珠江立交桥盖梁体外预应力钢箱梁加固[摘要] 本文主要介绍了珠江立交桥盖梁的加固方案的选择、模型建立、计算、结果与分析，详细说明了体外预应力钢箱结构对盖梁加固的优点、成效。

[关键词] 体外预应力大悬臂盖梁短加劲肋short stiffener钢箱体外预应力加固桥梁检测桥梁病害[abstract] this article mainly introduced the pearl river overpass bent cap reinforcement scheme selection, model, calculation, results and analysis, a detailed description of the external prestressed steel box beam structure of the advantages of strengthening, effect.[keywords] external prestressing force,large-cantilevered pier caps short stiffener, the reinforcement of steel box external prestressing , bridge inspection, bridge diseases中图分类号：k928.78第一部分前言随着我国交通事业的发展，城市桥梁和高架桥日益增多，由于桥梁破损等造成的安全事故时有发生，对人民生命财产安全造成了威胁。

为了桥梁能够安全正常运营，需要对桥梁定期进行检测，通过外观普查及荷载试验，对桥梁实际承载力进行评估，并对桥梁的结构病害、外观病害进行加固、改造、维护设计。

珠江立交桥就是在对桥梁检测过程中发现的存在严重安全隐患的桥梁，本文仅对珠江立交桥盖梁加固设计进行阐述。

第二部分概况及桥梁盖梁检测结果评估珠江立交桥修建于1987年，南起铁西区北一路，北至皇姑区三洞桥路；桥梁部分全长512米，全宽12米，共2车道。

南引道纵坡3.5%，长176.1米；北引道纵坡3%，长126.82米。

上部结构分为简支空心板与简支整体板两种形式，全桥共32孔，2孔为简支整体板，其余均为简支空心板，跨径布置为16米×6 +17×2米+16米×2+17.14米+16×21；简直空心板每孔11块板；中板宽1.01米，高0.7米，边板宽1米,悬臂0.4米。

珠江桥设计荷载：汽车—20，验算荷载：挂车—100。

根据现场实际情况，对珠江立交桥进行了详细的外观普查,并根据相关规范对珠江桥进行了桥梁完好状况评估，限于篇幅，这里不予讨论。

经过桥梁检测及荷载试验，发现珠江立交桥盖梁破损严重；因为悬臂大，在盖梁悬臂根部的顶缘位置均存在超过规范要求宽度限值的裂缝，已经不满足结构安全要求。

解决盖梁安全性的问题，是该桥加固处理的重中之重。

盖梁加固综合比较了多个加固处理方式，采用空间有限元程序进行受力分析，最后选择在盖梁体外两端设置短加劲肋的钢箱梁（含异形钢箱梁），并在钢箱表面、内部张拉预应力钢束、精轧螺纹钢筋的处理方式进行加固。

经过该处理使盖梁裂缝、拉应力、压应力等技术指标达到规范要求。

第三部分正交盖梁及斜交盖梁加固计算及模型3.1珠江桥正交盖梁加固之后计算模型（体外张拉精轧螺纹钢筋）珠江桥的正交形式盖梁（全桥共31个盖梁，其中28个正交，3个有55度左右斜交），根据计算可知，正交形式盖梁承载能力均能满足原设计要求，所以拟定在盖梁体外设置张拉精轧螺纹钢筋。

1、正交盖梁计算模型在盖梁的两侧分别设置3根直径为25mm的预应力精轧螺纹钢筋；共6根精轧螺纹钢筋平均分布在盖梁两侧，在盖梁的端部设置钢垫板、槽钢作为张拉精轧螺纹钢筋的锚具。

在本次盖梁计算中，按b类构件加以计算，张拉控制应力取525 mpa。

桥墩盖梁桥博计算模型总图及单元序号布置图-设置精轧螺纹钢筋2、珠江桥正交盖梁承载能力计算结果分析珠江桥2米高桥墩盖梁验算结果如下（单元号参看图3-1）；参考最不利单元16号、17号、22号、23号。

表4-1珠江桥2米高桥墩盖梁承载能力极限状态计算表正常使用极限状态组合计算结果：以正常使用组合ⅲ控制应力，其中：ⅰ最大应力为7.5 mpa（压应力，出现在盖梁下缘）ⅱ最小应力为 -4.4 mpa（拉应力，出现在盖梁上缘）根据85规范规定，预应力混凝土按不开裂截面计算的混凝土受拉边缘的名义拉应力与裂缝宽度关系，即所谓的限制裂缝宽度的名义拉应力法，计算存在非预应力钢筋时，修正之后0.1mm名义拉应力为：3.2×0.7+（6.158×16÷11940×100）×4=2.24+3.3=5.54 mpa 裂缝不大于0.1mm,满足规范要求。

因为斜交形式盖梁相对正交形式盖梁来说，悬臂更长，受力更加不利，经过计算，采用与正交形式盖梁相同形式的加固方法，不能保证良好的加固效果，对斜交形式盖梁需要另行计算及加固3.2珠江桥斜交盖梁加固之后计算模型（体外张拉钢绞线）1、斜交盖梁计算模型在盖梁的两侧分别设置4束15-7钢绞线；在盖梁的端部设置异形钢箱作为张拉钢绞线的锚具；张拉控制应力1000 mpa，张拉处混凝土承压8 mpa，结构验算如下表所示：桥墩盖梁桥博计算模型总图及单元序号布置图-设置钢绞线2、结构计算结果见下表。

珠江桥斜交形式盖梁承载能力极限状态计算表以正常使用组合ⅲ控制应力，其中：ⅰ最大应力为9.3 mpa（压应力，出现在盖梁下缘）ⅱ最小应力为 -2.2 mpa（拉应力，出现在盖梁上缘）根据85规范规定，预应力混凝土按不开裂截面计算的混凝土受拉边缘的名义拉应力与裂缝宽度关系，即所谓的限制裂缝宽度的名义拉应力法，计算存在非预应力钢筋时，修正之后0.1mm名义拉应力为：3.2×0.7+（6.158×16÷11940×100）×4=2.24+3.3=5.54 mpa 裂缝不大于0.1mm,满足规范要求。

附：为了确认方案的可行性，对原结构进行了实体模型分析，可知按实体模型与按杆系计算，数据相差约10%左右，即按杆系建模计算结果偏于安全。

计算结果省略。

桥墩盖梁空间计算模型第四部分正交盖梁加固及斜交盖梁加固计算及模型4.1珠江桥正交盖梁体外预应力加固槽钢精轧螺纹钢筋处理方式1、验算螺母：螺母尺寸为65×72×75，张拉控制应力为525mpa （258kn），钢筋有效张拉应力为481 mpa（241kn），计算螺母应力则为：258000÷2794=92.3 mpa，满足钢材指标要求。

2、验算支承板：支承板尺寸为110×25×110，则支承板应力为：258000÷12100=21.3 mpa，满足要求。

3、验算槽钢：选取槽钢类型为20型，t=9mm，h=200mm，悬臂部分根据需要切掉25mm，具体尺寸如图（单位mm）：根据结构可以判定，在槽钢腹板中间位置有压应力和由悬臂处所受支承板传递下来的力产生的弯矩。

计算槽钢有效面积为：（110+25）×（50+50）=13500平方毫米；则应力为258000÷13500=19.1 mpa；计算偏心距增大系数η=1.356；则m=n×η×e=19.1×41×1.356×21=22299.6，则槽钢腹板由于弯矩产生的应力为22300×4.5÷1445（20型槽钢切掉部分悬臂之后的i值）=69 mpa。

最大总应力为19.1+69=88.5 mpa。

另假设若仅腹板受力时：258000÷（（110+25）×18）=106.2mpa。

所以，20型槽钢满足要求。

稳定系数ψ=0.963，258000÷（0.963×9×110×2）=135.3 mpa ＜140 mpa，满足要求。

4、验算盖梁受压：258000÷950÷100=2.72 mpa，满足要求。

在张拉精轧螺纹钢筋之前，在盖梁表面凿毛处理，两侧增浇10cm 厚的混凝土保护层，其内预埋直径45mm的波纹管，在波纹管之内张拉直径25mm的精轧螺纹钢筋，混凝土与预埋波纹管目的为保护精轧螺纹钢筋，不参与受力等情况；在张拉端，设置钢板保护套，与钢垫板焊接，彼此点焊即可。

4.2珠江桥斜交盖梁体外预应力加固短加劲肋钢箱梁处理方式盖梁部分钢箱模型图盖梁部分钢箱内部模型图盖梁部分钢箱立面图盖梁部分钢箱侧面图根据midas计算结果，最大轴向应力为196mpa<200mpa(材料为q345)，如果取钢结构设计指标196mpa<310mpa；最大剪应力为111.3mpa<120mpa，如果取钢结构设计指标111.3mpa<180mpa；所设各部位钢板强度都能满足钢结构规范,公路钢桥规范。

因为单元较多，位置在图示中不能表示出来，各单元计算结果略。

1、两端横隔板稳定：常细比λ=245/20=12.25，可查得稳定系数ψ=0.993，其它可知： n=1946000n，a=20×210×8=33600mm2，根据公式，则=1946000/（33600×0.993）=58.3mpa＜140 mpa。

2、钢板拼接部跨中位置没有设置横向加劲肋：根据公式，h0=245mm，tw=20mm，受压处位置则h0/tw=12.25≤80×(235/140)1/2=103.6，根据要求，可知在这种情况下，无论剪应力和正应力都可以达到屈服强度而不致引起腹板屈曲。

3、构件压弯稳定：根据公式，b/t=140/20=7≤13×(235/140)1/2=21.8,满足规范要求。

4、由钢板所拼接成的钢箱：根据公式，h0/tw=12.25≤40×(235/140)1/2=67.12，满足规范要求。

根据构造要求，为了防止所形成的钢箱变形、增加整体刚度、防止过大的局部应力，在钢箱两侧和跨中设置了几道横隔板，根据钢箱的受力特征，两侧的横隔板厚度取20mm，中间的横隔板取12mm。

另外，为保证顶底板的稳定性，各设置了五道厚度为10mm的纵向加劲肋。

第五部分结束语现阶段，我国城市桥梁日益增多，而由于桥梁各种病害引发的安全事故也是时有发生，所以，旧桥检测与旧桥加固成为保证桥梁能够安全运营的必须环节，只有对桥梁定期进行检测，通过外观普查及荷载试验，对桥梁实际承载力进行评估，才能为桥梁现阶段安全营运提供技术依据和保障；当对桥梁的整体工作状况有了详细的了解之后，然后采取针对桥梁的各种病害进行加固维修，才能更有效的延长桥梁的寿命，保证桥梁的安全使用。