体外预应力加固技术的设计与施工应用

邕江 大 桥 于 １６ 年 ７ 正式 通 车 。经过 近４ ９４ 月 ５ 年 的正 常运 营后 ，２０ 年经 检测确 定该桥存 在 不 ０７
同程度影响安全运营和正常使用的病害，其中该 桥支点负弯矩区箱梁顶板出现大量横桥向裂缝 ， 且大部分裂缝已贯通箱梁顶板 ，并向两侧腹板延 伸 ，裂缝宽度大多在０１ ０ ｍ 间，个别裂缝宽 ． ． ｍ ５
土浮 运沉井 。
索，并与被加 固的梁体锚固联结 ，对既有混凝土
梁体主动施加预应力 ，强迫后加 的预应力索受
力 。通 过加 固从而 改变原结 构 的 内力分 布 ，并 降
低原结构应力水平 ，使结构承载力显著提高 ，且
可减少结构的变形 、使得裂缝宽度缩小甚至完全
闭合 。其特点是体外索只在锚块和转向块处与 Ｊ
由此认 为原 结构截 面尺寸偏 小 ，不 宜通 过粘贴 钢
板和粘 贴碳 纤维布 的办法进 行加 固处理 ，只能 通
故选用体外 预应力进行箱梁抗弯承载力加 固。箱梁内设置体外预应力钢束 ，两端分别锚 固于箱梁的梁端。沿桥梁横断面方 向共设置６ 根 ９ ５２ ｍ ＠１． 的体外预应力钢束 ，每个 内腹板对 ａ ｒ
过增加体外预应力钢束或增加受压截面尺寸的方
法进行加固处理。考虑到增加顶、底板厚度非常
困难且难于实施 ，故此处推荐通过施加体外预应
力 的方 案进行 加 固处理 。 方 案二为采 用粘贴 钢板和 粘贴碳 纤维板 的被
应２ ，外腹板对应 １ 置于箱内） 中，双悬 束 束（ 。其
臂 简支 梁 在箱 梁 Ｌ４ 位 置通 过 三个 转 向块 分 两 ／跨
结构相连 ，体外索完全依靠锚 固系统提供预加
力 ＿。 ４ ］
本文结合邕江大桥的加固工程 ，根据大桥检 测报告结论 ，对于主要承载力构件 ，需提高各控 制截面的承载能力 ，以确保结构安全 。经设计方 案 比选 ，采取体外预应力加固措施 ，并利用有限 元分析程序ｍｄｓ ｉ 进行体外预应力加固设计分析 ， ａ 通过张拉加固施工实践证明，该体外预应力加固 方法有效地改善了原结构的内力 、应力分布 ，提 高了结构各控制截面的承载力 ，可为同类体外预 应力加固桥梁的设计和施工提供借鉴 。
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铑构加阅与对幺
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《 技末 》 ０１ 第 期 第 ９ 颓左 ２１ ６ 总 ８期 年
体外预应 力加 固技术 的设计 与施 工应用
窦勇芝 张枫林 韦福 堂 孙长军
（ 州欧维 姆工程 有 限公 司 广西 柳 州 ５ ５ ０ 柳 ４ ０ ５）
１ 引 言
体外预应力加固是通过在梁体外增设预应力
梁 ）＋ ３ （ 梁 ）＋（ ６ ５＋ ６）ｍ （ 悬臂 简 ２ｍ 挂 １＋ ５ １ 双
支梁 ） ２ ｍ （ ＋ ３ 挂梁 ） １＋５ ｍ（ ＋（６ ４ ） 单悬臂简支 梁 ）。上部结构为两个独立的单箱三室截面 ，两 个箱梁之间用简支板支承于箱梁的悬臂上 ；在墩 台处设置刚接的连续横隔梁 ，其余的横隔梁均为 简支 ， 以支承煤气 、水管管道。下部结构北岸 用 为埋置式桥 台，南岸为ｕ 型桥台。桥墩采用双柱 式 ，支承于分离式沉井基础上 。１ 号墩和４ ６ ～ 号 墩为筑岛及就地预制沉井基础，２ 号墩 、 号墩因 ３ 施工水位深达ｌｍ，采用预制双层薄壁钢筋混凝 ｌ
根据检测报告结果 ，箱梁抗弯承载力加固初
步设计有两个方案 ： 方案一为采用体外预应力主动加 固措施。主 要考虑到单悬臂简支梁部分 ， 其箱梁原截面经计 算为超筋截面 ， 且承载能力不能满足受力要求 ，
铑构加固与对久
《５ ｊ名 技 末 》 ０１ ６ 第８期 ｆ ２１年第 期总 ９
摘 要： 以南宁市 邕江大桥加固工程 为实例 ，经设计 方案 比选 ，采取体外预应力加固措施 ，并利用有限元分
析程序ｍｄｓ ｉ 进行体 外预应力加 固设计分析 。计算结果和工程 实践 均表 明：该体外预应力加固方法有效 地改 ａ 善 了原结构 的内力 、应力分 布 ，提高 了结构各控制截 面的承载力 ，尤 其是 梁体 自由端 （ 挂梁侧 ）的下 挠变 形得 到改善 。因此 ，其可作为同类 体外 预应力加 固桥梁设计和施工 的重要参 考Байду номын сангаас 关键 词 ： 体外预应力加 固 设计 施工 有限元法
批进行下弯 ，下弯角度分别为ｌ。和９ ，三个 ３ 。 转向块一次设置于距 中支点第一个横隔板至第三
个横 隔板位 置 ，如 图１ 所示 ；单 悬 臂 简支梁 中支 点 方 向在 箱梁 Ｌ４ ／跨位 置 通过 三 个转 向块分 两 批
动加固措施。对于双悬臂简支梁部分 ，此处通过 在支点粘贴钢板和跨 中底板粘贴碳纤维板对原结
点负弯矩区的承载力严重不足，考虑按照汽 一 ５ １、
挂一０ ８ 、人群３ ｋ ／２ ． Ｎｍ 的设计标准进行加固。 ５
闭 口薄壁杆件理论设计的一座悬臂式钢筋混凝 土薄壁箱型城市桥梁。桥梁全长３ ４６ ９． ｍ，桥梁
全宽２ ． ４ ｍ，设计荷载等级为汽一 ８ ６ １ 、拖一 ０ ８ ，桥 梁结构跨径组成为 （ ５ １ ） （ ４＋６ ｍ 单悬臂简支梁 ） ＋３ （ ２ ｍ 挂梁 ） ＋（ ６ ５ ＋ ６） （ １ ＋ ５ １ ｍ 双悬臂简支
度达 到１ ｒｍ，远超 出 《 ． ０ ａ 城市桥梁养护技术规
范 》ＣＪ９ ２０ 第５ ． Ｊ — ０３ ．２ ９ ４ 条要求 ，裂缝宽度 、数
量 较 １９年 的检测 结果增加 较 多 。故 针对箱 梁支 ９８
２ 工 程 概 况
广西南宁市邕江大桥是南 宁市沟通 邕江两 岸的一座重要桥梁 ，邕江大桥 为国内最早采用
构进 行 补强加 固。
经过方案 比 ，认为体外预应力加固方案 由 选
于仅 需在原 结构上增 加齿 板与转 向块 ，对原结 构
进行下弯 ，下弯角度分别为１。和１。，三个转 ４ １ 向块一次设置于距 中支点第一个横隔板至第三个 横隔板位置 ，在端支点方向的第一道横隔板和第 二道横隔板处分两批下弯 ，下弯角度分别为７ 。