摘要：本文結(jié)合阜寧城北橋的施工實(shí)踐，論述了體外無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在橋梁加固中的應(yīng)用，并用試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，是一種適用范圍較廣的方法。
關(guān)鍵詞：橋梁系桿加固體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)用
1．工程概況
阜寧城北橋?yàn)橥ㄓ芎又卸喂こ炭绾庸窐蛄褐械囊蛔?，設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級(jí)，掛車-100，行車道寬為9m，人行道寬1.5m。橋跨布置為2×25+51+2×25m，25m跨為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，51m跨為預(yù)應(yīng)力混凝土剛性系桿拱，拱肋為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用二次拋物線拱軸線，矢跨比為1/5，系桿及橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，系桿預(yù)應(yīng)力筋為12束6Φj15鋼絞線、OVM錨具，吊桿為42ΦS5高強(qiáng)碳素鋼絲、DM錨具外套Φ102mm鋼管護(hù)套。拱肋及系桿斷面均為工字形，系桿和拱肋采用分段預(yù)制、有支架拼裝法施工，系桿拼裝結(jié)束后，首先張拉8束鋼絞線，然后拼裝拱肋，待拱肋拼裝完成后，拆除拱肋支架，張拉吊桿預(yù)應(yīng)力筋，最后張拉系桿第二批鋼絞線(4束)。
2．系桿裂縫發(fā)生及原因分析
2.1裂縫發(fā)生
施工過(guò)程中，在張拉北側(cè)2號(hào)吊桿時(shí)，發(fā)現(xiàn)2號(hào)吊桿附近的系桿薄腹部位出現(xiàn)裂縫。張拉另一端吊桿時(shí)，發(fā)現(xiàn)同樣情況。拆除系桿支架時(shí)，發(fā)現(xiàn)多處支點(diǎn)沒(méi)有脫空，支架拆除后，系桿裂縫增多。經(jīng)檢查北側(cè)系桿外側(cè)有裂縫81條，裂縫沿縱橋向分布較為均勻，15條在薄腹范圍，縫長(zhǎng)30～70cm，裂縫發(fā)展到下緣的有5條，發(fā)展到上緣的有24條，其中有9條為貫通縫。裂縫寬度大于0.08mm的有15條，并有2條縫寬達(dá)0.4mm。縫的走向基本為上下垂直，并發(fā)現(xiàn)系桿有下?lián)犀F(xiàn)象。北側(cè)系桿在4號(hào)吊桿處下?lián)?.9cm，南側(cè)系桿在4號(hào)吊桿處下?lián)?.0cm，根據(jù)理論計(jì)算，該處恒載撓度應(yīng)為1.4cm。南側(cè)系桿發(fā)現(xiàn)裂縫13條，均已發(fā)展到截面下緣，且都發(fā)生在1號(hào)及4號(hào)吊桿附近。
2.2裂縫發(fā)生原因分析
根據(jù)裂縫的分布規(guī)律及寬度等情況分析，裂縫的產(chǎn)生主要是由于系桿所承受的軸向拉力超過(guò)混凝土預(yù)壓力所致。在設(shè)計(jì)計(jì)算中由恒載產(chǎn)生的系桿軸向拉力為2968kN，而8束6Φj15鋼絞線所施加的有效預(yù)壓力為：
NY=ny·ky·σk·Ay
式中：ny——預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，ny=8束；
ky——有效預(yù)應(yīng)力系數(shù)，取ky=0.7；
σk——預(yù)應(yīng)力筋在錨下的控制應(yīng)力，
σk=0.75，=1600MPa；
Ay——單束鋼絞線截面積，Ay=824.67m2。
Ny=8×0.7×0.75×1600×824.67
=5542×103(N)
按理論計(jì)算的鋼絞線有效預(yù)壓力遠(yuǎn)大于恒載所產(chǎn)生的軸向拉力。因此，在實(shí)際施工中8束預(yù)應(yīng)力鋼絞線的預(yù)加力未達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的值，也就是說(shuō)8束預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大造成系桿裂縫的產(chǎn)生。為了查明應(yīng)力損失過(guò)大的原因，對(duì)尚未張拉的力筋進(jìn)行了試驗(yàn)。利用原張拉使用的錨夾具、原班操作人員在南北系桿各取一束進(jìn)行張拉試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，北側(cè)系桿試驗(yàn)孔在西端退工具錨時(shí)，有兩根鋼絞線工作錨沒(méi)有錨住，跟進(jìn)滑絲，補(bǔ)拉以后仍然滑絲。東端退錨時(shí)有一根跟進(jìn)滑絲，另一根退到中途時(shí)發(fā)出巨響突然滑絲。六根鋼絞線只有兩根沒(méi)有滑絲，南側(cè)系桿試驗(yàn)孔西端退錨時(shí)有兩根跟進(jìn)滑絲，但有一根滑到9cm時(shí)工作錨又夾住了，沒(méi)有滑完。東端退錨時(shí)有一根跟進(jìn)滑絲，補(bǔ)拉后仍然錨不住。西端一根補(bǔ)張拉達(dá)到張拉控制力時(shí)，工具錨夾片突然飛出，鋼絞線沖出18cm，同時(shí)東端發(fā)現(xiàn)有三根鋼絞線突然縮進(jìn)，有一根縮進(jìn)40cm。這三根鋼絞線中有一根是原來(lái)東端滑絲的那一根，另一根為西端滑進(jìn)9cm的一根。據(jù)此分析，該試驗(yàn)孔有三根鋼絞線滑絲，三根未滑。
根據(jù)以上情況，對(duì)錨具進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：
①所采用的錨具夾片硬度偏低；
②夾片外形不標(biāo)準(zhǔn)，從滑絲的夾片看，有少部分絲牙拉平了，大部分絲牙還沒(méi)有靠鋼絞線，夾片放在錨板孔內(nèi)，四周間隙也不均勻。經(jīng)同濟(jì)大學(xué)及東南大學(xué)有關(guān)專家教授的論證，確認(rèn)由于錨具質(zhì)量不合格，引起滑絲和失錨是預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大的直接原因。
關(guān)鍵詞：橋梁系桿加固體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)用
1．工程概況
阜寧城北橋?yàn)橥ㄓ芎又卸喂こ炭绾庸窐蛄褐械囊蛔?，設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級(jí)，掛車-100，行車道寬為9m，人行道寬1.5m。橋跨布置為2×25+51+2×25m，25m跨為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，51m跨為預(yù)應(yīng)力混凝土剛性系桿拱，拱肋為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用二次拋物線拱軸線，矢跨比為1/5，系桿及橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，系桿預(yù)應(yīng)力筋為12束6Φj15鋼絞線、OVM錨具，吊桿為42ΦS5高強(qiáng)碳素鋼絲、DM錨具外套Φ102mm鋼管護(hù)套。拱肋及系桿斷面均為工字形，系桿和拱肋采用分段預(yù)制、有支架拼裝法施工，系桿拼裝結(jié)束后，首先張拉8束鋼絞線，然后拼裝拱肋，待拱肋拼裝完成后，拆除拱肋支架，張拉吊桿預(yù)應(yīng)力筋，最后張拉系桿第二批鋼絞線(4束)。
2．系桿裂縫發(fā)生及原因分析
2.1裂縫發(fā)生
施工過(guò)程中，在張拉北側(cè)2號(hào)吊桿時(shí)，發(fā)現(xiàn)2號(hào)吊桿附近的系桿薄腹部位出現(xiàn)裂縫。張拉另一端吊桿時(shí)，發(fā)現(xiàn)同樣情況。拆除系桿支架時(shí)，發(fā)現(xiàn)多處支點(diǎn)沒(méi)有脫空，支架拆除后，系桿裂縫增多。經(jīng)檢查北側(cè)系桿外側(cè)有裂縫81條，裂縫沿縱橋向分布較為均勻，15條在薄腹范圍，縫長(zhǎng)30～70cm，裂縫發(fā)展到下緣的有5條，發(fā)展到上緣的有24條，其中有9條為貫通縫。裂縫寬度大于0.08mm的有15條，并有2條縫寬達(dá)0.4mm。縫的走向基本為上下垂直，并發(fā)現(xiàn)系桿有下?lián)犀F(xiàn)象。北側(cè)系桿在4號(hào)吊桿處下?lián)?.9cm，南側(cè)系桿在4號(hào)吊桿處下?lián)?.0cm，根據(jù)理論計(jì)算，該處恒載撓度應(yīng)為1.4cm。南側(cè)系桿發(fā)現(xiàn)裂縫13條，均已發(fā)展到截面下緣，且都發(fā)生在1號(hào)及4號(hào)吊桿附近。
2.2裂縫發(fā)生原因分析
根據(jù)裂縫的分布規(guī)律及寬度等情況分析，裂縫的產(chǎn)生主要是由于系桿所承受的軸向拉力超過(guò)混凝土預(yù)壓力所致。在設(shè)計(jì)計(jì)算中由恒載產(chǎn)生的系桿軸向拉力為2968kN，而8束6Φj15鋼絞線所施加的有效預(yù)壓力為：
NY=ny·ky·σk·Ay
式中：ny——預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，ny=8束；
ky——有效預(yù)應(yīng)力系數(shù)，取ky=0.7；
σk——預(yù)應(yīng)力筋在錨下的控制應(yīng)力，
σk=0.75，=1600MPa；
Ay——單束鋼絞線截面積，Ay=824.67m2。
Ny=8×0.7×0.75×1600×824.67
=5542×103(N)
按理論計(jì)算的鋼絞線有效預(yù)壓力遠(yuǎn)大于恒載所產(chǎn)生的軸向拉力。因此，在實(shí)際施工中8束預(yù)應(yīng)力鋼絞線的預(yù)加力未達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的值，也就是說(shuō)8束預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大造成系桿裂縫的產(chǎn)生。為了查明應(yīng)力損失過(guò)大的原因，對(duì)尚未張拉的力筋進(jìn)行了試驗(yàn)。利用原張拉使用的錨夾具、原班操作人員在南北系桿各取一束進(jìn)行張拉試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，北側(cè)系桿試驗(yàn)孔在西端退工具錨時(shí)，有兩根鋼絞線工作錨沒(méi)有錨住，跟進(jìn)滑絲，補(bǔ)拉以后仍然滑絲。東端退錨時(shí)有一根跟進(jìn)滑絲，另一根退到中途時(shí)發(fā)出巨響突然滑絲。六根鋼絞線只有兩根沒(méi)有滑絲，南側(cè)系桿試驗(yàn)孔西端退錨時(shí)有兩根跟進(jìn)滑絲，但有一根滑到9cm時(shí)工作錨又夾住了，沒(méi)有滑完。東端退錨時(shí)有一根跟進(jìn)滑絲，補(bǔ)拉后仍然錨不住。西端一根補(bǔ)張拉達(dá)到張拉控制力時(shí)，工具錨夾片突然飛出，鋼絞線沖出18cm，同時(shí)東端發(fā)現(xiàn)有三根鋼絞線突然縮進(jìn)，有一根縮進(jìn)40cm。這三根鋼絞線中有一根是原來(lái)東端滑絲的那一根，另一根為西端滑進(jìn)9cm的一根。據(jù)此分析，該試驗(yàn)孔有三根鋼絞線滑絲，三根未滑。
根據(jù)以上情況，對(duì)錨具進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：
①所采用的錨具夾片硬度偏低；
②夾片外形不標(biāo)準(zhǔn)，從滑絲的夾片看，有少部分絲牙拉平了，大部分絲牙還沒(méi)有靠鋼絞線，夾片放在錨板孔內(nèi)，四周間隙也不均勻。經(jīng)同濟(jì)大學(xué)及東南大學(xué)有關(guān)專家教授的論證，確認(rèn)由于錨具質(zhì)量不合格，引起滑絲和失錨是預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大的直接原因。