南昌市昌九大道跨线桥加固设计

陈 闯

（南昌市城市规划设计研究总院，江西 南昌 330038）

1 工程概况

现状南昌市昌九大道跨线桥为一两跨16m简支空心板桥，桥宽42.5 m，由40块预制先张法预应力混凝土空心板平行拼接而成，横断面布置及空心板尺寸如图1、图2所示。

图1 半幅桥横断面布置图（单位：cm）

图2 先张法预应力混凝土空心板断面图（单位：cm）

因道路升级改造，荷载等级提高至城—A级，且桥面新增两层铺装层，分别为：26 cm厚C30混凝土＋10 cm厚沥青混凝土，所以需对该桥进行加固处理。

2 承载力校核

计算横向影响系数时，横向40块板，根据《公路桥涵设计手册》的22块横向系数分布表近似得到。经计算,中间6～35块板在车辆荷载作用下横向影响系数较大，而1～5块板在人群荷载作用下横向影响系数较大，总体上，内力组合结果接近。将各板设计（加固）成同一规格，以6号板为例进行计算（40块板中，内力组合结果相对最不利），考虑汽车荷载和人群荷载相组合，内力组合结果列于表1。

（1）将空心板按照等面积和等惯性矩的原则换算成工字形截面，计算出其抗弯承载力Mu=1 339 kN·m＜1 461.7 kN·m（跨中弯矩设计值）。因此抗弯承载力不满足要求，需要进行抗弯加固。

（2）距支座1m范围内，箍筋间距为100 mm，抗剪承载力为526.5 kN>470 kN（板最大剪力设计值），支座处抗剪承载力满足要求。距支座1 m范围以外，箍筋间距为200 mm，经计算，抗剪承载力下降为372.1 kN，与距支座1.86 m位置处的剪力设计值相等。因此距支座1m处至距支座1.86 m处的范围内，抗剪承载力不满足要求，需要进行抗剪加固。

（3）空心板按B类构件考虑，经计算，裂缝宽度满足要求。

（4）经计算，由结构重力、恒载、预应力、活载产生的短期总挠度为18.4 mm，长期挠度还要更大。根据规范要求，结构挠度应小于10/1 600。因此由于荷载改变，挠度不满足要求，需进行加固。

3 加固方案

从上面的计算可知，应对空心板进行抗弯、抗剪承载力加固和使用阶段裂缝、挠度性能的改善。

表1 6号板内力组合结果一览表

（1）抗剪承载力的加固方法：

抗剪承载力不足的范围为接近端部的0.86 m，所需承载力提高幅度为（417—372）/372=12%。由于所有板均已相互拼接在一起，板侧面无法进行加固，桥面原有铺装层不易凿除，也不方便加固。可采用板底施加预应力的方法，在板中建立轴向压力，使板的抗剪承载力有所提高。因混凝土强度对抗剪承载力影响较大，而该桥已使用15 a，混凝土强度必定有所变化，需检测现有混凝土的强度，以最终确定加固方案。

加固方法：在板底设置体外预应力筋。

（2）抗弯承载力所需提高幅度为：（1 461.7－1 339）/1 339=9.1%。

加固方法：采用板底粘贴碳纤维布的方法可以实现加固。（板底粘贴碳纤维布同时具有使裂缝宽度显著减小、提高结构耐久性的优点）。

加固所需的碳纤维用量为：1.52 m×16 m×（2×40）（块）=1 946 m2。

（3）空心板的挠度不满足规范要求，需通过施加预应力产生的反拱来消除荷载产生的挠度。

加固方法：在板底设置体外预应力筋。经计算，每块板底需设置4根φs15.2的钢绞线（或应力等效、强度等效的钢索等其他替代筋），并需在板底均匀设置，宜采用单孔锚具。

（4）综合加固方案：

同时采用板底均匀增设体外预应力筋和板底均匀粘贴碳纤维布的方法进行加固。

碳纤维布：1.52m×16m×（2×40）（块）=1 946m2

体外预应力筋：4根 φs15.2×（2×40）（块）=320（根）

4 检测要求

该桥已投入使用15 a，其混凝土强度随着时间的推移及荷载、外部环境作用会有所变化，应对内部混凝土强度和底面表层混凝土实际强度进行现场检测。内部混凝土强度值作为各项计算的依据，表层混凝土强度作为粘贴碳纤维加固效果、体外预应力端部锚固设置方法的依据。

加固前应对该桥实施外观检查（包括裂缝分布、裂缝宽度大小的检测，如有超出设计许可的裂缝，需采用相应措施封闭裂缝）。

预应力张拉阶段检测其反拱值、挠度值，以及混凝土表面的拉应力，并与理论值进行比较，以便及时发现问题时及时采取措施。

对正常使用阶段的桥梁受力状态进行长期健康检测。具体措施有：在主体结构表面设置弦振式传感器监测应力；在预应力筋处设置弦振式压力传感器检测预应力损失及有效预应力值。

5 综合评价

（1）针对不同的情况采用不同的加固方案，设计先进。

（2）可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁既能满足交通量的需求，又可以缓和桥梁投资的集中性。

（3）施工方便，施工周期短且不影响交通，经济效益高。

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