1 既有桥概况

　　揽军路跨线桥为七孔等高度预应力混凝土连续梁，跨度布置为30 m+5×40 m+30 m。截面形式为单箱单室，箱梁顶宽12．74 1TI，底宽7 m，梁高1．8 m；箱梁顶板和底板厚25 cm；跨中处腹板厚40 cm，近支点附近腹板厚为60 cm。．本桥为纵横双向预应力结构。本桥于1997年完成设计，1998年竣工通车。结构设计按交通部1985年桥梁设计规范执行，设计荷载为汽一20，挂一10o。

　　本桥施工方法为逐段浇筑法。桥梁在1／4跨度处附近分段，分为跨中段和支点段共计13个施工节段，各段间设置12个2 m长后浇段。先浇筑各跨中和支点施工节段，预留预应力孔道，分别张拉纵向预应力，再浇筑各节段间后浇段 后浇段内50％预应力钢束采用连接器接长张拉，另50％预应力钢束只通过不张拉，于下一节段张拉、接续；如此循环反复，从一端至另一端，直到全梁浇筑张拉完成。

　　2 桥梁现状及检测情况

　　2006年检测部门对本桥进行全面检测，发现如下病害。

　　1)左、右幅箱梁各孔后浇段边缘均有横向裂缝，裂缝宽度严重超限。

　　2)部分底板横向裂缝已贯通底板和腹板。底板裂缝最大宽度为4 mm，腹板裂缝最大宽度为3 mm。

　　检测结论：结构基本处于线弹性工作状态，梁体底板横向裂缝对梁体纵向刚度产生了显著影响，表现为跨中挠度随荷载增长线性关系不明显。该裂缝的出现导致梁体纵向整体刚度降低，使结构残余变形增大。这座连续梁桥已不满足汽一20、挂一10o荷载标准的使用要求。

　　3 病害原因分析

　　根据以上病害分析，原因大致分为两方面。

　　3．1 设计考虑不周

　　由于主孔箱梁后浇带两侧预应力钢束锚固比较集中，锚下局部应力集中，造成后浇带向两侧混凝土产生拉应力。随时间的增长，混凝土收缩、徐变逐渐加大，由于体系转换引起的二次力也相应增大，致使后浇带两侧混凝土产生裂缝。

　　另外，由于后浇带位于1／4跨度处，属于正负弯矩转换区，计算弯矩较小，设计未予充分重视。

　　3．2 施工造成的缺陷

　　施工单位对后浇带的施工质量未予充分重视。该处混凝土有明显砂浆接茬痕迹，说明该处混凝土竣工即存在缺陷，导致裂缝发展较快，直接影响腹板，甚至顶板。

　　另外，由于后浇带处波纹管和普通钢筋布置较密，施工空间较小。施工困难，也是造成施工质量较差的原因之一。

　　4．1 假定

　　按1985年桥梁设计规范对箱梁重新校核计算，采用汽一20，挂一10o级荷载。计算结果显示在后浇带两侧应力差较大(图1)，对于该截面来说，该处混凝土处于受拉状态。由于当时技术手段落后，且认识不足，造成原设计梁体计算存在缺陷。

　　本次加固设计时，箱梁分析计算采用“桥梁博士V3．1”，箱梁梁体划分为梁单元进行计算。

　　如果考虑纵向预应力失效20％及以上时，则从理论分析结果看，本桥已经处于大范围超限状态，与实际观测情况不符。故本桥加固设计在计算中做了两项假定：

　　1)既有预应力按纵向束10％失效考虑；

　　2)混凝土等级由C50降低至C45(原1985规范混凝土等级相当于2004规范的C43级混凝土)。

　　体外预应力摩阻损失µ取0．1，k取0。且不考虑混凝土徐变收缩引起的损失(桥梁已竣工8年，混凝土徐变收缩大部分已完成)。恒载除箱梁自重、铺装重量外，还考虑了增设的混凝土锚块的重量。

　　4．2 加固设计的特点

　　1)针对梁体负弯矩区压应力较大，而在后浇带两侧出现拉应力的状态，且全桥裂缝均位于底板(腹板及顶板裂缝均由底板裂缝展开)，故在箱内底板顶面以上300舢处布置通长体外预应力束。目的是通过体外预应力在全截面上施加一个轴向力，补偿既有桥底板各部位出现的拉应力。

　　2)采用通长钢束，取消了预应力束转向器，施工方便，工期较短。由于预应力通过转向器会产生一个合力，相应该处必须设置锚块，通过混凝土来分散产生的

　　应力。取消转向器，也省却了过多的锚块，只在每个梁端设置4组锚块，大大节省了工程费用。

　　3)采用l9φJ 15．2规格钢绞线，锚端张拉力约3 270 kN。每两束钢绞线布置在一个锚块上，锚块厚度为1 m，宽度为1．8 m，锚块承受了相当大的拉力。对此，专门采用MIDAS实体单元对锚块局部应力进行分析。分析结果如图2所示，在锚固点后部出现较大的拉应力。根据该应力值，反推求出截面弯矩，并配置抵抗弯矩钢筋。

　　5 教训及建议

　　1)由于设计施工对工程细节未给予充分的重视，造成工程的巨大损失。首先，设计对后浇段的设置未做细致的研究，施工又因施工条件限制而未做好质量控制，致使梁体后浇段处裂缝大范围发展，造成运营8年后，封闭交通处理病害。

　　2)逐段现浇法中预应力布置是关键。预应力束在同一截面50％锚固，50％通过的做法，易造成锚固区应力集中，锚头混凝土产生拉应力。混凝土在长期拉应力作用下，再加上混凝土收缩徐变的作用以及温度的影响，使该处产生裂缝。故建议，如采用逐段现浇法施工，在同一截面适当减少预应力锚固，增加通过束的比例，减小截面两侧较大的应力差。另外，锚固束不宜集中布置在同一截面。

　　3)应该特别指出，桥梁的使用及养护是必不可少的。桥梁的使用年限必须在正常设计、正常施工、正常养护的条件才能保证。该桥竣工8年来，从未进行过养护检查，致使问题发现过迟。如及时发现问题，及时补救，可通过其他方式进行维护，把损失控制到最小。现在桥梁加固完成后，应进行日常观测。必要时应限制通行重型车辆，以保证行车安全。

　　对以上几点体会，希望设计人员引以为戒，认真地对待工程的细节，仔细进行分析计算，以指导施工。同时，希望施工技术人员不可忽视工程质量，因为往往是细枝末节的问题引发较大的损失和浪费。目前，本桥加固工程已竣工。经荷载实验，与设计数据基本吻合，表明加固设计已达到了预期效果。