某预应力混凝土连续刚构桥加固计算分析

徐建军

（天津城建设计院有限公司，天津市 300122）

1 工程简介

本工程既有桥梁结构型式为变截面预应力混凝土连续刚构桥，桥跨布置为 45 m+75 m+75 m+45 m=240 m，跨越内河三级航道，桥宽 18m，见图1、图2。桥梁采用悬臂浇筑法施工，于 1994年建成通车。原桥荷载标准为汽-20、挂-100。梁体混凝土采用 85 规范 50 号混凝土，双薄壁墩采用 85 规范 30 号混凝土，预应力钢绞线采用进口钢绞线，标准强度为 1 770 MPa。

图1 桥梁立面图（单位：cm）

图2 桥梁横断面图（单位：cm）

2 病害情况

该桥在运营近 20年后，通过专项检测，发现箱梁顶板、腹板均出现大量裂缝，见图3，局部有混凝土剥落、露筋现象。

图3 桥梁顶、底板裂缝分布图

在本次检测中，全桥结构技术状况综合评分为61.8 分，为二类桥。

3 加固计算分析

为明确结构病害产生的原因，确保加固方案合理，本次加固计算采用五个工况进行模拟分析，见表1。

表1 各步骤计算说明表

由于 85 规范的要求，每种应力结果均需要同时满足组合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，所以本次计算分析结果图形量比较大，考虑到文章篇幅有限，本次仅摘录 85规范组合Ⅱ的正压应力和主拉应力结果与 04 规范的相应结果进行比较，其余结果与所摘结果趋势一致。

工况1（单位：MPa）：

最大正压应力 14.16 MPa，小于 0.6Rba=0.6 ×35=21 MPa，见图4。

图4 正压应力图（工况1）

最大主拉应力 2.11 MPa，小于 0.9Rbl=0.9 ×3=2.7 MPa，见图5。

图5 主拉应力图（工况1）

工况2（单位：MPa）：

最大正压应力 18.67 MPa，小于 0.6Rba=0.6 ×35=21 MPa，见图6。

图6 正压应力图（工况2）

最大主拉应力 2.57 MPa，小于 0.9Rbl=0.9 ×3=2.7 MPa，见图7。

图7 主拉应力图（工况2）

工况3（单位：MPa）：

85 规范 50 号混凝土对应 04 规范 C48 混凝土，C48：fck=31.28 MPa，ftk=2.59 MPa。

最大正压应力 18.4 MPa，大于 0.5fck=0.5×31.28=15.6 MPa，见图8。

最大主拉应力 1.9 MPa，大于 0.5ftk=0.5×2.594=1.3 MPa，见图9。

图8 正压应力图（工况3）

图9 主拉应力图（工况3）

工况4（单位：MPa）：

最大正压应力 17.8 MPa，小于 0.6Rba=0.6 ×35=21 MPa，见图10。

图10 正压应力图（工况4）

最大主拉应力 2.2 MPa，小于 0.9Rbl=0.9 ×3=2.7 MPa，见图11。

图11 主拉应力图（工况4）

工况5（单位：MPa）：

最大正压应力 17.6 MPa，大于 0.5fck=0.5×31.28=15.6 MPa，见图12。

图12 正压应力图（工况5）

最大主拉应力 2.0 MPa，大于 0.5ftk=0.5×2.594=1.3 Pa，见图13。

图13 主拉应力图（工况5）

4 结论

计算表明，加固前如果按 04 规范进行验算，应力水平全部超标；加固后桥梁应力明显改善，满足原 85 规范的各项指标要求，但正压应力和主拉应力均超出 04 规范要求较多，不能满足 04 规范要求。以笔者的设计经验来看，由于规范的进步，原85 规范设计的此类桥梁中，若按 04 规范进行验算，多有压应力偏大甚至超标的情况发生。

通过以上计算，并与桥梁养管部门多次结合，最终确定本次加固仍采用 85 规范标准，并适当考虑 04 规范的温度梯度效应，不进行提级改造。

[1] JTJ 021-1989，公路桥涵设计规范[S].

[2] 上海同豪土木工程咨询有限公司.桥梁博士 V3 版用户使用手册[Z].2006.