某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋加固計算分析

徐建軍

（天津城建設(shè)計院有限公司，天津市 300122）

1 工程簡介

本工程既有橋梁結(jié)構(gòu)型式為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，橋跨布置為 45 m+75 m+75 m+45 m=240 m，跨越內(nèi)河三級航道，橋?qū)?18m，見圖1、圖2。橋梁采用懸臂澆筑法施工，于 1994年建成通車。原橋荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽-20、掛-100。梁體混凝土采用 85 規(guī)范 50 號混凝土，雙薄壁墩采用 85 規(guī)范 30 號混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用進(jìn)口鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為 1 770 MPa。

圖1 橋梁立面圖（單位：cm）

圖2 橋梁橫斷面圖（單位：cm）

2 病害情況

該橋在運營近 20年后，通過專項檢測，發(fā)現(xiàn)箱梁頂板、腹板均出現(xiàn)大量裂縫，見圖3，局部有混凝土剝落、露筋現(xiàn)象。

圖3 橋梁頂、底板裂縫分布圖

在本次檢測中，全橋結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況綜合評分為61.8 分，為二類橋。

3 加固計算分析

為明確結(jié)構(gòu)病害產(chǎn)生的原因，確保加固方案合理，本次加固計算采用五個工況進(jìn)行模擬分析，見表1。

表1 各步驟計算說明表

由于 85 規(guī)范的要求，每種應(yīng)力結(jié)果均需要同時滿足組合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，所以本次計算分析結(jié)果圖形量比較大，考慮到文章篇幅有限，本次僅摘錄 85規(guī)范組合Ⅱ的正壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力結(jié)果與 04 規(guī)范的相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行比較，其余結(jié)果與所摘結(jié)果趨勢一致。

工況1（單位：MPa）：

最大正壓應(yīng)力 14.16 MPa，小于 0.6Rba=0.6 ×35=21 MPa，見圖4。

圖4 正壓應(yīng)力圖（工況1）

最大主拉應(yīng)力 2.11 MPa，小于 0.9Rbl=0.9 ×3=2.7 MPa，見圖5。

圖5 主拉應(yīng)力圖（工況1）

工況2（單位：MPa）：

最大正壓應(yīng)力 18.67 MPa，小于 0.6Rba=0.6 ×35=21 MPa，見圖6。

圖6 正壓應(yīng)力圖（工況2）

最大主拉應(yīng)力 2.57 MPa，小于 0.9Rbl=0.9 ×3=2.7 MPa，見圖7。

圖7 主拉應(yīng)力圖（工況2）

工況3（單位：MPa）：

85 規(guī)范 50 號混凝土對應(yīng) 04 規(guī)范 C48 混凝土，C48：fck=31.28 MPa，ftk=2.59 MPa。

最大正壓應(yīng)力 18.4 MPa，大于 0.5fck=0.5×31.28=15.6 MPa，見圖8。

最大主拉應(yīng)力 1.9 MPa，大于 0.5ftk=0.5×2.594=1.3 MPa，見圖9。

圖8 正壓應(yīng)力圖（工況3）

圖9 主拉應(yīng)力圖（工況3）

工況4（單位：MPa）：

最大正壓應(yīng)力 17.8 MPa，小于 0.6Rba=0.6 ×35=21 MPa，見圖10。

圖10 正壓應(yīng)力圖（工況4）

最大主拉應(yīng)力 2.2 MPa，小于 0.9Rbl=0.9 ×3=2.7 MPa，見圖11。

圖11 主拉應(yīng)力圖（工況4）

工況5（單位：MPa）：

最大正壓應(yīng)力 17.6 MPa，大于 0.5fck=0.5×31.28=15.6 MPa，見圖12。

圖12 正壓應(yīng)力圖（工況5）

最大主拉應(yīng)力 2.0 MPa，大于 0.5ftk=0.5×2.594=1.3 Pa，見圖13。

圖13 主拉應(yīng)力圖（工況5）

4 結(jié)論

計算表明，加固前如果按 04 規(guī)范進(jìn)行驗算，應(yīng)力水平全部超標(biāo)；加固后橋梁應(yīng)力明顯改善，滿足原 85 規(guī)范的各項指標(biāo)要求，但正壓應(yīng)力和主拉應(yīng)力均超出 04 規(guī)范要求較多，不能滿足 04 規(guī)范要求。以筆者的設(shè)計經(jīng)驗來看，由于規(guī)范的進(jìn)步，原85 規(guī)范設(shè)計的此類橋梁中，若按 04 規(guī)范進(jìn)行驗算，多有壓應(yīng)力偏大甚至超標(biāo)的情況發(fā)生。

通過以上計算，并與橋梁養(yǎng)管部門多次結(jié)合，最終確定本次加固仍采用 85 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并適當(dāng)考慮 04 規(guī)范的溫度梯度效應(yīng)，不進(jìn)行提級改造。

[1] JTJ 021-1989，公路橋涵設(shè)計規(guī)范[S].

[2] 上海同豪土木工程咨詢有限公司.橋梁博士 V3 版用戶使用手冊[Z].2006.