5Φ15.2j局部凿开锚头张拉千斤顶体外预应力钢筋布置图(a)端横隔板局部钢筋混凝土加固厚钢板梁肋60-70cm钢套管跨中截面(b)端部构造(c) 图2-4 坂头大桥加固方案示意图 该桥第一次加固于1995年完成，据文献[5]介绍，桥梁加固后使用情况良好，但1999年4月检查发现有一根钢绞线束下垂，进一步调查发现有一根钢绞线在桥头端断裂，有二根钢绞线在游动锚板处断裂。
应该指出文献[5]介绍的桥梁加固施工的情况与文献[4]介绍的加固设计方案（图3-4）略有不同。实际实施时，体外预应力筋束张拉改为采用自行设计的游动锚板在中间张拉的方案，钢绞线束在桥梁的端部用墩头锚固。
文献[5]认为施工中采用的锚具选型不当，游动锚板固定差，钢绞线防护钢套筒空隙过大是造成钢绞线束下垂和断裂的原因。在第二次加固时，做了以下改进：
①取消中间的游动锚板，仍采用通常布置的直线钢绞线束，钢铰线束在一端桥台张拉，另一端为固定端，采用OVM锚具。
②取消钢铰线束外面的防护钢套管，改为聚乙烯塑料包裹，并做好固定措施。 1999年按上述改进方案对所有8根体外预应力筋束进行了更换。到目前使用情况良好。
（3）方案评述与改进建议
①该加固设计巧妙地利用了原桥为变高度连续梁的纵向布置特点和只需对跨中截面抗弯承载力加固的设计要求，采用靠近跨中截面下边缘通常布置的直线型体外预应力筋加固补强的原设计方案基本上是合理的。
②施工中采用游动锚中间张拉方案，构造不够合理。，中间游动锚板的双向锚具变形损失过大是造成钢绞线束下垂，有效预应力值降低的直接原因。为了避免在桥台端进行张拉的施工不便，可在连续梁支点截面下方设置锚固装置，钢筋分 段设置，分段张拉。
③体外预应力筋锚固的可靠性是保证全桥安全工作的基础。应用采用具有防松动装置的专用OVM锚具，锚孔端部应扩孔为喇叭型，以防上钢筋振动时，卡紧断丝。
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④为了减少体外预应力筋束的振动影响，对于较长的体外预应力筋束，每隔6~10m，应设置一个固定装置。
⑤体外预应力筋应采用专门生产的具有防腐蚀保护钢绞线，我国一般采用PE管外套，内装黄油保护层。
第三，桥梁加固薄弱受弯构件承载力极限状态计算
一、桥梁加固薄弱构件分阶段受力特点
桥梁结构自重较大，一般均采用带载加固。构件自重及恒载由原梁承受，活载由加固后的截面承受。桥梁加固薄弱受弯构件承载力计算，应考虑分阶段受力的特点，按两阶段受力构件计算。
桥梁加固薄弱受弯构件正截面补强加固方法很多，基本可划分为加筋类和加砼类两种情况：
①加筋类：采用加焊钢筋、粘贴钢板或其他纤维复合材料，对构件的受拉区进行补强。加筋类加固构件的受力特点是，后加钢筋（或其他纤维复合材料）只承受活载引起的拉应力。在一般情况下，后加补强材料的强度不能充分发挥作用，加固构件的破坏由原梁受拉钢筋控制，设计时应考虑分阶段受力的特点。
②加砼类：采用加厚桥面板的方法，对混凝土受压区进行补强，增加梁的有效高度，亦可达到提高构件承载力的目的。对受压区加砼类构件来说，由于考虑混凝土的塑性发展，分阶段受力影响不大，其承载力可按一般钢筋混凝土的构件计算。
桥梁加固薄弱受弯构件斜截面一般采用粘贴钢板（或其它纤维复合材料）增加斜筋或箍筋截面面积进行补强。后加钢板（或其他纤维复合材料）只承受活载引起的剪力，设计时亦应考虑分阶段受力特点。
二、桥梁加固薄弱受弯构件正截面抗弯承载力计算
（一）加筋类加固薄弱受弯构件正截面抗弯承载力计算
在试验研究的基础上，引入下列基本假设作为加筋类桥梁加固薄弱受弯构件正截面抗弯承载力计算的依据：
①桥梁带载加固应考虑分阶段受力特点。一期荷载效应（自重及恒载效应）由原梁承担，构件处于弹性工作阶段，截面应力（或应变）按材料力学公式计算；二期荷载效应（活载效应）由加固后的截面承担；
②不同受力阶段的截面变形均符合平截面假设；
③在极限状态下，截面受压边缘混凝土的应变达到极限值?cu?0.0033。截面受
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压区混凝土的应力按简化的矩形应力图计算，其抗压强度取实测混凝土抗压强度设计值fcd，矩形应力图高度取x2??x02（式中x02为二期荷载效应作用后截面变形零点至截面受压边缘的距离，?为受压区高度折减系数，对C50以下混凝土，取??0.8）；
④在极限状态下原梁受拉钢筋应力取抗拉强度设计值fsd（或fpd），受压钢筋的
?； 应力取抗压强度设计值fsd⑤在极限状态下，后加钢筋（或其它纤维复合材料）的应力由其应变确定，即取?R??RER，但应小于其抗拉强度设计值fRd。后加钢筋（或其它纤维复合材料）的应变?R，根据分阶段受力特点，由截面变形条件确定。 根据上述基本假定建立的加筋类桥梁加固薄弱受弯构件正截面抗弯承载力计算图式示于图3-1。 b'f?cu=0.0033?c2?c1?c1fcdfcd(b'f -b)h'ffcdbx2h'fh01h0h02x=?x2x02x0102?s?AsARb??Md1??MdfsdAs?R?s??s1/?E?RAR 断面图 应变图 一期荷载作用下应力图 二期荷载作用后应力图 图3-1 加筋类桥梁加固薄弱受弯构件正截面抗弯承载力计算图式 加固薄弱构件正截面抗弯承载力计算公式，由内平衡条件求得（图3-1）： fcdbx2?fcb(b?f?b)h?f?fsdAs??RAR （3-1） h?f2) （3-2）
?0Md?fcdbx2(h0?x22)?fcd(b?f?b)h?f(h0?公式的适用条件：x2??bh01 （3-3） 式中：
fcdfsd——混凝土抗压强度设计值，根据实测强度等级参照<桥规JTG D62>确定； ——原梁受拉钢筋抗拉强度设计值，根据实测强度参照<桥规JTG D62>确定；
?b——原梁受拉钢筋的混凝土受压区高度界限系数，R235钢筋（原Ⅰ级钢筋）
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hhh0022hh101
取?b?0.62，HRB330钢筋（原Ⅱ级钢筋）取?b?0.56，HRB400钢筋（原Ⅲ级钢筋），取?b?0.53；
?R——极限状态下，后加钢筋（或其他纤维复合材料）的应力，其数值按下列
公式计算。
?R??RER?fRd （3-4）
?R?(?s2??c2)h02h01??c2
（3-5）
?s2??cu(h01?x2?)x2???s1
（3-6）
?c2??cu??c1 （3-7）
?s1??s1Es?1Ec1Ec[Md1J01Md1J01(h01?x01)]
（3-8）
?c1??c1Ec?[x01]
（3-9）
ER——后加钢筋（或其他纤维复合材料）的弹性模量； fRd——为后加钢筋（或其他纤维复合材料）的抗拉强度设计值；
?R——后加钢筋（或其他纤维复合材料）的应变； ?s2——二期荷载效应下，原梁受拉钢筋的应变增量；
?c2——二期荷载作用下，上缘混凝土的压应变增量； ?s1——一期荷载作用下，原梁受拉钢筋应变；
?c1——一期荷载作用下，原梁上翼缘顶面的混凝土压应变。
利用上述公式进行加固配筋设计的方法及计算步骤如下： 1．计算原梁的换算截面几何性质（x01,J01）。
2．由式（3-9）和（3-8）计算恒载作用下原梁上翼缘顶面混凝土的压应变?c1和钢筋拉应变?s1。
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3．根据加固后应承担的弯矩组合设计值?0Md??0(?gMG??qMQ)，由式（3-2）、（3-5）和（3-4）求得混凝土受压区高度x0和后加钢筋的应变?R和应力?R。
4．将?R和x2值代入公式（3-1），求得后加钢筋截面面积AR
应特别指出，桥梁加固薄弱受弯构件正截面承载力一般由原梁受拉钢筋的应力达到屈服强度控制，即应满足x2??bh01的要求。当x2??bh01时，加固后的承载力最大。
Mdumax?fcdb(?bh01)[h02?(?bh01)2]?fcd(b?f?b)h?f[h02?h?f2]?fsdAs(h02?h01)（3-10）
从上式可以看出，加固后梁的最大承载力主要与原梁的截面尺寸有关，加固后承载力提高的幅度受原梁受拉钢筋配筋率控制。设计时切不可不加分析的盲目加大后钢筋（或其他加固材料）截面面积，无限制的提高梁的承载力。因为这样的构件将发生脆性破坏，设计是不安全的。
（二）加砼类加固簿弱受弯构件正截面抗弯承载力计算特点
加厚桥面板类桥梁加固薄弱构件的承载力计算，从原理上讲，亦应考虑分阶段受力的特点，按两阶段受力迭合梁计算。但是，由于受桥面标高的限制，后加桥面的厚度不可能太大，一般情况下加固后的截面中性轴不会进入新旧混凝土连接面，新旧混凝土共同承担压力，受压区混凝土的应变图存在两个峰值，考虑到混凝土的塑性影响，在极限状态下后加混凝土层的应力亦可达到抗压强度设计值fcd。这样，加厚桥面板类加固薄弱受弯构件正截面抗弯承载力即可按一般钢筋混凝土构件计算。
应该指出，采用加厚混凝土桥面板（即加大受压区混凝土厚度）的办法加固薄弱构件，其最大允许相对加厚厚度主要受原梁的配筋率控制。设计时且不可不加分析的盲目加大受压区混凝土层厚度来无限制的提高构件的承载力（例如：加厚桥面板在局部荷载作用下承载力计算就可能出现类似的问题）。因为这样的构件将发生少筋脆性破坏，设计是不安全的。
三 桥梁加固薄弱构件斜截面承载力计算
桥梁加固薄弱构件一般采用粘贴钢板（或其它纤维复合材料）增加斜筋或箍筋截面面积的方法进行斜截面补强加固。后加钢板只承受活载引起的剪力，设计时应考虑分阶段受力的影响。
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