体外预应力法在连续箱梁加固中的应用

摘要

由于服役多年的大跨径连续梁桥大多表现出跨中下挠、主梁混凝土开裂等病害，而体外预应力加固技术在提高桥梁承载能力、恢复结构线形、增大主梁压应力储备等方面具有独特的优势。因此，对连续梁桥体外预应力加固技术进行深入研究是必要的。本文以浙江省杭州市某公路大桥加固工程为研究对象，对体外预应力加固体系构造与防腐、设计与计算方法、加固前桥梁结构损伤状态模型的建立及加固后桥梁的三维仿真分析等方面进行了研究，研究成果可为同类桥梁加固工程提供技术支持。
　　 首先，在分析体外预应力体系的构造和受力特点的基础上，提出了体外预应力加固体系的设计原则和计算方法、体外索的动力特性及减振和加固体系的防腐措施。
　　 其次，以浙江省杭州市某公路大桥加固工程为背景，在该桥病害分析的基础上，综合四种主要影响因素（预应力损失、主梁刚度折减、徐变效应、超载）建立桥梁结构损伤模型，将分析计算结果与桥梁普查实测值进行对比后发现，假定的高度损伤模型能够较真实的反映桥梁目前的损伤状态。同时表明连续梁桥采用体外预应力加固后可以改善全桥顶板及跨中底板的应力状况，并在一定程度上恢复主梁线形。
　　 第三，采用ANSYS空间有限元分析软件建立桥梁加固的仿真分析模型，通过对体外索张拉施工模拟和加固前后桥梁动力性能计算分析，可以得出：张拉体外索后，主梁中跨跨中最终上挠10.65mm（考虑加固材料的自重荷载作用）；主梁的上、下缘正压应力增大，仅在中墩底缘处有压应力减小的现象；主拉应力较大区域的最大主拉应力数值改变不显著；主梁截面上最大剪应力的变化量在±0.1MPa左右；由模态分析计算结果可知，桥梁经过体外索加固后，竖向弯曲模态振动频率均有所增加，而扭转模态振动频率有所减少，这对于桥梁的抗弯和抗扭都是有利的。