大跨徑預應力混凝土連續剛構橋病害與加固

(重慶交通大學土木工程學院　重慶　400074)

一、連續剛構橋常見的缺陷及成因

近年來，我國及世界范圍內所修建的大跨徑預應力混凝土連續剛構橋在建成成橋通車行后，隨之會出現一些“毛病”，外觀上最顯著的就是“下彎”，其次就是一條條“線”。該種橋梁存在的主要的病害有大概兩種:一種是主梁橋跨跨中下撓特別明顯，直觀的反應就是中間的部分向下彎，有些較小。有的則達到危橋狀態。湖北黃石長江大橋是一座五跨預應力混凝土連續剛構橋，在成橋通車運行幾年之后，該橋梁跨中部分的下撓一直在進行。且在7年后，較建成時已有較大的撓度變化，2號墩已達30cm以上，4號墩達到20cm以上，主梁下撓的情況相當棘手。其次是橋梁出現的裂縫。頂板、腹板、底板都會出現大大小小的裂縫。

(一)跨中下撓及成因

大跨徑預應力混凝土連續剛構橋跨中下撓已經成為了一個比較棘手的問題，成因很多且都較為復雜，歸結起來有以下幾個方面：混凝土的收縮徐變的影響，我國大跨徑連續剛構橋大多采用薄壁箱型梁。相關論文表明，加載會影響混凝土徐變，加載時間短的話，徐變混凝土越大，而且都采用高強度的混凝土，而且我們大都在澆筑3天后就開始對橋梁進行加載，預應力張拉，預應力鋼筋和混凝土會有著聯系，導致徐變系數變大，會導致下彎即撓度變大。同時，預應力鋼筋和混凝土會有著聯系，因為下撓，預應力鋼筋的強度減小，也就是剛拉性能降低，有實驗證明混凝土的變形會增大；反之，橋梁的預應力鋼筋的強度較大的話，抗拉強度高，影響混凝土較小，混凝土就會相對變小；橋梁的預應力鋼筋的強度如果受到影響而變小的話，混凝土就會受到影響會變大，隨之，就意味著橋梁整體變形增大，也就是會出現我們看到的“下彎”的情況，“下彎”的越明顯，就越會導致主梁性能降低，簡短橋梁的適用壽命。

(二)梁體裂縫及成因

裂縫是橋梁遭受的病害中最常見的病害，裂縫的分類有多種。坐落在華南地區的某大橋，全長1668米，是主跨為220m的大跨徑預應力混凝土連續剛構橋，澆筑完混凝土放置一段時間后，去掉臨時支撐，隨即出現了豎向的裂縫，靠近墩頂處的地方有豎向裂縫的產生，在橋梁中跨跨中，箱梁腹板也有豎向裂縫。廣東某大橋在當時，是最大跨徑的預應力混凝土連續剛構橋在世界范圍內，通車幾年后進行監察時發現，箱梁腹板同樣出現了豎向裂縫，跨中也出現了豎向裂縫，另外，還有部分斜裂縫，斜裂縫與豎直方向成一定的角度，分布較為規律性。

二、連續剛構橋加固方法

(一)體外預應力

體外預應力是一種無黏結力，“體外”就是放置在物體外部，在橋梁中就是截面外部即混凝土構件外部，因為它是無粘結力，那么體外預應力可以放置在混凝土截面內部且不與混凝土黏結的。體外預應力按照錨固的形式可以分為集中錨固和分散錨固，集中錨固就是把預應力鋼筋固定在支點處，反之，分散錨固就是把預應力筋錨固在橋梁跨中每個斷面處。當然還有混合錨固的形式，才用集中錨固和分散錨固的形式分成兩部分分別錨固。

體外力放置在梁體外部，便于施工，工序簡單易操作，澆筑混凝土不需要留孔道，很方便，重要的是能夠讓我們檢修人員便于觀察。若采用體外預應力加固方案對橋梁進行加固時，不對通行造成影響，可以在保通情況下進行施工，等等還有很多優點。當然，體外預應力加固技術也有很多缺陷。體外預應力筋暴露在外面，容易受到“傷害”，主要有碰撞和火損，主要有碰撞和火損。相對于體內預應力筋，一旦錨固端部失去能力即失效，那么體外預應力筋就會失去“力量”，所以錨固端較體內預應力應該嚴加保護。

(二)減輕恒載

橋梁服役一段時間后，會出現各種病癥，如開裂、下撓，我們對其承載能力進行詳細的驗算分析后，有必要采取適當的措施對其減輕部分恒載，以滿足我們對該地段交通量通行能力的要求。減輕恒載，顧名思義，就是減輕橋梁本身的自重，比如拱橋設置腹孔，梁橋運用T梁、箱型梁、空心板等，或者在加固中拆掉一些附屬物。

(三)斜拉加固體系

根據對體外預應力的分析研究，我們可以把體外力看作是一個個彈性支承，與原結構共同受力，那么我們可以聯想到斜拉橋的體系，它是利用斜拉索作為彈性支承來支撐橋梁，因而在橋梁加固中我們可采用斜拉加固體系，也可采用部分斜拉加固體系，部分斜拉體系不同于箱梁橋，也不同于傳統斜拉橋體系，它類似于二者之和。

部分斜拉加固體系中，原橋梁的墩、梁和新建的塔的關系可分為固結體系和塔、梁分離體系，部分斜拉橋的斜拉索錨固在剛橫梁或者在新增加的齒板上。

三、結語

對該橋的既有病害設想了兩種加固方案，且方案都是曾用于大跨徑預應力混凝土連續剛構橋的，并用有限元軟件建立模型進行分析，對加固后的效果進行分析后，得到如下結論：

1)部分斜拉加固體系，效果：撓度上臺15.2cm；體外預應力體系，效果：撓度上臺4.2cm，就加固效果來說，部分斜拉加固方案優于后者。

2)兩種方案的適用情況、施工難易、成本高低都有所不同，都具有可行性，但是部分斜拉體系可以能夠解決體外預應力加固方案效果不理想的情況的問題。