連續梁橋的主要病害及體外預應力加固方法的論述

摘 要：目前，國內外建設的預應力混凝土連續梁橋普遍存在梁體開裂和跨中下撓的問題[1]。體外預應力加固是一種積極有效的主動加固方法，能提高結構承載能力、改善跨中下撓狀態和增大主梁壓應力儲備，且該技術以其優點廣泛應用于在役橋梁的加固工程中。

關鍵詞：體外預應力加固；混凝土；連續梁橋

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.093

1 主要病害及常用的加固方法

1.1 連續梁橋的主要病害

因為部分預應力混凝土連續梁橋在設計時容許結構在活載作用下出現拉應力，橋梁經過多年的運營，梁體材料性能退化，大部分橋梁會出現不同病害，主要病害是箱梁混凝土梁體出現不同性質的裂縫。裂縫的形成在實際工程中往往是多個因素綜合作用的結果，主要表現為：箱梁墩頂豎向裂縫、跨中底板橫向裂縫、腹板斜裂縫，裂縫導致箱梁剛度明顯下降、承載能力不足。預應力混凝土連續箱梁裂縫產生的原因具有一定的規律性，只有對裂縫的成因認真分析總結，才能有針對性的提出防止裂縫產生和加固箱梁的措施。

（1）腹板裂縫。腹板開裂的主要原因為主拉應力、豎向正應力、錨固區張拉應力過大，由于箱梁支點周圍剪應力較大且豎向預應力損失較大，當箱梁在設計時抗剪能力不足時，便會在支點附近處產生45°方向的斜裂縫，對于預應力混凝土連續梁橋，大量預應力束錨固于邊跨端部，同時橋梁端部要傳遞支座提供的反力。在建造施工過程中受施工和體系轉化的影響，橋梁端部要承受巨大的剪應力和一定的次內力，使構件受力復雜，容易產生腹板斜裂縫。

（2）頂、底板裂縫。頂底板裂縫產生的主要原因為荷載下的畸變和橫向彎曲作用的結果，對于預應力混凝土連續梁橋，頂底板開裂的主要原因為在預應力錨固端及齒板處受力復雜產生應力集中現象，且受溫度作用影響顯著。另外，箱梁結構中，錨固預應力的齒板及橫隔板空洞周圍處常產生裂縫或者其他病害，主要原因為應力過于集中。

1.2 連續梁橋加固的常用方法概述

部分預應力混凝土連續箱梁橋病害已成為影響公路正常使用的重要因素，同時橋梁結構病害增大了交通事故發生的隱患，對此類結構出現的病害進行分析總結，并根據分析結果對不同病害采取相應的補強加固方法，使其滿足橋梁承載能力要求。目前，常用體外預應力加固法、粘貼纖維復合材料加固法、粘貼鋼板加固法，對橋梁上部結構進行提載加固。

混凝土橋梁、板橋的抗彎和抗剪加固多采用粘貼碳纖維片加固的方法，對于配筋較低或鋼筋銹蝕嚴重的板梁進行抗彎及抗剪加固可取得很好的效果，而此方法對于配筋量較高的橋梁加固后效果不明顯，因此常采用粘貼碳纖維片混凝加固法增補橋梁結構承載能力。此方法同樣適用于混凝土墩柱抗剪、抗壓能力補強及地震后的橋梁結構修復等。經過實橋加固效果評價可知按此方法進行模擬計算的結果與實際試驗數據相似，因此在一般情況下采用粘貼碳纖維片法加固橋梁時可按該方法進行分析計算。相較于橋梁結構自身重量碳纖維貼片的重量可忽略不計，按該方法加固不會對構件施加額外的荷載。

粘貼鋼板加固法是以鋼板代替增設的補強鋼筋，結構未發生破壞前外貼鋼板與混凝土之間粘結性能較好，一旦進入破壞階段，大部分鋼板與混凝土之間將發生剝離現象，并伴有斜向裂縫，隨著橋梁結構不斷承受外界荷載，裂縫逐漸擴大，鋼板應力顯著增大，最終混凝土將被撕裂從而導致橋梁結構承載力下降，導致構件產生破壞。

2 連續梁橋體外預應力加固方法的國內外研究現狀

2.1 連續梁橋的國外研究現狀

1996年Hiroshi Mutsuyoshi等通過預應力鋼筋所導致的二次效應，充分考慮預應力筋增加的應力，分析體外預應力混凝土梁應力增量在極限狀態下的計算公式。

1997年，K.H.T等通過對7片T形梁采用沿梁長直線布置預應力筋加固進行試驗研究，通過分析加固構件的狀態，得知在計算體外預應力混凝土梁極限狀態強度及破壞形式時采用壓、拉桿計算模型結果較為準確。

在20世紀末，M.Harajli等為了論證其他參數對預應力鋼筋二次效應導致的影響，分別更改鋼束的布置、外荷載截面的受力的作用方式等因素，從而總結出體外預應力結構的整體工作性能。

2001年，Kiang-Hwee Tan等為了降低加固結構體系預應力筋的二次效應，進行了體外預應力加固簡支梁的試驗，結果表明對跨中局部使用體外預應力加固可降低預應力筋產生的二次效應。

2004年，Ghallab等通過計算體外預應力束在不同荷載作用下的預應力產生的應力作用于實際加固橋梁產生的應力進行對比提出適合體外預應力加固預應力筋應力計算公式。

2.2 連續梁橋的國內研究現狀

2000年，同濟大學李國平所率領的團隊，通過理論分析總結出參數變化對連續梁橋主體構件抗剪抗彎的影響。針對連續梁橋構件中的節段主梁抗剪應力，分析后，可得到抗剪承載力的計算公式。

2012年，東南大學黃僑教授利用實際檢測項目與理論的計算對比后，對原有公式進一步優化，并依據實際工程論證后，證明了公式優化的準確性。

3 結束語

從上述連續梁橋體外預應力加固方法的國內外研究可知，國外的理論研究較早，應用方面與國內相比較未成熟，從極限狀態下的理論分析到加固分析，最后到實驗對體外預應力筋預應力損失對比計算結果均可反映出橋梁的動力效應，得出相應的結論對原橋進行承載能力評定，分析不同體外預應力筋布置線形對加固結構的應力及變形的影響，依托工程加固前后荷載試驗進行對比分析，對加固后的結構性能評定。

參考文獻：

[1]張勁泉.我國公路橋梁承載能力檢測評定技術的現狀與發展[J].公路交通科技，2006，23（04）：15-17.

作者簡介：馬科萌（1990-），女，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，助教，研究方向：工程應用材料。