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钢弦杆桥梁和钢筋混凝土桥梁增加覆盖钢板阐述
更新时间:2021-04-10 17:51
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钢弦杆桥梁

(1)描述 加固既有桥梁的一个最常用的方法是在既有构件表面覆盖附加钢板,可以用螺栓或焊接来连接覆盖钢板、角钢或其他构件到梁体上,附加钢板常常连接到既有部分的边缘上,以增加截面模量,从而提高构件的柔性能力。在很多情况的加固过程中,构件将被顶起,以释放在既有构件中的恒载应力,然后,新的覆盖钢板就可以在千斤顶移走之后,承受活载和恒载应力,这样就可以保证覆盖钢板所使用的钢材为最少,如果桥梁不被顶起,则覆盖钢板就只能承受活载应力,因此,就需要更多的钢材。

(2)适用性、优点和缺点 技术广泛地应用在那些柔性能力不足的钢构件中,这种不足的构件一般包括钢弦杆(组合和非组合)、底层梁、简支梁或连续梁桥中的箱梁,然而应该注意到,对于组合构件,使用覆盖钢板是最为有效的方法。

使用覆盖钢板的方法加固既有桥梁具有很多的优点,如这种方法可以进行快速安装、需要的特殊设备较少、材料和劳动力用量最少,如果是底部边缘的应力控制设计,则甚至可以在不更换桥面板的情况下直接覆盖钢板,在这种情况下,如果是非组合结构,则效果会更好一些,另外,设计过程也是非常简单的,只需很短的时间就能完成设计和施工。

在一些工程实例中,这些优点可能会由于限制交通和顶起桥梁所需的费用而抵消了,因为使用这种方法时,一般桥梁可能会被封闭或隔离交通车道以释放在加固期间的应力。另外,如果为了在梁体顶面增加覆盖钢板而必须拆除部分腹板时,就会带来很大的问题,当覆盖钢板是连接在底部边缘时,就应该检查桥下净空高度是否足够,另外还有一个潜在的问题,即如果在既有构件中使用焊接的方法,则可能会产生和现有的焊接材料不相容的情况。

在覆盖附加钢板的方法中,存在的最大问题是在钢板端部焊缝处的疲劳裂缝问题,建议在覆盖钢板端部使用螺栓,在端部使用螺栓将使构件的疲劳等级从E级提高到B级,并由于允许钢板在理论切割点处进行切割,从而节约了材料。

对于这种加固方法的另外一个解决措施是碾磨横向焊缝成1:3的坡度,如果使用空气锤打平焊缝而产生残余压应力,也会对连接加固产生有利的影响,使用这种技术时,能够将疲劳应力从E级提高到D级,这两种解决措施都可以明显地降低覆盖钢板端部的疲劳裂缝问题。

(3)设计过程 在设计覆盖钢板时,基本的设计步骤如下:

1)计算每片梁的活载弯矩包络图和剪力包络图。

2)确定每片梁所需的截面模量。

3)确定满足加固需求和疲劳要求的最佳钢材用量。

4)按照梁的加固和疲劳要求设计覆盖钢板的连接。

5)确定覆盖钢板的安全切割点。

在以上的设计步骤下,还应该考虑以下的施工方面:

1)碾磨横向焊缝成1:3的坡度或用螺栓连接钢板端部,而尽量不要焊接,以减小在覆盖钢板端部的疲劳裂缝。

2)在许多工程实例中,如果在增加覆盖钢板之前顶起桥梁以释放恒载应力,一般可以节约钢材。

3)覆盖钢板的焊接应该在一个工作日里完成,这样就可以减少在不同温度下的焊接施工,从而降低应力集中的情况。

4)必须用强气流喷射清除既有梁体的焊接表面。

钢筋混凝土桥梁

(1)描述 对钢筋混凝土桥梁,用覆盖钢板或其他型钢连接到梁体的受拉表面是提高其柔性能力的方法之一,钢板或型钢通常是由螺栓、插销锁或用暗销连接的,以增加原有旧的梁体和新的材料之间的连续性,如果梁体在剪力方面也存在不足的情况,可以增加混合条带和覆盖钢板以提高剪力和柔性能力。由于在大部分混凝土结构中,恒载占了很大的荷载百分比,所以对于覆盖钢板的最有效方法是:在放置覆盖钢板前顶起结构以降低构件的恒载应力,增加的覆盖钢板也可能需要附加的混凝土以压缩构件的表面。

(2)适用性 对于钢筋混凝土桥梁加固,一个比较成功的方法是连接槽钢和主梁,这种技术用槽钢截面进行了试验,发现这是一种很高效的加固方法。这种方法的优点是热轧成型的槽钢可以做成所需的各种尺寸,并且在连接之前只需要进行很少的准备工作,附加泥浆也很容易浇灌到模板之中,在需要加强的地方,可由焊接覆盖钢板加强槽钢,当热轧截面尺寸不合适时,预制槽钢就是一种有效的替代品,此时,还要注意在纵向钢板上安放马蹄形螺栓,以承受由槽钢传来的剪力。如果需要承受其他的剪力,则必须再增加马蹄螺栓的安装数量,一般,建议在螺栓和混凝土之间使用环氧树脂胶,因为,环氧树脂胶可以渗透螺栓孔,从而降低滑动和提高组合作用的强度。

(3)设计和分析过程 对于混凝土构件覆盖钢板的设计,是以旧的和新的材料之间的连接效果为基础的,如果假定可以达到完全的连续,且沿梁体高度的应变就是完全线性的,计算就非常简单,如前所述,混凝土结构中的大部荷载是恒载,在覆盖钢板期间顶起桥面板将极大地降低新的钢材需求量,但同时,附加钢材还可能导致截面的钢筋超量问题,在很多情况下,这些问题可以通过增加在受压区的附加混凝土或筋材而得到解决。

(4)研究现状 实际上,在很多不同的条件下都是可以使用覆盖钢板的,因为,它们可以用于提高截面钢材的弹性模量、钢筋混凝土和木质梁的强度等。覆盖钢板一般可以提供附加横截面面积和降低构件的长细比,因此,在受压构件的加固中使用覆盖钢板,也是一种很有效的方法。

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