预应力钢筋砼箱型梁加固后桥梁承载力分析

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1、摘要预应力钢筋砼箱型桥梁加固后通过荷载试验，对加固后桥梁的承载力进行研究。关键词箱型梁桥荷栽试验承载力研究1工程概况泉厦高速公路某大桥，桥梁全长为3087.46m。其中主桥为一联7跨（50m＋5×80m＋50m）预应力砼变截面，分离式左右幅（福州至厦门）桥宽26.5m，单幅上部结构采用单向预应力单箱单室混凝土箱梁，梁宽12.5m，箱宽6.5m，箱梁顶部为2%的单向横坡，采用悬浇施工。箱梁根部梁高4.565m,跨中梁高1.865m，梁高采用二次抛物线变化。下部结构为独柱式主墩配ф1.5m三排9根灌注桩基础，及ф2m双柱式交界墩ф1.5m双排6根灌注桩基础。主引桥交界处采用D240型仿毛勒伸缩

2、缝。主墩及交界墩支座分别采用GPZ-15000DX和GPZ-3000DX盆式支座。设计荷载：汽超-20，挂-120。2桥梁病害检测情况及结构加固主桥在2000年5～6月间沿线桥梁定期外观检查中发现以下病害：主桥桥面下挠、箱梁内外侧腹板出现斜裂缝且有多处斜裂缝出现内外贯通的现象,最大裂缝宽度达0.54mm，外观检查评为三类桥。2001年2～3月对该桥进行全面外观检查，发现腹板最大裂缝宽度达1.50mm，箱内顶板出现多条顺桥向裂缝。全桥支座螺栓卡位的共有36根，且部分卡位的螺栓弯曲变形或嵌入下支座钢板。此次检查与前次检查相比，发现病害加剧，有发展的趋势。根据外观检查的结果分析，该桥箱外的斜向裂

3、缝主要是由于腹板的主拉应力超限引起的结构裂缝。经研究决定对该桥进行维修加固，确定采用在箱内逐跨加厚箱梁腹板并在加厚腹板内布置纵向后张预应力钢束的加固方案；并且切除支座卡位螺栓，必要时更换支座；箱外外露的裂缝采用压浆处理进行裂缝封闭；加固过程中对桥梁的整体结构进行实时监测。3加固后承载力分析加固改造后，对该桥进行了荷载试验，检验桥跨结构加固效果并评价加固后桥跨结构是否符合设计荷载正常行车使用要求。3.1静力荷载试验3.1.1理论计算静力荷载试验是通过测量桥梁结构在与设计荷载等效的静力试验荷载作用下的挠度和应变，以确定桥梁结构实际工作状况与理论设计期望值是否相符。本次试验选择基本荷载试验，最大

4、试验荷载为设计标准规定的荷载。理论计算值依据下列公式采用三轴载重汽车等效换算设计汽超-20级、挂-120活载产生的加载控制断面最不利内力效应值，确定试验荷载、加载车辆、轮位。0.8≤η=Sstate/(1+μ)×s≤1.05‥‥‥‥‥‥‥(1)式中，Sstate——实际车辆加载等效荷载效应值；S——设计荷效应值；1+μ——冲击系数。3.1.2测试内容左幅第二跨跨中控制截面测定挠度值，左幅第四跨跨中控制截面测定应变值和挠度值，左幅3#桥墩支点控制截面测定应变值，并观测加固后桥跨结构原裂缝是否发展和桥体是否产生新的结构裂缝。左幅第二、四跨跨中载面挠度值采用水准仪观测，对左幅第三、四、五跨桥面两

5、侧挠度采用连通管观测。左幅3#桥墩支点控制截面、左幅第四跨跨中控制截面粘贴应变传感器实测应变，并用TDS-303静载数据采集仪进行采集。在第四跨跨中箱内腹板裂缝采用千分表并辅以人工目力观察，同时观测加载后箱外修补的裂缝是否有发生开裂现象及是否出现新的裂缝。挠度和应变测点布设见图１、２。  3.1.3加载车辆及加载工况试验时选用9辆三轴载重汽车进行荷载试验，加载工况如下：工况1-（1～3）：左幅第四跨跨中最大正弯矩和竖向挠度加载。（工况1-1上游侧偏载，工况1-2中载，1-3下游侧偏载）见图3。  工况2：左幅3#桥墩支点最大负弯矩加载（中载）见图4工况3：左幅第二跨跨中竖向挠度加载（中载）

6、见图5   3.2静力试验结果与分析3.2.1静力试验荷载效率根据公式（１）等效换算，本次静力试验荷载效率值η为0.96～1.04,满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》所规定的要求，静力荷载试验所产生的力学效应能够反映设计荷载汽超-20级、挂-120所产生的力学效应。3.2.2控制截面实测挠度结果分析（1）控制截面挠度测试结果分析。根据对所测挠度进行整理，对实测挠度进行必要的修正（墩顶的垂直位移、温度等的修正），现将挠度在各工况作用下的实测值、静力试验荷载效率下的挠度理论值、以及卸载后的挠度残余值进行比较分析，结果见表1。表1各工况加载挠度实测值与理论计算值比较表及相对残余变形工况测试截面位

7、置实测值（mm）理论值（mm）η=实测/理论相对残余变形工况1-1左幅第三跨中截面17.525.90.681.7%左幅第四跨跨中截面-36.7-47.80.781.6%左幅第五跨中截面16.5022.80.720%工况1-2左幅第三跨中截面17.025.90.660%左幅第四跨跨中截面-35.7-47.80.750.3%左幅第五跨中截面16.022.80.705.9%工况3左幅第二跨跨中截面-30.2-37.40.814