体外预应力加固拓宽某立交桥纵向的应用研究

东北路立交桥起点在东北路“企业家俱乐部”门前，终点在中山公园的东侧，主线全长 1512 米，其中桥梁的全长为 1347 米，并且在和市区三条主要干道交汇，在交汇处分别设有三处匝道桥和桥下干道相连接。主线桥梁上部结构一共分为七联，都是普通钢筋混凝土连续箱梁，混凝土标号为C30。

一、加固方案比选

根据道路的实际情况，该立交桥下面的交通繁忙，在桥下拓宽的难度大，不能通过加设桥墩和主梁来拓宽桥面，所以决定在原桥主梁的两侧伸出悬臂挑梁来加宽桥面。在主梁两侧每隔 3m 布置一道刚悬臂横梁，两侧钢横梁用预应力筋连在一起，钢横梁顶架设正交异性板作为新增加的行车道，这部分已有研究。本文研究纵向原箱梁的加固。

通过计算原桥梁的上部承载能力和裂缝宽度都不能满足规范的要求，所以要对其进行纵向加固，加固方案选择如下：

如果采用增大构件截面法，需要在原箱梁的底部和侧面增配补强钢筋，然后再浇筑混凝土，这样施工会增加原来的建筑空间，并伴有湿作业，势必要对交通进行封闭，并且增加桥梁的自重。

粘贴钢板或纤维复合材料加固，施工工艺复杂，并且造价较高，由于工期比较短，所以不合适。

体外预应力法加固，该方法不仅可以缩短工期而且原结构损伤较小，没有湿作业，预应力筋布置简单，施工方便快捷，加固过程中可以不封闭交通，增加恒重不多，可以灵活的调节原结构中的应力状态，达到加固的目的，索的保养、检查方便，使用过程中可以根据情况对索进行更换、调整。

综合考虑，所以主梁纵向加固方案采用体外预应力法进行加固。

二、主要结论

1、本文结合东北路立交桥的实际的工程概况，对加固设计进行了计算。因拓宽后的桥梁不能满足设计要求，运用体外预应力方法进行加固计算，计算得出体外预应力索配置6 根，每根由4φs 15.2 的钢绞线组成，验算结果表明：体外预应力加固后，钢筋混凝土箱梁的承载力有所提高，混凝土的抗压强度满足要求，体内钢筋的应力也满足设计要求，说明体外预应力加固该桥是可行的。

2、通过分别模拟施加预应力和转向块的间距不同的情况，得到箱梁跨中下挠挠度值。运用均匀设计方法，得到跨中下挠挠度的回归方程，并进行优化，综合考虑优化结果和设计规范得出体外预应力施加120kN，转向块间距为 10m. 。

3、对东北路立交桥的的第三联的中跨进行建模分析，通过加固前后的模拟数据表明，箱梁下缘的主拉应力减少了0.7Mpa，梁体挠度也减少了 0.0292cm ，增加了一定的安全储备。体外预应力加固该桥，使该桥抗弯强度提高 27% ，因此体外预应力加固该桥能满足加固设计的要求。并为体外预应力加固方法在施工中的应用积极的推广，为以后的体外预应力施工提供指导和依据。

4、通过对预应力损失 10%～30% 的模拟，得到下缘的主拉应力和挠度并进行分析，表明预应力损失 30% 时，挠度增加 0.02m ，下缘的拉应力增加 0.19Mp ，挠度和下缘主拉应力都增加很大，此时挠度已经接近 L/600=0.033m ，下缘主拉应力也已达到 1.28Mp。从而看出，控制预应力损失是体外预应力加固方法成功的关键，因此在加固设计中应有足够的安全储备，并在加固施工中重视引起预应力损失的施工，如锚具的变形，张拉控制应力，多次张拉力筋等。

5、通过对梁体和体外预应力索阵型分析，得出它们前三阶振动频率，频率相差很大，不会产生共振。

三、展 望

1．体外预应力加固一般计算都是借鉴体内无粘结预应力的公式。因为二次效应的存在和跨高比越来越大，导致无粘结公式的不适应性。但是该研究工作的相对滞后阻碍了体外预应力这一最有力的加固技术的应用和发展。

2．本文以东北路立交桥加固为背景，建立有限元模型，对施加预应力和转向块间距进行了模拟，并结合均匀试验设计，优化设计加固方案。但是因为作者能力和时间有限，仍有问题需要进一步研究，需要实验研究，验证理论正确。

3．本文均匀设计是以模拟结果为依据，因为实际桥梁与建模存在差异，必然会导致计算结果的误差，故需要进一步研究。

4．体外预应力技术在加固工程施工中的应用研究，例如，对体外预应力加构的施工工艺的研究等，也急待展开。

作者简介：郝连学（1984.12.29— ）男，汉族，人 , 辽宁省工程建设部副部长，职称：高级工程师，主要研究方向是道路与桥梁工程。