体外预应力加固梁的受力性能分析(2)

2021-05-13 11:02

(4)对桥梁加固施工过程中,可以不封闭交通;

(5) 增加恒重不多,可以能动地调节原结构中的应力状态,达到有效加固的目的;

(6) 预应力筋的保养、检查方便。使用过程中还可根据情况对预应力筋进行更换、调整;

(7) 可加固超筋截面;

(8) 可调整截面内应力 , 适宜于加固由温差引起严重裂缝的大梁;

(9) 可充分发挥高强材料的强度;

(10) 下撑式拉杆法可同时补强正截面强度和斜截面强度。

3、体外预应力加固梁受力性能分析

3.1 加固方法

将悬索结构的思想引入到预应力加固梁中,以高强钢绞线作为“悬索”,将其放置在被加固梁的下方,再用刚性撑杆代替吊索对结构进行预应力加固 ( 见图 3-1a)。显然,为使预应力线形为抛物线,须使其受到均匀分布荷载,则撑杆必须连续分布。然而在现实中难以实现,只能通过沿梁长度方向等间距设置一定数量的撑杆来近似模拟,这时钢绞线不再是一条光滑的曲线,而是一条折线,每个折点在同一条抛物线上。撑杆的长度、位置和数量可以根据实际情况灵活布置。加固时,通过对悬索进行张拉施加预应力,此时撑杆在预应力作用下对梁提供向上的反力,以抵消原结构上部分或全部外荷载,达到卸载的目的。加固后,在新增荷载作用下,撑杆又和梁共同作用,分担部分梁上部荷载。

通过以上描述可以看出,这种体外预应力加固法实际是通过钢 - 预应力组合结构来实施的,即通过悬索 ( 预应力筋 ) 提供预应力,并利用钢撑杆作为预应力的转换构件,将预应力转换为反向荷载作用在被加固梁上,分担梁上的部分荷载。这种做法无疑提高了加固体系与结构的整体协调性。

3.2 加固机理

利用等效荷载的概念,将加固体系对原混凝土梁的作用视为等效荷载作用于原梁上,预应力筋和撑杆在折点和端点处所产生的等效荷载对被加固梁而言是外力,而就整个预应力加固梁而言却是内力,用体外预应力加固简支梁,张拉完毕后,体外预应力筋在加固梁中引起的附加内力自成平衡体系,不改变整体平衡。所以,撑杆在端点处所产生的等效荷载 不与外荷 平衡,而与预应力筋在其端部两竖向等效荷载 相平衡, 并没有传入支座,即支座反力 不与 平衡,而与外荷载 平衡;预应力筋端部两水平向等效荷载 自相平衡。由于 的作用,被加固梁由受弯构件转为偏心受压构件,加固后原梁的受力情况如图 3-1。

[本文转自WWW. dYLw.net 第一论文网]a) 原梁加固图 b) 等效荷载图 c) 剪力图 d)弯矩图 e) 轴力图

由图 3-1,预应力在锚固点的竖向分力 和撑杆的等效荷载 对原梁产生反向弯矩和反向剪力( 图中阴影部分所示 ),预应力在锚固端的水平分力对梁体施加偏心压力,因此,施加预应力的结果,一方面对原梁起了卸载作用,另一方面,改变了原梁的受力特性,使其具备了弯压构件的特性。这些预加力使梁体内储备了一部分抗力,可以部分地抵消外荷载引起的内力,从而提高了原梁的承载力。

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