鋼(gāng)弦杆橋梁
(1)描述 加固(gù)既有橋梁的一個最常用的方法是在既有構件表麵覆蓋附加鋼板,可(kě)以用螺栓或焊接來(lái)連接覆蓋鋼板、角鋼或其他構件(jiàn)到梁體上,附加鋼板常常連接到既有部(bù)分的邊緣上(shàng),以增加截(jié)麵模量,從而提高構件的柔性(xìng)能力。在很(hěn)多情況(kuàng)的加固過程中(zhōng),構件將被頂起,以釋放在既(jì)有構件中的恒載應力,然後(hòu),新的覆蓋鋼板就可以在千斤頂移走(zǒu)之後,承受活載和恒載應力,這樣(yàng)就可以保證覆蓋鋼板所使用的鋼材為最少,如果橋梁不被頂起,則(zé)覆蓋鋼板就隻能承受活載應力,因此,就需要更多的鋼材。
(2)適用性、優點和(hé)缺點 技術廣泛(fàn)地(dì)應用在(zài)那些柔性能力不足的鋼構件中,這種不足的構件一般包括鋼弦杆(組合和非組(zǔ)合)、底層梁、簡支梁或連續(xù)梁橋中的(de)箱梁(liáng),然而應該注意到(dào),對於組合構件,使用覆蓋(gài)鋼板是最為有效的方法。
使用覆蓋鋼板的方法加(jiā)固既(jì)有橋梁具有(yǒu)很多的優點,如這種方法可以進行快速安裝、需要的特殊設備較少、材料和勞動力(lì)用量最少(shǎo),如果是底(dǐ)部邊緣的應(yīng)力控製(zhì)設計,則甚至可以(yǐ)在(zài)不更換橋麵板的情況下直接覆蓋鋼板,在這種情況下,如果是非組合結構,則效果(guǒ)會更好一些,另外,設計過程也是非(fēi)常簡(jiǎn)單的,隻需很短的時間就能完成設計和施工。
在一些工程實例中,這些優點可能會由於限製交通和頂起(qǐ)橋梁所需(xū)的費用而(ér)抵消了,因(yīn)為使用這種方法時,一般橋梁可能會被封閉或隔離交通車道以釋放在加固期間的應力。另外,如果為了在梁體頂麵(miàn)增加覆蓋鋼(gāng)板而必(bì)須拆除(chú)部分腹(fù)板時,就會帶來很(hěn)大的(de)問題,當覆蓋鋼(gāng)板(bǎn)是連接在底(dǐ)部邊(biān)緣時,就應該檢查橋下淨空高度是否足夠,另外還有一個潛在的問題,即如果在既有構件中使(shǐ)用焊(hàn)接的方法,則可能(néng)會(huì)產生(shēng)和現有的焊接材料不相容的情況。
在覆蓋附(fù)加鋼板的(de)方法中,存在的最大問題是在鋼板端(duān)部焊縫處的疲勞裂縫問題,建議在覆蓋(gài)鋼板端部使用螺栓,在端(duān)部使用螺栓(shuān)將使構件的疲勞等級從E級提高(gāo)到(dào)B級,並由於允許鋼板在理論切割(gē)點處進行切割,從而節約了材(cái)料。
對於這種加固(gù)方法的另外一個解決措施是(shì)碾磨橫向焊縫成(chéng)1:3的坡度,如果使用空氣錘打(dǎ)平焊縫而產生殘餘壓應力,也(yě)會對連接(jiē)加固產生有利的影響,使(shǐ)用這種技(jì)術時,能夠將疲勞應力從E級提高到D級(jí),這兩種(zhǒng)解決措施都(dōu)可以明顯地降低(dī)覆蓋鋼板端部的疲勞裂(liè)縫問題。
(3)設計過程 在設(shè)計(jì)覆蓋鋼板(bǎn)時,基本的設計步驟如下:
1)計算每片梁的活載彎(wān)矩包絡圖和剪力包絡圖。
2)確定每片梁(liáng)所需的截麵模量。
3)確定滿足加固需求和疲勞要求(qiú)的最佳鋼材用量。
4)按照梁的加固和疲(pí)勞要求設計覆蓋鋼板的連接(jiē)。
5)確定覆蓋鋼板的(de)安全切割點(diǎn)。
在以上的設計步驟下,還應該考慮以下的施工方麵:
1)碾磨橫向焊縫成1:3的坡度或用螺栓連接鋼(gāng)板端部,而盡量不要焊接,以減小在覆蓋鋼板端部的(de)疲勞裂縫。
2)在許多(duō)工程實例(lì)中,如果在增加(jiā)覆蓋鋼板之前頂起橋梁(liáng)以釋放恒(héng)載應力,一般可以節約鋼材。
3)覆蓋鋼板的(de)焊接應該在(zài)一個工作日裏完成,這樣就可以減少在(zài)不同溫度下的焊接施工,從而(ér)降低應力(lì)集中的情況。
4)必須用強氣流噴射清除既有梁體的焊接(jiē)表麵。
鋼筋混凝(níng)土橋梁
(1)描述 對鋼筋混凝土橋梁,用覆蓋鋼板或其他型鋼連接到梁體的受拉表麵是(shì)提高(gāo)其(qí)柔性能力的方法之一,鋼板或型鋼通常是由螺栓、插銷(xiāo)鎖或用暗(àn)銷連接的,以增加原有舊的(de)梁體和(hé)新的材料之間的連續性,如果梁體在(zài)剪力方麵也存在不足的情況,可以增加混合條帶和覆蓋(gài)鋼板以提(tí)高剪力和(hé)柔性能力。由於在(zài)大(dà)部分混凝土結構中,恒載(zǎi)占(zhàn)了很大的荷載百分比,所以對於覆蓋(gài)鋼板的最有效(xiào)方法是:在放置覆蓋鋼板前頂起(qǐ)結構以降低構件的恒載應力,增加的覆蓋鋼板也可能需要附加的混凝土以(yǐ)壓縮構件的表麵。
(2)適用性 對於鋼筋混凝土橋梁加固,一個比較成(chéng)功的方法是連接槽(cáo)鋼和(hé)主梁,這種技術用槽鋼截麵進行了試驗,發現這是一種很高效(xiào)的加固方法。這種方法的優點是熱軋成型的槽鋼可以做成所需的各種尺(chǐ)寸,並且在連接之前隻需要進行很少的準備(bèi)工(gōng)作,附加(jiā)泥漿也很容易澆灌到模板之中,在需要加強(qiáng)的地方,可由(yóu)焊接覆蓋鋼板加強槽鋼,當(dāng)熱軋截麵尺寸不合適時,預製槽鋼就是一種有效的(de)替代品,此時,還要(yào)注意在縱向鋼板上安放馬蹄形(xíng)螺栓,以承受由槽鋼傳來的剪力。如果需要承受(shòu)其他的(de)剪(jiǎn)力,則必須(xū)再增加馬蹄螺栓的(de)安裝數量,一(yī)般,建議在螺栓和混凝土之間(jiān)使用環氧樹脂膠,因為,環(huán)氧樹脂膠可以滲透螺栓(shuān)孔,從而降低滑動和提(tí)高組合作用的強度。
(3)設計和分析過程 對於混凝土(tǔ)構件覆蓋鋼板的設計,是(shì)以舊的和新的材料之間的連接效果為基礎的,如果假定可以達到完全(quán)的(de)連續,且沿梁體高度的(de)應變就是完全線性的,計(jì)算(suàn)就非常(cháng)簡單,如前所述,混凝土結構中(zhōng)的大部荷載是恒載,在覆蓋鋼板期間頂起橋麵板將極(jí)大地降低新的鋼材需求量,但同時,附(fù)加鋼材還可(kě)能(néng)導(dǎo)致(zhì)截麵的鋼筋超量問(wèn)題,在很多情況下,這些問題可以通過增加在受壓區的附加混凝土或(huò)筋材而得到解決。
(4)研究現狀 實際上,在很(hěn)多不同(tóng)的條件下都是可以使用覆(fù)蓋鋼(gāng)板的,因為,它們可以用於(yú)提高截麵鋼材的彈性模量、鋼筋混凝土和木質梁的(de)強度等。覆蓋鋼(gāng)板一般(bān)可以提供附加橫截麵麵積和降低構件的長細比,因此,在受壓構件的加固中使用覆蓋鋼板,也是一種很有效(xiào)的方法。