南昌市昌九大道跨線橋加固設(shè)計

陳 闖

（南昌市城市規(guī)劃設(shè)計研究總院，江西 南昌 330038）

1 工程概況

現(xiàn)狀南昌市昌九大道跨線橋為一兩跨16m簡支空心板橋，橋?qū)?2.5 m，由40塊預(yù)制先張法預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(jìn)行加固處理。

2 承載力校核

計算橫向影響系數(shù)時，橫向40塊板，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計手冊》的22塊橫向系數(shù)分布表近似得到。經(jīng)計算,中間6～35塊板在車輛荷載作用下橫向影響系數(shù)較大，而1～5塊板在人群荷載作用下橫向影響系數(shù)較大，總體上，內(nèi)力組合結(jié)果接近。將各板設(shè)計（加固）成同一規(guī)格，以6號板為例進(jìn)行計算（40塊板中，內(nèi)力組合結(jié)果相對最不利），考慮汽車荷載和人群荷載相組合，內(nèi)力組合結(jié)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(shè)計值）。因此抗彎承載力不滿足要求，需要進(jìn)行抗彎加固。

（2）距支座1m范圍內(nèi)，箍筋間距為100 mm，抗剪承載力為526.5 kN>470 kN（板最大剪力設(shè)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(jīng)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(shè)計值相等。因此距支座1m處至距支座1.86 m處的范圍內(nèi)，抗剪承載力不滿足要求，需要進(jìn)行抗剪加固。

（3）空心板按B類構(gòu)件考慮，經(jīng)計算，裂縫寬度滿足要求。

（4）經(jīng)計算，由結(jié)構(gòu)重力、恒載、預(yù)應(yīng)力、活載產(chǎn)生的短期總撓度為18.4 mm，長期撓度還要更大。根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)撓度應(yīng)小于10/1 600。因此由于荷載改變，撓度不滿足要求，需進(jìn)行加固。

3 加固方案

從上面的計算可知，應(yīng)對空心板進(jìn)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(nèi)力組合結(jié)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(cè)面無法進(jìn)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(yù)應(yīng)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(qiáng)度對抗剪承載力影響較大，而該橋已使用15 a，混凝土強(qiáng)度必定有所變化，需檢測現(xiàn)有混凝土的強(qiáng)度，以最終確定加固方案。

加固方法：在板底設(shè)置體外預(yù)應(yīng)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(xiàn)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(jié)構(gòu)耐久性的優(yōu)點(diǎn)）。

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(guī)范要求，需通過施加預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反拱來消除荷載產(chǎn)生的撓度。

加固方法：在板底設(shè)置體外預(yù)應(yīng)力筋。經(jīng)計算，每塊板底需設(shè)置4根φs15.2的鋼絞線（或應(yīng)力等效、強(qiáng)度等效的鋼索等其他替代筋），并需在板底均勻設(shè)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(shè)體外預(yù)應(yīng)力筋和板底均勻粘貼碳纖維布的方法進(jìn)行加固。

碳纖維布：1.52m×16m×（2×40）（塊）=1 946m2

體外預(yù)應(yīng)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(qiáng)度隨著時間的推移及荷載、外部環(huán)境作用會有所變化，應(yīng)對內(nèi)部混凝土強(qiáng)度和底面表層混凝土實際強(qiáng)度進(jìn)行現(xiàn)場檢測。內(nèi)部混凝土強(qiáng)度值作為各項計算的依據(jù)，表層混凝土強(qiáng)度作為粘貼碳纖維加固效果、體外預(yù)應(yīng)力端部錨固設(shè)置方法的依據(jù)。

加固前應(yīng)對該橋?qū)嵤┩庥^檢查（包括裂縫分布、裂縫寬度大小的檢測，如有超出設(shè)計許可的裂縫，需采用相應(yīng)措施封閉裂縫）。

預(yù)應(yīng)力張拉階段檢測其反拱值、撓度值，以及混凝土表面的拉應(yīng)力，并與理論值進(jìn)行比較，以便及時發(fā)現(xiàn)問題時及時采取措施。

對正常使用階段的橋梁受力狀態(tài)進(jìn)行長期健康檢測。具體措施有：在主體結(jié)構(gòu)表面設(shè)置弦振式傳感器監(jiān)測應(yīng)力；在預(yù)應(yīng)力筋處設(shè)置弦振式壓力傳感器檢測預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)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(shè)計先進(jìn)。

（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(jīng)濟(jì)效益高。

[1]周建廷.橋梁加固機(jī)理及加固準(zhǔn)則探討[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報，2001，20（B11）：20-28.

[2]靳明君，楊立財.體外預(yù)應(yīng)力筋加固舊橋技術(shù)分析與探討[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報，1999,12（1）：48-52.

[3]李榮，佟曉利.碳纖維材料加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用實踐[J].工業(yè)建筑，1998，28（11）：11-13.