體系轉換加固橋梁新方法

謝小忠　韋建穎

摘要：隨著我國經濟的飛速發展、公路交通運輸量大幅增加，汽車荷載不斷的加大。上世紀修建的橋梁顯然已不滿足要求，出現了承載力不足的情況。對現有舊橋進行加固維修具有非常重要的意義。

關鍵詞：結構體系

橋梁承載能力的大小，可以表征為結構承受的荷載與結構中的內力(或應力)間的相互關系，若前者大于后者則結構是安全可靠的，反之，后者大于前者則是不安全的，這就需要通過加固的方法來解決。

一般的粘貼鋼板、碳纖維等都是以提高結構中控制截面承載力為目的的加固，但是，另一種方法，即體系轉換法，則以減小控制截面的內力為目的進行加固，這就是體系轉換加固法的基本原理。

改變結構體系加固，實際就是通過改變橋梁結構體系以減少梁內應力。我們知道，簡支梁的跨中彎矩較相同跨徑連續梁大得多，若在舊橋加固中，將每兩跨簡支梁間用結構連續方法相連續，改變了原來簡支梁橋的受力體系，支點處將產生負彎矩，則二期恒載及活載作用下跨中的正彎矩可減小20％~30％。這在活載所占比例大的中小橋中，此種加固法效果顯著。

1 加固實例

柳南高速公路龍公江一橋，樁號位置K642+536。全橋長85m，上部結構為5跨16m的預應力鋼筋砼空心梁；下部結構為雙柱式墩、埋置式橋臺。每幅橋寬14m，橋梁全寬28m。橋面鋪裝設計為15cm鋼筋混凝土。設計荷載汽車一20級，掛一l00級。

根據橋梁檢測發現 承載能力下降，橋面破損嚴重，現為滿足交通發展的需要，決定對原橋進行加固改造，要求改造后的橋梁應滿足公路一I級的荷載要求。

2 結構驗算

根據該橋的設計資料和改造設計要求，對該橋進行了承載能力理論計算，以了解其受力性能，為加固改造方案提供理論依據。計算采用Midas Cviv-i12006空間梁格理論進行。

根據規范要求，對原橋按新規范進行驗算時，其混凝土強度標準值，設計值和彈性模量應換算成新規范的混凝土等級強度，原混凝土設計標號50號換算后為C48。

計算后結果：主梁跨中承載能力不足，需對主梁進行加固；主梁剛度和主拉應力均能滿足規范要求。

3 加固方案

采用體系轉換加固法。將原橋面鋪裝全部鑿掉，將每兩跨簡支梁間用結構連續方法連續起來，在中支點負彎矩區預留管道，重新澆注橋面鋪裝，張拉頂板束。頂板束采用4根5∮15.2鋼絞線。經計算加固后跨中截面在強度不變的情況下，荷載效應最大的減小了21.2％，從而滿足了公路一I級的荷載要求，達到了加固的目的。

4 施工方法

體系轉換法在施工中主要有以下幾個步驟：

鑿除原橋面鋪裝混凝土，鑿除設置預應力管道段橋面板頂面混凝土保護層，鑿除中間墩原主梁封端混凝土；在橋面板頂面植入錨筋，綁扎橋面鋪裝鋼筋網，搭接焊接中間墩處主梁縱向鋼筋；設置預應力管道，預應力管道定位鋼筋與橋面鋪裝鋼筋綁扎；中間墩墩頂濕接縫整體化混凝土與橋面板頂面混凝土保護層及橋面鋪裝混凝土一同澆筑；待混凝土強度達到設計強度后，張拉預應力鋼絞線，完成上部構造由簡支到連續的體系轉換。

小結

該加固方法充分利用了原橋主要承重構件，通過在主梁負彎矩區施加預應力，將原簡支結構變為雙支座連續結構，連續化完成后，荷載按連續結構受力，減小了跨中的荷載效應，使結構承載力提高較大，滿足上部結構在公路一I級荷載標準下正常使用。