自平衡体系在桥梁加固中的应用

1、工程概况

该桥是位于某省道线上的一座重要的预应力T型梁桥，该桥健于1980年。桥为5×22.20m预应力混凝土“T”型梁桥,下部采用钻孔灌注桩基础。桥面净宽为净12+2×1.5m人行道，全桥横向分7片梁，梁中距2.0m（如图1所示）。设计标准为汽-20，挂车-100。经过20多年的运营，特别是近年来交通量的增加（流量达9410辆/d），大量超重车辆的通行，造成该桥出现桥面塌陷、翼缘被切断等破坏。

2、破坏原因分析

该桥于1998年开始出现桥面坍塌、翼缘被切断等破坏（见图2），发现后养护部门立即进行修复，但不久断板块处又出现同样的塌陷断。通过调查、分析、计算，发现造成T梁梁肋根部剪断的主要原因为：原桥设计构造上横向联系薄弱，横隔板设置位置不当，其跨中变形最大的区域未设横隔板；桥面铺装厚度相差太大，中部厚17cm，边上仅5cm，验算时曾用不同的横向分布方式和不同的载位多次计算，结果因为边部分配过大，而该处的面板又最薄，最易折断。因此加固方案采用了改变桥梁上部结构体系，转变结构受力状况，加强各梁之间的横向联系，改善目前横向分布的不均匀状态；相应提高各梁的承载能力方面解决。

附注：①斜线表示桥面塌陷位置；②虚线表示T梁翼版疲劳裂缝位置。

3、自平衡体系的确定

根据分析，拆除原桥面及翼缘时，主梁肋部相当于同等大小的反向荷载作用，有负弯矩过大造成顶面过分受拉和反拱变形过大造成失稳的可能。因此在拆除原有部分结构时，引入自平衡体系，同步增加等重、设置配重以平衡主梁肋的负弯矩，防止因主梁反挠破坏或失稳是该桥加固过程中必须考虑的重要因素。

3.1平衡体系配载位置

在拆除翼缘板时为防止主梁反挠或失稳，应同步、等重设置配重以平衡主梁梁肋的负弯距，为避开横隔板位置，配重方案如图3所示。

3.2计算过程

在桥面铺装层拆除后，翼缘板拆除前及按上图位置和数据加载。在运营期间“T”梁承受静载，其中“T”梁承受自重均布荷载q1=10790N•m，桥面铺装均布荷载q2=7380N•m。

拆除翼缘板后所去掉部分可用均布荷载代替，q3=4650N/m。由于q2>q3，因此在翼缘板拆除之前加上配重是安全的，而且可以避免配重不及时引起的主梁上挠。

设原桥主梁受q1+q2均布力作用，其中q1=10790N•m为“T”梁自重均布荷载，q2=7380N•m为桥面铺装均布荷,拆除翼缘板后所去掉部分可用均布荷载代替q3=4650N•m，由于q2>q3，因此在翼缘板拆除之前加上配重是安全的，而且可以避免配重不及时引起的主梁上挠。

3.3各横截面弯矩计算（见表1）

为了保证主梁在施工过程中同步、等重加载配重，配重部分用3t导链提起离开支承台0～1cm，当主梁出现变形过大时可自行调节，也就是说当主梁在施工过程中如果卸载不及时而挠度过大时（超过1cm时）配重由支承平台支承。

4、注意事项

第一，桥梁加固可以采用左右半幅分离方法，即半幅通车、半幅施工，施工过程中应避免车辆通行中的震动对砼强度的影响。

第二，定时对桥梁的竖向位移进行观测。

第三，施工中注意对整个桥梁安全的实时观测。