盖梁体外预应力加固
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（ 1） 桥梁设计荷载： 汽车荷载为城市 － A 级，无 人群荷载。
（ 2） 桥梁上部恒载： 主梁自重、桥面铺装、路灯 及护栏防撞墙。
（ 3） 荷载对盖梁作用的计算： 为让本次计算结 果更精确，活 载 对 盖 梁 的 作 用 力 用 空 间 有 限 元 程 序 Midas / Civil，上部空心板按横向铰接方式模拟，计算出 每片空心板对盖梁的作用力。汽车荷载根据设计要求 按 2 列汽车布置（ 不考虑车道折减系数） 。
从上述病害可见，加固该桥的关键是盖梁的加固。 拟定盖梁采用体外预应力加固，故需分析桥梁下部构 造在设计荷载作用下实际受力情况是否符合《公路钢 筋混凝土及预应力混凝 土 桥 涵 设 计 规 范 》［1］ 中 部 分 预 应力混凝土 A 类构件使用要求。因而，给结构病害成 因分析和维修施工图设计提供了理论基础数据。
康宇环等： 盖梁体外预应力加固应用
55
2. 3 加固方案 针对盖梁的具体 病 害 ，为 了 满 足 盖 梁 在 使 用 荷 载
作用下截面受拉边缘保持较大压应力储备的预应力 构件受力要求，采取体外预应力加固方案对盖梁进行 加固。体外索所用的光面钢绞线应符合国家标准 GB / T 5234 － 2003《预应力混凝土用钢绞线》标准的高强 度、低松弛钢绞线，其标准抗拉强度为 1860MPa。
根据根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵
设计规范》［1］要求，预应力混凝土 A 类构件不允许出 现裂缝，墩顶产生负弯矩裂缝的主要原因为盖梁内部 预应力不足，针对此现象，结合施工条件，现对盖梁进 行体外预应力加固，使其各项指标达到规范要求。 2 结构计算 2. 1 计算方法
为了便于计算分析，此次计算将钻孔灌注桩基础 和墩柱按等刚度原则换算成一端固结一端自由的结 构模式，换算后，结构模型中基础周边土体不对桩基产 生作用。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 设计规范》［1］第 8. 2. 1 条规定： 墩台盖梁和墩柱按刚 构计算，平面单元结构离散模型及空间实体元结构离 散模型作为计算模型。 2. 2 荷载布置
（ 1） 正截面抗裂验算： 根据《04 公预规》，在使
用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应 力应符合规定： σkc + σpt ≤ 0. 5fck = 16. 2MPa； A 类预应 力混凝土构件，在作用（ 或荷载） 短期效应组合作用 下，σst － σpc ≤ 0. 7ftk = 0. 7 × 2. 65 = 1. 86MPa； 但在荷 载长期效应组合下： σlt － σpc ≤ 0。经计算，加固后盖梁 在短期及长期荷载作用下，正截面不存在拉应力，且压 应力小于规范限值，满足《04 公预规》的要求。
体外预应力束规格及布置形式： 采用 7Φs15. 24 钢 索，配合相应的张拉、锚固锚具，共设 2 束。体外束控 制张拉应力为 1116MPa，为标准抗拉强度的 60% 。体 外束在距盖梁上缘 15cm 处，直束布置，见图 1。
3 计算结果分析 采用 Midas / Civil 空间有限元程序对加固后的盖
（ 1） 混凝土正压应力验算： 根据规范： 在使用阶 段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力应 符合规定： σkc + σpt ≤ 0. 5fck = 16. 2MPa。
经计算，盖梁标准值效应组合下，正截面最大压应 力为 10. 6MPa，小于规范限值 16. 2MPa，满足要求。
（ 2） 混凝土主应力验算： 混凝土主压应力： 预应 力混凝土受弯构件由作用标准值和预加力产生的混 凝土主压应力应符合下列规定： 混凝土的主压应力符 合 σcp ≤ 0. 6fck = 19. 44MPa。
根据《04 公预规》7. 2. 8 条： 预应力混凝土受弯构 件，在预应力等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法 向压应力应符合压应力 σ'cc ≤ 0. 7f'ck = 22. 68MPa，经 计算，盖 梁 在 施 工 阶 段 正 截 面 上 缘 最 大 压 应 力 为 10. 6MPa，下 缘 最 大 压 应 力 为 5. 17MPa，小 于 规 范 限 值，且未出现拉应力，满足要求。 3. 3 盖梁抗裂性验算
54
低温建筑技术
2013 年第 11 期（ 总第 185 期）
盖梁体外预应力加固应用
康宇环， 田 宇
（ 东北林业大学土木工程学院， 哈尔滨 150040）
【摘 要】 以某盖梁为研究背景，对盖梁进行外观检测，发现盖梁存在病害，结合结构受力状态，确定病害产
生原因，对桥墩盖梁进行了计算模型分析，提出了适用于桥墩盖梁体外预应力加固方案。并通过计算分析，验证
参考文献
［1］ JTG D62 － 2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范［S］．
［2］ JTGT J22 － 2008，公路桥梁加固设计规范［S］． ［3］ 张树仁，黄侨 . 结构设计原理［M］． 北京： 人民交通出版社，
2010． ［4］ 熊学平 . 体外预应力结构设计［M］． 北京： 中国建筑工业出版
上部结构采用 25m 预应力混凝土简支梁空心板， 下部结构采用柱式墩台，墩台采用桩基础，盖梁混凝土 标号为 C50，墩柱及墩台为 C30 混凝土。设计荷载为 城市 － A 级，车道为单向双车道，构件为部分预应力混 凝土 A 类构件。在检测过程中，发现盖梁墩顶附近出 现裂缝，通过静载试验，确定裂缝为负弯矩受力裂缝。
KANG Yu-huan， TIAN Yu （ Civil Engineering College，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China）
Abstract： The article uses a bent cap as engineering background，carries out on appearance inspection of the bent cap to find the existing disease，combine with the forced stes，determines the reason of the disease． The calculation model of the bent cap is established and analyzed，one reinforcement scheme that be suitable for bent cap is proposed. Through calculation and analysis，the effect of the reinforcement scheme is verified．
社，2005．
［收稿日期］ 2013 － 08 － 16 ［作者简介］ 康宇环（ 1988 － ） ，男，哈尔滨人，硕士研究生，研
究方向： 桥梁与隧道专业。
梁进行计算和分析，与加固前的盖梁进行比较，得出结 论，验证体外预应力加固的可行性。模型图见图 2。
3. 1 盖梁抗弯承载能力极限状态验算 体外束加固后，根据《公路桥梁加固设计规范》［2］
计算体外束水平筋的极限应力极限应力设计值，并对 加固后的墩顶截面进行承载能力极限状态验算。经计 算，体外索的极限应力 σpu，e = 1101. 235MPa。体外索 加固后，墩顶截面的抗力值 MＲ = 16612. 32kN． m。与加 固前比较，盖梁承载能力提高了 16. 7% 。 3. 2 盖梁短暂状况应力验算
（ 2） 斜截面抗裂验算： A 类预应力混凝土构件， 在作用（ 或荷载） 作用下，现场浇注（ 包括预制拼装） 构件： σtp ≤ 0. 5ftk = 1. 33MPa。
经计算，盖梁在作用短期效应组合下主拉应力最 大为 0. 6MPa，小于规范限值 1. 33MPa，满足要求。 3. 4 盖梁持久状况应力验算
Key words： bent gap； strengthening； external prestressing
随着时间的推移，新建桥梁终究会变成旧桥。在 桥梁使用期间，由 于 车 辆，特 别 是 超 重 车 辆 行 驶 ，以 及 外界各种因素的作用和影响，会导致桥梁结构产生各 种病害，严重影响桥梁的正常使用，此时，为了桥梁的 正常使用，自然需要重建或加固，根据相关条件的制约 与要求，一般认为 对 其 加 固、维 修 是 一 项 技 术 上 可 行 、 经济上比较合理的举措。本文主要针对某高架桥桥墩 盖梁用体外预应力的方法进行加固，并对其可行性和 实验结果进行研究，加以证明旧桥加固的良好效果。 1 工程背景及现状
了该加固方案对旧桥加固的效果。
【关键词】 盖梁； 加固； 体外预应力
【中图分类号】 TU375. 1
【文பைடு நூலகம்标识码】 B
【文章编号】 1001 － 6864（ 2013） 11 － 0054 － 02
APPLICATION ON BENT CAP STＲENGTHENED BY EXTEＲNAL PＲESTＲESSING
经计算盖梁标准值效应组合下，斜截面最大主压 应力为 10. 6MPa，小于规范限值 19. 44MPa，满足要求。 4 结语
结合实例对旧桥 加 固 进 行 分 析 、计 算、研 究，用 体 外预应力加固方法对桥墩盖梁实施加固，其效果良好。 经加固，抵消了较大部分恒载和活载产生的应力，起到 了卸载的作用，因而改善了原结构的受力状况，显著地 提高了结构的刚度、抗裂性及承载能力； 在正常使用状 态下，盖梁各 项 应 力 指 标 均 符 合《公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预应力混凝土桥涵设计规范》［1］中对部分预应力 A 类 构件的要求，有效地提高了盖梁使用阶段性能。
（ 2） 桥梁上部恒载： 主梁自重、桥面铺装、路灯 及护栏防撞墙。
（ 3） 荷载对盖梁作用的计算： 为让本次计算结 果更精确，活 载 对 盖 梁 的 作 用 力 用 空 间 有 限 元 程 序 Midas / Civil，上部空心板按横向铰接方式模拟，计算出 每片空心板对盖梁的作用力。汽车荷载根据设计要求 按 2 列汽车布置（ 不考虑车道折减系数） 。
从上述病害可见，加固该桥的关键是盖梁的加固。 拟定盖梁采用体外预应力加固，故需分析桥梁下部构 造在设计荷载作用下实际受力情况是否符合《公路钢 筋混凝土及预应力混凝 土 桥 涵 设 计 规 范 》［1］ 中 部 分 预 应力混凝土 A 类构件使用要求。因而，给结构病害成 因分析和维修施工图设计提供了理论基础数据。
康宇环等： 盖梁体外预应力加固应用
55
2. 3 加固方案 针对盖梁的具体 病 害 ，为 了 满 足 盖 梁 在 使 用 荷 载
作用下截面受拉边缘保持较大压应力储备的预应力 构件受力要求，采取体外预应力加固方案对盖梁进行 加固。体外索所用的光面钢绞线应符合国家标准 GB / T 5234 － 2003《预应力混凝土用钢绞线》标准的高强 度、低松弛钢绞线，其标准抗拉强度为 1860MPa。
根据根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵
设计规范》［1］要求，预应力混凝土 A 类构件不允许出 现裂缝，墩顶产生负弯矩裂缝的主要原因为盖梁内部 预应力不足，针对此现象，结合施工条件，现对盖梁进 行体外预应力加固，使其各项指标达到规范要求。 2 结构计算 2. 1 计算方法
为了便于计算分析，此次计算将钻孔灌注桩基础 和墩柱按等刚度原则换算成一端固结一端自由的结 构模式，换算后，结构模型中基础周边土体不对桩基产 生作用。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 设计规范》［1］第 8. 2. 1 条规定： 墩台盖梁和墩柱按刚 构计算，平面单元结构离散模型及空间实体元结构离 散模型作为计算模型。 2. 2 荷载布置
（ 1） 正截面抗裂验算： 根据《04 公预规》，在使
用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应 力应符合规定： σkc + σpt ≤ 0. 5fck = 16. 2MPa； A 类预应 力混凝土构件，在作用（ 或荷载） 短期效应组合作用 下，σst － σpc ≤ 0. 7ftk = 0. 7 × 2. 65 = 1. 86MPa； 但在荷 载长期效应组合下： σlt － σpc ≤ 0。经计算，加固后盖梁 在短期及长期荷载作用下，正截面不存在拉应力，且压 应力小于规范限值，满足《04 公预规》的要求。
体外预应力束规格及布置形式： 采用 7Φs15. 24 钢 索，配合相应的张拉、锚固锚具，共设 2 束。体外束控 制张拉应力为 1116MPa，为标准抗拉强度的 60% 。体 外束在距盖梁上缘 15cm 处，直束布置，见图 1。
3 计算结果分析 采用 Midas / Civil 空间有限元程序对加固后的盖
（ 1） 混凝土正压应力验算： 根据规范： 在使用阶 段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力应 符合规定： σkc + σpt ≤ 0. 5fck = 16. 2MPa。
经计算，盖梁标准值效应组合下，正截面最大压应 力为 10. 6MPa，小于规范限值 16. 2MPa，满足要求。
（ 2） 混凝土主应力验算： 混凝土主压应力： 预应 力混凝土受弯构件由作用标准值和预加力产生的混 凝土主压应力应符合下列规定： 混凝土的主压应力符 合 σcp ≤ 0. 6fck = 19. 44MPa。
根据《04 公预规》7. 2. 8 条： 预应力混凝土受弯构 件，在预应力等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法 向压应力应符合压应力 σ'cc ≤ 0. 7f'ck = 22. 68MPa，经 计算，盖 梁 在 施 工 阶 段 正 截 面 上 缘 最 大 压 应 力 为 10. 6MPa，下 缘 最 大 压 应 力 为 5. 17MPa，小 于 规 范 限 值，且未出现拉应力，满足要求。 3. 3 盖梁抗裂性验算
54
低温建筑技术
2013 年第 11 期（ 总第 185 期）
盖梁体外预应力加固应用
康宇环， 田 宇
（ 东北林业大学土木工程学院， 哈尔滨 150040）
【摘 要】 以某盖梁为研究背景，对盖梁进行外观检测，发现盖梁存在病害，结合结构受力状态，确定病害产
生原因，对桥墩盖梁进行了计算模型分析，提出了适用于桥墩盖梁体外预应力加固方案。并通过计算分析，验证
参考文献
［1］ JTG D62 － 2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范［S］．
［2］ JTGT J22 － 2008，公路桥梁加固设计规范［S］． ［3］ 张树仁，黄侨 . 结构设计原理［M］． 北京： 人民交通出版社，
2010． ［4］ 熊学平 . 体外预应力结构设计［M］． 北京： 中国建筑工业出版
上部结构采用 25m 预应力混凝土简支梁空心板， 下部结构采用柱式墩台，墩台采用桩基础，盖梁混凝土 标号为 C50，墩柱及墩台为 C30 混凝土。设计荷载为 城市 － A 级，车道为单向双车道，构件为部分预应力混 凝土 A 类构件。在检测过程中，发现盖梁墩顶附近出 现裂缝，通过静载试验，确定裂缝为负弯矩受力裂缝。
KANG Yu-huan， TIAN Yu （ Civil Engineering College，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China）
Abstract： The article uses a bent cap as engineering background，carries out on appearance inspection of the bent cap to find the existing disease，combine with the forced stes，determines the reason of the disease． The calculation model of the bent cap is established and analyzed，one reinforcement scheme that be suitable for bent cap is proposed. Through calculation and analysis，the effect of the reinforcement scheme is verified．
社，2005．
［收稿日期］ 2013 － 08 － 16 ［作者简介］ 康宇环（ 1988 － ） ，男，哈尔滨人，硕士研究生，研
究方向： 桥梁与隧道专业。
梁进行计算和分析，与加固前的盖梁进行比较，得出结 论，验证体外预应力加固的可行性。模型图见图 2。
3. 1 盖梁抗弯承载能力极限状态验算 体外束加固后，根据《公路桥梁加固设计规范》［2］
计算体外束水平筋的极限应力极限应力设计值，并对 加固后的墩顶截面进行承载能力极限状态验算。经计 算，体外索的极限应力 σpu，e = 1101. 235MPa。体外索 加固后，墩顶截面的抗力值 MＲ = 16612. 32kN． m。与加 固前比较，盖梁承载能力提高了 16. 7% 。 3. 2 盖梁短暂状况应力验算
（ 2） 斜截面抗裂验算： A 类预应力混凝土构件， 在作用（ 或荷载） 作用下，现场浇注（ 包括预制拼装） 构件： σtp ≤ 0. 5ftk = 1. 33MPa。
经计算，盖梁在作用短期效应组合下主拉应力最 大为 0. 6MPa，小于规范限值 1. 33MPa，满足要求。 3. 4 盖梁持久状况应力验算
Key words： bent gap； strengthening； external prestressing
随着时间的推移，新建桥梁终究会变成旧桥。在 桥梁使用期间，由 于 车 辆，特 别 是 超 重 车 辆 行 驶 ，以 及 外界各种因素的作用和影响，会导致桥梁结构产生各 种病害，严重影响桥梁的正常使用，此时，为了桥梁的 正常使用，自然需要重建或加固，根据相关条件的制约 与要求，一般认为 对 其 加 固、维 修 是 一 项 技 术 上 可 行 、 经济上比较合理的举措。本文主要针对某高架桥桥墩 盖梁用体外预应力的方法进行加固，并对其可行性和 实验结果进行研究，加以证明旧桥加固的良好效果。 1 工程背景及现状
了该加固方案对旧桥加固的效果。
【关键词】 盖梁； 加固； 体外预应力
【中图分类号】 TU375. 1
【文பைடு நூலகம்标识码】 B
【文章编号】 1001 － 6864（ 2013） 11 － 0054 － 02
APPLICATION ON BENT CAP STＲENGTHENED BY EXTEＲNAL PＲESTＲESSING
经计算盖梁标准值效应组合下，斜截面最大主压 应力为 10. 6MPa，小于规范限值 19. 44MPa，满足要求。 4 结语
结合实例对旧桥 加 固 进 行 分 析 、计 算、研 究，用 体 外预应力加固方法对桥墩盖梁实施加固，其效果良好。 经加固，抵消了较大部分恒载和活载产生的应力，起到 了卸载的作用，因而改善了原结构的受力状况，显著地 提高了结构的刚度、抗裂性及承载能力； 在正常使用状 态下，盖梁各 项 应 力 指 标 均 符 合《公 路 钢 筋 混 凝 土 及 预应力混凝土桥涵设计规范》［1］中对部分预应力 A 类 构件的要求，有效地提高了盖梁使用阶段性能。