体系转换法在空心板桥梁加固中的应用

唐永利

摘 要：随着社会经濟的不断发展，交通量及重载车辆的增加，早年修建的空心板桥梁开始出现不同程度的病害，如板端斜向裂缝、跨中横向裂缝等，严重的已危及正常的交通运营安全，对此及时加固处理，显得尤为重要和紧迫。本文针对目前空心板出现的典型病害，着重阐述了体系转换法加固空心板的有效性、可靠性，供类似工程参考借鉴。

关键词：空心板;典型病害;体系转换;有效;可靠

0 引言

随着桥梁使用年限的增长，在自然环境、施工质量、交通运营等不利因素的综合影响下，本就横向联结薄弱、承载潜力有限的空心板结构开始大面积出现各种病害，较严重的结构性病害一旦出现，短期内会快速发展，选择科学、合理、可靠的加固方法，及时有效的对空心板病害加固处治，确保桥梁结构及运营安全，已经刻不容缓。

1 空心板典型病害现状

大量资料显示，空心板桥梁典型病害主要有：空心板板端腹板出现多条斜向裂缝（见图1）;跨中出现超限横向裂缝（见图2）;板间铰缝开裂破损，空心板顶板薄、桥面局部出现漏空病害。

2 体系转换加固法简介

体系转换加固法属于主动加固法。通过改变桥梁结构的受力体系，改善桥梁恒载的内力分配，以及活载的作用效应，进而提高了桥梁整体承载力。对于早年修建的简支空心板桥梁，采用简支转连续的体系转换法加固，能够增加全桥刚度，降低跨中弯矩，改善结构受力状态，同时减少了全桥设置伸缩缝的数量，提高了行车舒适性，避免了原简支结构墩顶因桥面连续开裂渗漏水病害的产生，提升了上下部结构的耐久性，间接的节约了后期运营期间的养护经费投入，经过大量旧桥加固改造工程的实际验证，简支转连续的体系转换法加固空心板桥安全、可靠、耐久。

3 体系转换法应用案例

3.1 工程概况

某空心板桥梁建于1998年11月。全桥共12孔，单孔跨径20 m，桥梁总长245.04 m，桥面净宽为11 m，两侧设0.5 m防撞墙;上部结构为钢筋混凝土带翼缘空心板，每孔9片板，板高85 cm。桥面铺装为13 cm厚25号混凝土，设计荷载：汽车-20级、挂-100。

3.2 主要病害现状

（1）全桥空心板板端有多条斜向裂缝，裂缝宽度为0.15 mm～0.25 mm，开展高度为30 cm～50 cm。

（2）全桥空心板板底在L/4～3L/4处均有横桥向裂缝，裂缝宽度为0.15 mm～0.20 mm，多开展为U型裂缝，腹板侧面开展高度为10 cm～ 15 cm，裂缝间距为15 cm～25 cm。

（3）全桥空心板跨中挠度均较大（39.0 mm～79.5 mm），已严重影响到正常使用。

3.3 加固方案

采用体系转换法（先简支后结构连续）加固，全桥12孔分为3联，4孔为1联，加固后设计荷载提升至公路-Ⅱ级。

（1）板间横向连接改为刚性连接，凿除原铰缝处旧混凝土，重新浇注湿接缝。

（2）为提高空心板间横向传递能力，提高横向刚度，在每孔四分点新增2道横隔梁。

（3）空心板纵桥向连续端墩处浇注墩顶现浇段，张拉墩顶预应力束，变为结构连续体系。

3.4 加固效果

3.4.1 加固前后跨中挠度对比

3.4.2 上部结构自振频率对比

显而易见，加固后空心板跨中最大挠度值由10.85 mm下降至6.70 mm，约38.3%，自振频率提高14.8%，说明采用简支转结构连续法加固后，上部结构整体刚度提升明显，达到了预期的加固效果。

4 结束语

综上所述，在正确的认识和理解结构受力体系前提下，并结合桥梁现状病害情况，弄清病害成因后，采用体系转换法（先简支后结构连续）对空心板桥梁进行加固处治，能够获得理想的加固效果。需要特别说明的是，同一种桥梁结构型式，由于所处自然环境、运营条件不同，以及考虑现状病害、设计水平、施工质量等多方面因素后，每座桥情况各异，应一桥一议，方能保证加固后桥梁的安全运营。

参考文献：

[1]陈开利，王邦楣，林亚超.桥梁工程鉴定与加固手册[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2]张树仁，王宗林.桥梁病害诊断与改造加固设计[M].北京：人民交通出版社，2006.

[3]张劲泉，魏洪昌，等.公路旧桥加固成套技术及工程实例[M].北京：人民交通出版社，2007.