一、工程概況
某高速公路上的一座橋梁，全長742.568m，設計荷載為公路—I級。橋梁結(jié)構(gòu)跨徑組成為8×25+9×40+7×25m。上部結(jié)構(gòu)為裝配式預應力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩、空心薄壁墩，肋板式臺，鉆孔灌注樁基礎。
圖1 大橋總體照
橋梁部分箱梁底板、腹板跨中附近不同程度出現(xiàn)多條橫向、豎向裂縫。檢測單位對大橋進行了詳細檢測和橋梁荷載試驗，箱梁荷載試驗結(jié)論表明病害嚴重的主梁縱向抗彎強度和剛度較正常箱梁撓度和應力的效驗系數(shù)偏高15%～20%。因此為確保橋梁的運營安全，需對該類箱梁進行受力加固。
二、橋梁主要受力病害及荷載試驗結(jié)論
2.1橋梁主要病害
1、箱梁底板、兩側(cè)腹板部位均不同程度出現(xiàn)橫向和豎向裂縫，裂縫主要分布在箱梁L/4～L3/4范圍內(nèi)，裂縫數(shù)量較多，間隔多為30cm～60cm，大部分裂縫寬度介于0.05～0.2mm之間，少量箱梁跨中底板橫向及腹板豎向裂縫寬度達到0.3～0.4mm；裂縫為結(jié)構(gòu)受力裂縫，荷載試驗加載時，有非常明顯的開合現(xiàn)象。
2、個別箱梁中橫隔板混凝土澆筑不密實，存在大量的蜂窩麻面等病害。
圖2 典型箱梁腹板豎向裂縫 圖3 典型箱梁底板豎向裂縫
2.2橋梁荷載試驗結(jié)論
橋梁靜載試驗檢測結(jié)果表明：該橋有病害孔箱梁應變校驗系數(shù)比無病害孔箱梁校驗系數(shù)偏高約15%～20%，表明縫對該橋強度、剛度及抗裂性能均有影響，但應變與撓度校驗系數(shù)仍低于1。箱梁抗裂性能不滿足設計規(guī)范要求。
三、箱梁開裂原因
箱梁開裂的原因是復雜的，影響因素較多。經(jīng)認真調(diào)研及仔細分析計算，認為該未運營箱梁就出現(xiàn)較嚴重的受力裂縫。可能原因如下：
3.1運梁車軸載影響
箱梁均存在主梁架設好，尚未進行橫向聯(lián)系施工，且未進行體系轉(zhuǎn)換未張拉頂板負彎矩鋼束的情況下，即通過40m箱梁運梁車，當運梁車很大的軸載作用于主梁跨中時，其活載彎矩遠遠大于運營活載彎矩，故可能造成主梁開裂。
3.2混凝土齡期不足造成預應力損失
通過對該橋施工工序的了解，大橋存在主梁預制2～3天后混凝土強度約為70%的設計強度即張拉預應力鋼束的情況。
3.3其他施工偏差
除上述兩方面的影響因素外，若箱梁本身的實際結(jié)構(gòu)尺寸偏小、箱梁混凝土強度不夠、預應力鋼束布置不足、預應力管道偏差過大、預應力管道未壓漿、預應力張拉噸位或引申量不夠等也會使既有結(jié)構(gòu)偏離原設計預期。這些影響因素對箱梁的不利影響或大或小，小至降低結(jié)構(gòu)的安全儲備，大至直接導致結(jié)構(gòu)開裂。
四、加固設計方案介紹
4.1體外預應力加固
針對改橋梁病害特點，連續(xù)箱梁跨中附近箱梁底板及腹板開裂且裂縫寬度超限主要由預應力鋼束永存預應力不足引起，故本次加固設計采取主動加固方式對箱梁進行加固處理，改善箱梁目前不利的受力狀態(tài)。
圖4 箱梁腹板、底板體外預應力加固
4.2粘貼碳纖維加固
針對輕微開裂的箱梁，采取梁底粘貼碳纖維布加固。并對存在腹板豎向裂縫的箱梁，在腹板縱向粘貼碳纖維布，提高結(jié)構(gòu)安全儲備。
圖5 箱梁底板粘貼碳纖維布加固
五、加固效果評價
該橋加固完成后，建設方委托第三方進行了大橋的荷載試驗。試驗結(jié)論如下：
1、橋梁靜載試驗表明，橋梁具有良好剛度。
2、在試驗荷載作用下，箱梁應力、撓度實測值以及校驗系數(shù)均較加固前有較大改善，說明橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)滿足目前運營荷載的要求。
目前大橋已經(jīng)運營，通過對大橋的回訪以及對管養(yǎng)單位的了解，該橋目前運營狀態(tài)良好。
