体外预应力加固技术在某连续板梁中的工程应用

发布时间：2022-10-05 10:02 热度：

　　摘要：体外预应力加固技术是一种受力途径明确，可显著提高承载力的加固方式。本文结合工程实例,提出了水平力筋布置形式下加固某板梁的设计与施工方法，对该桥使用寿命的延长具有一定的意义。

　　关键词：桥梁加固，体外预应力，设计，施工

　　1、概述

　　在桥梁建设飞速发展的今天,上个世纪修建的许多公路陆续地进入了维修期,对已经出现严重病害且不能满足实际交通需求的桥梁，急需采取工程措施进行加固或改造。常见加固方法有体外预应力加固技术、粘贴钢板加固技术、增大构件截面加固技术、裂缝修补加固技术等。本文拟通过工程实例介绍体外预应力加固技术在预应力混凝土连续板梁中的应用。

　　体外预应力加固法是采用外接预应力钢拉杆对结构构件进行加固的方法，改变原结构内力分布并降低原结构应力水平，使一般加固结构中所有的应力应变滞后现象得以完全消除，因此，后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载力可显著提高。体外预应力加固根据加固目的及被加固结构受力要求的不同分为直线式、折线式、曲线式等拉杆布置方式。【1】本文工程实例采取的是直线式。

　　2、工程概况

　　某预应力混凝土连续整体空心板桥，跨径布置为20m+3×25m+20m，板厚1.3m，分左右两幅。左幅板顶板包括翼缘宽13.5m，底板宽9.2m;右幅板顶板包括翼缘宽17.5m，底板宽12.53m。板内横梁设在墩顶处，其构造宽度同主梁。桥面纵向为平坡，横向为2%双向横坡。桥墩采用柱式墩，基础为钻孔灌注桩。支座采用GPZ系列盆式橡胶支座。主梁采用满布支架整体现浇施工，逐次形成连续体系。本桥于2000年5月竣工。经2007年检测，其重点病害发生在第三跨，主要表现为第三跨出现了多条横向通长裂缝，最大缝宽达0.22mm，该缝位于正弯矩较大的跨中部位。该跨的钢筋锈蚀测试结果表明构件试验区域内钢筋有锈蚀活动性。静载试验表明结构等效设计荷载作用下，所测应变残余值较大，挠度残余值基本满足相关规定及要求，结构测试跨弹性恢复能力略有所降低。

　　2.1加固方案分析

　　(1) 复核验算

　　本次验算仅对出现重点病害的左幅进行分析。模型计算采用平面杆系理论，连续板梁采用平面梁单元。全桥共划分为115个单元。按1985规范和原桥设计标准，考虑了汽车荷载、挂车荷载、温度力、支座沉降、混凝土收缩徐变等荷载组合进行计算。计算结果表明，原设计在正常使用极限状态，第三跨跨中截面下缘在最不利荷载组合下将出现3.04Mpa的拉应力值(图1)，远大于规范容许值2.34Mpa，混凝土将出现开裂。根据开裂截面的名义拉应力计算公式(《桥规》第5.2.33条)计算得此时名义拉应力已达3.68Mpa，超出容许拉应力值的57%。

　　(2) 病害分析

　　验算结果表明，本桥左幅第三跨在最不利荷载组合下跨中截面下缘出现了较大的拉应力值，不满足规范要求。同时，计算结果进一步证实了第三跨底板出现的横向裂缝是受力裂缝。再结合检测结果发现，该跨内钢筋已有锈蚀活动，残余应变较大，说明该跨的整体刚度已出现较大下降，预应力储备明显不足。

　　为此，我们认为加固此桥应从补充该跨预应力储备着手。故经过多方必选，拟采用梁底增设有粘结体外预应力对正截面进行加固补强，以增强梁的抗裂性和提高抗弯承载能力。

　　2.2加固方案及效果分析

　　经多方案比选，决定采用在跨中24m范围的梁底板上增设90根φj10.8的三股钢铰线，见图2～3。预应力筋采用小型千斤顶张拉。预应力筋按顺桥向对称顺序张拉，以保证均匀受力。为保护预应力钢束及锚头，特选用高性能抗拉复合砂浆作为体外预应力束的保护层。因此，当预应力筋张拉完毕后，应在预应力筋和锚头范围内喷注高性能抗拉复合砂浆(HTCM)。预应力筋布置区段，喷注一层30mm厚，锚固区喷注二层共60mm厚，过渡段做成斜坡。针对