体系转换加固桥梁新方法

谢小忠　韦建颖

摘要：随着我国经济的飞速发展、公路交通运输量大幅增加，汽车荷载不断的加大。上世纪修建的桥梁显然已不满足要求，出现了承载力不足的情况。对现有旧桥进行加固维修具有非常重要的意义。

关键词：结构体系

桥梁承载能力的大小，可以表征为结构承受的荷载与结构中的内力(或应力)间的相互关系，若前者大于后者则结构是安全可靠的，反之，后者大于前者则是不安全的，这就需要通过加固的方法来解决。

一般的粘贴钢板、碳纤维等都是以提高结构中控制截面承载力为目的的加固，但是，另一种方法，即体系转换法，则以减小控制截面的内力为目的进行加固，这就是体系转换加固法的基本原理。

改变结构体系加固，实际就是通过改变桥梁结构体系以减少梁内应力。我们知道，简支梁的跨中弯矩较相同跨径连续梁大得多，若在旧桥加固中，将每两跨简支梁间用结构连续方法相连续，改变了原来简支梁桥的受力体系，支点处将产生负弯矩，则二期恒载及活载作用下跨中的正弯矩可减小20％~30％。这在活载所占比例大的中小桥中，此种加固法效果显著。

1 加固实例

柳南高速公路龙公江一桥，桩号位置K642+536。全桥长85m，上部结构为5跨16m的预应力钢筋砼空心梁；下部结构为双柱式墩、埋置式桥台。每幅桥宽14m，桥梁全宽28m。桥面铺装设计为15cm钢筋混凝土。设计荷载汽车一20级，挂一l00级。

根据桥梁检测发现 承载能力下降，桥面破损严重，现为满足交通发展的需要，决定对原桥进行加固改造，要求改造后的桥梁应满足公路一I级的荷载要求。

2 结构验算

根据该桥的设计资料和改造设计要求，对该桥进行了承载能力理论计算，以了解其受力性能，为加固改造方案提供理论依据。计算采用Midas Cviv-i12006空间梁格理论进行。

根据规范要求，对原桥按新规范进行验算时，其混凝土强度标准值，设计值和弹性模量应换算成新规范的混凝土等级强度，原混凝土设计标号50号换算后为C48。

计算后结果：主梁跨中承载能力不足，需对主梁进行加固；主梁刚度和主拉应力均能满足规范要求。

3 加固方案

采用体系转换加固法。将原桥面铺装全部凿掉，将每两跨简支梁间用结构连续方法连续起来，在中支点负弯矩区预留管道，重新浇注桥面铺装，张拉顶板束。顶板束采用4根5∮15.2钢绞线。经计算加固后跨中截面在强度不变的情况下，荷载效应最大的减小了21.2％，从而满足了公路一I级的荷载要求，达到了加固的目的。

4 施工方法

体系转换法在施工中主要有以下几个步骤：

凿除原桥面铺装混凝土，凿除设置预应力管道段桥面板顶面混凝土保护层，凿除中间墩原主梁封端混凝土；在桥面板顶面植入锚筋，绑扎桥面铺装钢筋网，搭接焊接中间墩处主梁纵向钢筋；设置预应力管道，预应力管道定位钢筋与桥面铺装钢筋绑扎；中间墩墩顶湿接缝整体化混凝土与桥面板顶面混凝土保护层及桥面铺装混凝土一同浇筑；待混凝土强度达到设计强度后，张拉预应力钢绞线，完成上部构造由简支到连续的体系转换。

小结

该加固方法充分利用了原桥主要承重构件，通过在主梁负弯矩区施加预应力，将原简支结构变为双支座连续结构，连续化完成后，荷载按连续结构受力，减小了跨中的荷载效应，使结构承载力提高较大，满足上部结构在公路一I级荷载标准下正常使用。