CN104612062B - 一种利用环境温差的无铰拱桥预应力综合加固法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用环境温差的无铰拱桥预应力综合加固法，包括以下步骤：通过结构病害调查，技术状况评定，恒载应力分析，承载力检算，综合确定需要达到的内力调整量；对结构进行环境温差下的内力分析，确定温度变化引起的结构内力变化量；在掌握桥梁合拢温度及近年来桥位处季节温度变化的基础上，选取合理的环境温差的时机对结构进行临时内力调整并浇注加固层混凝土（或粘贴钢板、碳纤维布）。本发明构思巧妙，利用了超静定结构由于变形（环境温度引起）受约束产生次内力的原理，巧妙地利用环境温差作用对待加固结构进行临时内力调整，使得加固后新加固混凝土处于预压或者预拉（结构预应力），减小了新老混凝土的应力差，改善了加固组合截面的受力性能。

Description

一种利用环境温差的无铰拱桥预应力综合加固法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别是一种利用环境温差的结构预应力综合加固法。

背景技术

增大截面加固法（含粘贴钢板或碳纤维）广泛用于各类桥梁及建筑结构等的加固。增大截面法属于被动加固法，构件原截面要承受加固前本身的自重及因截面增大而产生的自重作用，加固后的组合截面中，新增部分只承受加固后的活载作用，而原截面则要承受加固前、后的恒、活载作用。加固结构（截面）属于二次受力结构（截面），加固层材料存在一定程度的“应变（应力）滞后”，如附图1所示。由于增大截面法是一种被动加固法，“应变滞后”的程度与加固时截面的内力状态有关，不同的“应变滞后”有可能会使得老（或新）材料达到强度极限时，新（或老）材料还原未达到其强度极限，从而会削弱其正常使用性能，尽管可能不会影响其极限承载力。例如，对于钢筋混凝土结构，如果新加固层的混凝土应变滞后严重，可能出现裂缝自新老交界面混凝土向外扩展的情况；也可能由于应变滞后不大（恒载比例较小），新加固层由于应变增长更快而出现，新加固层首先开裂的情况，这都会降低组合截面的正常使用性能。

为减小加固后新材料的应变（应力）滞后，改善加固后组合截面的受力性能，混凝土结构加固设计规范建议在加固前进行卸载，但是卸载往往通过卸除活载或者部分卸除恒载实现，未考虑加固施工过程中由于环境温度变化引起的结构的内力调整。盲目地选取加固施工的时机，可能会因环境温度变化而削弱卸载的效果，同时，也可能放大卸载的效果以致出现结构安全隐患。

基于此，结构加固应考虑环境温度变化对内力的影响，加固施工时机的选取应综合考虑环境温度的变化及其他卸载措施。

发明内容

本发明的目的是要提供一种利用环境温差的结构预应力综合加固法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种利用环境温差的结构预应力综合加固法，包括以下步骤：

1）通过结构病害调查，技术状况评定，恒载应力分析，承载力检算，综合确定需要达到的内力调整量；

2）对结构进行环境温差下的内力分析，确定温度变化引起的结构内力变化量；

3）在掌握结构施工时的环境温度及近年来桥位处季节温度变化的基础上，选取合理的时机，利用环境温差对结构进行内力调整；

4）进行加固施工。

作为本发明的优选方案，所述步骤3）中合理的环境温差的时机可以是一年中的高温季节或者低温季节，也可以是经气象预报获取的可靠的短时期内的高温或者低温周期，该周期的长度足够完成加固施工。

与现有技术相比，本发明有益效果：

本发明构思巧妙，利用了超静定结构由于变形（环境温度引起）受约束产生次内力的原理，巧妙地对待加固结构进行临时内力调整，使得新加固材料可以有效减小恒载引起的应力（应变）滞后，改善加固组合截面的受力性能。本发明构思新颖，巧妙地利用环境温差对待加固超静定结构进行临时内力调整，同其他诸如临时加、减荷载等相比，该方法简单易行、经济合理，操作上也十分方便。

附图说明

图1为无铰拱桥常见的病害示意图；

图2为无铰拱桥在升温下的弯矩示意图；

图3为无铰拱桥在降温下的弯矩示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例（以无铰拱桥拱脚的卸载加固为例）对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示为无铰拱桥1常见的病害示意图，2为左侧拱脚，3为拱顶，4为右侧拱脚，无铰拱桥1在恒载及运营活载作用下，常见的病害发生在拱脚拱背侧（负弯矩引起）及拱顶拱腹侧（正弯矩引起）；图1中，左拱脚开裂21、拱顶开裂31和右拱脚开裂41；图2、3分别为该无铰拱桥1在降温和升温情况下的弯矩示意图。从图2可以看出，环境降温则会增大左侧拱脚2和右侧拱脚4的负弯矩和拱顶3的正弯矩；反之，如图3，环境升温可以降低左侧拱脚2和右侧拱脚4的负弯矩及拱顶3的正弯矩。因此，恰当利用环境温差可以对拱脚负弯矩及拱顶正弯矩同时进行卸载。其具体实施工序如下：通过对无铰拱桥1的结构病害调查，技术状况评定，恒载应力分析，承载力检算，综合确定需要达到的内力调整量；对无铰拱桥1进行环境温差下的内力分析，确定温度变化引起的桥梁正、负弯矩值大小；在掌握桥梁合拢温度及近年来桥位处季节温度变化的基础上，选取合理的环境温差的时机对桥梁的拱脚负弯矩及拱顶正弯矩同时进行内力调整；最后，进行加固施工。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用环境温差的无铰拱桥预应力综合加固法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过无铰拱桥病害调查，技术状况评定，恒载应力分析，承载力检算，综合确定需要达到的内力调整量；

2)对无铰拱桥进行环境温差下的内力分析，确定温度变化引起的无铰拱桥内力变化量；

3)在掌握结构施工时的环境温度及近年来桥位处季节温度变化的基础上，选取合理的时机，利用环境温差对无铰拱桥进行内力调整；

4)进行加固施工。

2.根据权利要求1所述的一种利用环境温差的无铰拱桥预应力综合加固方法，其特征在于：所述步骤3)中合理的时机是一年中的高温季节或者低温季节，或者是经气象预报获取的可靠的短时期内的高温或者低温周期，该周期的长度足够完成加固施工。