殷 武

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東 廣州 510006）

我國預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋建好使用近四五十年，由于設(shè)計(jì)理論不成熟、施工技術(shù)有限、超負(fù)荷使用以及保養(yǎng)工作充分及時(shí)等原因，這些橋存現(xiàn)不同病害問題，為了防止裂縫進(jìn)一步的發(fā)展，延長其使用年限，本文通過建立橋梁成橋后的橫向模型，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)特別是梁底部分的應(yīng)力分布進(jìn)行模擬，同時(shí)考慮現(xiàn)場檢查的裂縫分布分布情況，對(duì)該橋梁底部分的縱向裂縫形成原因進(jìn)行分析，給出避免出現(xiàn)這些裂縫的幾點(diǎn)建議，及采取加固方式的合理性。

1 橋梁加固

該特大橋主橋?yàn)樗目珙A(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，兩次橋梁表觀檢查結(jié)果表明該橋的病害程度非常嚴(yán)重，對(duì)比左右幅橋施工接縫開裂的嚴(yán)重程度可知，同時(shí)監(jiān)測車輛通過情況，通過該橋梁車輛梁較大、其中超重車（200噸以上）較多的右幅橋在梁底部分出現(xiàn)較多的裂縫，說明超載對(duì)結(jié)構(gòu)病害的有直接的影響。

基于橋梁本身結(jié)構(gòu)，采取體外預(yù)應(yīng)力加固為主，及三種加固技術(shù)輔助，體外預(yù)應(yīng)力加固-在全橋四跨布置體外預(yù)應(yīng)力鋼束，采用兩端張拉的31-7Φ5鋼絞線體外束，以中間主墩為分界左右兩幅各布置8束；三種加固技術(shù)-粘貼鋼板法，采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑將鋼板在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉緣或薄弱部位；增大截面加固法，中跨梁端腹板外側(cè)、邊跨腹板開裂區(qū)域外側(cè)采用混凝土增加腹板厚度；裂縫處治，裂縫寬度在0.13mm以上，采用低壓壓注專用裂縫灌注膠壓膠處理；裂縫寬度在0.13mm以內(nèi)，采用環(huán)氧膠泥封閉。

2 建立有限元分析模型

采用MIDAS 軟件建模對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，離散為200 個(gè)平面桿系單元組建模型，考慮不同階段結(jié)構(gòu)受力荷載存在較大區(qū)別，采取5 個(gè)施工階段，分別為： T 構(gòu)施工階段、現(xiàn)澆施工階段，中跨合攏階段、邊跨合攏階段、施工結(jié)束階段，在極限狀態(tài)下的模型上部結(jié)構(gòu)箱梁離散為1-162 號(hào)單元，下部結(jié)構(gòu)橋墩離散為163-200 號(hào)單元。

2.1 極限承載能力下橋梁強(qiáng)度分析

在承載能力極限狀態(tài)下，采取MIDAS 軟件分析，獲取能夠驗(yàn)證橋梁安全穩(wěn)定性可靠指標(biāo)的彎矩和剪力包絡(luò)圖，其橋梁上部結(jié)構(gòu)截面彎矩和剪力包絡(luò)圖如圖1和圖2所示。

圖1 承載能力極限狀態(tài)—彎矩包絡(luò)圖（ mkN· ）

圖2 承載能力極限狀態(tài)—剪力包絡(luò)圖（kN ）

從圖1-2 可見，在承載能力極限狀態(tài)下，橋梁截面承載力滿足承載要求，顯然能確定在極限狀態(tài)下，橋梁是處于安全狀態(tài)。至于持久狀況的應(yīng)力驗(yàn)算 ，橋梁上部結(jié)構(gòu)為持久狀況設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，當(dāng)在使用階段，需要計(jì)算正截面混凝土法向應(yīng)力和斜截面的主拉壓應(yīng)力，能夠直接的獲取混凝土結(jié)構(gòu)在正常使用階段的應(yīng)力狀態(tài)情況，其具體的應(yīng)力分布如圖4-5。

圖3 正常使用組合—正應(yīng)力分布

圖4 正常使用組合—最大主拉應(yīng)力分布

3 結(jié)論及建議

1、從模擬應(yīng)力分布圖可知，在正截面抗裂性模擬驗(yàn)算中荷載短期效應(yīng)組合時(shí)，橋梁上緣部分的最大拉應(yīng)力為-1.24MPa，較規(guī)范要求的-1.855MPa 小，橋梁兩端位置的拉應(yīng)力較其他支座位置處的小，表明預(yù)應(yīng)力加固的方式能很好的提高梁底應(yīng)力大小，改善橋梁承載能力。

2、在持久狀況的法向壓應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，最大壓應(yīng)力邊跨和中跨分別為17.31MPa和15.03MPa，均未超過規(guī)范要求的19.44 MPa。滿足規(guī)范要求。

3、基于上部模擬分析，通過模擬預(yù)應(yīng)力加固和三種加固方式的結(jié)合，能較大的提高梁底抗拉應(yīng)力和正應(yīng)力，這樣必然能進(jìn)一步的 抑制梁底裂縫的展開，顯然對(duì)該橋進(jìn)行加固是有必要的。

4、有限元模擬存在其不足之處，考慮到實(shí)際的施工情況較軟件模擬存在一定的誤差和施工手段的缺陷，MADIS 模擬并不能很好的實(shí)現(xiàn)該類缺陷和誤差，同時(shí)，橋梁的裂縫分布和發(fā)展，還有橋梁上下部分的鋼筋銹蝕都會(huì)對(duì)橋梁的承載存在損失，那么軟件模擬并不能真實(shí)的反饋橋梁荷載分布，通過結(jié)論，可以知道橋梁補(bǔ)強(qiáng)在一定的程度上能夠加強(qiáng)橋梁的整體的承載能力，具體的使用期限需要結(jié)合橋梁所處自然環(huán)境，交通情況等綜合考慮。