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设计方案展示

外加预应力加固法

预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢杆对结构构件或整体进行加固的方法,特点是通过预应力手段强迫后加部分(拉杆或撑杆)受力,改变原结构内力分布井降低原结构应力水平。
此方法具有加图、卸荷、改变结构内力的三重效果,具有施工方便经济可靠,预应力筋(束)可单独防腐甚至更换的特点。
话用范围:适用于大跨度结构加固,以及采用一殷方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。
预应力加固法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重效果,适用于大跨结构加固,以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。
体外预应力技术由于具有施工方便、经济可靠,预应力筋(束)可以单独防腐甚至可以更换等特点,近年来,已被广泛应用于旧桥的加固工程中。众多的工程实践证明,利用体外预应力加固旧桥,能显著提高结构承载力和抗裂度,有效改善结构的应力状态。
体外预应力就是设置在混凝土体外的预应力筋给混凝土施加的预应力。体外预应力混凝土也称无粘结预应力混凝土,是一种预应力筋直接设置在体外,或者预应力筋设置在混凝土体内,但无需进行孔道灌浆的无粘结预应力混凝土。它与预应力混凝土的区别在于预应力筋与混凝土的无粘结性。自20 世纪80 年代开始,无粘结预应力混凝土在我国房屋建筑中得到广泛的应用,后来逐渐被应用于桥梁结构中。
在上述钢结构加固方案中,预应力是加固和修复钢结构的一种有效方法。预应力加固钢结构的方法就是通过施加预应力,使结构或构件产生与设计荷载作用下的应力符号相反的应力,从而调整结构的受力状态,降低内力峰值,提高构件或结构的承载力;同时可有效改善结构的变形性能,减少其跨中挠度,提高结构的刚度和稳定性。其主要优点有:
(1)加固工作可在不卸载、不停产、不中断行车的情况下进行,施工操作简便而又灵活;
(2)与加大构件截面法相比不需大量加固零配件及其连接固定工作,省工省料;
(3)通常增设预应力拉杆进行加固,因此,提高被加固结构的超静定次数,从而提高结构整体安全性,并且因为不破坏原结构,只在原来的基础上进行强化,因此安全可靠;
(4)可充分利用高强钢材,不增加结构的截面尺寸和自重;
(5)扩大结构弹性受力幅度。
预应力加固钢结构时,根据结构类型不同,施加预应力的方法通常有两种:
一种是通过张拉配置的预应力筋对结构或构件施加预应力,从而调整改善结构受力状态,致使内力重分布;
另一种是不采用预应力筋,而通过调整现有钢结构的支座高差,改变支承反力的大小,从而也可使结构内力重分布,达到预应力的目的。其中前者是国内外工程实践中常用的加固方法,也称为体外预应力加固方法。
预应力加固钢结构除遵守一般钢结构加固的原则与规定外,还具有以下的特点:
(1)进行静力计算时必须首先确定一些与调整应力有关的数值,如张拉控制应力值、支座位移值等。
(2)要确定调整应力时的合理荷载值或应力水平,换言之,要分析判断加固结构时是否需要全部卸载,或卸载至某一水平。
另外,通过张拉预应力筋,施加预应力加固钢结构的计算中还应遵守下列原则:
(1)预应力筋与被加固结构或构件均在材料弹性范围内受力,两者在加固后的荷载作用下同时达到各自材料的强度设计值;
(2)充分发挥钢材的强度潜力,应设计预应力筋的张拉控制应力使被加固结构或构件的荷载应力卸载至其反向应力的极值;
(3)预应力加固设计中同样应当考虑预应力分项系数和荷载分项系数等。

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