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鋼絲繩體外預(yù)應(yīng)力損失試驗研究

文檔作者：劉加順田曄環(huán) 馬彪楊釗楊延智于天來文檔來源：東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年08月28日
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劉加順等：鋼絲繩體外預(yù)應(yīng)力損失試驗研究 73
鋼絲繩體外預(yù)應(yīng)力損失試驗研究
劉加順， 田曄環(huán)， 馬彪， 楊釗， 楊延智， 于天來
(東北林業(yè)大學(xué)土木-1-程學(xué)院， 哈爾濱150040)
【摘要】 由于荷載和環(huán)境因素等的作用，導(dǎo)致部分橋梁出現(xiàn)損傷，抗剪承載能力不足，影響了交通的正常
運(yùn)營。采用適當(dāng)?shù)募庸檀胧謴?fù)和提高橋梁的承載能力，延長橋梁的使用壽命以適應(yīng)現(xiàn)代化交通運(yùn)輸?shù)男枰?
得十分迫切。鋼絲繩體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)屬主動加固技術(shù)范疇，在橋梁加固領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本文通過對1根
因受剪力損傷而進(jìn)行鋼絲繩體外預(yù)應(yīng)力抗剪加固的鋼筋混凝土簡支梁進(jìn)行試驗，對鋼絲繩因松弛體造成的預(yù)應(yīng)
力損失進(jìn)行了研究，揭示了鋼絲繩預(yù)應(yīng)力損失隨時間的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：預(yù)應(yīng)力損失與時間的關(guān)系曲線
可分為三個階段，第一階段大約在0～75h，此階段曲線接近直線，預(yù)應(yīng)力損失快，預(yù)應(yīng)力損失在8．44％ ～9．67％之
間；第二階段大約在75～450h，此階曲線較陡，預(yù)應(yīng)力損失較快，4．38％ ～5．42％之間；施加預(yù)應(yīng)力450h后，曲線
近于水平直線，預(yù)應(yīng)力幾乎不發(fā)生損失。研究成果可供橋梁抗剪加固設(shè)計與研究參考。
【關(guān)鍵詞】 預(yù)應(yīng)力損失；鋼絲繩松弛；界限點
【中圖分類號】TU375．1 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 B 【文章編號】 1001—6864(2013)12—0073—03
目前，我國有大量的舊橋急需進(jìn)行加固改造，鋼
筋混凝土肋梁橋普遍存在斜裂縫，有相當(dāng)一部分大跨
度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋也出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的腹板斜
裂縫。這些斜裂縫的存在，加之空氣中的腐蝕性氣體
的長期作用，鋼筋逐漸銹蝕，結(jié)構(gòu)的耐久性降低，使結(jié)
構(gòu)存在安全隱患?，F(xiàn)今已有舊橋抗剪加固方法雖然
都可提高結(jié)構(gòu)的抗剪能力，但其各自的缺點卻十分明
顯，且均屬于被動加固。鋼絲繩體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的主
要加固思想，改變了傳統(tǒng)的被動加固模式，而利用主
動施加預(yù)應(yīng)力，對結(jié)構(gòu)實施主動加固。加固的主要工
序為：首先對舊橋的斜裂縫采用化學(xué)注膠，然后可通
過扳手給鋼絲繩施加預(yù)應(yīng)力，再在鋼絲繩外用5em厚
的高性能水泥砂漿封閉。該技術(shù)可明顯提高結(jié)構(gòu)的
抗剪能力，限制斜裂縫的發(fā)展，甚至可保證在使用荷
載作用下，不產(chǎn)生斜裂縫。鋼絲繩加固抗剪時，由于
鋼絲繩材料的松弛較大，因此合理確定因鋼絲繩材料
的松弛而導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失十分必要。
1 試驗方案
1．1 試驗梁設(shè)計
為了測量鋼絲繩體外預(yù)應(yīng)力損失，試驗梁采用一
片鋼筋混凝土矩形梁，橫截面尺寸為b-h=20cm×
40em，試驗梁長L=300cm，計算跨徑Lo=280em，混凝
土強(qiáng)度等級為C30。試驗梁縱向受拉鋼筋采用
HRB335型號鋼筋，箍筋選取直徑為 8的R235型號
鋼筋；裂縫修復(fù)采用JN—L低粘度灌封膠，加固材料
采用單根面積A。=10．83mm2的鋼絲繩，加固鋼絲繩
采取豎直u型封閉布束方式，鋼絲繩沿梁跨徑方向每
隔15era布置一道，張拉控制應(yīng)力采用0． ，加固鋼
[基金項目】 國家大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目(201210225042)
絲繩的技術(shù)指標(biāo)見表1。
表1 鋼絲繩的力學(xué)性能 MPa
1．2 試驗測點布置
根據(jù)研究需要，在試驗梁梁端抗剪加固區(qū)域的體
外鋼絲繩上布置了應(yīng)變測點，共設(shè)16片。應(yīng)變測點布
置情況見圖1，圖2。
l NW： NW： I I Nw|Nw』NwI NW Nw{
廠 ]廠 I] 廠I ]rt陰]rt ]廠 I] 廣· ]廣?十 ]
l 。oo 1500
圖1豎向布筋鋼絲繩應(yīng)變片布置圖(單位：mm)
1．3 試驗加載方案
加固前通過液壓千斤頂單調(diào)分級等量加載，使梁
產(chǎn)生一定程度的受剪損傷，每級荷載為30kN。在接近
開裂荷載和70％極限荷載時，加密荷載分級，每級荷
載為lOkN。每級加載后，持荷5min，待儀表測試值基
本穩(wěn)定后，繼續(xù)下一級加載。在帶載情況下對裂縫進(jìn)
行注膠修復(fù)，待修復(fù)材料達(dá)到試驗強(qiáng)度后，安裝封閉
式u型箍裝體外鋼絲繩并設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)變片，然后施

劉凱雁等：高架軌道交通環(huán)境振動特性的實測研究 75
高架軌道交通環(huán)境振動特性的實測研究
劉凱雁 ， 蔣湘閩
(1．中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計院工程有限公司。北京100120；
2．中國五洲工程設(shè)計有限公司。 北京100053)
【摘要】對高架軌道交通產(chǎn)生的環(huán)境振動進(jìn)行了現(xiàn)場實測，獲得了振動在高架橋結(jié)構(gòu)及自由場地中傳播
衰減的數(shù)據(jù)資料。通過數(shù)據(jù)處理及分析，研究了高架線路所產(chǎn)生的垂向、水平縱向以及水平橫向振動在強(qiáng)度、頻
譜方面的特性以及隨距離衰減的過程和特點，得到了有價值的結(jié)論；計算了線路周邊的地面振動級，并依據(jù)現(xiàn)行
標(biāo)準(zhǔn)對垂向振動進(jìn)行了評價。研究對認(rèn)識和解決城市軌道交通建設(shè)發(fā)展中面臨的環(huán)境振動問題提供了可靠的數(shù)
據(jù)支持。
【關(guān)鍵詞】高架軌道交通；環(huán)境振動；實測研究；傳播衰減；振動評價
【中圖分類號】 IIJ311．3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 B 【文章編號】 1001—6864(2013)12—0075—04
我國城市軌道交通歷經(jīng)四十余年的發(fā)展，以其大
運(yùn)量、低能耗、高效便捷等諸多優(yōu)勢有效緩解了城市
交通擁堵問題，為我國經(jīng)濟(jì)快速騰飛，提供了有力保
障，但軌道交通環(huán)境振動對周邊建筑結(jié)構(gòu)安全、精密
儀器的生產(chǎn)使用、特別是對人們的正常生活和工作已
經(jīng)造成了明顯的振動干擾，是當(dāng)前所面臨和亟待解決
的一個突出問題。
我國針對軌道交通環(huán)境振動問題的研究起步較
晚。目前國內(nèi)可供參考的、較為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資料仍較
為缺乏，且考慮鉛垂向振動較多，對水平縱、橫向的研
究很少? ?，F(xiàn)場實測是研究軌道交通環(huán)境振動的重
要手段，它能夠客觀、全面地反映介質(zhì)在列車動載下
的實際振動狀態(tài)。通過對實測結(jié)果的處理分析，便可
獲得振動在傳播衰減等方面的統(tǒng)計特性，為后續(xù)研究
提供有效、可靠的依據(jù)。
本文通過對軌道交通高架線路進(jìn)行現(xiàn)場實測，分
別在高架橋結(jié)構(gòu)及自由場地上布置測點，研究了線路
運(yùn)行所產(chǎn)生的垂向、水平縱向以及水平橫向振動在強(qiáng)
度、頻譜及衰減方面的特性；計算了線路周邊的地面
振動級，并依據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了評價。本文研究對認(rèn)
識和解決城市軌道交環(huán)境振動問題提供了可靠的數(shù)
據(jù)支持。
1 環(huán)境振動的測試、評價指標(biāo)
測試儀器為“SVSA結(jié)構(gòu)振動信號采集、分析系
統(tǒng)”及壓電式加速度傳感器。測試時，同時記錄高架
線路各測點三個方向上的振動加速度。
測試、分析和評價過程中所用指標(biāo)主要有：
(1) 振動加速度峰值ttraax及有效值口一。
(2) 振動頻率．廠。
(3) 振動加速度級VAL和振動級VL。
由圖6可知，預(yù)應(yīng)力損失發(fā)生在第一、第二階段，
因此科學(xué)確定第二段與第三段的時間界限點尤為關(guān)
鍵。對6條曲線的時間界限點進(jìn)行統(tǒng)計分析，經(jīng)驗證
界限點服從t分布。取保證率為95％ 時，求得第一界
限點的置信區(qū)間為70．78～78．21h，第二界限點的置
信區(qū)間為573．59～637．41h，由excel進(jìn)行處理見表4、
表5。
3 結(jié)語
鋼絲繩體外預(yù)應(yīng)力的損失過程中呈現(xiàn)出共性規(guī)
律，即在加固的前75h內(nèi)，預(yù)應(yīng)力的損失最為嚴(yán)重，斜
率最大，預(yù)應(yīng)力損失在8．44％ 一9．67％之間；在75h～
605h過程中損失逐漸減小，階段損失在4．38％ ～
5．42％之間；605h以后損失極小，趨于不變?？辜艏?
固時鋼絲繩體外預(yù)應(yīng)力的總損失應(yīng)按不小于15．09％
考慮。
參考文獻(xiàn)
[1] 姜紅光，王延臣，徐輝．體外預(yù)應(yīng)力加固混凝土簡支梁的試驗
研究[J]．公路交通科技，2006，23(3)．
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筑科技學(xué)院學(xué)報，2002，19(3)．
[3] 王鵬，丁漢山，夏文俊，王志．碳絞線體外預(yù)應(yīng)力橋梁預(yù)應(yīng)力損
失監(jiān)測與分析[J]．特種結(jié)構(gòu)，2008，25(1)．
[4] 張志國．小樣本條件下對數(shù)正態(tài)分布置信區(qū)間[J]．齊齊哈爾
大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008，(4)．
[收稿日期] 2013—09—03
[作者簡介] 劉加順(1992一)，男，云南曲靖人，本科在讀，研
究方向：土木工程交通土建。

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