预应力混凝土连续箱梁桥加固措施浅析

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发布时间：2021-09-04

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预应力混凝土连续箱梁桥加固措施浅析
孙文智，李海光，梁冰
(浙江省金华市公路管理处，浙江金华321001)
摘要：以某省道桥梁采用腹板加厚、增设横隔板、施加体外预应力、粘贴钢板等措施对预应力混凝土连续箱梁进
行加固维修为例，介绍并分析预应力混凝土连续箱梁桥加固措施，为类似桥梁的加固维修提供参考。
关键词：预应力；箱梁桥；加固
文章编号：1009—6477(2010)02—0082—05 中图分类号：U448．21 3 文献标识码：A
Analysis of Reinforcing Measures for Prestressed
Concrete Continuous Box Girder Bridge
SUN Wenzhi ，LI Haiguang2，LIANG Bind
Abstract：Based on the reinforcing repair for prestressed concrete continuous box girders of a bridge on
some provincial expressway by means of measures of thickening webs，adding diaphragm plates，applying
external prestress and sticking steel plates for example，this paper introduces and analyzes the reinforcing
measures for prestressed concrete continuous box girders SO as to provide a reference for reinforcing re—
pair of similar bridges．
Key words：prestress；box girder bridge；reinforcement
预应力混凝土连续箱梁桥具有整体性能好、结
构刚度大、变形小、抗震性能好、主梁变形挠曲线
平缓、桥面伸缩缝少、行车舒适等优点。这种桥型
的设计施工均较成熟，施工质量和施工工期能得到
控制，成桥后养护工作量小，因此其在公路、城市
桥梁工程中得到广泛采用。但由于箱梁结构的自身
特点及设计、施工中处理不当，随着预应力混凝土
连续箱梁桥营运时间的推移，箱梁的病害不断暴露
出来，严重影响了桥梁的正常使用，因此预应力混
凝土连续箱梁桥的维修加固问题越来越受到人们的
重视。本文通过对预应力混凝土连续箱梁桥加固实
例的介绍，对加固措施进行了分析，可为类似桥梁
的加固维修提供参考。
1 连续箱梁桥常见病害
从营运的预应力混凝土箱梁桥的实际情况看，
箱梁桥主要病害为腹板裂缝、顶板裂缝、底板裂
缝、梁体下挠等。
1．1 腹板裂缝
1)支座附件区域腹板斜裂缝。
这类裂缝一般出现在支点与反弯点之间的区
域，近似按45。倾斜。在支座附近区域，剪切作用
与弯曲作用相叠加，初始开裂后，腹板中的倾斜裂
缝变得越来越斜，说明腹板抗剪能力不足，主拉方
向抗裂安全储备不够。
2)连续梁边跨端部腹板斜裂缝。
连续梁边跨端部腹板受力比较特殊，应力分布
十分复杂。连续梁边跨端部通常是在支架上现浇，
此处剪力较大，在施工和体系转化过程中会受到一
些次内力的影响，是局部受力集中之处；同时，巨
大的支座反力也主要依靠腹板传递。边跨梁端又是
预应力钢筋集中锚固区域，局部高应力所引起的局
部徐变也较大。分析其原因：主要与端部腹板没有
配置弯起索或弯起索不足有关，即使配置竖向预应
力筋，也会因钢筋较短或施工处理不当而造成较大
的预应力损失，难以满足主拉应力的要求。
3)箱梁内侧腹板裂缝。
这类裂缝主要发生在边跨附近或中跨～
3L／4之间，主要分布于箱梁内侧。对于大跨度混
凝土箱梁桥，特别是箱室较宽、横隔板较少的箱
梁桥，在荷载作用下箱梁的变形不完全符合经典
梁理论周边刚性假定，会出现截面畸变变形。主
要原因：由于箱底较宽，跨径与底板宽度比值较
大，且中间无横隔板，远离支座位置底板的内力
收稿日期：2009—12—16
作者简介：孙文智(1956一)，男，江西省上饶市人，本科，教授级高工
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2010年第2期孙文智，等：预应力混凝土连续箱梁桥加固措施浅析 83
直接传向腹板，不沿桥跨纵向传递内力；跨中底
板较厚，底板在自重状态下将产生较大的自重弯
矩；跨中梁高较小，腹板横向抗弯刚度很大，因
此跨中位置腹板上将分配到较大的由底板自重引
起的侧向挠曲弯矩，又由于跨中截面腹板厚度较
薄，因此在腹板内侧产生较大的竖桥向拉应力；
在箱内外温差荷载作用下，腹板内、外侧受到了
较大的竖桥向拉应力，其中腹板内侧的竖向拉应
力超过了混凝土的抗拉极限强度，导致腹板内侧
产生大量裂缝。
1．2 顶、底板裂缝
1)梁底沿纵向预应力的贯通裂缝。
这类裂缝主要沿纵向预应力方向分布，主要原
因：在i向应力状态下，由于泊松比效应，纵向预
应力将对箱梁底板横向受力产生一定的拉力作用；
预应力筋施工时其管道偏位也会产生纵向裂缝。
2)支撑处顶板或跨中底板的横向裂缝。
出现该类裂缝的主要原因：预应力设计不合理
或预应力筋张拉不到位，梁在收缩徐变和钢束松弛
的影响下，弯矩最大截面的混凝土受拉区出现超过
混凝土抗拉强度的应力。对于边、中跨较大的连续
梁，在边跨端部区域容易引起开裂。早期用顶推法
施工的预应力连续梁，由于设计配筋不合理，梁在
顶推施工中结构受力与运营状态的结构受力相反
时，也容易出现横向裂缝。有的桥在顶推过程中甚
至出现贯通截面的裂缝，但这种裂缝在顶推就位后
一般在反向受力下即可闭合。
3)宽箱室连续梁桥顶板纵向裂缝。
部分宽箱室的连续梁顶板存在纵向裂缝。主要
由以下原因引起：箱梁顶板横向预应力筋，在汽车
活载的综合作用下，将使翼板横向受力产生一定的
横向弯曲拉应力；由于箱梁的室宽较宽，腹板间距
较大，结构自重将在箱室翼板中产生较大的横向弯
曲拉应力；由于温度的变化和作用，封闭箱将产生
一定的横向弯曲拉应力。
2 连续箱梁桥常用的加固措施
根据桥梁不同部位的损坏情况，可以采用不同
的加固措施，有时需采用多种措施。下面介绍常见
的预应力连续箱梁桥加固措施。
1)浇筑钢筋混凝土加大截面。多用于箱梁腹
板加厚，以增大构件受力截面，但应注意加大截面
时自重也相应增加了。
2)粘贴钢板加固法。一般用于腹板、底板开
裂后的加固和顶板梗腋裂缝处。在腹板上粘贴钢
板，可以直接有效地限制裂缝的开展，提高结构的
抗力。钢板与原结构必须可靠连接，并作防锈处
理。
3)粘贴碳纤维加固法。主要用于提高构件抗
弯承载力。使用此法加固几乎不增加原结构自重，
一般用于腹板、底板开裂后的加固和顶板梗腋裂缝
处。在腹板粘贴碳纤维板，粘贴范围延伸至梗腋。
在底板L／4～3L／4范围内粘贴碳纤维板，在腹板上
粘贴碳纤维板，无需在腹板上打孔，对于开裂很严
重的腹板有利。粘贴的碳纤维对腹板的刚度提高不
大，不能有效抑制裂缝的产生，只能限制裂缝宽度
不超过规范的规定值。
4)预应力加固法。可较好地提高构件强度，
控制裂缝和变形。因预应力部分失效而进行加固
时，若原结构有预留孑L，则可在预留孔内穿预应
力束进行张拉。若采用无粘结钢束，则可对原钢
束重新张拉，或增设齿板、增加体外预应力束进
行张拉。腹板抗剪强度不够时，可增加竖向预应
力筋加固。
5)增加钢筋混凝土横隔板加固法。可增加桥
梁整体刚度，调整荷载横向分配。横隔板按一定
间距设置1道，为防止增加横隔板后由于局部应
力集中引起局部受力不利，增设体外预应力束以
平衡横隔板自重增加引起的内力。增加横隔板可
有效增强主梁受力的整体性，改善腹板和底板的
受力状态。
但是，由于所增加的混凝土横隔板产生较大的
自重，必须增设体外预应力加以平衡；另外，体外
预应力施工张拉、锚固均有一定难度，且在运营期
的损失较大，养护也较为繁琐；同时浇筑横隔板时
在顶板位置很难浇筑密实，故施工有一定难度。
6)增加横向加劲钢架加固法。此方法适用于
箱室较宽、中间无横隔板或少横隔板的箱梁桥。在
主梁箱室内每隔一定间距增加1道封闭式加劲钢
架，以改善箱梁的整体受力性能。在加