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·92·北方交通2O09

箱梁腹板斜裂缝的抗剪加固设计

唐永利
(辽宁大通公路工程有限公司，沈阳110179)

摘要：一座预应力连续箱梁在运营车辆荷载的作用下，产生了较明显的多条斜向超限裂缝，经详细检算分析
出产生的原因，采用了箱梁内部增设体外预应力束及竖向预应力钢筋的方法，进行了有针对性的抗剪加固设计，保
证了运营期间结构的安全性和耐久性。
关键词：预应力混凝土，连续箱梁，抗剪分析，体外预应力柬，竖向预应力钢筋。
中图分类号：u445．72文献标识码：B文章编号：l673—6o52(2O09)O1一oo92一O3

1概述灌注桩基础；桥面为沥青混凝土铺装。设计荷载等
预应力连续箱梁以其结构刚度大、行车平顺性级为汽一超20级，挂一l2O。
好、伸缩缝少和养护简单等一系列优点，在国内外大2．2桥梁主要病害检测结果
中跨桥梁中得到广泛应用，尤其在大跨径桥梁建设(1)中孔及边孔0～L／4和3L／4～L间均有斜
中，一些有效的施工方法，如悬臂浇注法，促进了预向超限裂缝，共16条，且腹板两侧基本对称，其中有
应力连续箱梁的发展。但是由于预应力束配置的多2条达到箱梁底板，缝宽O．2mm；
样性、复杂性，使得早期修建的预应力连续箱梁暴露(2)一年后对该桥复测发现，斜向超限裂缝在
出很多共性问题，较为突出的一个就是很多预应力原来基础上大大增加，达到36条，且最大裂缝宽度
连续箱梁出现大量超限的斜裂缝，直接影响到结构达到0．45mm。
的安全性及耐久性。现以一座预应力连续箱梁抗剪2．3主要病害分析
加固设计为例，阐述箱梁斜裂缝产生的原因，并提出据该桥一年多来的病害观察与记录结果显示，
相应的加固措施，以保证桥梁在使用寿命期限内的斜向裂缝发展快，超限裂缝多，且位置基本均位于结
正常运营。构剪力最大区域，初步推断为结构抗剪承载能力不
2结构检算与病害原因分析足而导致的结构受力裂缝。
2．1结构概况本着以上思路，采用有限元分析软件桥梁博士
某环城高速公路跨线桥，上部结构采用52+803．1．0，对加固前的原桥结构进行了较为详尽的分析
+52m预应力混凝土变截面连续箱梁，桥面净宽为检算如下：
l1．5m；下部结构：钢筋混凝土板式墩、肋板台，钻孔(1)有限元计算模型

图1有限元计算模型

为查明斜向超限裂缝病害的产生原因，有限元③考虑到现行交通量与原设计时交通量的差
模拟分析时做了如下考虑：异，对桥梁检算的横向分布系数进行了调整；
①严格按照原设计文件提供的设计要点及悬臂④竖向预应力筋较短，张拉延伸量小，从全国建
浇注的施工工艺方法进行模拟；成的桥梁情况来看，施工中常因各种各样的原因，导
②对原设计分析中不合理的要素进行修正，如致竖向预应力的损失较大，本次竖向预应力筋以损
非线性温度的考虑，原设计按85规范计算模式偏不失5O％计。
安全；(2)加固前承载能力极限状态检算结果
第1期唐永利：箱梁腹板斜裂缝的抗剪加固设计·93·

表1加固前控制截面抗弯强度检算结果表6加固前控制截面主压应力检算结果

截面上缘(k．m)截面下缘(．m)
是否满足
位置组合Ⅱ茸载弯矩搀件最薮力组合Ⅱ菏载夸矩构件承薮力
要求
组合设计值s设计值R组合设计值s设计值R

由表5、6分析数据可知：主应力一边跨腹板变
化处截面最大主拉应力达到1．8MPa，中跨四分点附
近主拉应力较大，最大主拉应力达到2．1MPa，接近
边支点横隔粱边缘(NO．3)78“20l756307332满足
距边支点h／2处(O．4)s{ml395躬205‘l02满足规范限值。
边支点腹板变化处(NO．6)s402l39530205402满足综上所述：本桥连续箱梁的每孔O～L／4和3L／
边跨腹板变化处(NO．15)l3舛{359ol姗&2不满足4一L间腹板有较严重的斜裂缝，为典型的结构受力
中支点横隔粱边缘(N0．21)202965240斯∞I1374不满足
中跨腹板变化处(NO．29)l5l073900l28∞8577不满足裂缝，且裂缝有向箱梁顶板发展的趋势。根据详细
由表3、4分析数据可知：正截面抗弯承载能力计算核查，箱梁部分腹板截面尺寸偏小，不满足《公
路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
满足要求，部分斜截面抗剪承载能力不满足要求，中
墩附近边跨腹板变化处至中跨腹板变化处，即中支(JTJ023—85)中第4．1．12条即Q；≤O．05l~／Rbh0要
点左右3lm范围内斜截面承载能力不满足要求，且求，还有斜截面抗剪承载能力存在不满足要求的截
该范围内大部分抗剪截面尺寸不满足要求。面，且该桥的应力已处于较差状态，严重影响结构和
(3)加固前正常使用极限状态检算结果行车的安全性及结构本身的耐久性，宜尽早进行加
表3加固前控制截面法向拉应力检算结果固处理。
3抗剪加固设计
3．1加固设计