1、水平筋與斜筋:由高強螺紋粗鋼筋組成,構(gòu)造見圖2,其作用是施加預(yù)應(yīng)力提高梁的承載能力。
2、梁端錨固:先將梁端部分混凝土橋面板鑿掉,將梁端頂面上角鑿成與斜筋傾斜方向相垂直的斜面(需剪斷局部架立鋼筋和箍筋),在端橫隔板上開鑿與斜筋方向相同的斜孔,然后,將用角鋼或槽鋼制作的支承墊座用環(huán)氧砂漿固定在已鑿好的梁端斜面上。斜筋穿過橫隔梁和支承墊座的斜孔,用千斤頂進行張拉并用螺母錨固在支承墊座上,最后用混凝土將錨頭封閉,見圖3。
3、水平滑塊:由聯(lián)接斜筋和水平筋的活動滑塊支承座和固定在梁底的支承鋼墊組成,其構(gòu)造見圖4,其主要功能是通過滑塊的水平滑動,以調(diào)整斜筋與水平筋之間的內(nèi)力分配比例,并使表面受力趨于均勻。
二、體外預(yù)應(yīng)力提高荷載等級計算:已知的設(shè)計參數(shù)如下:1.T梁混凝土設(shè)計標(biāo)號25Mpa。水平筋極限應(yīng)力計算時,取,截面強度計算時取混凝土抗壓設(shè)計強度,取混凝土極限壓應(yīng)變
2.原T梁配筋參數(shù):其T梁截面配筋見圖5
跨中截面:,
支點截面:,
,,
. 原梁斜截面內(nèi)受拉縱向鋼筋的配筋率:
3. 體外索配筋參數(shù):
經(jīng)加固設(shè)計分析,體外索水平筋取為,斜筋取為,均為冷拉Ⅲ級鋼(單控)。
兩墊板中心之間的水平距離:,上錨固點至墊板中心的水平距離:
,
體外預(yù)應(yīng)力筋至T梁底距離
體外預(yù)應(yīng)力損失:
1)預(yù)應(yīng)力鋼筋與水平滑塊之間的摩擦:因是水平張拉
2)具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失: ,因是水平張拉,故,查規(guī)范按計,
3)溫差引起的損失:。
、:分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土的線膨脹系數(shù),
,Δt:為年最高溫度與施工時的溫度差;15°
故:
4)分批張拉引起的混凝土彈性壓縮損失:因單片梁兩根水平鋼筋同時張拉,使單片梁間的。
5)鋼筋松弛引起的損失:一次張拉
6)混凝土收縮與徐變引起的應(yīng)力損失
因舊橋混凝土的收縮與徐變在長期使用過程中已基本完成。體外筋加固體系并不會使橋梁恒載增加許多,且使原梁受壓區(qū)的應(yīng)力明顯減少。因此,即可近似取混凝土收縮、徐變損失。于是,體外筋加固中預(yù)應(yīng)力鋼筋總的應(yīng)力損失為:
預(yù)應(yīng)力水平筋重心到截面上邊緣的距離
無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力,滑塊與梁底之間的摩擦系數(shù)(屬于滑動摩擦),反映斜筋與水平筋拉力之比的系數(shù),體外斜筋中的有效預(yù)應(yīng)力
1、計算體外鋼筋的極限應(yīng)力:
由于水平筋和斜筋在材料及其截面面積方面的差別,其有效預(yù)應(yīng)力是不同的,亦即兩者的應(yīng)變量也不同。若以水平筋的應(yīng)變?yōu)闇?zhǔn),將斜筋的應(yīng)變狀態(tài)換算為水平筋的應(yīng)變狀態(tài),并在此情況下求出體外筋的總長度,即為體外筋的換算長度。式中分別為體外預(yù)應(yīng)力水平筋和斜筋中由有效預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變。
,則。令:。梁跨中破壞 截面的剛度與極限狀態(tài)下梁體各截面平均剛度的比值,體外預(yù)應(yīng)力鋼筋換算長度與梁的計算跨徑之,與支承條件有關(guān)的撓度系數(shù)對于按均布荷載考慮的簡支梁由彈性變形理論可求出,體外水平筋配筋率,原梁受拉鋼筋配筋率,原梁受壓鋼筋配筋率,參照現(xiàn)行公路橋規(guī)(JTJ023-85)中對鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的強度計算方法,按矩形截面試算:體外水平筋的極限應(yīng)力,R ab’iχ=σAy+AgRg-A’gR’g 則,令水平筋極限高度系數(shù)ξy為梁發(fā)生截面破壞時實際受壓區(qū)高度χs與體外水平筋重心到梁頂面的距離之比,即,
∴,再將代入上式,可得 ,將此式展開并經(jīng)整理即得矩形截面體外水平筋極限高度系數(shù),為體外水平筋的極限應(yīng)力增量,其上式中
由圖6中假定當(dāng)最大彎矩截面發(fā)生破壞時,兩個未破壞的梁段均發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動,即無撓曲變形的幾何關(guān)系,三角形的相似比可建立如下幾何方程:; :體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的總伸長值。:梁破壞時的極限撓曲值。 :梁發(fā)生截面破壞時實際受壓區(qū)高度。由上式得:,根據(jù)總伸長量即可求出體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的極限應(yīng)變增量;考慮體外筋中有效預(yù)應(yīng)力的影響后,體外預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)變其中εy為體外預(yù)應(yīng)力水平筋中由有效預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變。由于體外水平筋在梁達(dá)到極限狀態(tài)時并不屈服,因此,將上式兩端分別乘以預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量,則體外水平筋的極限應(yīng)力可用下式表示:此式第二項即為體外預(yù)應(yīng)力水平筋的極限應(yīng)力增量,又由于與加固梁跨中極限撓度則可導(dǎo)出:將其化簡后可得一關(guān)于水平筋極限應(yīng)力增量的一元二次方程。即:;式中系數(shù)
解方程::即:;
解出::;則水平筋極限應(yīng)力為:
其體外斜筋極限應(yīng)力公式為:;由于體外斜筋與水平筋配筋面積不同,取大者,;則
2。計算抗彎強度
由于%26lt;
,說明中性軸在T梁的頂板內(nèi),即為第一類T形。因而按寬度為的矩形截面計算抗彎強度。在此可忽略受壓區(qū)鋼筋的影響,則由規(guī)范公式計算中性軸位置:
受拉鋼筋合力作用點到體外索水平筋重心的距離為:
;
再由規(guī)范公式計算加固體系的抗彎強度:
該梁提高等級后由汽車荷載控制設(shè)計,跨中截面的最大計算彎距;
因此經(jīng)體外筋加固之后,梁的抗彎強度滿足設(shè)計。
3.計算抗剪強度
該梁最大支點剪力由掛車-100控制,其值為;作用在梁端部體外筋中的預(yù)加力應(yīng)作為外力考慮,其豎向分量將抵消一部分外荷剪力。假定在極限狀態(tài)下,體外斜筋中的應(yīng)力為,考慮材料安全系數(shù)后,則其預(yù)剪力的豎向分量為:;
;
;計算表明,經(jīng)體外筋加固后梁端不會出現(xiàn)斜壓破壞。
由規(guī)范(4.1.10-2)及(4.1.10-3)式得:
經(jīng)體外筋加固后,該梁抗剪強度滿足要求。