[發明專利]具有預防護結構的橋梁預應力混凝土結構及設置方法

有效

• 申請號: 201810073183.8
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108130855B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 李鷗;侍剛;潘東發;農代培;賈衛中;王天亮;呂宏奎;何祖發;余力;張凱歌;唐細彪;趙承新;向國;王靜南;鄧金飛;孫連峰;江淦;王波;王翔
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋科學研究院有限公司;中鐵大橋局集團有限公司;武漢海威船舶與海洋工程科技有限公司
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;E01D21/00;E01D22/00;E01D101/28
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛東

本發明公開了一種具有預防護結構的橋梁預應力混凝土結構，其包括預應力混凝土結構和預防護結構；預應力混凝土結構內設有預應力粗鋼筋，預應力粗鋼筋兩端通過錨頭固定于預應力混凝土結構內；預防護結構固定連接于錨頭處的預應力混凝土結構外表面；預防護結構包括朝遠離預應力混凝土結構外表面方向依次設置的柔性防護板和纖維布。本發明還公開了預防護結構的設置方法。本發明通過“柔性防護板加纖維布”方式進行復合防護，能夠對預應力粗鋼筋脆斷后的巨大沖擊進行有效消能，使脆斷的預應力粗鋼筋不刺破預防護結構，從而避免預應力粗鋼筋和破碎的混凝土彈射出預應力混凝土結構、導致人員傷亡或財產損失的安全事故。

技術領域

本發明涉及橋梁施工與維修加固技術領域，具體涉及具有預防護結構的橋梁預應力混凝土結構及預防護結構的設置方法。

背景技術

在橋梁工程中，預應力精軋螺紋粗鋼筋普遍應用于預應力混凝土結構中，如斜拉橋索塔的斜拉索錨固區、預應力混凝土箱梁腹板等結構部位。此類型橋梁結構在投入運營后，精軋螺紋鋼筋意外脆斷和崩出的病害和現象時有發生，且脆斷發生的時間無法預計。

為了給混凝土結構施加預應力效應，精軋螺紋粗鋼筋需要在施工時預先施加高水平的工作預拉應力，初始張力較大，正常工作狀態時具有很大的彈性勢能。預應力粗鋼筋的脆斷在施工過程中較少發生，往往發生在橋梁建成后的一段時期內，隨著預應力粗鋼筋的材料腐蝕、缺陷發展或結構受力、變形等不利因素的相互疊加，出現滯后的突發性延時脆斷。預應力粗鋼筋一旦脆斷，巨大的彈性勢能瞬間轉化為動能，斷裂后的鋼筋將封錨混凝土撞碎，斷裂的粗鋼筋、破碎的混凝土從幾十米甚至上百米高的混凝土結構中彈射掉落下來，對橋面上通行的列車、車輛、行人、橋下過往船只等構成嚴重安全威脅和風險，容易造成嚴重的財產損失或人員傷亡事故，負面影響巨大。

與鋼絞線預應力鋼筋或普通鋼筋相比，預應力精軋螺紋粗鋼筋容易發生脆斷的原因較為復雜，主要原因有：

(1)預應力粗鋼筋在加工成型過程中存在微觀初始缺陷，金屬金相組織異常(珠光體含量較多)、軋制過程中形成的內部微觀缺陷、金屬中含有夾雜物等；

(2)預應力粗鋼筋屈強比為0.9左右，材料的屈強比過高、延性較低，在高應力狀態下容易造成脆性斷裂；

(3)預應力粗鋼筋的設計工作應力水平較高，預留安全余度較小。高強預應力粗鋼筋的屈服強度的設計標準值為930MPa，一般情況下設計張拉控制應力與屈服強度標準值的比例高達0.85～0.90，預留的強度較小；

(4)施工過程中，在運輸、張拉、灌裝等環節施工質量不良，導致預應力粗鋼筋受到碰撞受損、超張拉、應力腐蝕等；

(5)預應力粗鋼筋為脆性材料，設計狀態下應處于受拉狀態。橋梁結構在實際工作過程受力變形，可能導致內部的預應力精軋螺紋粗鋼筋處于受彎或受剪等不利受力狀態。

因此，預應力精軋螺紋粗鋼筋脆斷主要與原材料制造工藝、使用條件和施工質量等因素有關，原因復雜，在當前的技術條件下，脆斷的風險難以徹底避免。

由于預應力粗鋼筋的脆斷的原因較為復雜，實際橋梁工程中的該類事件時有發生，而且發生的時間和數量往往無法控制和預料，隨著橋梁建成投入運營，給橋梁交通安全留下安全隱患，也給管養單位帶來巨大的安全防護壓力。

一些采用此類預應力混凝土結構的橋梁，在橋面上方搭設了與橋面平行的支架和安全防護網，用于遮擋橋塔高空上方脆斷后彈射和掉落下來的預應力粗鋼筋、破碎的混凝土，避免傷及交通車輛和行人。這是一種較為被動的防護措施，造價成本較高，對橋梁外觀改變大，給過往人員造成了較強的壓抑感，造成不良社會影響。

目前，國內尚無對此類預應力混凝土結構中的預應力粗鋼筋脆斷的主動預防護措施進行過試驗研究，也沒有相關公開的技術資料或文獻資料，基本處于空白狀態。

發明內容