预应力混凝土连续刚构桥的加固设计
李新平
(华南理工大学交通学院，广州市510640)
摘要：针对预应力混凝土连续刚构桥存在承载能力不足，提出了采用体外预应力索进行加固的设计方案。本加固设计方案传力途径清晰，受力明确，施工方便。
关键词：体外预应力；桥梁加固；连续刚构桥
1 工程概况
广东省某公路大桥主桥结构形式为三跨预应力混凝土变截面连续刚构，跨度为66+120+66(m)，如图1所示。桥面宽度为05+21+04+150+04+21+05(m)，总宽度21 m。断面形式为单室箱梁，跨中梁高25 m，墩顶梁高60 m。下部结构主墩为钢筋混凝土矩形双柱空心墩，墩梁固结，基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩。该桥设计荷载为汽车—20级，挂车—100，人群为35 kN/m2，于1994年建成通车。图1三跨预应力混凝土变截面连续刚构桥示意单位：cm图2体外索在桥梁加固中的布置示意单位：cm
2 病害状况
该桥在1999年10月发现主跨跨中出现明显下挠，截止2000年底，跨中挠度已达22 cm左右。2001年4月管理部门委托了检测单位对该桥进行全面检查和静动载试验，检测结果如下。
(1)主桥的中跨跨中严重下挠已达238 cm；
(2)箱梁两侧腹板出现大量的斜剪裂缝，最大裂缝达到1 mm；
酷论文网-http://wwww.coollw.com (3)静载试验检测的应力及挠度的效验系数大于105，桥梁总体承载能力下降；
(4)静载试验时腹板斜裂缝宽度均有加宽，最大增量达05 mm；
(5)动载试验结果显示主桥整体刚度降低，结构品质下降。
华东公路2002年第4期2002年第4期李新平：预应力混凝土连续刚构桥的加固设计
3 加固方案设计
鉴于该桥目前存在的情况，为确保大桥的安全，管理部门决定尽快对该桥进行加固处理。由于该桥的通行交通流量较大，因此，要求加固设计应考虑实施过程中大部分时间为不中断交通。
从该桥的试验检测资料来看，该桥梁斜剪裂缝多，其抗弯和抗剪承载能力都存在不足。若按规范要求抗剪的最小截面公式验算，则截面尺寸偏小。由于桥跨已塑性变形下挠达238 cm，又要求加固过程中尽量少中断交通，给整个桥梁加固增加了难度。
众所周知，桥梁加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或整体桥梁承载能力或通车能力的措施。目前桥对梁承载能力不足的加固方法主要如下。
(1)扩大或增加原结构构件截面，以提高原结构的强度和刚度；
(2)以新的结构代替旧的应力不够的结构；
(3)改变原结构的受力体系，使其减小受力；
(4)对原结构施加外应力，以改变其受力图式，达到提高原结构的强度和刚度。
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针对该桥的现状，认为(1)、(2)、(3)种方法均不适用于该桥的加固。由于该桥梁是跨江大桥，跨径达120 m，若采用(1)种方法显然增加的截面会给原结构增加附加重量荷载，而在加固过程中采用搭支架支撑费用高，显然不合理。若不搭设支架，该桥承载能力已经不足，在加固过程中增加附加重量荷载给结构造成不利，其施工安全性存在问题。方法(2)对大跨径预应力混凝土结构显然行不通，方法(3)对连续刚构桥则实施难度大而又不经济。
通过分析，决定采用方法(4)。通过体外预应力索施加反向荷载的方法对该桥进行加固，以达到给桥梁卸载的目的。此外考虑箱梁两侧腹板出现大量的斜剪裂缝，为了约束斜裂缝进一步发展，加强对腹板混凝土的约束，增强腹板抗剪承载能力和刚度，采用腹板内侧粘贴钢板。
在加固中，对该桥跨下挠问题所采取的方法是在现存的桥面标高的基础上，将桥面线形顺畅，减少修复桥面所填补的重量。因为若修复到原设计桥面线形，需要填补288 m3混凝土，增加重量约为7218 t，这对承载能力不足的桥梁无疑是雪上加霜。依据原结构设计竖曲线，跨中桥面标高与两个桥墩的桥面标高的高差约为25 cm，这样桥梁虽下挠但对桥上行车影响还很小，所以仅将桥面线形进行顺畅是合理的。图3体外索转向横隔板的构造设计示意单位：cm
本免费文转自http://wwww.coollw.com 4 具体加固设计方法
4.1 在不中断交通的情况下，在距桥墩50 m处中跨两个位置的箱梁内两侧设置体外预应力束转向横隔，使桥梁局部受力明确，安全。在距桥墩50 m和54 m处两个边跨箱梁内两侧设置锚固装置，每个锚固装置承受3束体外预应力索的张拉力(每束包括9根1524 mm钢绞线)，避免一个锚固处受力过于集中，如图2所示。
4.2 转向横隔和锚固装置通过在箱梁的腹板和底板上插入钢筋与螺栓，与箱梁的腹板和底板连为整体，如图3所示。
4.3 全桥设置体外预应力索12束，每束体外预应力索穿过跨中转向横隔后临时张拉锚固在桥墩横隔板上，再通过连接器(减少预应力摩阻损失)将
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