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钢丝绳体外预应力损失试验研究

文档作者：刘加顺田晔环马彪杨钊杨延智于天来文档来源：东北林业大学土木工程学院		点击数：	更新时间： 2022年08月28日
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刘加顺等：钢丝绳体外预应力损失试验研究 73
钢丝绳体外预应力损失试验研究
刘加顺， 田晔环， 马彪， 杨钊， 杨延智， 于天来
(东北林业大学土木-1-程学院， 哈尔滨150040)
【摘要】 由于荷载和环境因素等的作用，导致部分桥梁出现损伤，抗剪承载能力不足，影响了交通的正常
运营。采用适当的加固措施，恢复和提高桥梁的承载能力，延长桥梁的使用寿命以适应现代化交通运输的需要变
得十分迫切。钢丝绳体外预应力加固技术属主动加固技术范畴，在桥梁加固领域获得广泛应用。本文通过对1根
因受剪力损伤而进行钢丝绳体外预应力抗剪加固的钢筋混凝土简支梁进行试验，对钢丝绳因松弛体造成的预应
力损失进行了研究，揭示了钢丝绳预应力损失随时间的变化规律。研究结果表明：预应力损失与时间的关系曲线
可分为三个阶段，第一阶段大约在0～75h，此阶段曲线接近直线，预应力损失快，预应力损失在8．44％ ～9．67％之
间；第二阶段大约在75～450h，此阶曲线较陡，预应力损失较快，4．38％ ～5．42％之间；施加预应力450h后，曲线
近于水平直线，预应力几乎不发生损失。研究成果可供桥梁抗剪加固设计与研究参考。
【关键词】 预应力损失；钢丝绳松弛；界限点
【中图分类号】TU375．1 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2013)12—0073—03
目前，我国有大量的旧桥急需进行加固改造，钢
筋混凝土肋梁桥普遍存在斜裂缝，有相当一部分大跨
度预应力混凝土箱梁桥也出现了较为严重的腹板斜
裂缝。这些斜裂缝的存在，加之空气中的腐蚀性气体
的长期作用，钢筋逐渐锈蚀，结构的耐久性降低，使结
构存在安全隐患。现今已有旧桥抗剪加固方法虽然
都可提高结构的抗剪能力，但其各自的缺点却十分明
显，且均属于被动加固。钢丝绳体外预应力技术的主
要加固思想，改变了传统的被动加固模式，而利用主
动施加预应力，对结构实施主动加固。加固的主要工
序为：首先对旧桥的斜裂缝采用化学注胶，然后可通
过扳手给钢丝绳施加预应力，再在钢丝绳外用5em厚
的高性能水泥砂浆封闭。该技术可明显提高结构的
抗剪能力，限制斜裂缝的发展，甚至可保证在使用荷
载作用下，不产生斜裂缝。钢丝绳加固抗剪时，由于
钢丝绳材料的松弛较大，因此合理确定因钢丝绳材料
的松弛而导致的预应力损失十分必要。
1 试验方案
1．1 试验梁设计
为了测量钢丝绳体外预应力损失，试验梁采用一
片钢筋混凝土矩形梁，横截面尺寸为b-h=20cm×
40em，试验梁长L=300cm，计算跨径Lo=280em，混凝
土强度等级为C30。试验梁纵向受拉钢筋采用
HRB335型号钢筋，箍筋选取直径为 8的R235型号
钢筋；裂缝修复采用JN—L低粘度灌封胶，加固材料
采用单根面积A。=10．83mm2的钢丝绳，加固钢丝绳
采取竖直u型封闭布束方式，钢丝绳沿梁跨径方向每
隔15era布置一道，张拉控制应力采用0． ，加固钢
[基金项目】 国家大学生创新训练项目(201210225042)
丝绳的技术指标见表1。
表1 钢丝绳的力学性能 MPa
1．2 试验测点布置
根据研究需要，在试验梁梁端抗剪加固区域的体
外钢丝绳上布置了应变测点，共设16片。应变测点布
置情况见图1，图2。
l NW： NW： I I Nw|Nw』NwI NW Nw{
厂 ]厂 I] 厂I ]rt阴]rt ]厂 I] 广· ]广?十 ]
l 。oo 1500
图1竖向布筋钢丝绳应变片布置图(单位：mm)
1．3 试验加载方案
加固前通过液压千斤顶单调分级等量加载，使梁
产生一定程度的受剪损伤，每级荷载为30kN。在接近
开裂荷载和70％极限荷载时，加密荷载分级，每级荷
载为lOkN。每级加载后，持荷5min，待仪表测试值基
本稳定后，继续下一级加载。在带载情况下对裂缝进
行注胶修复，待修复材料达到试验强度后，安装封闭
式u型箍装体外钢丝绳并设置相应的应变片，然后施

刘凯雁等：高架轨道交通环境振动特性的实测研究 75
高架轨道交通环境振动特性的实测研究
刘凯雁 ， 蒋湘闽
(1．中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司。北京100120；
2．中国五洲工程设计有限公司。 北京100053)
【摘要】对高架轨道交通产生的环境振动进行了现场实测，获得了振动在高架桥结构及自由场地中传播
衰减的数据资料。通过数据处理及分析，研究了高架线路所产生的垂向、水平纵向以及水平横向振动在强度、频
谱方面的特性以及随距离衰减的过程和特点，得到了有价值的结论；计算了线路周边的地面振动级，并依据现行
标准对垂向振动进行了评价。研究对认识和解决城市轨道交通建设发展中面临的环境振动问题提供了可靠的数
据支持。
【关键词】高架轨道交通；环境振动；实测研究；传播衰减；振动评价
【中图分类号】 IIJ311．3 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2013)12—0075—04
我国城市轨道交通历经四十余年的发展，以其大
运量、低能耗、高效便捷等诸多优势有效缓解了城市
交通拥堵问题，为我国经济快速腾飞，提供了有力保
障，但轨道交通环境振动对周边建筑结构安全、精密
仪器的生产使用、特别是对人们的正常生活和工作已
经造成了明显的振动干扰，是当前所面临和亟待解决
的一个突出问题。
我国针对轨道交通环境振动问题的研究起步较
晚。目前国内可供参考的、较为系统的数据资料仍较
为缺乏，且考虑铅垂向振动较多，对水平纵、横向的研
究很少⋯ 。现场实测是研究轨道交通环境振动的重
要手段，它能够客观、全面地反映介质在列车动载下
的实际振动状态。通过对实测结果的处理分析，便可
获得振动在传播衰减等方面的统计特性，为后续研究
提供有效、可靠的依据。
本文通过对轨道交通高架线路进行现场实测，分
别在高架桥结构及自由场地上布置测点，研究了线路
运行所产生的垂向、水平纵向以及水平横向振动在强
度、频谱及衰减方面的特性；计算了线路周边的地面
振动级，并依据现行标准进行了评价。本文研究对认
识和解决城市轨道交环境振动问题提供了可靠的数
据支持。
1 环境振动的测试、评价指标
测试仪器为“SVSA结构振动信号采集、分析系
统”及压电式加速度传感器。测试时，同时记录高架
线路各测点三个方向上的振动加速度。
测试、分析和评价过程中所用指标主要有：
(1) 振动加速度峰值ttraax及有效值口一。
(2) 振动频率．厂。
(3) 振动加速度级VAL和振动级VL。
由图6可知，预应力损失发生在第一、第二阶段，
因此科学确定第二段与第三段的时间界限点尤为关
键。对6条曲线的时间界限点进行统计分析，经验证
界限点服从t分布。取保证率为95％ 时，求得第一界
限点的置信区间为70．78～78．21h，第二界限点的置
信区间为573．59～637．41h，由excel进行处理见表4、
表5。
3 结语
钢丝绳体外预应力的损失过程中呈现出共性规
律，即在加固的前75h内，预应力的损失最为严重，斜
率最大，预应力损失在8．44％ 一9．67％之间；在75h～
605h过程中损失逐渐减小，阶段损失在4．38％ ～
5．42％之间；605h以后损失极小，趋于不变。抗剪加
固时钢丝绳体外预应力的总损失应按不小于15．09％
考虑。
参考文献
[1] 姜红光，王延臣，徐辉．体外预应力加固混凝土简支梁的试验
研究[J]．公路交通科技，2006，23(3)．
[2] 孔保林．体外预应力加固体系的预应力损失估算[J]．河北建
筑科技学院学报，2002，19(3)．
[3] 王鹏，丁汉山，夏文俊，王志．碳绞线体外预应力桥梁预应力损
失监测与分析[J]．特种结构，2008，25(1)．
[4] 张志国．小样本条件下对数正态分布置信区间[J]．齐齐哈尔
大学学报(自然科学版)，2008，(4)．
[收稿日期] 2013—09—03
[作者简介] 刘加顺(1992一)，男，云南曲靖人，本科在读，研
究方向：土木工程交通土建。

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