一种主动加固大跨度混凝土箱梁桥腹板的方法及其装置

摘要

本发明涉及对既有混凝土箱梁桥的加固修复措施，公开一种主动加固大跨度混凝土箱梁桥腹板的方法，该方法包括以下步骤：(1)根据混凝土箱梁桥的结构参数，采用结构分析方法及对应的通用或专用分析软件，建立拟加固板壳混凝土箱梁桥的有限元模型，得到箱梁腹板加固前的主拉应力、竖向应力、纵向应力和剪应力的量值及其分布规律；(2)比较主拉应力与《规范》容许限值的差异得到桥梁的竖向应力增量目标值，再据该目标值确定实际加固参数；(3)在混凝土箱梁腹板的上下缘锚固张拉装置，系接软钢丝束并进行张拉；(4)摇动张拉装置中的手动绞车的摇把逐一张拉每根软钢丝束，当箱梁腹板的实际竖向应力增量大于等于理论计算值时，插入卡栓，固定张拉手动绞车；(5)修补裂缝。

主权项

一种主动加固大跨度混凝土箱梁桥腹板的方法，该方法包括下列步骤：(1)根据混凝土箱梁桥的结构参数，按照以下步骤进行混凝土箱梁桥正常使用阶段的应力分析计算：(1.1)采用结构分析方法及对应的通用或专用分析软件SAP2000或ANSYS建立拟加固混凝土箱梁桥的板壳有限元模型；(1.2)利用桥梁结构的荷载影响线，找出该桥的最不利活载分布位置；(1.3)利用所述的通用或专用分析软件计算加固前恒载和最不利活载产生的控制截面箱梁腹板的应力状态，得到箱梁腹板加固前的主拉应力σtp1、竖向应力σy1、纵向应力σx和剪应力τxy的量值及其分布规律；(1.4)比较主拉应力σtp1与JTG D62-2004的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》容许限值[σtp]的差异，按下式(I)确定箱梁腹板主拉应力增量目标值[Δσtp][Δσtp]≥σtp1-[σtp]               (I)然后由下式(II)解得竖向应力增量目标值[Δσy] [ Δ σ y ] = τ xy 2 + σ tp 2 × σ x - σ tp 2 2 σ x - σ tp 2 - σ y 1 - - - ( II ) (II)式中，σtp2为加固后的主拉应力，σtp2＝σtp1+[Δσtp]；(2)先根据式(II)解得竖向应力增量目标值[Δσy]，预选组成软钢丝束的软钢丝规格、软钢丝束的根数和布置间距，再将软钢丝束允许张拉力施加在板壳有限元分析模型的对应位置，然后采用所述的通用或专用分析软件对所构建的分析模型进行分析计算；当算得的竖向应力增量Δσyc大于等于[Δσy]与Δσy1之和时，所预选组成软钢丝束的软钢丝的规格、软钢丝束的根数以及软钢丝束均匀布置的间距即确定为实际加固参数，其中Δσy1为张拉过程中竖向预应力损失之和；(3)将预制的张拉装置的上半张拉装置和下半张拉装置分别锚固在混凝土箱梁腹板上下边缘上，并使得上半张拉装置中的卡销与下半张拉装置中的手动绞车垂直对应，然后将步骤(2)所确定的每一根软钢丝束的两头分别系接于上半张拉装置上的卡销和下半张拉装置上的手动绞车上；该步骤所述的张拉装置由上半张拉装置和下半张拉装置组成，其中，上半张拉装置是依据步骤(2)所确定的软钢丝束的布置间距在上基板上纵向排布锚固软钢丝束的卡销构成的；下半张拉装置是依据步骤(2)所确定的软钢丝束的布置间距在下基板上纵向排布手动绞车构成的，其中所述的手动绞车由销轴穿套具有摇把的卷筒构成；(4)摇动所述下半张拉装置上的摇把，逐一张拉每一根软钢丝束，并同步用应力应变测试仪监测箱梁腹板的实际竖向应力增量，当应力应变测试仪的检测值大于等于步骤(1.4)中公式(II)的计算值时，插入卡栓固定下半张拉装置；(5)视既有裂缝宽度大小，对于宽度大于0.2mm的裂缝，采用化学灌浆方法修补裂缝，对于宽度小于0.2mm的裂缝，采用表面封闭方法修补裂缝。