拭洁净,涂环氧树脂薄浆。

       (3)张贴钢板。先在混凝土、钢板外表刷环氧树脂胶,再在钢板上铺环氧树脂砂浆。将钢板贴到混凝土外表上,旋紧螺丝进行加压。固化后卸除螺帽,截去显露的螺丝杆。

       (4)加压办法。混凝土张贴面埋设螺栓,钢板设孔,把钢板张贴到混凝土外表后当即旋紧螺帽进行加压。

       (5)查看张贴质量。用肉眼调查,如发现钢板与混凝土外表之间有空地,填入胶结剂补助。

       (6)防护处理。钢板外表先涂环氧树脂薄浆,再涂防锈漆进行维护。

       2工程实例

       2.1工程概略

       某双曲拱桥修建于1972年,桥梁全长246.26m,桥面宽度为净7.0+2�.25m安全带。双向各一车道,无人行道,原规划荷载为轿车-13级,挂-60。该桥上部结构为4�0.4米空腹式钢筋混凝土双曲拱桥,主拱圈为等截面悬链线无铰拱,矢跨比为1/9,拱轴系数m=3.5。拱肋为矩形截面,主拱圈由6根拱肋、5根拱波组成。拱肋底宽20cm,各肋间净距1.26m,每跨用25道钢筋混凝土横系梁联络。本桥下部结构为重力式墩、空心台、沉井根底。

       因为长时刻的超载效果,桥梁很多部分都呈现了不同程度的破损,承载力大大下降。拱肋呈现多道纵向裂缝,拱脚处混凝土开裂。

       为确保结构及行车安全,有必要进行加固处理。

       2.2加固要求

       (1)加固后桥梁荷载等级进步到公路-II级标准;(2)尽量不损坏原有结构;(3)尽量削减中止交通时刻;(4)便于施工和维护。

       2.3加固办法

       依据以上要求决议选用张贴钢板法加固此桥:

       (1)对拱肋进行三侧加固,即拱肋底面张贴6mm的补强钢板,两边张贴10mm的补强钢板,加固长度贯穿拱肋全长。关于起横向衔接效果的横系梁也选用和拱肋相同的加固办法。

       (2)拱脚处在拱肋底面和旁边面都张贴钢板的根底上,挑选140�40�6型角钢,将角钢一侧与拱肋上已张贴的钢板焊接,另一侧张贴在墩台上,并用 30�00的锚杆锚固。

       2.4加固资料

       混凝土:拱腹填料选用C10贫混凝土,其他选用C20,C30混凝土,所用混凝土有必要严厉依照相应的技能标准进行制造和施工。

       钢板:选用10mm、6mm厚16Mn钢,其技能要求应契合《修建结构用钢板》(GB/T19879-2005)的规则,为确保焊接质量,钢板选用Q235-B级钢板。螺杆:选用全螺纹非焊接螺杆,资料选用Q235级。

       胶剂:本桥加固均选用A级胶,其功能应契合《公路桥梁加固规划标准》JTG/T J22-2008表4.6.2,表4.6.4,表4.6.5,表4.6.6的规则。

       焊接资料:焊接资料及焊接工艺应满意公路钢桥施工标准的要求。

       3 结构建模核算

       使用有限元软件核算剖析加固前后桥梁受力状况,判别加固效果。

       3.1核算所用原理

       张贴钢板法内力核算首要按以下几条原理进行:

       (1)恒载内力及活载内力用张贴后的组合体截面模量核算内力,即钢板与原混凝土作为一个全体核算,对不同的混凝土标号和张贴的补强钢板按其弹性模量进行截面换算;

       (2)按弹性理论进行核算;

       3.2资料和主拱圈截面

       主拱圈为250号钢筋混凝土,腹拱圈为200号混凝土,腹拱横墙为150号片石混凝土,墩台身为150号片石混凝土。

       3.3荷载和束缚

       因为原桥建成时刻较长,不考虑缩短徐变的效果。首要考虑的效果有:恒载(加固前和加固后添加的恒载)、轿车荷载(考虑冲击力)。依照承载才能极限状况进行荷载组合1.2恒载+1.4轿车(考虑冲击力)。

       束缚条件为:主拱圈拱脚与墩台、腹拱圈与墩台和侧墙均为固结。

       3.4结构建模核算

       使用MIDAS Civil软件对桥台间的4跨树立模型,共分为889个单元,681个结点。主拱圈、腹拱圈及横墙、桥面系及拱上填料、墩台均用梁单元模仿。输入相应的截面、资料、边界条件及荷载后,核算加固前后的结构中的内力,并进行剖析。

       3.5核算成果比较剖析

       依据程序核算成果,选取主拱圈的拱脚、拱顶、1/4跨截面内力成果剖析加固前后的受力状况。

       从截面抗力与轴力的比值能够看出:原桥在公路-II级荷载效果下,主拱圈拱脚截面不能满意提载后的承载力要求;加固后该桥在公路-II级荷载效果下,主拱圈各截面满意了提载后的承载才能要求。标明经过张贴钢板法加固拱肋后,该桥的承载才能得到了显着的进步。

       4现场检测成果

       对加固后的桥梁进举动载实验。动载实验反映的是桥梁在动荷载效果下桥梁上部结构的动力特征和动力呼应。实验成果如下:

       4.1 自振频率

       对加固前后大桥的自振频率进行比较。

       由表3能够看出,大桥加固后的自振频率的实测值均大于加固前,阐明桥梁结构动力刚度得到显着进步。

       4.2冲击系数

       对加固前后大桥的冲击系数进行比较。

       由表4能够看出,大桥加固后的冲击系数的实测值均小于加固前,而且小于标准理论值,阐明桥梁结构动力刚度满意规划要求。

       5结语

       选用张贴钢板法加固双曲拱桥效果显著。既不较少桥梁净空,又不中止交通,而且大大改进桥梁的受力状况,使结构受力愈加合理。施工简略,本钱较低,值得进行推行。