[发明专利]一种可修复的预应力混凝土T梁桥

说明书

技术领域

本发明属于预应力混凝土T梁桥的结构设计和旧桥加固领域，尤其涉及了一种预留加固装置的可修复的预应力混凝土T梁桥，可以应用于新建桥梁的构造设计及既有桥梁的体外预应力加固技术。

背景技术

体外预应力技术是将预应力筋置于混凝土梁体以外，通过端部锚具和转向块传递力，与传统的体内预应力结构相比，具有截面尺寸小、自重轻、预应力筋更换与维护管理方便、预应力摩擦损失小、施工工期短以及耐久性好等优点。但体外预应力混凝土桥梁存在自身的缺陷，例如锚具和转向块承受太大的力而容易破坏，并且我国现行混凝土标准规范中也无具体的规定，因此新建体外预应力桥梁很少。

体外预应力技术在既有桥梁的加固和维修中应用比较广泛，尤其适用于中等跨径的简支梁桥以及先简支后连续的预应力混凝土连续梁桥，能显著提高结构承载力和抗裂度，有效地改善结构的应力状态。在旧桥加固工程中，转向块和锚固块是体外预应力混凝土结构中最关键的构造之一，转向块可以改变力筋方向，锚固系统提供了预加力，其设计直接关系到结构的使用效果和耐久性。按照结构形式，转向块和锚固块可分为钢筋混凝土结构和钢板、钢管组合结构两种，钢筋混凝土及钢制转向块和锚固块多数采用在原结构上植筋安装的做法，由于原结构钢筋密集，结构断面较小，新增转向块破坏原结构的风险较大，这也是体外预应力在装配式梁桥加固中应用较少的主要原因之一。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种设计合理、安全可靠、在桥梁上充分利用体外预应力技术的可修复的预应力混凝土T梁桥。该T梁梁体构造设计即可应用与新建桥梁，也可用于既有桥梁的加固改造。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种可修复的预应力混凝土T梁桥，包括T梁梁体、中横隔板和端横隔板；所述的中横隔板采用带有体外预应力筋的转向块；所述的转向块为肋板式钢筋混凝土块或块式钢筋混凝土块，并且块内埋置导向管，导向管与T梁梁体的钢筋紧密连接；所述的端横隔板采用带有体外预应力筋的锚固块；所述的锚固块为在块内预留波纹管孔道的块式钢筋混凝土块，并且在锚固块与T梁梁体连接的位置设有角钢。

本发明进一步说明，所述的转向块为肋板式钢筋混凝土块时，转向块的纵断面为肋板式的马蹄形纵断面，且马蹄宽度为肋宽的1.5～3倍，马蹄纵断面积占转向块总纵断面积的10%～20%。

本发明进一步说明，所述的锚固块的纵断面为块式的梯形纵断面；所述的锚固块的受力主筋采用直径25mm的HRB400钢筋，且钢筋间距不小于90mm；锚固块的骨架钢筋与T梁梁体的钢筋紧密绑扎。

本发明进一步说明，所述的导向管采用厚度为3mm以上的钢管，在混凝土与导向管端部的连接位置设置软垫，并将导向管末端做成喇叭口形状。另外，对整个导向管部分的结构配置闭口环筋，将转向块的箍筋和环筋与T梁梁体上翼缘的纵向钢筋连接起来。

本发明进一步说明，所述的转向块和锚固块的内部箍筋配筋方式采用有限元模型结合拉压杆模型的方法而确定，即根据公式A=T/σ来计算并确定转向块和锚固块的内部箍筋配筋方式；公式中：A为箍筋面积，T为竖向拉杆中的拉力，σ为设计采用的箍筋应力值。

本发明进一步说明，所述的有限元模型结合拉压杆模型的方法具体步骤为：

步骤一、根据T梁桥的有限元模型计算并画出T梁桥的竖向应力分布图和竖向拉应力截面，找出应力集中地分布的区域，选取该区域进行分析；

步骤二、把转向块和锚固块理想化为由混凝土压杆和钢筋拉杆组成的桁架结构，模拟荷载在结构内部的传递机理，其中拉杆和压杆象征在混凝土构件中实际荷载的传力机制和支撑情况；

步骤三、根据桁架结构简化图和静力平衡条件得出竖向拉杆中的拉力T。

有限元模型是采用有限元法建立的模型。有限元法（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。