1、體外索加固T構橋的索力檢測 1、前言 1.1、大橋概況 井岡山大橋位于江西省吉安市市區，橫跨江西“五大水系”的最大河流贛江，大橋設計全長為1090.26米，橋面凈空：凈-7+2×1.5m人行道；設計荷載為汽車-13；拖車-60；人群-3.5KN/m2.上部結構為16孔預應力鋼筋混凝土帶掛孔懸臂T構，孔徑分離為：48.13+14×71+48.13m；T構兩端懸臂長各23.5m，橫截面為單箱雙室，懸臂端部梁高2.0m，T構根部箱梁高4.0m.每跨掛孔由五片預制吊裝平凡鋼筋混凝土T梁構成，掛孔跨徑為21m，梁長21.56m.井岡山大橋于1970年5月1日進行通車典禮，同年10月所

2、有竣工交付使用。 1.2、大橋原設計主要狀況井岡山大橋上部結構懸臂箱梁分9塊采用預制干接縫懸臂拼裝。懸臂箱梁預應力鋼筋采用45硅2鈦（45Si2Ti）12mm冷拉時效光圓鋼筋，JM12-6錨具。每分塊接縫截面內鋼束采用在墩的兩端各以兩束分批對稱張拉，17號塊件預應力鋼筋張拉控制應力為675Mpa，89號（牛腿）塊件預應力鋼筋張拉控制應力為650Mpa.本橋箱梁采用明槽布置預應力鋼筋，因此在鋪筑橋面鋪裝前設計要求在明槽頂鋪設油毛氈防水層以加強防水性。 1.3、大橋結構特點評述吉安井岡山大橋上部結構為預制節塊干接縫懸拼施工的帶掛孔預應力混凝土T構，在二十世紀七十年月初期尚屬技術先進的橋型；該橋跨徑

3、71m、全長1000余米，亦屬大型橋梁。因為此種橋型上部結構的懸臂部分與橋墩固結，其力學性質仍屬靜定結構，從當初的橋梁設計理論、設計計算手段以及施工能力等方面來說，都是最佳和先進的橋梁結構型式。 但是，我國早期采用懸臂施工的帶掛孔T構橋梁，因為構造上的緣由，以及施工工藝、預應力束的材料等，以及設計理論與計算手段的局限，使之存在一些固有的缺陷。這種型式的橋梁，經過一段時光的使用后，在T構懸臂端部，即支承掛孔的牛腿處都有顯然的下垂現象、支座與伸縮縫亦十分簡單損壞，行車時的沖擊和橋梁振動都比較劇烈。井岡山大橋的支座與伸縮縫雖經多次修理更換，都時隔不久后損壞。其主要緣由就是：掛孔與T構懸臂銜接處，因結

4、構緣由而變形復雜、變形量大，并伴有旋轉，導致伸縮縫間隙呈上窄下寬的八字形，加上夏季高溫使得伸縮縫受擠壓損壞。而牛腿處（即懸臂端部）下垂較大的緣由是多方面的，主要是混凝土的收縮徐變，以及部分預應力損失所致。所以，預應力損失是影響預應力橋梁結構平安的最主要因素之一，這種現象在懸臂法施工的預應力橋梁上尤為顯然，特殊是早期采用預制節塊懸臂施工的預應力橋梁。 而井岡山大橋上部結構采用的就是早期懸臂法施工工藝：預制節塊、干接縫懸臂拼裝后施加預應力，相鄰塊件的兩端面直接貼合，因而不易保證接縫密合，易受水氣侵襲，且簡單產生局部應力集中現象，對橋梁的整體性、以及預應力鋼筋受大氣侵襲而銹蝕都不利。因為施工過程中，

5、各塊件間未留任何濕接縫，則在拼裝中發覺位置有偏差時亦難以調節，其塊件接縫處應力傳遞狀況較復雜，整體性也差。另外，懸臂拼裝時采用明槽布置鋼束，其工程數量也增大很多。 帶掛孔的T構橋，因為墩柱兩側的不平衡力矩，使得墩頂箱室受力復雜、局部應力集中并過大。另外，還存在一個顯著缺點，就是橋面接縫多，且大多數接縫都在懸臂端部。因為懸臂的撓度將使接縫處形成折角，對該位置上的支座、伸縮縫都極為不利，亦影響行車的安穩和舒服。尤其是預應力混凝土的收縮、徐變、鋼筋的松馳以及日照的影響等，都會使懸臂端的撓度變化日益進展。 1.4、加固前大橋現狀結構檢測主要病害 井岡山大橋懸臂箱梁的部分預應力筋錨頭已嚴峻銹蝕（特殊是9

6、號塊的），而該橋為預應力干接縫懸拼施工，因而預應力筋錨頭銹蝕給全橋的正常使用造成嚴峻的威逼和隱患。 橋面縱向成波浪型，各孔掛梁跨中部位有顯然下沉，且橋面混凝土破損極其嚴峻，使車輛過往產生較大的沖擊力。 伸縮縫、支座破壞嚴峻，伸縮縫多被泥石阻塞，掛梁固定支座（切線鋼板支座）銹蝕嚴峻，活動支座（板式橡膠支座）下墊板47.5%銹蝕，有22.5%支座已移出下墊板，導致掛梁受力不正常，橫隔板破壞。 梁體裂縫較多，掛梁腹板是在跨中產生豎向裂縫，翼板是在橫向接縫處開裂。T構箱梁主要是在腹板上緣，為縱向縫。 兩岸橋臺變形較大（向前傾），溜坡及兩側擋土墻破壞較嚴峻。 2、大修加固設計要點因為該橋已使用多年，雖然

7、經過檢測查明白一些狀況，但任何檢測總是有限的，因此本橋的加固設計中充分考慮了結構性能的不決定性，留意平安、妥帖，加固措施留有余地。 本橋加固設計共分兩大部分：對橋梁病害部分舉行修理整治，對橋梁的承載能力舉行恢復。 2.1 橋梁病害的病害修理、整治部分 對掛梁、箱梁的裂縫采用化學灌漿，并按裂縫寬度分離處理。同時在掛梁邊梁和T構箱梁的腹板，當裂縫寬度大于0.2mm時，粘貼碳纖維布對裂縫舉行約束。 鑿除原面鋪裝，所有重新澆注40號鋼纖維混凝土（加筋），因為鋼纖維混凝土抗拉強度較高，并設有較強的鋼筋網，不僅耐磨，抗沖擊，而且對掛梁的橫向剛度有較大提高。 拆除掛梁原固定支座（切線式鋼板支座）及活動支座（

8、板式橡膠支座），重新安裝板式橡膠支座（帶4氟及不帶4氟的）。 對箱梁預應力錨頭舉行防銹處理：18號塊件在錨頭上掛鋼筋網，再澆注15cm環氧樹脂混凝土封錨。9號塊件先鑿除5cm厚原封錨混凝土，再恢復至原封頭尺寸。 對掛梁（個數較少）橫隔板混凝土破損部分，先鑿除，再重新澆注。 2.2 恢復橋梁的承載能力部分，使其在原設計荷載下，可連續使用，其內容為： 在主墩上部鑿開孔洞，在箱梁中采用植筋技術，設置齒板，用體外束（無粘結束）對箱梁舉行加固。設計中對長束采用可調式體外束錨具，是考慮到結構性能的不決定性，在需要調節束力大小時，比較便利。 橋臺的加固實行動態設計的原則，分離在橋臺前后各加2根直徑1.2m的

9、鉆孔灌注樁（一個橋臺共加四根樁），再澆注承臺與原承臺銜接。 3、T型剛構預應力箱梁加固修理施工針對T構箱梁原有預應力損失的病害，加固設計采用在箱梁內增設體外預應力索的方法，將預應力損失補償。 即在箱梁5#塊和8#塊設置混凝土齒板，體外索穿過0#塊，分離由5#塊齒板和8#塊齒板錨固起來，從而得到加固。 箱梁體外預應力索施工分為兩部分，第一部分包括齒板植筋的鉆孔和0#塊洞口及齒板天窗混凝土的鑿除。其次部分包括齒板鋼筋的植入，鋼筋的加工與安裝和預應力體外索錨具的預埋，以及模板的支立，混凝土的澆筑，體外預應力索的張拉等施工。 齒板混凝土施工完畢，舉行體外索穿索夾戴錨具施工，待混凝土強度達到設計強度80

10、%以上時，舉行預應力索鋼絞線張拉，張拉采用T構箱梁整體對稱舉行，即4套張拉設備同時舉行。預應力筋張拉采用“雙控法”施工，預應力索鋼絞線張拉完畢后，將可調式錨具錨固體系壓入油脂，將固定式錨具錨固體系壓入水泥漿，同時安設體外索支架。體外預應力索鋼絞線張拉施工完畢，箱梁體外預應力施工結束。 4、大橋T構箱梁體外預應力索內力檢測 4.1、主要測試方法本次測試體外預應力束是在該橋加固施工完成并通車運行一年后才舉行的，目的是檢測各體外索力是否達到設計要求。檢測主要采用了振動加速度響應頻譜分析手段，對1#、4#、7#、10#、13#T構箱室的72根索舉行了測試分析。將加速度傳感器固定在距索端部一定距離位置處

11、，采用沖擊鼓勵振動方式和環境振動方式相結合的主意，采集拉索的振動加速度響應。為獲得盡量大的振動響應，本次測試只采集拉索的面內振動信號，即將加速度傳感器安裝在拉索的面內振動平面。 選用的采樣頻率、濾波截止頻率均為1000Hz，為獲得足夠準確的頻率辨別率，每次采樣時光不少于2分鐘。 4.2、拉索振動信號分析及內力計算將由采集系統得到的加速度信號轉化為Matlab數據格式，使用Matlab的頻譜分析工具，通過迅速富里葉變換，得到拉索的自功率頻譜圖，進而識別拉索的固有振動頻率，頻譜圖的頻率辨別率為0.0038，具有較高的精度，可以滿意實際工程計算的需要。 在內力分析計算中，采用有限差分別散格式，將拉索

12、振動的偏微分方程（考慮拉索的垂度、抗彎剛度及幾何非線形的影響）轉化為僅含時光域的常微分方程，通過特征分析得到的自振頻率與拉索內力是對應的，即某一內力值，可以計算出拉索對應的各階自振頻率。 按照識別出的拉索振動頻率，由標準弦（不考慮拉索的垂度、抗彎剛度）振動頻率方程，得出如下的頻率與軸向拉力的關系方程： 將此力作為拉索的初始力，代入拉索的差分別散格式表示的特征頻率方程中計算得到拉索的振動頻率，與測試識別出的頻率相比，當兩者相差較大時，修正內力值，重新計算振動頻率，直到計算得到的頻率與測試得到的值相差很小時為止，此值即為拉索的內力值。 4.3、體外束內力測試結果及分析根據上述計算方法，分析了各索的

13、內力值，結果如表1和表2所示。 拉索編號規章：各室內的體外束從上游至下游依次編號為1、2、3、8.計算依據是有關拉索的設計圖紙及各拉索的施工控制值。 5、結語 5.1、體外預應力索內力測試結果 本次檢測采用振動測試及有限差分法，對井岡山大橋T構箱梁加固體外預應力索舉行了仔細的檢測分析，通過頻譜分析技術和結構計算，得出了各拉索的軸向內力。 索力測試結果表明，最大索力為1093.6KN，和張拉控制力1094KN全都；最小索力為835.7KN，是張拉控制力的76.4%，在考慮扣除正常的預應力損失后仍屬于正常預應力范圍內。 本次測試結果反映出，全橋體外預應力索力邏輯性較差，建議二三年內再次對索力舉行測試和須要的索力補張拉。 5.2、體外索加