粘贴钢板在预应力混凝土T梁加固中的应用分析

2016-01-07张弢

交通科技 2015年5期

关键词：粘贴挠度弯矩

张　弢

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司　贵阳　550081)

粘贴钢板在预应力混凝土T梁加固中的应用分析

张弢

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵阳550081)

摘要采用有限元程序ANSYS对预应力混凝土T梁钢板加固模型进行分析，通过对粘贴不同厚度的钢板后T梁极限承载力、挠度及裂缝等改变情况的对比，总结了采用粘贴钢板法加固对T梁受力性能的改善情况。

关键词粘贴钢板T梁加固

近年来，随着我国公路建设的快速发展，公路的交通流量、运输车辆的吨位等均有较大增加，尤其是各种超载、超限车辆对公路桥梁造成了很大的损害，桥梁加固的任务也日益繁重。粘贴钢板法是预应力混凝土T梁广泛采用的一种加固方法，该方法主要是利用化学粘贴剂将钢板直接粘贴在混凝土构件的受拉边缘，使其共同工作，从而提高结构的刚度和承载能力。

虽然采用粘贴钢板加固预应力混凝土T梁桥目前已被广泛使用，但对其加固的力学特点以及粘贴不同厚度的钢板与T梁极限承载力、挠度及裂缝之间的相互关系等还缺乏准确的分析和总结。基于此，本文对以上几个方面展开研究。

1加固原理

该加固法是采用环氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉边缘或薄弱部位(或采用带锚栓粘贴钢板)，使之与原结构物形成整体共同受力，以提高其强度，改善原结构的钢筋及混凝土的应力状态。在对桥梁进行分析后，根据缺陷所在的部位，确定钢板的规格和粘贴部位及形式。为了提高桥梁结构的抗弯能力，一般在构件的受拉边缘的表面粘贴钢板，使钢板与原结构形成整体来受力，见图1。

图1受拉区粘贴钢板

3.4　施工注意事项

主梁的线形控制及中线位置控制工作贯穿于施工的全过程，涉及主梁高程和中线位置的每一道工序，其特点是理论计算与施工实际紧密相连，因而需要设计、控制、施工和监控各方密切合作，各司其职完成。

调整挂篮立模标高时，要检查挂篮前、后锚是否上紧，避免混凝土浇筑时高差差异太大。

施工中应严格按照平衡施工的要求进行，控制梁段上的施工堆积物，以避免由于施工荷载和桥面杂物的不平衡引起测量数据的不准确。

施工中注意控制基准点的保护工作，严禁击打、碰撞，防止浇筑混凝土时覆盖基准点和测点。

4结语

目前摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥边跨主跨已经全部合龙，主梁实际线形与计算吻合。主桥控制的难点是标高基准点的测定以及梁底标高的测量，通过实践证明，采用桥上桥下2套高程系统，独立控制主梁的施工直至合龙，并且能够满足贯通条件的方法是可行的。这种方法为后续同类型桥梁的施工提供了宝贵的经验。

参考文献

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2单元划分

T梁的结构尺寸见图2，采用有限元程序ANSYS对粘贴钢板加固模型进行分析。由于实体单元结点多、自由度多，在建模时引入对称性，采用1/2梁体进行计算，单元划分形式见图3~图4。

图2　T梁结构尺寸(单位：cm)

图3计算模型

图4　约束情况

3弯矩计算分析

大部分桥梁结构都对桥梁的变形有要求，桥梁的变形即挠度如果过大，将影响交通的正常运行，所以挠度成为桥梁性能的一个重要指标。T梁的荷载-位移曲线见图5。

图5荷载-位移曲线

由图5可见，相同挠度(45 mm)下，加8 mm钢板相比未加固时的极限抗弯承载力提高了大约25.3%，加6 mm钢板大约提高了16.1%，加4 mm钢板大约提高了11.4%。由此可见，粘贴加固钢板在提高结构的刚度方面效果很显著。

结构承载能力极限状态的弯矩对比和相同挠度下弯矩对比见图6、图7，结构承载能力极限状态的弯矩和相同挠度下弯矩均不相同，但是规律一致，随着加固钢板厚度的增大，承载能力极限状态的弯矩也随之增大，同时，相同挠度时随钢板厚度增大，结构所承受的弯矩也随之增大，故粘贴钢板法加固对于提高结构的刚度和承载力效果都很显著。

图6结构承载能力极限弯矩对比

图7　相同挠度下弯矩对比

4挠度计算分析

相同弯矩下粘贴不同厚度钢板时梁挠度对比见图8，在钢板屈服前同一弯矩下，随着加固钢板厚度的增大，挠度变小，即刚度和承载力都有所提高，但是在极限弯矩下。跨中挠度对比见图9，由图8，图9可见，加4 mm钢板后，T梁最大挠度值为57.8 mm；加6 mm钢板后，T梁最大挠度值为59 mm；加8 mm钢板后，T梁最大挠度值为61.0 mm；未加固时最大挠度值为55.2 mm。单从最大挠度值来看，粘贴钢板法在提高梁承载力的同时，改善了梁的延性，提高了构件及整个结构的可靠性。