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体外预应力加固T 形刚构桥 摘要：体外预应力技术施工方便、经济可靠，能有效地提高现有桥梁承载能力、改善结构性能，因而在加固既有桥梁中广为应用。该文以紫泥大桥主跨T 形双悬臂刚构成功应用体外预应力加固的实例为背景，说明利用体外预应力加固同类结构的设计、施工及其监控方法，并从设计思路出发，强调施工监控的重要性。 关键词：体外预应力；广州紫泥大桥；T 形刚构；加固；设计；施工；监控 摘自：城市道桥与防洪.2005.第1期 1 前言 体外预应力就是设置在混凝土体外的预应力筋给混凝土施加的预应力。体外预应力混凝土也称无粘结预应力混凝土，是一种预应力筋直接设置在体外，或者预应力筋设置在混凝土体内，但无需进行孔道灌浆的无粘结预应力混凝土。它与预应力混凝土的区别在于预应力筋与混凝土的无粘结性。自20 世纪80 年代开始，无粘结预应力混凝土在我国房屋建筑中得到广泛的应用，后来逐渐被应用于桥梁结构中。 体外预应力技术由于具有施工方便、经济可靠，预应力筋（束）可以单独防腐甚至可以更换等特点，近年来，已被广泛应用于旧桥的加固工程中。众多的工程实践证明，利用体外预应力加固旧桥，能显著提高结构承载力和抗裂度，有效改善结构的应力状态。 本文试图以紫泥大桥主跨双悬臂T 构预应力混凝土箱梁的成功加固实例为背景，说明利用体外预应力加固同类结构在设计、施工及其监控过程中的一些思路，以期与同行们共同探讨。 2 紫泥大桥概况 紫泥大桥位于广州市番禺区沙弯镇，由 南向北横跨紫泥河，旧桥桥面总宽为10.2m+2×0.5m；全长420m，跨径组合为7×20m+40m+60m+40m+7×20m；其中主跨跨度60m，由两个臂长为20m的T 形刚构和20m 挂梁组成。主跨T构为单箱双室预应力混凝土双悬臂箱梁，引桥为钢筋混凝土T 型简支梁。该桥设计荷载为汽车-20 级，挂车-100；于1984 年完成设计，1986年建成通车。 该桥建成后，车流量不断增大以及超重车辆不断增多都大大地超出了设计的预期。经过16 年的超负荷营运，加上主墩及挂梁曾先后两次被过往船只撞击，致使主桥箱梁顶板、腹板等多处出现裂缝；桥面铺装层出现破碎、拥包现象，为了适应桥上日益增多的重车交通，需要进行大规模的加固维修。并将荷载标准提高到汽车-超20，挂-120 级。 根据对该桥结构病害的详细检查分析，整个T构箱梁，负弯矩区未见明显的裂缝，说明结构整体抗弯尚可；车辆在桥上通过时振动过大，但无车辆荷载作用时，T 构两悬臂端未见明显下挠，说明结构尚属弹性工作状态阶段，T 构箱梁的局部裂缝，尚属可修复范围。针对旧桥现状，为达到修复旧桥病害，提高桥梁荷载等级的目的，须作如下处理：（1）采用粘贴钢板的方法修复加固现有裂缝；（2）采用体外预应力加固的方法提高箱梁整体承载力；（3）重修桥面系，加大铺装层配筋率。但由于篇幅的限制，本文仅着重叙述主跨T 构体外束的加固，裂缝以及桥面系的修复从略。 3 加固设计 3.1 体外预应力束的线形布置 为便于穿束和锚固，所有体外束均布置在T构箱梁空洞内部，采用折线形布置。为满足箱梁正截面抗弯强度以及抗剪强度要求，按照双悬臂梁受弯的特点，T构箱梁的根部，体外束布置在腹板上缘，穿过60cm 厚的箱梁内横梁转向向下，并通过设在牛腿附近的转向装置锚固在箱梁悬臂两端。 3.2 体外束的预应力损失考虑 由于体外束与梁体混凝土无粘结作用，其张拉力是在梁体发生弹性压缩的情况下读取的，因而分批张拉引起的混凝土弹性压缩损失极小；在活载作用下，引起体外束中的拉力增量时，考虑到梁体的变形协调及体系的内力平衡，活载拉力增量也不会引起预应力束中的混凝土弹性压缩损失。此外，旧桥混凝土的收缩、徐变在长期使用中已基本完成，由收缩、徐变引起的预应力损失也几乎可以勿略不计。但是，对于整体工作的梁而言，新增加的体外预应力会使梁体变形，使箱梁原有的预应力产生损失。 由以上分析可知，与有粘结的预应力束相比较，体外束的预应力损失要小得多。因此，体外束无须减除过多的预应力损失，为避免体外束长期于高应力状态下工作，其张拉控制应力可适当降低。 3.3 体外束面积的确定 体外束面积，可通过箱梁加固前、后的承载力差值，根据叠加原理，按结构设计原理初步估算。但是，一方面，由于布束和锚固位置的局限性，不大可能确切地根据箱梁各截面的抗弯、抗剪的需要配束，而只能根据箱梁的根部截面的抗弯强度确定。一旦控制截面配束被确定，因为体外束沿T构全梁通长布置，只能通过调整体外束处于箱梁高度的不同位置来适应T构箱梁沿纵向各截面的受力变化。由于转向装置的有限设置，这种调整也是有限度的。另一方面，由于体外束与梁体的不粘结性，在荷载的作用下，体外束与梁体共同组成了一个空间（非平面）的静力平衡体系。因此，体外束在给予梁体预应力的同时，也对悬臂梁起到拉杆的作用。从这点出发，为