南昌市昌九大道跨線橋加固設計

陳 闖

（南昌市城市規劃設計研究總院，江西 南昌 330038）

1 工程概況

現狀南昌市昌九大道跨線橋為一兩跨16m簡支空心板橋，橋寬42.5 m，由40塊預制先張法預應力混凝土空心板平行拼接而成，橫斷面布置及空心板尺寸如圖1、圖2所示。

圖1 半幅橋橫斷面布置圖（單位：cm）

圖2 先張法預應力混凝土空心板斷面圖（單位：cm）

因道路升級改造，荷載等級提高至城—A級，且橋面新增兩層鋪裝層，分別為：26 cm厚C30混凝土＋10 cm厚瀝青混凝土，所以需對該橋進行加固處理。

2 承載力校核

計算橫向影響系數時，橫向40塊板，根據《公路橋涵設計手冊》的22塊橫向系數分布表近似得到。經計算,中間6～35塊板在車輛荷載作用下橫向影響系數較大，而1～5塊板在人群荷載作用下橫向影響系數較大，總體上，內力組合結果接近。將各板設計（加固）成同一規格，以6號板為例進行計算（40塊板中，內力組合結果相對最不利），考慮汽車荷載和人群荷載相組合，內力組合結果列于表1。

（1）將空心板按照等面積和等慣性矩的原則換算成工字形截面，計算出其抗彎承載力Mu=1 339 kN·m＜1 461.7 kN·m（跨中彎矩設計值）。因此抗彎承載力不滿足要求，需要進行抗彎加固。

（2）距支座1m范圍內，箍筋間距為100 mm，抗剪承載力為526.5 kN>470 kN（板最大剪力設計值），支座處抗剪承載力滿足要求。距支座1 m范圍以外，箍筋間距為200 mm，經計算，抗剪承載力下降為372.1 kN，與距支座1.86 m位置處的剪力設計值相等。因此距支座1m處至距支座1.86 m處的范圍內，抗剪承載力不滿足要求，需要進行抗剪加固。

（3）空心板按B類構件考慮，經計算，裂縫寬度滿足要求。

（4）經計算，由結構重力、恒載、預應力、活載產生的短期總撓度為18.4 mm，長期撓度還要更大。根據規范要求，結構撓度應小于10/1 600。因此由于荷載改變，撓度不滿足要求，需進行加固。

3 加固方案

從上面的計算可知，應對空心板進行抗彎、抗剪承載力加固和使用階段裂縫、撓度性能的改善。

表1 6號板內力組合結果一覽表

（1）抗剪承載力的加固方法：

抗剪承載力不足的范圍為接近端部的0.86 m，所需承載力提高幅度為（417—372）/372=12%。由于所有板均已相互拼接在一起，板側面無法進行加固，橋面原有鋪裝層不易鑿除，也不方便加固。可采用板底施加預應力的方法，在板中建立軸向壓力，使板的抗剪承載力有所提高。因混凝土強度對抗剪承載力影響較大，而該橋已使用15 a，混凝土強度必定有所變化，需檢測現有混凝土的強度，以最終確定加固方案。

加固方法：在板底設置體外預應力筋。

（2）抗彎承載力所需提高幅度為：（1 461.7－1 339）/1 339=9.1%。

加固方法：采用板底粘貼碳纖維布的方法可以實現加固。（板底粘貼碳纖維布同時具有使裂縫寬度顯著減小、提高結構耐久性的優點）。

加固所需的碳纖維用量為：1.52 m×16 m×（2×40）（塊）=1 946 m2。

（3）空心板的撓度不滿足規范要求，需通過施加預應力產生的反拱來消除荷載產生的撓度。

加固方法：在板底設置體外預應力筋。經計算，每塊板底需設置4根φs15.2的鋼絞線（或應力等效、強度等效的鋼索等其他替代筋），并需在板底均勻設置，宜采用單孔錨具。

（4）綜合加固方案：

同時采用板底均勻增設體外預應力筋和板底均勻粘貼碳纖維布的方法進行加固。

碳纖維布：1.52m×16m×（2×40）（塊）=1 946m2

體外預應力筋：4根 φs15.2×（2×40）（塊）=320（根）

4 檢測要求

該橋已投入使用15 a，其混凝土強度隨著時間的推移及荷載、外部環境作用會有所變化，應對內部混凝土強度和底面表層混凝土實際強度進行現場檢測。內部混凝土強度值作為各項計算的依據，表層混凝土強度作為粘貼碳纖維加固效果、體外預應力端部錨固設置方法的依據。

加固前應對該橋實施外觀檢查（包括裂縫分布、裂縫寬度大小的檢測，如有超出設計許可的裂縫，需采用相應措施封閉裂縫）。

預應力張拉階段檢測其反拱值、撓度值，以及混凝土表面的拉應力，并與理論值進行比較，以便及時發現問題時及時采取措施。

對正常使用階段的橋梁受力狀態進行長期健康檢測。具體措施有：在主體結構表面設置弦振式傳感器監測應力；在預應力筋處設置弦振式壓力傳感器檢測預應力損失及有效預應力值。

5 綜合評價

（1）針對不同的情況采用不同的加固方案，設計先進。

（2）可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁既能滿足交通量的需求，又可以緩和橋梁投資的集中性。

（3）施工方便，施工周期短且不影響交通，經濟效益高。

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