预应力砼连续箱梁的加固设计

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1、.预应力砼连续箱梁加固设计１工程概况某县一座跨越“V”字形冲沟的预应力砼连续箱梁，桥梁全长160m，其跨径分布为40+80+40m，桥宽18m，单箱单室直腹板，箱宽9m，梁高2.5～5m，主梁采用纵、横、坚三向预应力结构，纵、横向预应力筋采用预应力钢绞线，腹板竖向预应力采用Φ25粗钢筋。腹板0#～3#节段厚60cm，其它节段40cm，采用挂篮悬臂浇注施工，单T为0#～9#节段悬浇，先合扰边跨，后合拢中跨。其下部结构采用空心簿壁墩，墩高约40m，桥墩基础为钻孔灌注桩，两岸桥台为明挖扩大基础。该桥于1995年8月开工建设，1997年4月竣工，1

2、998年5月发现桥梁病害，1999年12月大桥为安全起见停止使用。于2004年3月开工加固，2005年3月加固施工完工并进行加固后桥梁动静载试验。２桥梁病害情况1998年5月桥梁病害的发现缘于连续梁中跨跨中雨天后集水，经过肉眼观察，桥梁两侧的人行道栏杆明显下凹，且相应处的人行车道站石上部被压碎，引起建设方的高度重视。打开桥台及箱梁端横梁处的进入孔对箱梁全行全面的调查，发现桥梁存在很多问题，其病害主要表现在以下几个方面：2.1中跨跨中下挠...经过实地测量，跨中实际下挠达12.6m，由于中跨中使得跨中人行道站石砼被压碎，人行道板上的水泥砂浆层

3、起拱。2.2腹板内侧裂缝中跨从2#块至中跨中，边跨从3#块至梁端均存在倾斜裂缝，全桥裂缝共495条，最大缝裂宽度达0.8mm，裂缝形状在靠近中支座近的梁段均成45°斜裂缝，向两边跨及中跨延伸的梁段其斜裂缝倾角逐近趋于水平。除腹板斜裂缝外，在中跨跨中合拢段两侧有两条“U”型的横向裂缝，横向裂缝从箱梁底板延伸至箱梁悬臂根部。2.3砼标号达不到设计要求桥梁病害发生后，对该桥砼的标号进行了取芯测试，其取芯21个，其砼的标号最低为21.8，最高达55.2，测试结构平均砼的标号仅达30号与设计的50号砼其标号相距甚远。2.4竖向预应力筋松驰及中跨跨中顶

4、板超厚桥梁加固施工时将桥面顶板予以凿除，发现竖向预应力蹬筋松动，三根竖向预应力蹬筋用手可转动，说明蹬筋已断裂。且竖向预应力蹬筋的上垫板不平整，其后果为竖向预应力达不到设计要求甚至完全失效。跨中顶板桥面铺装层超厚8cm，可推测在桥梁施工跨中合拢时最大悬臂端即下挠了8cm，造成恒载超重。３桥梁病害产生的原因分析要进行加固设计，必须弄清病害原因，做到有的放矢，由于该桥重要的竣工资料不完备，仅能提供的竣工资料也不十分可信，为此对病害产生的原因从以下几个方面进行分析：3.1预应力度达不到设计要求...由于中跨中严重下挠，首先考虑预应力度是否满足设计要

5、求，而预应力度的现状根据目前的技术水平很难实际测出，故对现存的预应力度只能根据桥梁病害的实际情况，考虑实际的砼标号进行模拟分析。对设计的预应力值预以折减，经过多次试算，现存预应力筋的应力为原设计预应力值的70%时梁的表现与跨中裂缝及施工时跨中下挠8cm的情况吻合，说明梁现存预应力度为原设计值的70%是可信的，可以作为加固设计的依据。3.2竖向预应力蹬筋失效比较严重鉴于梁体腹板裂缝众多，且裂缝较大，腹板裂缝的形态明显表现为剪力裂缝，以70%的现存预应力值及30#砼标号为前提条件，模拟竖向预应力蹬筋的现存应力，对腹板的主拉应力进行分析。考虑腹板

6、有效竖向预应力值为设计值的100%、50%，对腹板的最大主拉应力值分别为1.0Mpa、2.7Mpa故竖向预应力失效50%后的主拉应力大于30#砼主拉应力允许值0.9×2.1=1.9Mpa，所以腹板竖向预应力蹬筋失效发生斜裂缝是一种必然。3.3梁体刚度降低很显然，腹板大面积开裂，砼的强度达不到设计值，均降低了梁体的刚度，使得连续梁的荷载挠度及徐变挠度加大。４加固方案...根据以上分析，造成该桥病害的原因主要有三个方面，即现梁体内纵向预应力仅为设计值和70%，竖向预应力蹬筋的现有应力值为设计值的50%，砼强度为30号，为此作为加固设计的依据，针

7、对性地提出了如下加固方案：（1）.用体外预应力来解决纵向预应力不足的问题。（2）.用体外竖向预应力筋解决腹板扰剪能力不足的问题。（3）.在腹板外侧粘贴碳纤维布解决竖向预应力张拉给腹板造成的偏心荷载及增强梁的整体刚度。（4）.对小于0.2mm的裂缝进行封闭，大于0.2mm的裂缝应行高压注浆进行封闭。（5）.将桥面铺装层改为轻质砼以减小恒载改善梁体的受力状况。4.1纵向体外预应力束纵向体外预应力束布置在箱梁内，共布置8束19-7Φ5钢绞线，其标准强度为1860Mpa，其中二束为备用束，预应力束为空间曲线，通过转向块来实现预应力束的线型变化。全桥

8、共设6个转向块，其中两个转向块利用中墩墩顶横梁，另外四个在中跨对称布置，在两个边跨近梁端各设2个锚固齿块。转向块及锚固块均在梁体内植筋并浇注横梁式砼结构（见图一）。预应力钢绞线采