徐 平 秦连群

0 引言

随着我省社会经济和交通运输事业的快速发展，公路交通运输量急剧增长，超载车辆不断增多;较早桥梁设计荷载标准偏低，已服役多年的旧桥开始出现许多的病害，针对简支梁桥的各种病因，选择合理的、有效的加固方案，是保证今后桥梁结构使用安全的可靠措施。

1 工程背景

金华某大桥工程于 1994年7月22日开工，1995年11月 20日竣工。桥梁中心桩号为K239+170，桥梁斜交，右偏角70°，左右两幅总宽20.5m，全桥共设置五处伸缩缝，配跨(2×20+3×20+ 3×20+3×20+2×20)m，共13跨，桥梁全长273.3m。

该桥上部为13孔 20m装配式预应力混凝土简支空心板梁，板宽165.8 cm。跨中截面:梁高80 cm，底板、顶板、腹板厚均为10 cm，内室总宽145.8 cm。端部截面:梁高由80 cm渐变为90 cm，底板厚度渐变为20 cm，渐变段长100 cm。横向连接采用小铰缝，边板外侧不设置启口。预应力设置:单块板设置三束 15-5，单根钢绞线张拉吨位19.6 t，单端张拉，引伸量15.7 cm，钢绞线标准为ASTM A 416-87a0.6-270级，锚具采用开封中原预应力工艺研究所生产的 BM 15-5锚具。桥梁立面布置图见图1。

2 桥梁现状主要病害

上部空心板梁存在多处裂缝，纵向裂缝最多，横向裂缝处在跨中和支点附近，纵向裂缝和跨中裂缝均超过了规范限制值;桥面多处纵向裂缝、横向开裂、凹陷等现象严重，桥面连续开裂;基础有一定冲刷，墩柱有蜂窝麻面、局部水蚀，盖梁受水侵害，外侧挡块处均有植物生长、开裂现象。

根据桥梁检测结果和该桥梁的使用情况及JTGH 11-2004公路桥涵养护技术规范养护规范，武义江大桥技术状况评定为四类，考虑到桥梁在荷载试验中，上部结构单板力学性能较好，建议下一步对该桥进行加固利用，但应做好维修加固和重建上部结构的利弊分析。

3 维修加固方案

采用Sap 2000中壳单元分别对加固前后一整跨的模型进行计算。铰缝用三个平动刚度很大而不约束转角的弹簧，加在空心板梁的侧面;支座使用不约束转角的弹簧来模拟，其下端节点全为固结。

本次计算中加固PC空心板采用三种方案:1)在空心板底部锚固小钢箱梁;2)在空心板底部加体外横向预应力钢筋;3)在空心板缝隙中插8mm厚钢板，在边板两侧贴4mm厚钢板。

计算挠度、纵向应力和横向应力及板中的内力情况时，根据《公路桥涵设计通用规范》中的规定内力按 1.2倍的恒载叠加 1.7倍的车道荷载进行比较，应力按 1倍的恒载叠加 0.7倍的车道荷载对比，车道布置简图见图 2。计算梁底横向应力时，为了算出更真实的结果，按公路Ⅱ级车道荷载中偏载的情况，加载方式为双车道并叠加施工阶段分析，考虑了施工阶段中混凝土的收缩徐变以及钢筋的应力松弛。加固后重新铺筑厚13 cm的混凝土桥面铺装和桥面连续。

不同加固方法计算结果对比:

1)方案一为在空心板底部锚固小钢箱梁，小钢箱梁尺寸为边跨30 cm×20 cm，中跨30 cm×30 cm，钢板采用8mm厚Q 235钢板;边跨小钢箱梁锚固在边板边缘，中跨小钢箱梁锚固在铰缝中心线处，小钢箱梁采用壳元计算(见图3，图4)。

2)加固空心板方案二为在整跨桥下加 9根体外横向预应力钢筋(见图5)。

3)加固方案三是将 8mm厚钢板插入到 6块空心板的缝隙中，边板外侧再粘贴4mm厚的钢板，钢板采用壳元计算，钢板与空心板用不约束平动但约束转动的弹簧连接。

4)对比结果汇总:通过计算得出:各种情况下边跨支座受力最大，未加固桥边跨受力为 704.66 kN;加小钢箱梁后边跨受力为

735.25 kN;加体外横向预应力钢筋后边跨受力为864.69 kN;加钢板后边跨受力为761.98 kN。端部截面极限抗剪承载力为353.6 kN，而按照《公路桥规》规定的截面最小尺寸限制条件计算的该截面的最大抗剪承载力为 447 kN，经各种方法加固后剪力设计值仍远大于抗剪承载力值，说明抗剪严重不足。

4 结语

从上述的比较中可以看出，底部加小钢箱梁和加体外横向预应力钢筋后桥梁的整体性都得到了一定的加强，加小钢箱梁和加钢板后各项内力都有所降低，但腹板的剪切应力都没有达到预想的效果，通过支座反力可以看出空心板所受剪力没有得到明显改善。

以上加固效果都不佳的主要原因是:原结构刚度较低，在过去的十多年间，由于混凝土收缩和徐变作用已经产生了较大的变形和内力，结构加固后，加固材料仅对新增的荷载有效，即仅能在抵抗车道荷载时发挥作用，而车道荷载只占总荷载效应的小部分。

另外，原结构在过去十多年间因收缩和徐变产生的应力和变形都比较大，如果以上结果属实，那么混凝土早已出现横向开裂，但至今却并未发现原空心板有明显的开裂迹象，这可能是由于在计算模型中忽略了普通钢筋的作用所致。然而，到目前为止，计算中考虑普通钢筋作用的模拟仍比较困难，项目组将从这方面入手，尽可能从计算上反映结构的真实现状，如果再能辅以现场实验，结果将会更加可靠。

[1] JTG D 60-2004，公路桥涵设计通用规范[S].

[2] JTG B01-2003，公路工程技术标准[S].

[3] 姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社，1997.

[4] JTG D 62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[5] 杜国华，毛昌时，司徒妙龄，等.桥梁结构分析[M].上海:同济大学出版社，1994.