部分预应力混凝土连续箱梁维修加固技术研究.doc

部分预应力混凝土连续箱梁常见病害及常用加固方法 512111846 张百涛 摘要：随着交通事业的发展，公路交通量和大吨位车辆不断增加，早期修建的部分预应力混凝土连续箱梁桥经过多年的运营，出现了影响结构安全的病害，如箱梁截面开裂、钢筋锈蚀、桥梁结构承载力不足等。为了确保桥梁结构的安全、适用、耐久，该原有桥梁必须得到合理而有效的加固。本文介绍了部分预应力混凝土等截面连续箱梁常见病害及常用加固法。 关键词：部分预应力砼连续箱梁；病害；常用加固方法。 1 部分预应力连续箱梁的使用及常见病害 部分预应力混凝土连续箱梁桥是预应力桥梁中的一种，这一类型的箱梁具有用钢量少、造价低、外观整洁，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点，加上这种桥型具备相应的设计理论，同时施工较为简单，施工质量和施工工期能得到控制，上述种种因素使得这种桥型在公路、城市桥梁工程中得到广泛采用，尤其是在 20m～50m 以内，这类型的桥梁极具优势。我国至 80 年代起，高速公路已大量采用部分预应力混凝土连续梁桥。根据 1985 年交通部颁布的《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-85），按其梁体的应力水平可以分为 A 类预应力梁和 B 类预应力梁， A类构件的定义是：在短期荷载作用的截面受拉边缘允许出现拉应力，但拉应力值不超过规范中的规定限值，B 类构件的定义是：在短期荷载作用下，截面受拉边缘允许出现裂缝，即拉应力值超过规范中的规定限值。因部分预应力连续箱梁容许结构在活载作用下出现拉应力，经过多年的运营，其梁体材料性能退化，大部分桥梁有时会出现这样或那样的问题，其主要问题是箱梁混凝土出现了不同性质的裂缝，主要表现为：箱梁墩顶处竖向裂缝、跨中底板横向裂缝、腹板斜裂缝、刚度明显下降，导致箱梁刚度下降、承载能力不足的问题。 2 病害产生的主要原因 裂缝问题是连续箱梁的常见通病，对部分预应力混凝土连续箱梁结构而言，裂缝形成的原因，主要有以下几方面：①在设计阶段，箱梁截面尺寸的拟定偏小，预应力度不足，对温度应力重视不够，抗弯、剪能力不足或富余度小；②使用阶段材料性能退化；③超载车辆大量出现，结构承受超出设计正常使用阶段的荷载；④施工质量不好，其中包括混凝土浇筑与养生；施工顺序与施工精度；预应力钢筋的保护层厚度达不到设计要求；支架与模板变形过大；预应力张拉力不足；灌浆不及时或其他质量问题等。 部分预应力混凝土连续箱梁桥梁病害已成为影响高速公路正常使用的重要因素，同时增大了交通事故发生的隐患，须对此类结构出现的病害进行研究分析，并根据分析结果采取相应的补强加固措施，使其满足新条件下的使用要求。 3 常用的加固措施 目前，常用的上部结构加固措施主要有：增大截面加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材料加固法、体外预应力加固法、改变结构体系加固法。具体如下： 3.1 桥面补强层加固法 桥面补强层加固法是通过在桥面板（主梁顶面）加铺一层钢筋混凝土层，使其与原有结构形成整体，从而达到增大桥面板或主梁有效高度和受压截面，增加桥面整体刚度，提高桥梁承载能力的一种加固方法。 主梁或桥面板承载力不足，刚度不够，或铰接梁、板的铰缝不能有效传力时，可采用桥面补强加固法进行加固。这种加固方法主要适用于中小跨径的桥梁。采用桥面补强进行加固，桥面板或主梁恒载将有所增加，应通过计算判断桥面增厚后是否可以提高桥梁的有效承载能力。若恒载的增加影响较大，则应考虑采用其他加固方法或与其他方法综合运用。采用桥面补强层法加固时，加固结构属二次受力结构，加固前原结构已经受力，补强层在加固后并不立即受力，而只有在新增荷载下，即第二次加载情况下才开始受力。另外，加固结构存在补强层与原结构整体工作、共同受力的问题，混凝土结合面上的强度较整体浇筑的强度要低，必须采取构造措施克服这一弱点。当混凝土结合面的强度可以保证补强层与原有梁（板）的整体受力工作性能时，所形成的加固构件就是组合梁（板），也就具有组合构件的分阶段受力的特点。为减少补强层增加的恒载，往往先将原有的桥面铺装层凿除，并要求对伸缩缝进行改造。桥面补强加固法施工活动全部在桥面进行，操作便利，易于控制工程质量；补强层仅增加受压区混凝土面积，承载能力提高幅度受原结构受拉区钢筋的面积和强度影响而受限制，宜与其它加固方法如粘钢板、贴碳纤维等结合使用，补强效果更加显；此加固方法对新旧混凝土结合面和收缩差动变形提出了特殊构造要求，以保证实现加固结构符合叠合结构的受力特征。加铺补强层后，桥面高程将受到影响，连接路面或桥面纵坡要相应进行调整。 3.2 预应力加固法 预应力加固法是指运用预应力原理，在增设的构件或原有构件(如主梁梁体)中，施加一定初始应力(即预应力 )的一种加固方法。 此方法主要适用于：（1）正截面受弯承载能力不足或正截面受拉区钢筋锈蚀的情况