浅谈体外预应力在旧桥加固中的应用

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1、浅谈体外预应力在旧桥加固中的应用摘要：本文对1953年建成的某桥进行了结构计算，并对该桥产生较多病害的原因进行了分析。同时，根据分析计算结果和该桥的病害情况提出了相应的加固处理方案，并对两种不同概念的加固方法进行了分析比较，最终确定采用了体外预应力的加固措施，其经验可为同类型桥梁的加固与设计提供借鉴。　　关键词：旧桥加固；体外预应力；结构分析　　：TU997：A　　1概述　　某桥是1953年根据前苏联“桥涵标准图”设计修建的双孔单悬臂钢筋混凝土简支梁桥。全桥分孔为2×[12.9m（悬臂）+33m]，中跨主梁高度为2.5m，边跨主梁悬臂端高度为1.0m，悬臂根部高度为2

2、.5m。下部结构为重力式墩台，木质群桩基础。桥面宽度为净-7+2×0.75m人行道。原桥设计荷载等级为汽-10级，拖-60。　　2000年对该桥进行了加固处理，加固后该桥由原来的单悬臂简支梁桥改变成了四跨连续梁桥。设计荷载等级提高为汽车-20级，挂-100。但由于超载车辆较多，车流量较大，在2004年末又出现以下病害：主梁多处存在裂缝，且大部分属于受力裂缝，最大裂缝宽度达0.5mm，最大裂缝长度达1.3m；两中跨间墩顶处后浇段混凝土与原梁端结合面下缘被拉裂，缝宽达5mm；根据检测，该桥的主梁混凝土强度为20.2Mpa；恒载作用下的中跨跨中挠度达3.3cm，在加载荷载作

3、用下的跨中挠度达7.46mm（大于理论计算值6.50mm）。　　2桥梁结构计算分析　　2.1主要材料特性　　2.1.1混凝土。鉴于主梁混凝土实测立方体强度为20.2Mpa，计算参数取用如下：弹性模量3.0×104Mpa，容重25kN/m3，热膨胀系数1×10-5，标准抗压强度14Mpa。　　2.1.2钢筋。鉴于实测碳化深度最大值仅为5mm，且钢筋锈蚀情况不明，计算时假设钢筋没有发生锈蚀，按钢筋全断面工作考虑，钢筋的标准强度取240MPa。　　2.2结构体系　　本桥为曾加固过桥梁，加固前为带外伸悬臂的简支体系，加固时对该桥进行了体系转换，变为连续梁，由于两中跨间墩顶主梁

4、的固结情况不理想，故此处对加固后的桥梁按两跨连续梁进行考虑。　　2.3验算内容　　综合考虑该桥目前病害，利用桥梁结构通用分析程序进行结构验算，验算的主要内容如下：（1）桥梁结构的极限承载能力验算；（2）桥梁结构的裂缝验算；（3）桥梁结构挠度验算。　　2.4结构计算模型　　鉴于该桥在加固前后结构体系发生了变化，且病害较多，为了找出产生病害的根本原因，对桥梁内力此处按两跨连续梁进行计算，如图2-1和图2-2所示。其中，图2-1所示的简支梁计算模型为加固前的桥梁计算模型，该阶段桥梁仅承受自身恒载；图2-2所示的连续梁计算模型为加固后的桥梁计算模型，该阶段桥梁主要承受二期恒载

5、及活载。　　2.5结构分析结论　　2.5.1在汽车-20级荷载作用下，桥跨结构的跨中挠度能够满足正常使用要求。　　2.5.2在恒载和汽车-20级荷载共同作用下，桥跨结构的裂缝宽度能够满足正常使用要求。在组合恒载和挂-100荷载荷载共同作用下，除边跨L/4截面的裂缝宽度（0.3mm）不能够满足正常使用要求外，其它截面的裂缝宽度均能满足正常使用要求。　　2.5.3在恒、活载的共同作用下，桥跨结构除中跨5L/8截面和次中墩支点截面的抗弯极限承载能力能够满足设计要求外，其余各截面的抗弯、抗剪，次中墩截面的抗剪均不能满足现行荷载的运营要求。其最小的Mu/Mj值为0.617，最小

6、的Qu/Qj值为0.514。　　3加固方案设计　　3.1加固方案　　方案一：　　（1）为了改善桥跨结构的受力状态，对其内力进行重新分配，在桥跨结构施加体外预应力：中跨每个腹板两侧分别施加一束9φj15.24mm的钢绞线束，边跨每个腹板两侧分别施加一束7φj15.24mm的钢绞线束。　　（2）为了提高桥跨结构在新、老桥结合墩支点截面及次中墩支点截面的抗剪极限承载能力，在边跨边支点截面3m范围内粘贴两层0.167mm厚的碳纤维布，在次中墩支点截面8m范围内粘贴两层0.167mm厚的碳纤维布。　　方案二：　　（1）为了提高桥跨结构正弯矩区段及的抗弯极限承载能力和支点截面的抗

7、剪极限承载能力，在主梁梁底正弯矩区段每隔21.5cm粘贴一道15cm宽、1.2mm厚的碳纤维板，在主梁腹板全桥范围粘贴两层0.167mm厚的碳纤维布（支点附近）和一层0.572mm厚的芳纶纤维布（支点以外其摘要：本文对1953年建成的某桥进行了结构计算，并对该桥产生较多病害的原因进行了分析。同时，根据分析计算结果和该桥的病害情况提出了相应的加固处理方案，并对两种不同概念的加固方法进行了分析比较，最终确定采用了体外预应力的加固措施，其经验可为同类型桥梁的加固与设计提供借鉴。　　关键词：旧桥加固；体外预应力；结构分析　　：TU997：A　　1概述　　某桥