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1 工程概况
   某高架桥全长4 359．2m，共25联，每联分跨多为25 m。上部结构均采用先简支、后连续施工方法，每幅横向由8片空心板通过企口缝实现横向连接，跨间通过浇注湿接缝、张拉负弯矩束实现纵向连接，在和匝道联结的部位设有现浇段。下部结构采用摩擦钻孔灌注桩，每联除在伸缩缝所在墩采用滑动支座外，其它墩均采用板式橡胶支座。空心板原设计为C40，后变更为C50混凝土，上部结构设计为部分预应力A类构件。桥梁设计荷载为汽超20、挂120；桥面宽度为：(0．5+12．25+0．5)m；地震烈度：8度，按9度设防。单幅桥梁标准横截面结构


   全桥于1998年3月28日开工，1999年5月28日竣工。2007年8月，对该桥进行常规检查发现多跨跨中梁底存在横向受力裂缝，没有车辆时裂缝宽度最大已达0．5 mm。对部分预应力A类构件来说，在设计荷载作用下控制截面的拉应力应小于混凝土抗拉强度，更不允许出现裂缝，说明该桥存在安全隐患。


2 桥梁病害成因分析
     现场检查发现，支点附近负弯矩区没有发生竖向受力裂缝，裂缝主要分布在跨中截面附近，这和装配式铰接空心板这种结构形式及桥面配筋有关。
1)该桥桥面铺装厚8 cm，在每个桥墩支点附近桥面铺装层内横桥向钢筋进行了加密(加密间距为5cm)，其它位置间距为15 cm，加之支点处设置的支座在一定程度上约束了空心板的横向变形，因此在支点附近各空心板的受力更加均匀；而跨中附近各空心板由于桥面铺装层钢筋设置间距较大，对各板横向约束不够，使得各板受力不均。
2)装配式铰接空心板间竖向剪力的传递是靠铰接构造来实现的，通过该剪力的传递实现行车荷载的横向传递及分配。当板间联结强度不足以抵抗行车荷载产生的竖向剪力时，板间填缝料混凝土会开裂，而各板由于侧面竖向剪力而产生的扭矩作用，加剧了板间混凝土的开裂，在行车荷载作用下，出现所谓“单板受力”现象，这和设计空心板的横向分布肯定是不符的。“单板受力”现象的出现，使得某些板受力过大，以至超出板的允许受力范围而开裂。
     该桥病害情况是空心板梁桥的典型病害，具有一定的代表性。




3 加固方案
对本桥而言，增强同跨各空心板问横向整体受力性能是加固工程的关键。为此，拟采取增加桥面铺装层厚度、加强桥面铺装层钢筋、加强桥面铺装层与各板的联结、对铰缝混凝土进行处理使得各板间更加密贴、通过在跨中附近截面顶部施加横向体外预应力钢筋加强各板横向联结等措施实现。在进行加强各板间横向联结的同时，对已有裂缝进行碳纤维加固、补强，以封闭已有裂缝，提高跨中受力区域的承载能力，防止预应力钢筋的应力腐蚀。本桥加固拟按以上机理进行。




4 加固方法
4．1 桥面铺装处理
原有桥面铺装厚度设计为8 cm(施工时有可能该厚度也不能达到)。桥面铺装钢筋层钢筋直径为6mm，在跨中附近间距为15 cm×15 cm，影响空心板横向力的传递。


     为增加桥面铺装刚度，提高空心板横向力传递的效果，使各板受力更加均匀，拆除原有桥面铺装，在断交情况下重新浇注桥面铺装混凝土。
     桥面铺装层厚度提高至12 m，并提高混凝土等级至C40防水混凝土，桥面钢筋改为 10 mm，间距改为12 em × 12 cm.沥青混凝土厚度维持原7 cm防水沥青混凝土的标准。




4．2 铰缝处理
清理完毕原有桥面铺装后，清理原有铰缝混凝土，并用清水将铰缝冲洗干净。然后灌注C50微膨胀砂浆。砂浆要求有适宜的流动度及早强特点，其膨胀特性在施工前应进行测试。
4．3 修补缝问联结钢板
     待拆除原有桥面铺装后，立即检查原缝间联结钢板是否脱焊、变形，如存在以上状况，应重新焊接或拆换钢板、并焊接牢固。
4．4 空心板顶部植筋
       为加强空心板和桥面铺装间的联结效果，在每个空心板跨中腹板顶部、梁端湿接缝部位用4'12钢筋进行植筋，其一端作成“L，，型，以加强桥面板和空心板的联结效果。
     在植筋过程中，应避开梁中原有负弯矩钢束，绝对不能损伤。




4．5 施加横向预应力
在每幅桥跨中(40 em范围)顶板以下35 em处，设置5根横向预应力钢束(间距10 cm)。每根钢束采用一束7乒5 mm无黏结预应力钢绞线，每根钢束张拉应力为控制应力的65％ ，钢束锚具采用可换式，以便今后维修。
     待钢束张拉完毕后，在钢束端部加封盖，内注黄油防腐。


4．6 空心板跨中顺桥向加强
在拆除桥面铺装后，对出现裂缝的板跨中下翼缘粘贴碳纤维加固。一是增强其承载能力，二是对原有裂缝进行封闭，以防钢绞线应力腐蚀。




5 加固效果分析
    了检验该桥的实际加固效果，选择其中一联(8×25 m)在加固前后进行静、动载试验。静载试验考虑加固前裂缝比较多的边跨跨中最大弯矩工况。结构应力测试采用在每个空心板下粘贴表面钢弦传感器，并在对应位置及边跨两端支座处设置变形测点，变形测试采用京海泉数字位移计.


     加固前、后结构静、动载试验表明：
1)该桥加固后空心板跨中断面挠度及板底混凝土
应变均较加固前减小，加固前最大挠度为18．68mm，最大应变为267×10～；加固后最大挠度为9．15mm，最大应变为42×10-¨。挠度最大减小幅度达51％，应力(变)最大减小幅度达84％。
2)加固前挠度校验系数最大值1．487，应力(变)校验系数最最大值1．92；加固后挠度校验系数最大值0．72，应力(变)校验系数最最大值0．32。
3)加固后结构自振频率提高63％ ，表明加固后结构动刚度得到明显提高。
4)采用粘贴碳纤维使结构既有裂缝得到封闭，加固后静载试验时，裂缝没有发展。




6 结语
   由于设计、施工、使用等原因，空心板式公路桥梁往往存在单板受力现象；单板受力的存在会引起空心板式桥梁裂缝、挠度过大、桥面塌陷等病害，影响桥梁的使用寿命。解决空心板式桥梁单板受力的关键是加强各板横向联结。本桥加固实践表明：采用增大桥面铺装厚度、设置桥面连接钢筋、增加横向体外预应力钢筋，同时采用粘贴碳纤维加强跨中底板混凝土等措施，可消除单板受力现象，提高空心板式桥梁的整体刚度。加固效果明显，可为既有病害空心板式桥梁的加固提供很好的借鉴。