1.橋梁概況及損壞情況
佛山市某立交橋為預應力混凝土連續(xù)梁橋，跨度布置為35m+45m+35m，分左、右兩幅。主梁采用單箱雙室變截面，箱梁根部梁高2.5m，主跨跨中和邊跨端部梁高1.7m，箱梁頂板寬19.68m，底板寬13.68m，翼板懸臂長度為3m，腹板厚度45cm-75cm，外側(cè)采用直腹板，箱梁頂板厚28cm，底板厚25cm-50cm。主梁采用C50級混凝土，每個腹板采用6束17 ψ
j15.24 mm鋼絞線，預應力管道采用φ90帶鋼波紋管，鋼絞線強度等級為1860MPa。圖1為該橋結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖。
該橋采用滿堂支架法施工，但在施工過程中，由于支架不均勻下沉，箱梁混凝土澆筑完成后未能及時張拉預應力筋，工序間隔時間太長等原因，導致了箱梁頂面主墩橫隔梁兩側(cè)頂板上發(fā)生了多處裂縫，部分裂縫由頂板延伸至腹板。以左幅為例，箱梁頂面裂縫達18條，裂縫長度大多己達到10m以上，裂縫寬度約0.2mm-0.5mm，隨著支架繼續(xù)下沉，最大的裂縫寬度達1.8mm，橫貫整個箱梁頂面，并向下延伸至腹板約80cm處，裂縫寬度已遠超出橋梁設計規(guī)范要求
[1]。
2.體外預應力法維修加固方案
從受力角度來看，該橋在預應力束張拉前，開裂截面實際已經(jīng)改變了原結(jié)構(gòu)的截面剛度，使結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)生了重分布。即使之后預應力束進行張拉，開裂截面的裂縫也閉合很小。因此，對于該橋的維修加固主要是通過增設預應力筋來提高結(jié)構(gòu)安全儲備，達到提高橋梁承載能力和改善橋梁受力狀態(tài)的目的。
設計中提出增設體外預應力束筋和粘貼鋼板的維修加固方案。該方案是將體外預應力束筋直接通過穿孔的方式從主墩橫隔板中間直通，然后錨固于在邊跨端部增設的錨固齒板上，每幅橋設置4束21φ
j15.24體外預應力束筋，主梁頂板上按一定間距粘貼鋼板條來約束裂縫的繼續(xù)擴張，如圖2所示。為了確保結(jié)構(gòu)的耐久性，在進行體外預應力束張拉前，對寬度大于0.15 mm的裂縫采用“壁可法”進行灌注進口優(yōu)質(zhì)高分子樹脂處理
[2,3]，并外涂防護材料；對寬度小于0.15mm的裂縫，采用環(huán)氧材料進行封閉。
3.維修加固方案的分析計算
對該橋維修加固的分析計算分兩個階段分別進行。第1階段為加固維修之前的成橋狀態(tài)，該階段支點附近截面開裂，分析時支點附近截面需按開裂后的折減截面剛度來計算，對應的荷載主要有結(jié)構(gòu)自重、設計預應力和混凝土收縮徐變等。第2階段為加固維修后的成橋狀態(tài)，此時，由于裂縫得到處理，開裂截面基本閉合，分析時按全截面計算，對應的荷載主要有二期恒載、活載和加固時的預應力等。最后，將上述兩個階段各荷載作用下產(chǎn)生的應力疊加，即可得到加固后橋梁在荷載組合作用下的總應力。
分析時，采用有限元軟件MIDAS建立空間力學模型，混凝土箱梁采用空間梁單元模擬，邊界條件按實際情況施加。圖3為全橋有限元模型。
表1列出了該橋各階段各種荷載作用下控制截面處的應力，表1中取邊跨跨中、中支點和中跨跨中共3個控制截面，橋梁其他截面處的應力都小于上述3處的應力，不一一列出?？梢?，橋梁維修后，在荷載組合作用下，各控制截面均有2.60 MPa以上壓應力儲備，橋梁受力狀態(tài)滿足要求。
4.維修加固方案的施工工藝、技術要點和優(yōu)點
4.1 施工工藝
橋梁加固采用兩箱對稱單根兩端同時張拉，張拉過程分兩部分，即預緊張拉和高應力張拉。為了達到鋼絞線從松散狀態(tài)到張拉完成后順直不纏繞，正式張拉前先要進行預緊張拉，預緊張拉的質(zhì)量決定了整個加固效果的好壞。首先，鋼絞線在松散狀態(tài)下，即使采用了必要的措施，由于鋼絞線很長，下垂量還是較大，因此，為保證兩端粘結(jié)段長度大致相等，預緊要兩端對稱進行；其次，預緊張拉力的大小既要保證在預緊張拉過程中，鋼絞線繃緊且不纏繞，又要保證在高應力張拉時鋼絞線不錯位，預緊張拉力過大或過小都達不到該目的。在加固施工中，預緊張拉力建議采用15%設計張拉力。高應力張拉過程中需多行程連續(xù)張拉，工作夾片要進行多次錨固。隨著工作夾片的反復多次夾持鋼絞線，齒問環(huán)氧涂層碎屑增多，應采取必要的措施消除環(huán)氧涂層碎屑引起滑絲現(xiàn)象，確保工作夾片的錨固效果。
綜合來講，本次增設體外預應力束筋和粘貼鋼板維修加固方案的施工工藝可歸納為如下步驟：
(1)安裝照明設備、通風設備、電源和人梯。
(2)灌注箱梁裂縫進行封閉。
(3)墩頂橫隔板鉆孔，直徑20 cm。
(4)開齒槽、種植鋼筋、涂界面膠，澆注錨固齒板塊和轉(zhuǎn)向隔板。
(5)待混凝土強度達到10%后，張拉體外束，要求分級、對稱張拉。
(6)鑿毛、找平、種植鋼筋、粘貼固定加強鋼板。
(7)設置體外束防震定位裝置。
4.2 施工技術要點
為了保證可靠的錨固性能和粘貼效果，防止出現(xiàn)鋼絞線纏繞以及新舊混凝土粘結(jié)不牢等不良后果，施工工程中除進行必要的技術交底外，還要注意以下幾點：
(1)新舊混凝土結(jié)合面鑿毛。開槽鑿除混凝土應從鑿除區(qū)域中間開始，鑿除區(qū)域內(nèi)原布設的鋼筋應保留。鑿毛結(jié)合面應平整，待鉆孔種植鋼筋后，應清洗干凈。
(2)鉆孔。應先探明預應力筋位置，應避免鉆傷受力鋼筋，量測定位好孔距后再鉆孔。
(3)體外束張拉。采用兩端同步對稱張拉，采用單控，即控制張拉力。
(4)粘貼鋼板。用修補膠泥填補找平后，植入固定鋼板螺栓，打磨鋼板結(jié)合面的氧化表層，安裝固定好鋼板；然后用101膠泥封好邊，壓入E 2300粘結(jié)膠粘貼鋼板。
(5)錨頭防銹處理。體外索的錨頭采用外套錨罩，內(nèi)填防銹材料進行防護。
4.3 技術優(yōu)點
增設體外預應力束筋和粘貼鋼板維修加固技術具有以下特點和優(yōu)勢：
(1)能夠較大幅度地提高橋梁承載能力。加固后所能達到的荷載等級與原橋設計標準及安全儲備有關，一般情況下可將原橋承載力提高30%-40%。
(2)加固中人力投入少，施工工期短。
(3)對原橋結(jié)構(gòu)損傷小，可以做到不影響橋下凈空，且不增加路面標高。
5.結(jié)語
體外預應力法能使主橋得到結(jié)構(gòu)性補強，梁體剛度增大，恢復了原設計正常使用承載能力。后續(xù)觀測表明，通車運營后橋梁未出現(xiàn)新的病害，原有裂縫未有擴展。這說明，該橋的維修加固達到了預期效果。
參考文獻：
【1】JTG D60-2004公路橋涵設計通用規(guī)范[S]，北京：人民交通出版社 2004。
【2】齊武生、滕燕寧，箱梁裂縫成因分析與“壁可”法加固技術應用[J]，公路交通技術 2004 6：86—88。
【3】楊齊海、吳德明，采用“壁可” 法處理加固大跨連續(xù)梁橋箱梁腹板裂縫[J]，建筑技術 2004 35(6)：459—460。
