预应力箱型梁局部截面拉应力超限的新型加固技术

随着国家经济的快速增长，基础设施建设也得到进一步发展，桥梁作为交通工程中的重要枢纽，是基础建设的重要组成部分，比如城市中的高架桥、高速公路的匝道桥。

预应力技术能有效提高了混凝土构件的抗裂能力、抗渗性能，且具有刚度大、强度高、抗剪能力和抗疲劳能力好的特点，但是预应力施加不当，也会引起拉应力超限的问题，下面为大家分享某桥梁局部箱型截面拉应力超限的加固方案。

原设计文件中，腹板预应力束F1、F2、F3一侧在箱梁左侧#墩顶板张拉，另一侧在箱梁右侧#墩端部腹板张拉。由于左侧#墩梁端预应力束合力中心偏上，所以在该侧底板设置了预应力束B1，以降低这段预应力束的合力中心位置，底板预应力束在左侧#墩处设置固定端，在箱梁内侧张拉。

由于施工条件限制，拟将“钢束梁端倒置”，但是由于工人理解错误，施工时仅将F1、F2、F3腹板预应力束左右做了镜像布置，B1底板预应力束未随之镜像至右侧#墩，导致右侧#墩仅有在顶板张拉的预应力束，板底的4 束预应力筋被设置在左侧#墩一侧，因而右侧#墩附近预应力束的合力中心偏高，梁端受力与设计要求产生差异。由于张拉端短束张拉错误，导致顶板张拉端截面底部出现拉应力。

模型中建立了3个施工阶段，考虑了不均匀沉降、二次收缩、车辆荷载等总共11种荷载工况，并以《《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）为标准，按部分预应力（A 类）混凝土结构进行验算。

根据规范要求，A 类预应力混凝土构件，在作用（荷载）频遇效应组合下，应符合下列条件：σ _st -σ _pc ≤0.7f _tk ；在作用（荷载）准永久效应组合下，应符合下列条件：σ _lt -σ _pc ≤0。

因为项目已施工完成，σ _pc 已经作用在实际结构上，即σ _pc 在后续处理中不会发生改变。在σ _pc 不改变的条件下，减小σ _lt 的值使其满足《桥规》第6.3.1-4 条公式，即在作用准永久组合下构件抗裂验算截面底缘混凝土不出现拉应力。 为了能够减小σlt的值， 可以通过采取改变截面的形式，改变截面形状，以达到提高净截面惯性矩 I ，同时减 小抗裂验算边缘至净截面重心的距离。

对于本工程中，根据《桥规》第6.3.1-4 条公式σlt-σpc≤0 验算，其中σlt 为作用准 永久组合下构件抗裂验算截面边缘混凝土的法向拉应力，可按《桥规》中公式第6.3.2- 2 条计算：

为了能够减小σ _lt 的值，可以通过在箱梁底部空腔区域填充混凝土的形式，增加净截面面积，增大截面惯性矩 I ，同时使截面的形心下移，减小底缘至净截面重心的距离。在本工程中，系混凝土连续箱梁，采用单箱双室，可采用填充双室空心截面下半部分，从而达到增加净截面惯性矩 I ，又使截面形心向下偏移，减小了底缘至净截面形心距离，最终实现增大 W _n 的效果。

规范控制准永久组合下受拉区域的正应力小于0，主要是保证混凝土箱梁耐久性的要求。为确保受影响区域内结构的耐久性，选择防护性能优良且不改变构件外观的防腐涂装层，进一步提高混凝土结构在目前受力状况下的表面防护等级，提高表面密实度，阻断混凝土材料在大气环境下的碳化等性能退化。即使构件在不利的荷载组合下产生拉应力，也不会对内部的预应力筋、普通钢筋造成不利影响。