第一章 概述...............................................................................................................1 一、工程概况...........................................................................................................1 二、技术标准...........................................................................................................2 三、咨询工作内容及重点.......................................................................................2 四、咨询采用的技术标准及规范...........................................................................2 第二章 主要咨询内容及结论...................................................................................4 一、主要咨询内容...................................................................................................4 二、总体评价...........................................................................................................4 三、主要咨询结论...................................................................................................4 (一)、结构验算主要结论....................................................................................4 (二)、施工图纸审查主要咨询结论....................................................................6 附件一 按原设计状态结构验算书.............................................................................9 第一章 20m空心板结构验算书...........................................................................9 1.工程概况...........................................................................................................9 2.计算结论及建议...............................................................................................9 3.上部结构计算模型.........................................................................................10 4.计算结果.........................................................................................................11 第二章 30m空心板结构验算书.........................................................................16 1.工程概况.........................................................................................................16 2.计算结论及建议.............................................................................................16 3.上部结构计算模型.........................................................................................17 4.计算结果.........................................................................................................18 第三章 55m简支箱梁结构验算书.....................................................................23 1.工程概况.........................................................................................................23 2.计算结论及建议.............................................................................................23 3.上部结构计算模型.........................................................................................24 4.计算结果.........................................................................................................25 附件二 考虑病害影响结构验算书...........................................................................30
I
第一章 20m空心板考虑病害影响结构验算书.................................................30 1.计算结论及建议.............................................................................................30 2.上部结构计算模型.........................................................................................30 3.计算结果.........................................................................................................32 第二章 30m空心板考虑病害影响结构验算书.................................................38 1.计算结论及建议.............................................................................................38 2.上部结构计算模型.........................................................................................38 3.计算结果.........................................................................................................40 第三章 55m箱梁考虑病害影响结构验算书.....................................................45 1.计算结论及建议.............................................................................................45 2.上部结构计算模型.........................................................................................45 3.计算结果.........................................................................................................47 附件三 加固设计验算书...........................................................................................52 第一章 20m空心板加固验算书.........................................................................52 1.加固设计计算基本假定.................................................................................52 2.加固设计计算过程.........................................................................................52 3.计算结论及建议.............................................................................................52 4.上部结构计算模型.........................................................................................53 5.计算结果.........................................................................................................55 第二章 30m空心板加固验算书.........................................................................62 1.加固设计计算基本假定.................................................................................62 2.加固设计计算过程.........................................................................................62 3.计算结论及建议.............................................................................................62 4.上部结构计算模型.........................................................................................62 5.计算结果.........................................................................................................65 第三章 55m简支箱梁加固验算书.....................................................................72 1.加固设计计算基本假定.................................................................................72 2.加固设计计算过程.........................................................................................72 3.计算结论及建议.............................................................................................72
II
4.上部结构计算模型.........................................................................................73 4.计算结果.........................................................................................................75 附件四 新预制30m空心板设计计算书..................................................................82 第一章 新预制30m空心板结构验算书............................................................82 1.计算结论及建议.............................................................................................82 2.上部结构计算模型.........................................................................................82 3.计算结果.........................................................................................................84
III
第一章 概述
一、工程概况
某桥全长 1632.5m，主桥为三跨连续刚构，跨径布置 66+120+66m；引桥均采用简支梁，南边岸跨径布置为 15×30m＋1×55m，北边岸跨径布置为 9×30m＋30×20m，全长 1375m。引桥上部结构除 55m 跨为预应力混凝土箱梁外，其余桥跨均为预应力混凝土空心板梁。主桥及引桥一般构造详见图纸。
在养护过程中，管养单位发现本桥的引桥空心板存在较多的纵向裂缝，并伴有渗水，结晶现象，遂进行了一系列的检查、试验、加固工作，概况如下：
1）2004 年，该桥主桥采用张拉体外预应力、粘贴钢板、粘贴贴碳纤维布等方法进行加固，30m 空心板采用粘贴碳纤维布方法进行加固。
2）2008 年，针对该桥引桥开展了全面检查与荷载试验工作。检查结果表明该桥空心板存在纵横向裂缝、55m 箱梁腹板存在大量斜裂缝；空心板刚度、强度、抗裂性、横向整体性均不满足要求。
3）2009 年，xx公司根据 2008 年的检查及荷载试验成果，拟定了 4套加固方案，并经过了专家评审，形成了推荐方案。
4）2010 年，xx公司对该桥重新进行了设计勘察，检查结果表明该桥空心板、55m 箱梁裂缝均存在较快发展；55m 箱梁底板支座附近存在斜向裂缝；主桥底板存在纵向裂缝。
5）2010 年某检测站针对 55m 箱梁及两跨空心板做了荷载试验。空心板试验结论与 2008 年类似。55m 箱梁跨中截面强度、刚度均满足要求。但 55m 箱梁端部腹板及底板裂缝均存在明显开展。
针对以上病害，xx公司对引桥20m空心板，30m空心板及55m简支箱梁进行了加固设计。本册文件则主要包括20m跨空心板、30m跨空心板和55m简支箱梁的有关咨询意见。
1
二、技术标准
1.桥梁宽度：总宽 21.0m，车行道净宽15m，双向四车道； 2.桥梁横坡：桥面设 1.5%的双向横坡；
3.设计荷载：汽-20 级，挂车-100，人群荷载为 3.5kN/m2； 4.地震烈度：按7 度设防。
三、咨询工作内容及重点
1．设计咨询应在充分理解设计意图的基础上，坚持公正、客观、科学的原则，按照“设计合理、技术先进、安全可靠”的方针对设计文件进行全面的审查。主要针对相关外部条件、设计依据、计算结论及主要结构进行咨询审查，并通过咨询审查进一步优化和完善设计；
2．咨询工作遵照交通部部颁行业标准和规范对设计文件的完整性、系统性和科学性进行审查。同时按照交通部颁布的《公路工程基本建设项目设计文件编制方法》、《公路工程设计文件图表示例》等有关文件规定提出咨询审查意见；
3．结合建设条件和大桥功能对施工图设计进行总体评价；
4．对施工图设计文件提供的各分项工程的构造及相互间的搭接进行咨询审查； 5．通过全面的结构受力分析，对重要构件或部位的安全性与合理性进行咨询审查；
6．对施工图设计文件提出的施工方案和工艺流程进行咨询审查； 7．提出改进、完善、建议方案及意见。
四、咨询采用的技术标准及规范
1．《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》1996.北京 2．《公路工程技术标准》( JTGB 01-2003 ) 3．《公路桥涵设计通用规范》( JTGD60-2004 )
4．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》( JTJGD62-2004 )
2
5．《公路工程抗震设计规范》( JTJ 004-1989 ) 6．《公路桥涵地基与基础设计规范》( JTJ 024-1985 ) 7．《公路桥涵施工技术规范》( JTJ 041-2000 ) 8．《城市桥梁设计准则》( CJJ11-1993)
9．《城市道路交通规划设计规范》（GB 50220-1995） 10．《公路桥涵设计通用规范》( JTJ021-89)
11．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 023-85) 12．《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008) 13．《公路桥梁承载能力检测评定规程》（报批稿）
3
第二章 主要咨询内容及结论
一、主要咨询内容
本册文件的咨询范围为xx大桥引桥的加固施工图设计，不包括施工图预算的咨询。主要包括两部分的咨询内容：
⑴、加固设计的结构安全性验算； ⑵、施工图设计文件图纸审查。
二、总体评价
施工图设计文件基本齐备，图表完整、清晰，设计内容和深度符合交通部颁《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》及图表示例的要求，图纸按咨询意见进一步调整完善后，可交付施工招标和指导施工。
三、主要咨询结论
(一)、结构验算主要结论
1）20m空心板结构验算结论
按设计状态验算，20m空心板梁的结构承载能力，正常使用极限状态正应力和主应力验算均能满足85规范的要求。
考虑病害影响后20m空心板梁的结构承载能力极限状态满足85规范要求；正常使用极限状态正应力验算不满足A类预应力混凝土规范要求，组合III作用下最大法向拉应力为2.8MPa，大于规范限值；正常使用极限状态主应力验算也不满足A类预应力混凝土规范要求，组合III作用下最大法向拉应力为2.8MPa，大于规范限值。
加固后20m空心板梁的结构承载能力极限状态满足04规范要求，加固后抗弯承载能力提高22％；正截面验算满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求；持久状况预应力混凝土构件正应力验算满足04规范要求。
4
2）30m空心板结构验算结论
按设计状态验算，30m空心板梁的结构承载能力，正常使用极限状态正应力和主应力验算均能满足85规范的要求。
考虑病害影响后30m空心板梁的结构承载能力极限状态不满足85规范要求；正常使用极限状态正应力验算不满足85规范A类预应力混凝土规范要求，正常使用极限状态主应力验算也不满足85规范A类预应力混凝土规范要求。
加固后30m空心板梁的结构抗弯承载能力提高11.3％，但仍不满足04规范要求；正截面抗裂验算满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求；但持久状况预应力混凝土构件正应力验算不满足04规范要求。
由于设计混凝土强度较低且浇注质量较差，粘钢加固无法大幅提高其极限承载能力，因此必须对30m空心板梁进行限载。
4）55m简支箱梁结构验算结论
按设计状态验算，55m空心板梁的抗弯承载能力，正常使用极限状态正应力验算均能满足85规范的要求，但正常使用极限状态主应力验算不满足85规范要求，在支座至跨中13m内，结构的抗剪承载能力不满足85规范要求。
考虑病害影响后，55m空心板梁的抗弯承载能力，正常使用极限状态正应力验算均能满足85规范的要求，但正常使用极限状态主应力验算不满足85规范要求，在支座至跨中13m内，结构的抗剪承载能力不满足85规范要求。
加固后55m空心板梁的结构承载能力极限状态满足04规范要求，正截面和斜截面抗裂验算满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求；持久状况预应力混凝土构件应力验算均满足04规范要求。
3）新预制30m空心板结构验算结论
新预制30m空心板梁的结构承载能力极限状态满足04规范要求，安全储备充足；正截面抗裂验算均满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求，且有一定的压应力储备；斜截面抗裂验算满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求；持久状况预应力混凝土构件应力验算均满足04规范要求。
5
(二)、施工图纸审查主要咨询结论
施工图纸主要有以下细节问题需要修改和完善：
1) 空心板的巡检图可以看出，空心板的主要病害为纵向裂缝，病因分析认为扭转产生的横向正应力反复作用导致了截面薄弱处产生纵向裂缝，但对空心板的加固仅进行了正截面抗弯承载力加固，对因扭转产生的纵向裂缝未作加固处理，建议设计单位着重研究空心板纵向裂缝对结构安全的影响，并提供可靠的加固方案。 2) 支座更换及空心板梁的更换采取单梁更换的方式不妥，因铰缝的存在，单梁更换的施工方案在实施中是无法实现的。
3) 新预制30m空心板设置了向下的预拱度，但由于收缩徐变的影响，其桥面线形是随时间变化的，而旧空心板桥面线形已经稳定，部分30m空心板更换为新空心板后，新旧空心板之间可能存在高差，设计单位应提出控制的措施和方法。 4) 压力粘钢中应补充工序要求，强调压力粘钢需在二期恒载卸载后，方能粘钢，粘钢完成固化后，方能施工新的二恒。
5) 55m箱梁病害较为严重，为确保加固效果，建议搭设支架，对55m箱梁进行全面卸载后，再进行截面增大和压力粘钢加固。
6) 设计说明P15页，需补充粘贴钢板的防腐使用年限。
7) 需补充主要加固材料的技术指标要求和验收要求，笼统的写参考相应规范是不合适的。
8) 需补充加固设计的验收标准。
9) 桥面铺装砼采用C40钢纤维砼还是采用C40防水砼，在设计说明及图纸中多处出现矛盾，应予以更正。
10) 为保证新建桥面铺装与旧主梁梁体共同受力，建议在桥梁上增设一层截面胶。
6
11) 粘贴钢板所用锚栓只用于钢板定位和粘贴加压，对锚栓间距可以适度放大，取宜400-600mm.
12) 铰缝植筋③应要求焊接，直接搭接达不到预期效果。
13) 设计说明中桥面铺装采用D10冷轧带肋钢筋网，图纸和工程量表中为Φ10钢筋，两者不一致。
14) 20m跨空心板粘钢加固建议采用Q235C型钢板， 20m跨空心板承载能力及应力均满足规范，粘贴钢板宽度50cm太宽，建议每块板粘贴2条20cm宽钢板即可。 15) 20m跨空心板粘钢加固，附注应说明在钻孔时，严禁打断原钢绞线。 16) 20m跨空心板粘钢加固，图中“锚栓植入大样”中植入混凝土深度为12cm，底板只有10cm厚度，按此施工会把原底板打穿，建议植入7－8cm即可。 17) 30m跨度空心板粘钢加固建议同20m跨空心板粘钢加固。
18) 说明中加固前结构验算：20m跨原结构计算没有进行抗剪验算，应力验算缺主应力验算，30m跨度和55m箱梁上部结构验算也存在同样问题。
19) 加固后验算参数取值考虑未做说明，粘贴钢板加固后的空心板，钢板参与受力如何考虑，混凝土损伤是否有进行考虑。55m箱梁加厚腹板在模型计算中的考虑也未作交代。加固验算细节未做说明，是否考虑了分阶段受力？ 20) 缺乏结构病害的较详细的裂缝分布图和对裂缝状态的描述。 21) 技术标准缺少抗震等级、设计速度、坐标、高程系统等。
22) 设计说明中P21，“建议加固完成后，该桥以通行小型车辆为主，大型货车从新的金沙桥通过”；加固后实际效果如需限载，要明确桥梁可通行车辆的吨位。 23) 全桥维修加固布置图中建议方位，哪边为南边方向，哪边为开平方向。 24) 图号JS-04 55m箱梁一般构造图右下角图标图应为1/2E-E 截面。
7
25) 图号JS-19 30m跨空心板粘钢加固构造（二）大样A标注有误，应为7，34，9。注中，第7条应为第6条。
26) 图号JS-26 55m箱梁边腹板外侧粘贴钢板构造（一）图中，M12化学锚栓误写为φ12化学锚栓。
8
附件一 按原设计状态结构验算书
第一章 20m空心板结构验算书
1.工程概况
Xx大桥引桥均采用简支梁，南岸跨径布置为 15×30m＋1×55m，北岸跨径布置为 9×30m＋30×20m，全长 1375m。引桥上部结构除 55m 跨为预应力混凝土箱梁外，其余桥跨均为预应力混凝土空心板梁。
Xx公司对引桥20m空心板，30m空心板及55m简支箱梁进行了加固设计，依据设计文件，本章对加固前的20m空心板进行了复核计算，根据计算结果及有关规范，对桥梁各部分的安全性进行了评价。计算软件采用MIDAS/Civil 2010，采用85规范进行验算。
2.计算结论及建议
（1）加固前20m空心板梁的结构承载能力极限状态满足85规范要求，但安全储备稍少；
（2）正常使用极限状态正应力验算满足A类预应力混凝土规范要求，
b
组合I作用下最大法向压应力为9.1MPa，满足85规范σha≤0.5Ra=14MPa； b组合III作用下最大法向压应力为10.1MPa，满足85规范σha≤0.6Ra=16.8MPa；
组合I作用下最大法向拉应力为0.1MPa，满足85规范σhl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大法向拉应力为1.4MPa，满足85规范σhl≤0.9Rlb=2.34MPa；
（3）正常使用极限状态主应力验算均满足A类预应力混凝土规范要求，
b组合I作用下最大主压应力为9.4MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=16.8MPa； b组合III作用下最大主压应力为10.1MPa，满足85规范σza≤0.65Ra=18.2MPa；
组合I作用下最大主拉应力为1.3MPa，满足85规范σzl≤0.8Rlb=2.08MPa；
9
组合III作用下最大主拉应力为1.5MPa，满足85规范σzl≤0.9Rlb=2.34MPa
（4）总体而言，在正常使用极限状态组合下，结构会出现较大拉应力，压应力没有储备。
3.上部结构计算模型 3.1材料特性
主梁采用C40混凝土，混凝土比重26KN/m3，C40混凝土弹性模量为
3.3×104MPa。
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用ASTM标准，标准抗拉强度1860MPa，张拉控制应力采用1395MPa。
预应力采用后张无粘结预应力，松弛率取0.035，锚具单端回缩量按6mm计算，孔道摩阻系数μ=0.25和偏差系数k=0.0012。
3.2作用
1、结构自重：梁段自重由程序自动计算。
2、二期恒载：铺装层按7.5cm混凝土+3.5cm沥青混凝土厚度考虑，桥面铺装+防撞栏荷载经横向分配后中梁取5.62KN/m。
3、汽车荷载：汽车－20，挂车－100，活载横向分布系数按荷载试验实测值取值，5号梁最大，取其进行验算，具体横向分布系数如下：
汽车活载：0.289 挂车荷载：0.157 人群荷载：0.076
4、汽车冲击力：按85规范取冲击系数0.188。 5、温度梯度：按板顶板底线性温差5℃计算。
3.3荷载组合
共采用三种作用组合：
10
组合I、汽车+人群+预应力+自重+二恒 组合II、汽车+人群+预应力+自重+二恒+温度 组合III、挂车+预应力+自重+二恒
3.4结构离散
本次计算将上部箱梁离散为20个桥面单元，21个节点。单元平均长度约1m，结构离散图如下：
图1-1-1 结构离散图
4.计算结果
4.1承载能力极限状态
按照规范JTJ 023-85第4.1.2条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，将预应力钢束作为结构抗力的一部分，考虑预加力引起的次效应，并考虑普通钢筋的作用，得到结构内力。抗弯承载能力如下图所示(单位：kN.m)
图1-1-2 承载能力组合下最大最小弯矩包络图及抗力
图1-1-3 承载能力组合下最大最小剪力包络图及抗力
由上图可以看到沿全截面的内力均得到包络，结构的抗弯承载力和抗剪承载力
11
均满足规范要求。跨中最大弯矩效应为1641KN.m，相应抗力为1775 KN.m。支座最大剪力效应为343.1KN.m，相应抗力为629.0KN.m。
4.2正常使用极限状态验算
按照正常使用极限状态的要求，按A类预应力混凝土构件进行抗裂和挠度验算。 （1）正应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.21条，预应力混凝土构件的法向压应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
荷载组合I
b
σha≤0.5Ra=0.5×28=14.0MPa
b
荷载组合II或者组合III σha≤0.6Ra=0.6×28=16.8MPa
按照规范JTJ023-85第5.2.23条，部分预应力混凝土A类受弯构件的法向拉应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
荷载组合I
σhl≤0.8Rlb=0.8×2.6=2.08MPa
荷载组合II或者组合III σhl≤0.9Rlb=0.9×2.6=2.34MPa
图1-1-4 组合I作用上缘正应力包络图
图1-1-5 组合I作用下缘正应力包络图
12
图1-1-6 组合II作用上缘正应力包络图
图1-1-7 组合II作用下缘正应力包络图
图1-1-8 组合III作用上缘正应力包络图
图1-1-9 组合III作用下缘正应力包络图
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大法向压应力为9.1MPa，满足85规范σha≤0.5Ra=14MPa； b组合III作用下最大法向压应力为10.1MPa，满足85规范σha≤0.6Ra =16.8MPa；
组合I作用下最大法向拉应力为0.1MPa，满足85规范σhl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大法向拉应力为1.4MPa，满足85规范σhl≤0.9Rlb=2.34MPa；
13
（2）主应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.24条，预应力混凝土构件的主压应力（应符合下列规定：
荷载组合I
b
σza≤0.6Ra=0.6×28=16.8MPa
b
荷载组合II或者组合III σza≤0.65Ra=0.65×28=18.2MPa
主拉应力应符合下列规定：
荷载组合I
σzl≤0.8Rlb=0.8×2.6=2.08MPa
荷载组合II或者组合III σzl≤0.9Rlb=0.9×2.6=2.34MPa
图1-1-10 组合I作用最大主压应力包络图
图1-1-11 组合I作用最大主拉应力图
图1-1-12组合II作用最大主压应力包络图
14
图1-1-13组合II作用最大主拉应力图
图1-1-14 组合III作用最大主压应力包络图
图1-1-15 组合III作用最大主拉应力图
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大主压应力为9.4MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=16.8MPa；
b组合III作用下最大主压应力为10.1MPa，满足85规范σza≤0.65Ra =18.2MPa；
组合I作用下最大主拉应力为1.3MPa，满足85规范σzl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大主拉应力为1.5MPa，满足85规范σzl≤0.9Rlb=2.34MPa；
15
第二章 30m空心板结构验算书
1.工程概况
Xx大桥引桥均采用简支梁，南岸跨径布置为 15×30m＋1×55m，北岸跨径布置为 9×30m＋30×20m，全长 1375m。引桥上部结构除 55m 跨为预应力混凝土箱梁外，其余桥跨均为预应力混凝土空心板梁。
Xx公司对引桥20m空心板，30m空心板及55m简支箱梁进行了加固设计，依据设计文件，本章对加固前的20m空心板进行了复核计算，根据计算结果及有关规范，对桥梁各部分的安全性进行了评价。计算软件采用MIDAS/Civil 2010，采用85规范进行验算。
2.计算结论及建议
（1）加固前30m空心板梁的结构承载能力极限状态满足85规范要求，但安全储备较少；
（2）正常使用极限状态正应力验算满足A类预应力混凝土规范要求，
b
组合I作用下最大法向压应力为11.2MPa，满足85规范σha≤0.5Ra=14MPa； b组合III作用下最大法向压应力为11.9MPa，满足85规范σha≤0.6Ra=16.8MPa；
组合I作用下最大法向拉应力为0.7MPa，满足85规范σhl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大法向拉应力为1.3MPa，满足85规范σhl≤0.9Rlb=2.34MPa；
（3）正常使用极限状态主应力验算均满足A类预应力混凝土规范要求，
b组合I作用下最大主压应力为11.5MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=16.8MPa； b组合III作用下最大主压应力为11.9MPa，满足85规范σza≤0.65Ra=18.2MPa；
组合I作用下最大主拉应力为1.6MPa，满足85规范σzl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大主拉应力为1.6MPa，满足85规范σzl≤0.9Rlb=2.34MPa；
（4）总体而言，在正常使用极限状态组合下，结构会出现较大拉应力，压应力没有储备。
16
3.上部结构计算模型
3.1材料特性
主梁采用C40混凝土，混凝土比重26KN/m3，C40混凝土弹性模量为
3.3×104MPa。
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用ASTM标准，标准抗拉强度1860MPa，张拉控制应力采用1395MPa。
预应力采用后张无粘结预应力，松弛率取0.035，锚具单端回缩量按6mm计算，孔道摩阻系数μ=0.25和偏差系数k=0.0012。
3.2作用
1、结构自重：梁段自重由程序自动计算。
2、二期恒载：铺装层按7.5cm混凝土+3.5cm沥青混凝土厚度考虑，桥面铺装+防撞栏荷载经横向分配后中梁取5.75KN/m。
3、汽车荷载：汽车－20，挂车－100，活载横向分布系数按荷载试验实测值取值，12号梁最大，取其进行验算，具体横向分布系数如下：
汽车活载：0.2475 挂车荷载：0.132 人群荷载：0.158
4、汽车冲击力：按85规范取冲击系数0.113。 5、温度梯度：按板顶板底线性温差5℃计算。
3.3荷载组合
共采用三种作用组合：
组合I、汽车+人群+预应力+自重+二恒 组合II、汽车+人群+预应力+自重+二恒+温度 组合III、挂车+预应力+自重+二恒
17
3.4结构离散
本次计算将上部箱梁离散为30个桥面单元，31个节点。单元平均长度约1m，结构离散图如下：
图1-2-1 结构离散图
4.计算结果
4.1承载能力极限状态
按照规范JTJ 023-85第4.1.2条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，将预应力钢束作为结构抗力的一部分，考虑预加力引起的次效应，并考虑普通钢筋的作用，得到结构内力。抗弯承载能力如下图所示(单位：kN.m)
图1-2-2 承载能力组合下弯矩包络图及抗力
图1-2-3 承载能力组合下剪力包络图及抗力
由上图可以看到沿全截面的内力均得到包络，结构的抗弯承载力和抗剪承载力均满足规范要求。跨中最大弯矩效应为3567KN.m，相应抗力为3736 KN.m。支座最大剪力效应为508.9KN.m，相应抗力为948.5KN.m。
18
4.2正常使用极限状态验算
按照正常使用极限状态的要求，按A类预应力混凝土构件进行抗裂和挠度验算。 （1）正应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.21条，预应力混凝土构件的法向压应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
b荷载组合I σha≤0.5Ra=0.5×28=14MPa b荷载组合II或者组合III σha≤0.6Ra=0.6×28=16.8MPa
按照规范JTJ023-85第5.2.23条，部分预应力混凝土A类受弯构件的法向拉应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
荷载组合I
σhl≤0.8Rlb=0.8×2.6=2.08MPa
荷载组合II或者组合III σhl≤0.9Rlb=0.9×2.6=2.34MPa
图1-2-4 组合I作用上缘正应力包络图
图1-2-5 组合I作用下缘正应力包络图
19
图1-2-6 组合II作用上缘正应力包络图
图1-2-7 组合II作用下缘正应力包络图
图1-2-8 组合III作用上缘正应力包络图
图1-2-9 组合III作用下缘正应力包络图
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大法向压应力为11.2MPa，满足85规范σha≤0.5Ra=14MPa； b组合III作用下最大法向压应力为11.9MPa，满足85规范σha≤0.6Ra =16.8MPa；
组合I作用下最大法向拉应力为0.7MPa，满足85规范σhl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大法向拉应力为1.3MPa，满足85规范σhl≤0.9Rlb=2.34MPa；
20
（2）主应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.24条，预应力混凝土构件的主压应力（应符合下列规定：
荷载组合I
b
σza≤0.6Ra=0.6×28=16.8MPa
b
荷载组合II或者组合III σza≤0.65Ra=0.65×28=18.2MPa
主拉应力应符合下列规定：
荷载组合I
σzl≤0.8Rlb=0.8×2.6=2.08MPa
荷载组合II或者组合III σzl≤0.9Rlb=0.9×2.6=2.34MPa
图1-2-10 组合I作用最大主压应力包络图
图1-2-11 组合I作用最大主拉应力包络图
图1-2-12 组合II作用最大主压应力包络图
21
图1-2-13 组合II作用最大主拉应力包络图
图1-2-14 组合III作用最大主压应力包络图
图1-2-15 组合III作用最大主拉应力包络图
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大主压应力为11.5MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=16.8MPa； b组合III作用下最大主压应力为11.9MPa，满足85规范σza≤0.65Ra =18.2MPa；
组合I作用下最大主拉应力为1.6MPa，满足85规范σzl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大主拉应力为1.6MPa，满足85规范σzl≤0.9Rlb=2.34MPa；
22
第三章 55m简支箱梁结构验算书
1.工程概况
Xx大桥引桥均采用简支梁，南岸跨径布置为 15×30m＋1×55m，北岸跨径布置为 9×30m＋30×20m，全长 1375m。引桥上部结构除 55m 跨为预应力混凝土箱梁外，其余桥跨均为预应力混凝土空心板梁。
Xx公司对引桥20m空心板，30m空心板及55m简支箱梁进行了加固设计，依据设计文件，本章对加固前的20m空心板进行了复核计算，根据计算结果及有关规范，对桥梁各部分的安全性进行了评价。计算软件采用MIDAS/Civil 2010，采用85规范进行验算。
2.计算结论及建议
（1）加固前55m简支箱梁的抗弯承载能力满足85规范要求；结构的抗剪承载能力不满足85规范要求，在支座至跨中13m内，截面的剪力效应未得到抗力的包络。
（2）正常使用极限状态正应力验算满足A类预应力混凝土规范要求，
b
组合I作用下最大法向压应力为9.3MPa，满足85规范σha≤0.5Ra=14MPa； b组合III作用下最大法向压应力为8.6MPa，满足85规范σha≤0.6Ra=16.8MPa；
组合I，II，III作用下均不出现法向拉应力，组合I作用下最小法向压应力为-1.0MPa，满足85规范σhl≤0.8Rlb=2.08MPa。
（3）正常使用极限状态主应力验算不满足A类预应力混凝土规范要求，
b组合I作用下最大主压应力为9.3MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=16.8MPa； b组合III作用下最大主压应力为9.3MPa，满足85规范σza≤0.65Ra=18.2MPa；
组合I作用下最大主拉应力为2.9MPa，不满足85规范σzl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大主拉应力为2.5MPa，不满足85规范σzl≤0.9Rlb=2.34MPa；
（4）总体而言，在正常使用极限状态组合下，结构在支座至跨中13m范围内
23
主拉应力较大，不满足规范要求，需对其抗剪能力进行加强。
3.上部结构计算模型
3.1材料特性
主梁采用C40混凝土，混凝土比重26KN/m3，C40混凝土弹性模量为
3.3×104MPa。
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用ASTM标准，标准抗拉强度1860MPa，张拉控制应力采用1408MPa。
预应力采用后张无粘结预应力，松弛率取0.035，锚具单端回缩量按6mm计算，孔道摩阻系数μ=0.25和偏差系数k=0.0012。
3.2作用
1、结构自重：梁段自重由程序自动计算。
2、二期恒载：铺装层按7.5cm混凝土+3.5cm沥青混凝土厚度考虑，桥面铺装+防撞栏荷载取73.54KN/m。
3、汽车荷载：汽车－20，挂车－100，活载偏载系数取1.15，按四车道布载，荷载横向调整系数＝4×1.15×0.7＝3.22：
4、汽车冲击力：按85规范取冲击系数0。 5、温度梯度：按板顶板底线性温差5℃计算。
3.3荷载组合
共采用三种作用组合：
组合I、汽车+人群+预应力+自重+二恒 组合II、汽车+人群+预应力+自重+二恒+温度 组合III、挂车+预应力+自重+二恒
24
3.4结构离散
本次计算将上部箱梁离散为55个桥面单元，56个节点。单元平均长度约1m，结构离散图如下：
图1-3-1 结构离散图
4.计算结果
4.1承载能力极限状态
按照规范JTJ 023-85第4.1.2条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，将预应力钢束作为结构抗力的一部分，考虑预加力引起的次效应，并考虑普通钢筋的作用，得到结构内力。抗弯承载能力如下图所示(单位：kN.m)
图1-3-2 承载能力组合下弯矩包络图及抗力
图1-3-3 承载能力组合下剪力包络图及抗力
由上图可以看到沿全截面的弯矩均得到包络，结构的抗弯承载力规范要求。跨中最大弯矩效应为206092KN.m，相应抗力为262304 KN.m。截面的剪力未得到包络，在支座至跨中13m内，剪力抗力小于剪力效应，抗剪承载能力不满足规范要求。
25
4.2正常使用极限状态验算
按照正常使用极限状态的要求，按A类预应力混凝土构件进行抗裂和挠度验算。 （1）正应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.21条，预应力混凝土构件的法向压应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
b荷载组合I σha≤0.5Ra=0.5×28=14MPa b荷载组合II或者组合III σha≤0.6Ra=0.6×28=16.8MPa
按照规范JTJ023-85第5.2.23条，部分预应力混凝土A类受弯构件的法向拉应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
荷载组合I
σhl≤0.8Rlb=0.8×2.6=2.08MPa
荷载组合II或者组合III σhl≤0.9Rlb=0.9×2.6=2.34MPa
图1-3-4 组合I作用上缘正应力包络图
图1-3-5 组合I作用下缘正应力包络图
图1-3-6 组合II作用上缘正应力包络图
26
图1-3-7 组合II作用下缘正应力包络图
图1-3-8 组合III作用上缘正应力包络图
图1-3-9 组合III作用下缘正应力包络图
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大法向压应力为9.3MPa，满足85规范σha≤0.5Ra=14MPa； b组合III作用下最大法向压应力为8.6MPa，满足85规范σha≤0.6Ra =16.8MPa；
组合I，II，III作用下均不出现法向拉应力，组合I作用下最小法向压应力为
-1.0MPa，满足85规范σhl≤0.8Rlb=2.08MPa。
（2）主应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.24条，预应力混凝土构件的主压应力（应符合下列规定：
荷载组合I
b
σza≤0.6Ra=0.6×28=16.8MPa
b
荷载组合II或者组合III σza≤0.65Ra=0.65×28=18.2MPa
主拉应力应符合下列规定：
27
荷载组合I
σzl≤0.8Rlb=0.8×2.6=2.08MPa
荷载组合II或者组合III σzl≤0.9Rlb=0.9×2.6=2.34MPa
图1-3-10 组合I作用下最大主压应力包络图
图1-3-11 组合I作用下最大主拉应力包络图
图1-3-12 组合II作用下最大主压应力包络图
图1-3-13 组合II作用下最大主拉应力包络图
图1-3-14 组合III作用下最大主压应力包络图
28
图1-3-15 组合III作用下最大主拉应力包络图
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大主压应力为9.3MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=16.8MPa； b组合III作用下最大主压应力为9.3MPa，满足85规范σza≤0.65Ra=18.2MPa；
组合I作用下最大主拉应力为2.9MPa，不满足85规范σzl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大主拉应力为2.5MPa，不满足85规范σzl≤0.9Rlb=2.34MPa；
29
附件二 考虑病害影响结构验算书
第一章 20m空心板考虑病害影响结构验算书
1.计算结论及建议
（1）考虑病害影响后20m空心板梁的结构承载能力极限状态满足85规范要求，但安全储备较少；
（2）正常使用极限状态正应力验算不满足A类预应力混凝土规范要求，
b
组合I作用下最大法向压应力为9.3MPa，满足85规范σha≤0.5Ra=10.5MPa； b组合III作用下最大法向压应力为10.3MPa，满足85规范σha≤0.6Ra=12.6MPa；
组合I作用下最大法向拉应力为1.5MPa，满足85规范σhl≤0.8Rlb=1.68MPa； 组合III作用下最大法向拉应力为2.8MPa，不满足85规范σhl≤0.9Rlb=1.89MPa；
（3）正常使用极限状态主应力验算不满足A类预应力混凝土规范要求，
b组合I作用下最大主压应力为9.3MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=12.6MPa； b组合III作用下最大主压应力为10.3MPa，满足85规范σza≤0.65Ra=13.7MPa；
组合I作用下最大主拉应力为1.5MPa，满足85规范σzl≤0.8Rlb=1.68MPa； 组合III作用下最大主拉应力为2.8MPa，不满足85规范σzl≤0.9Rlb=1.89MPa
（4）总体而言，在正常使用极限状态组合下，结构会出现较大拉应力，压应力没有储备。
2.上部结构计算模型 2.1材料特性
主梁采用C40混凝土，混凝土比重26KN/m3，C40混凝土弹性模量为
3.3×104MPa。
30
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用ASTM标准，标准抗拉强度1860MPa，张拉控制应力采用1395MPa。
预应力采用后张无粘结预应力，松弛率取0.035，锚具单端回缩量按6mm计算，孔道摩阻系数μ=0.25和偏差系数k=0.0012。
2.2作用
1、结构自重：梁段自重由程序自动计算。
2、二期恒载：铺装层按7.5cm混凝土+3.5cm沥青混凝土厚度考虑，桥面铺装+防撞栏荷载经横向分配后中梁取5.62KN/m。
3、汽车荷载：汽车－20，挂车－100，活载横向分布系数按荷载试验实测值取值，5号梁最大，取其进行验算，具体横向分布系数如下：
汽车活载：0.289 挂车荷载：0.111 人群荷载：0.076
4、汽车冲击力：按85规范取冲击系数0.188。 5、温度梯度：按板顶板底线性温差5℃计算。
2.3荷载组合
共采用三种作用组合：
组合I、汽车+人群+预应力+自重+二恒 组合II、汽车+人群+预应力+自重+二恒+温度 组合III、挂车+预应力+自重+二恒
2.4结构病害的处理
基于引桥的检测评判结果，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（报批稿）
“以下简称评估规程”确定承载能力检算系数(Z1)、承载能力恶化系数(ξe)和截面折减系数(ξc、ξs)以及活载影响修正系数(ξq)的合理取值，对结构承载力进行评定。
31
考虑折减系数的抗力计算公式：Sd(γdG;γq∑Q)≤γbRd(ξc
Rc
γc
;ξs
Rs
γs
)Z1(1−ξe)。
对于旧桥来说，多年的使用过程中，由于种种因素的干扰，残存的有效预应力已不再是新桥设计时扣除各种理论计算损失后的有效预应力，但结构的永存预应力难以检测，评估规程也未对预应力钢筋混凝土旧桥的有效预应力折减系数进行明确规定。按通常做法，本文取有效预应力折减系数为ξy=0.9。
依据检测报告和评定规程，某大桥20m预应力空心板基于检测结果的折减系数见下表：
表2-1-1 折减系数表 类 别
系 数 值
承载能力检算系数Z1 1 承载力恶化系数ξe 0.04 截面尺寸折减系数ξc 1 钢筋截面折减系数ξs 1 有效预应力折减系数ξy
0.9
混凝土推算强度 C30 另外，依据检测报告，20m空心板实测冲击系数最大为0.103，小于理论计算值，验算时按理论冲击系数取值。
3.计算结果
3.1承载能力极限状态
按照规范JTJ 023-85第4.1.2条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，将预应力钢束作为结构抗力的一部分，考虑预加力引起的次效应，并考虑普通钢筋的作用，得到结构内力。未考虑折减的抗弯承载能力如下图所示(单位：kN.m)
32
图2-1-1 承载能力组合下最大最小弯矩包络图及抗力
图2-1-2 承载能力组合下最大最小剪力包络图及抗力
由上图可以看到沿全截面的内力均得到包络，结构的抗弯承载力和抗剪承载力均满足规范要求，但抗弯承载力安全储备很小。跨中最大弯矩效应为1641KN.m，相应抗力为1732×(1-0.04)=1662KN.m。支座最大剪力效应为343KN，相应抗力为
587×(1-0.04)＝564KN。
3.2正常使用极限状态验算
按照正常使用极限状态的要求，按A类预应力混凝土构件进行抗裂验算，混凝土材料按检测结果取C30。
（1）正应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.21条，预应力混凝土构件的法向压应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
荷载组合I
b
σha≤0.5Ra=0.5×21=10.5MPa
b
荷载组合II或者组合III σha≤0.6Ra=0.6×21=12.6MPa
按照规范JTJ023-85第5.2.23条，部分预应力混凝土A类受弯构件的法向拉应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
荷载组合I
σhl≤0.8Rlb=0.8×2.1=1.68MPa
33
荷载组合II或者组合III σhl≤0.9Rlb=0.9×2.1=1.89MPa
图2-1-3 组合I作用上缘正应力包络图
图2-1-4 组合I作用下缘正应力包络图
图2-1-5 组合II作用上缘正应力包络图
图2-1-6 组合II作用下缘正应力包络图
34
图2-1-7 组合III作用上缘正应力包络图
图2-1-8 组合III作用下缘正应力包络图
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大法向压应力为9.3MPa，满足85规范σha≤0.5Ra=10.5MPa； b组合III作用下最大法向压应力为10.3MPa，满足85规范σha≤0.6Ra =12.6MPa；
组合I作用下最大法向拉应力为1.5MPa，满足85规范σhl≤0.8Rlb=1.68MPa； 组合III作用下最大法向拉应力为2.8MPa，不满足85规范σhl≤0.9Rlb=1.89MPa；
（2）主应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.24条，预应力混凝土构件的主压应力（应符合下列规定：
荷载组合I
b
σza≤0.6Ra=0.6×21=12.6MPa
b
荷载组合II或者组合III σza≤0.65Ra=0.65×21=13.7MPa
主拉应力应符合下列规定：
荷载组合I
σzl≤0.8Rlb=0.8×2.1=1.68MPa
荷载组合II或者组合III σzl≤0.9Rlb=0.9×2.1=1.89MPa
35
图2-1-9 组合I作用最大主压应力图
图2-1-10 组合I作用最大主拉应力图
图2-1-11组合II作用最大主压应力包络图
图2-1-12组合II作用最大主拉应力图
36
图2-1-13 组合III作用最大主压应力图
图2-1-14 组合III作用最大主拉应力图
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大主压应力为9.3MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=12.6MPa； b组合III作用下最大主压应力为10.3MPa，满足85规范σza≤0.65Ra =13.7MPa；
组合I作用下最大主拉应力为1.5MPa，满足85规范σzl≤0.8Rlb=1.68MPa； 组合III作用下最大主拉应力为2.8MPa，不满足85规范σzl≤0.9Rlb=1.89MPa；
37
第二章 30m空心板考虑病害影响结构验算书
1.计算结论及建议
（1）考虑病害影响后30m空心板梁的抗弯承载能力极限状态不满足85规范要求，抗剪承载能力满足85规范要求；
（2）正常使用极限状态正应力验算不满足A类预应力混凝土规范要求，
b
组合I作用下最大法向压应力为11.7MPa，不满足85规范σha≤0.5Ra=10.5MPa； b组合III作用下最大法向压应力为12.1MPa，不满足85规范σha≤0.6Ra=12.6MPa；
组合I作用下最大法向拉应力为2.3MPa，不满足85规范σhl≤0.8Rlb=1.68MPa； 组合III作用下最大法向拉应力为2.7MPa，不满足85规范σhl≤0.9Rlb=1.89MPa；
（3）正常使用极限状态主应力验算不满足A类预应力混凝土规范要求，
b组合I作用下最大主压应力为11.7MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=12.6MPa； b组合III作用下最大主压应力为12.1MPa，满足85规范σza≤0.65Ra=13.7MPa；
组合I作用下最大主拉应力为2.3MPa，不满足85规范σzl≤0.8Rlb=1.68MPa； 组合III作用下最大主拉应力为2.7MPa，不满足85规范σzl≤0.9Rlb=1.89MPa；
2.上部结构计算模型
2.1材料特性
主梁采用C40混凝土，混凝土比重26KN/m3，C40混凝土弹性模量为
3.3×104MPa。
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用ASTM标准，标准抗拉强度1860MPa，张拉控制应力采用1395MPa。
预应力采用后张无粘结预应力，松弛率取0.035，锚具单端回缩量按6mm计算，孔道摩阻系数μ=0.25和偏差系数k=0.0012。
38
2.2作用
1、结构自重：梁段自重由程序自动计算。
2、二期恒载：铺装层按7.5cm混凝土+3.5cm沥青混凝土厚度考虑，桥面铺装+防撞栏荷载经横向分配后中梁取5.75KN/m。
3、汽车荷载：汽车－20，挂车－100，活载横向分布系数按荷载试验实测值取值，12号梁最大，取其进行验算，具体横向分布系数如下：
汽车活载：0.2475 挂车荷载：0.132 人群荷载：0.158
4、汽车冲击力：按实测值取值，为0.203。 5、温度梯度：按板顶板底线性温差5℃计算。
2.3荷载组合
共采用三种作用组合：
组合I、汽车+人群+预应力+自重+二恒 组合II、汽车+人群+预应力+自重+二恒+温度 组合III、挂车+预应力+自重+二恒
2.4结构病害的处理
基于引桥的检测评判结果，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（报批稿）
“以下简称评估规程”确定承载能力检算系数(Z1)、承载能力恶化系数(ξe)和截面折减系数(ξc、ξs)以及活载影响修正系数(ξq)的合理取值，对结构承载力进行评定。
考虑折减系数的抗力计算公式：Sd(γdG;γq∑Q)≤γbRd(ξc
Rc
γc
;ξs
Rs
γs
)Z1(1−ξe)。
对于旧桥来说，多年的使用过程中，由于种种因素的干扰，残存的有效预应力已不再是新桥设计时扣除各种理论计算损失后的有效预应力，但结构的永存预应力难以检测，评估规程也未对预应力钢筋混凝土旧桥的有效预应力折减系数进行明确
39
规定。按通常做法，本文取有效预应力折减系数为ξy=0.9。
依据检测报告和评定规程，某大桥30m预应力空心板基于检测结果的折减系数见下表：
表2-2-1 折减系数表 类 别
系 数 值
承载能力检算系数Z1 1 承载力恶化系数ξe 0.04 截面尺寸折减系数ξc 1 钢筋截面折减系数ξs 1 有效预应力折减系数ξy
0.9
混凝土推算强度 C30 另外，依据检测报告，30m空心板实测冲击系数最大为0.203，大于理论计算值
0.113，验算时按实测冲击系数取值。
3.计算结果
3.1承载能力极限状态
（1）正截面抗弯强度验算
按照规范JTJ 023-85第4.1.2条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，将预应力钢束作为结构抗力的一部分，考虑预加力引起的次效应，并考虑普通钢筋的作用，得到结构内力。抗弯承载能力如下图所示(单位：kN.m)
图2-2-1 承载能力组合下弯矩包络图及抗力
40
图2-2-2 承载能力组合下剪力包络图及抗力
由上图可以看到结构的抗弯承载力不满足规范要求，结构抗剪承载力均满足规范要求。跨中最大弯矩效应为3603KN.m，相应抗力为3375×(1-0.04)=3240 KN.m。支座最大剪力效应为519KN，相应抗力为884KN×(1-0.04)＝849KN。
3.2正常使用极限状态验算
按照正常使用极限状态的要求，按A类预应力混凝土构件进行抗裂验算，混凝土材料按检测结果取C30。
（1）正应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.21条，预应力混凝土构件的法向压应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
荷载组合I
b
σha≤0.5Ra=0.5×21=10.5MPa
b
荷载组合II或者组合III σha≤0.6Ra=0.6×21=12.6MPa
按照规范JTJ023-85第5.2.23条，部分预应力混凝土A类受弯构件的法向拉应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
荷载组合I
σhl≤0.8Rlb=0.8×2.1=1.68MPa
荷载组合II或者组合III σhl≤0.9Rlb=0.9×2.1=1.89MPa
图2-2-3 组合I作用上缘正应力包络图
41
图2-2-4 组合I作用下缘正应力包络图
图2-2-5 组合II作用上缘正应力包络图
图2-2-6 组合II作用下缘正应力包络图
图2-2-7 组合III作用上缘正应力包络图
图2-2-8 组合III作用下缘正应力包络图
42
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大法向压应力为11.7MPa，不满足85规范σha≤0.5Ra =10.5MPa；
组合III作用下最大法向压应力为12.1MPa，不满足85规范
b
σha≤0.6Ra=12.6MPa；
组合I作用下最大法向拉应力为2.3MPa，不满足85规范σhl≤0.8Rlb=1.68MPa； 组合III作用下最大法向拉应力为2.7MPa，不满足85规范σhl≤0.9Rlb=1.89MPa；
（2）主应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.24条，预应力混凝土构件的主压应力（应符合下列规定：
荷载组合I
b
σza≤0.6Ra=0.6×21=12.6MPa
b
荷载组合II或者组合III σza≤0.65Ra=0.65×21=13.7MPa
主拉应力应符合下列规定：
荷载组合I
σzl≤0.8Rlb=0.8×2.1=1.68MPa
荷载组合II或者组合III σzl≤0.9Rlb=0.9×2.1=1.89MPa
图2-2-9 组合I作用最大主压应力图
图2-2-10 组合I作用最大主拉应力图
43
图2-2-11 组合II作用最大主压应力图
图2-2-12 组合II作用最大主拉应力图
图2-2-13 组合III作用最大主压应力图
图2-2-14 组合III作用最大主拉应力图
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大主压应力为11.7MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=12.6MPa； b组合III作用下最大主压应力为12.1MPa，满足85规范σza≤0.65Ra =13.7MPa；
组合I作用下最大主拉应力为2.3MPa，不满足85规范σzl≤0.8Rlb=1.68MPa； 组合III作用下最大主拉应力为2.7MPa，不满足85规范σzl≤0.9Rlb=1.89MPa；
44
第三章 55m箱梁考虑病害影响结构验算书
1.计算结论及建议
（1）加固前55m简支箱梁的抗弯承载能力满足85规范要求，但安全储备稍少；结构的抗剪承载能力不满足85规范要求，在支座至跨中13m内，截面的剪力效应未得到抗力的包络。
（2）正常使用极限状态正应力验算满足A类预应力混凝土规范要求，
b
组合I作用下最大法向压应力为9.2MPa，满足85规范σha≤0.5Ra=14MPa； b组合III作用下最大法向压应力为8.3MPa，满足85规范σha≤0.6Ra=16.8MPa；
组合I，II，III作用下均不出现法向拉应力，满足85规范σhl≤0.8Rlb=2.08MPa。
（3）正常使用极限状态主应力验算不满足A类预应力混凝土规范要求，
b组合I作用下最大主压应力为9.2MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=16.8MPa； b组合III作用下最大主压应力为8.3MPa，满足85规范σza≤0.65Ra=18.2MPa；
组合I作用下最大主拉应力为3.2MPa，不满足85规范σzl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大主拉应力为2.7MPa，不满足85规范σzl≤0.9Rlb=2.34MPa；
（4）总体而言，在正常使用极限状态组合下，结构在支座至跨中13m范围内主拉应力较大，不满足规范要求，需对其抗剪能力进行加强。
2.上部结构计算模型
2.1材料特性
主梁采用C40混凝土，混凝土比重26KN/m3，C40混凝土弹性模量为
3.3×104MPa。
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用ASTM标准，标准抗拉强度1860MPa，张拉控制应力采用1408MPa。
预应力采用后张无粘结预应力，松弛率取0.035，锚具单端回缩量按6mm计算，
45
孔道摩阻系数μ=0.25和偏差系数k=0.0012。
2.2作用
1、结构自重：梁段自重由程序自动计算。
2、二期恒载：铺装层按7.5cm混凝土+3.5cm沥青混凝土厚度考虑，桥面铺装+防撞栏荷载取73.54KN/m。
3、汽车荷载：汽车－20，挂车－100，活载偏载系数取1.15，按四车道布载，荷载横向调整系数＝4×1.15×0.7＝3.22：
4、汽车冲击力：按实测值取为0.155。 5、温度梯度：按板顶板底线性温差5℃计算。
2.3荷载组合
共采用三种作用组合：
组合I、汽车+人群+预应力+自重+二恒 组合II、汽车+人群+预应力+自重+二恒+温度 组合III、挂车+预应力+自重+二恒
2.4结构病害的处理
基于引桥的检测评判结果，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（报批稿）
“以下简称评估规程”确定承载能力检算系数(Z1)、承载能力恶化系数(ξe)和截面折减系数(ξc、ξs)以及活载影响修正系数(ξq)的合理取值，对结构承载力进行评定。
考虑折减系数的抗力计算公式：Sd(γdG;γq∑Q)≤γbRd(ξc
Rc
γc
;ξs
Rs
γs
)Z1(1−ξe)。
对于旧桥来说，多年的使用过程中，由于种种因素的干扰，残存的有效预应力已不再是新桥设计时扣除各种理论计算损失后的有效预应力，但结构的永存预应力难以检测，评估规程也未对预应力钢筋混凝土旧桥的有效预应力折减系数进行明确规定。按通常做法，本文取有效预应力折减系数为ξy=0.9。
46
依据检测报告和评定规程，某大桥55m预应力简支箱梁基于检测结果的折减系数见下表：
表2-3-1 折减系数表 类 别
系 数 值
承载能力检算系数Z1 1 承载力恶化系数ξe 0.04 截面尺寸折减系数ξc 1 钢筋截面折减系数ξs 1 有效预应力折减系数ξy
0.9
混凝土推算强度 C40 另外，依据检测报告，30m空心板实测冲击系数最大为0.155，大于理论计算值
0，验算时按实测冲击系数取值。
3.计算结果
3.1承载能力极限状态
（1）正截面抗弯强度验算
按照规范JTJ 023-85第4.1.2条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，将预应力钢束作为结构抗力的一部分，考虑预加力引起的次效应，并考虑普通钢筋的作用，得到结构内力。抗弯承载能力如下图所示(单位：kN.m)
图2-3-1 承载能力组合下弯矩包络图及抗力
47
图2-3-2 承载能力组合下剪力包络图及抗力
由上图可以看到沿全截面的弯矩均得到包络，结构的抗弯承载力规范要求。跨中最大弯矩效应为199264KN.m，相应抗力为262304×(1-0.04)=251812KN.m。截面的剪力未得到包络，在支座至跨中13m内，剪力抗力小于剪力效应，抗剪承载能力不满足规范要求。
3.2正常使用极限状态验算
按照正常使用极限状态的要求，按A类预应力混凝土构件进行抗裂和挠度验算。 （1）正应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.21条，预应力混凝土构件的法向压应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
荷载组合I
b
σha≤0.5Ra=0.5×28=14MPa
b
荷载组合II或者组合III σha≤0.6Ra=0.6×28=16.8MPa
按照规范JTJ023-85第5.2.23条，部分预应力混凝土A类受弯构件的法向拉应力（扣除全部预应力损失）应符合下列规定：
荷载组合I
σhl≤0.8Rlb=0.8×2.6=2.08MPa
荷载组合II或者组合III σhl≤0.9Rlb=0.9×2.6=2.34MPa
图2-3-3 组合I作用上缘正应力包络图
48
图2-3-4 组合I作用下缘正应力包络图
图2-3-5 组合II作用上缘正应力包络图
图2-3-6 组合II作用下缘正应力包络图
图2-3-7 组合III作用上缘正应力包络图
图2-3-8 组合III作用下缘正应力包络图
由以上各图可知：
49
b
组合I作用下最大法向压应力为9.2MPa，满足85规范σha≤0.5Ra=14MPa； b组合III作用下最大法向压应力为8.3MPa，满足85规范σha≤0.6Ra =16.8MPa；
组合I，II，III作用下均不出现法向拉应力，满足85规范σhl≤0.8Rlb=2.08MPa。
（2）主应力验算
按照规范JTJ023-85第5.2.24条，预应力混凝土构件的主压应力（应符合下列规定：
荷载组合I
b
σza≤0.6Ra=0.6×28=16.8MPa
b
荷载组合II或者组合III σza≤0.65Ra=0.65×28=18.2MPa
主拉应力应符合下列规定：
荷载组合I
σzl≤0.8Rlb=0.8×2.6=2.08MPa
荷载组合II或者组合III σzl≤0.9Rlb=0.9×2.6=2.34MPa
图2-3-9 组合I作用下最大主压应力包络图
图2-3-10 组合I作用下最大主拉应力包络图
50
图2-3-11 组合II作用下最大主压应力包络图
图2-3-12 组合II作用下最大主拉应力包络图
图2-3-13 组合III作用下最大主压应力包络图
图2-3-14 组合III作用下最大主拉应力包络图
由以上各图可知：
b
组合I作用下最大主压应力为9.2MPa，满足85规范σza≤0.6Ra=16.8MPa； b组合III作用下最大主压应力为8.3MPa，满足85规范σza≤0.65Ra=18.2MPa；
组合I作用下最大主拉应力为3.2MPa，不满足85规范σzl≤0.8Rlb=2.08MPa； 组合III作用下最大主拉应力为2.7MPa，不满足85规范σzl≤0.9Rlb=2.34MPa
51
附件三 加固设计验算书
第一章 20m空心板加固验算书
1.加固设计计算基本假定
1、桥梁加固时，应考虑分阶段受力，在新加材料与原结构（构件）未有效结合前，其恒载（含新加材料重量）由原结构阶段承担，有效结合后施加的荷载（恒载、活载、附加荷载）由加固后的组合截面承担；
2、在不同受力阶段，截面变形符合平截面假定；
3、在极限状态下，原结构受压区边缘混凝土的应变达到极限值，截面受压区应力可以简化为矩形计算，混凝土取抗压强度设计值；
4、在极限状态下，原结构受拉区钢筋仍为理想弹塑性材料，钢筋取抗拉强度设计值。
2.加固设计计算过程
根据加固规范，粘结钢板加固桥梁构件的作用效应分别按下列两个阶段进行计算：
1、第一阶段：粘结钢板加固施工前，作用(或荷载)应考虑加固时包括原构件自重在内的实际恒载及施工时的其它荷载。
2、第二阶段：粘结钢板加固后，作用(或荷载)应考虑包括构件自重在内的恒载、二期恒载作用及使用阶段的可变作用。作用效应组合系数取值：恒载荷载效应分项系数1.2；使用阶段的可变作用效应分项系数按现行《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60)取用。
由于20m空心板未对腹板进行加固，因此本报告书不对主应力进行验算。
3.计算结论及建议
（1）加固后20m空心板梁的结构承载能力极限状态最大弯矩效应为1696
52
kN.m，相应抗力为2009 kN.m，满足04规范要求，加固后结构的抗弯承载能力提高22％；加固后20m空心板梁的抗剪承载能力满足规范要求。
（2）正截面抗裂验算满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求，在短期组合和长期组合作用下，截面均不出现法向拉应力。
（3）持久状况预应力混凝土构件应力验算均满足规范要求，标准组合作用下，构件正截面最大压应力为9.57MPa，小于规范限值10.1MPa。
（4）混凝土强度等级不高，加固钢板面积太大，无法发挥其强度，建议该用两条20cm宽钢板加固。
4.上部结构计算模型
4.1材料特性
主梁采用C40混凝土，混凝土比重26KN/m3，C50混凝土弹性模量为
3.25×104MPa，混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范规定取值。
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用
ASTM标准，标准抗拉强度1860MPa，张拉控制应力采用1395MPa。
预应力预埋波纹管道采用金属波纹管，真空辅助压浆。锚具设计采用OVM配套锚具。锚具单端回缩量按6mm计算，孔道摩阻系数μ=0.25和偏差系数
k=0.0012。
4.2作用
1、结构自重：梁段自重由程序自动计算。
二期恒载：铺装层按10cm防水混凝土厚度考虑，容重取为25KN/m^3, 桥2、
面铺装+防撞栏荷载考虑横向分配后中梁取为5.41KN/m，边梁取5.15 KN/m。加固钢板及锚栓恒载为0.418 KN/m。
3、汽车荷载：汽车－20，挂车－100，由于重做了铰缝和桥面铺装，活载横向分布系数按“铰接板法”计算结果取值，5号梁最大，取其进行验算，具体横向分布系数如下：
汽车活载：0.234
53
挂车荷载：0.111 人群荷载：0.108
4、汽车冲击力：按04规范取值。
5、温度：主梁梯度温度按JTG D60-2004第4.3.10条取。
4.3荷载组合
共采用三种作用组合：
1、承载能力极限状态
2、持久状况正常使用极限状态，作用短期效应 3、持久状况结构弹性阶段截面应力验算
4.4结构病害的处理
基于引桥的检测评判结果，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（报批稿）“以下简称评估规程”确定承载能力检算系数(Z1)、承载能力恶化系数(ξe)和截面折减系数(ξc、ξs)以及活载影响修正系数(ξq)的合理取值，对结构承载力进行评定。
考虑折减系数的抗力计算公式：Sd(γdG;γq∑Q)≤γbRd(ξc
Rc
γc
;ξs
Rs
γs
)Z1(1−ξe)。
对于旧桥来说，多年的使用过程中，由于种种因素的干扰，残存的有效预应力已不再是新桥设计时扣除各种理论计算损失后的有效预应力，但结构的永存预应力难以检测，评估规程也未对预应力钢筋混凝土旧桥的有效预应力折减系数进行明确规定。按通常做法，本文取有效预应力折减系数为ξy=0.9。
依据检测报告和评定规程，某大桥20m预应力空心板基于检测结果的折减系数见下表：
54
表3-1-1 折减系数表 类 别
系 数 值
承载能力检算系数Z1 1 承载力恶化系数ξe 0.04 截面尺寸折减系数ξc 1 钢筋截面折减系数ξs 1 有效预应力折减系数ξy
0.9
混凝土推算强度 C30 5.计算结果
5.1第一阶段计算结果
此阶段，结构截面为未加固前的截面，荷载只有结构自重和预应力，荷载组合为自重+预应力，应力计算结果见以下各图。
图3-1-1 第一阶段上缘正应力图
图3-1-2 第一阶段下缘正应力图
5.2第二阶段计算结果
此阶段，结构截面为加固后的截面，粘贴钢板按等效混凝土截面进行计算，
55
荷载有钢板自重，二期恒载，活载，温度荷载，荷载组合分短期组合，长期组合，和标准组合。
图3-1-3 短期组合上缘正应力包络图
图3-1-4 短期组合下缘正应力包络图
图3-1-5 长期组合上缘正应力包络图
图3-1-6长期组合下缘正应力包络图
图3-1-7 标准组合上缘应力包络图
56
图3-1-8标准组合下缘应力包络图
5.3结构最后阶段计算结果及验算
将上述分阶段应力计算结果进行累加，即可得到结构加固后的应力最终结果，累加过程由手动完成。
5.3.1持久状况正常使用极限状态验算
按照正常使用极限状态的要求，采用作用短期效应组合、长期效应组合，按
A类预应力混凝土构件进行抗裂验算。
（1）正应力验算
按照规范JTGD62-2004第6.3.1条，正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，对于A类预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下，应满足：
σst−σpc≤0.7ftk＝0.7×2.01＝1.41MPa，但在荷载长期效应组合下，σsl−σpc≤0。
沿桥跨距离(m)051015200正应力(MPa)-2-4-6-8-10短期上缘min短期上缘max图3-1-9 短期组合上缘正应力包络图
57
0正应力(MPa)-2-4-6-8-10短期下缘min短期下缘max051015沿桥跨距离(m)20
图3-1-10 短期组合下缘正应力包络图
沿桥跨距离(m)0正应力(MPa)-2-4-6-851015200长期上缘min长期上缘max
图3-1-11 长期组合上缘正应力包络图
沿桥跨距离(m)051015200正应力(MPa)-2-4-6-8-10长期下缘min长期下缘max
图3-1-12长期组合下缘正应力包络图
由图可知，在短期组合和长期组合作用下，截面均不出现法向拉应力，满足规范要求。
58
5.3.2持久状况预应力混凝土构件应力验算
按照规范JTG D62-2004第7.1.1条，按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土法向压应力和斜截面混凝土的主压应力，并不超过相应限值。计算时作用取标准值，汽车荷载考虑冲击系数。
（1）混凝土正压应力验算
按照规范JTG D62-2004第7.1.5条，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大正应力应符合以下规定：σkc+σpt≤0.5fck=10.1MPa
沿桥跨距离(m)51015200-20正应力(MPa)-4-6-8-10-12标准上缘min标准上缘max
图3-1-13 标准组合下缘应力包络图
沿桥跨距离(m)051015201-1正应力(MPa)-3-5-7-9-11标准下缘min标准下缘max
图3-1-14标准组合上缘应力包络图
由图可知，标准组合作用下，构件正截面最大压应力为9.57MPa，小于规范限值10.1MPa，使用阶段主梁正截面混凝土的压应力满足要求。
59
5.3.3极限承载能力验算
承载能力计算中不考虑受压区钢筋的作用。受拉区普通钢筋为HRB335，抗拉强度设计值fsd=280MPa，共布置了8根Φ16钢筋，保护层厚度3.2cm；预应力钢筋采用0.6’’钢绞线，设计抗拉强度fsd=1260MPa，共布置了12束钢绞线，保护层厚度7.5cm。C30混凝土的抗压强度设计值fcd=13.8MPa。加固用钢板采用Q235钢材，设计抗拉强度fsn=215 MPa。结构重要性系数γ0=1.1。
弯矩组合设计值：
Md=1.2(MG1+MG2)+1.4Mq=1.2×(531+288)+1.4×399=1541.4kN.m
将空心板等效为工字形截面，首先按下式计算判断是否考虑腹板作用：
fcdbf′hf′=13.8×1500×130N=2691KN
fsdAs+fpdAp+fsnAsn=280×1608+1260×1680+215×5000N=3642KN 由于fsdAs+fpdAp+fsnAsn>fcdbf′hf′，必须考虑腹板的受压作用。截面受压区高度按下式计算：
fsdAs+fpdAp+fsnAsn=fcdbx+fcd(b′f−b)h′f
即：13.8×220×x+13.8×(1500−220)×130=3642000，解得：x=443mm 截面加固后，所有受拉钢筋合力点至梁底距离为：
a=
fsdAsas+fpdApap+fsnAsnasn
fsdAs+fpdAp+fsnAsn
=
13.8×220×32+1260×1680×75+215×5000×−3
=46mm
13.8×220+1260×1680+215×5000
截面有效高度为：h0=h−a=800−46=754mm
由于截面受拉区有预应力钢筋，查规范JTG D62-2004表5.2.1，截面相对界限受压高度取ξb=0.4。
受压区高度x=514mm>0.4×754=302mm，表明，截面粘钢面积过大，无法充分发挥钢材的抗拉强度。建议减小粘钢面积，可采用宽20cm的钢板代替设计图施工图中50cm宽钢板。
60
此时，经计算，受压区高度x=285<ξbh0，满足规范要求。 正截面抗弯承载力:
fcdbx(h0−x/2)+fcd(b′f−b)h′f(h0−h′f/2)=13.8×220×285×(756−285/2)+13.8×(1500−220)×130×(756−65) =2093kN.m
γ0Md=1.1×1541.4=1696kN.m<2093×(1−0.04)=2009kN.m 因此，20m空心板加固后，正截面抗弯承载能力满足规范要求。
根据加固设计规范，受弯构件加固后的斜截面应满足下列条件：
γ0Vd≤0.51×10−3fcu,kbh0
Vd=1.2(VG1+VG2)+1.4Vq=1.2×(111.3+59.1)+1.4×86.8=326kN
0.51×10−3fcu,kbh0=0.51×10−3×30×220×756=455kN
γ0Vd=1.1×326=359<455×(1−0.04)=437
因此，20m空心板加固后，支点截面满足规范抗剪构造要求。
61
第二章 30m空心板加固验算书
1.加固设计计算基本假定
1、桥梁加固时，应考虑分阶段受力，在新加材料与原结构（构件）未有效结合前，其恒载（含新加材料重量）由原结构阶段承担，有效结合后施加的荷载（恒载、活载、附加荷载）由加固后的组合截面承担；
2、在不同受力阶段，截面变形符合平截面假定；
3、在极限状态下，原结构受压区边缘混凝土的应变达到极限值，截面受压区应力可以简化为矩形计算，混凝土取抗压强度设计值；
4、在极限状态下，原结构受拉区钢筋仍为理想弹塑性材料，钢筋取抗拉强度设计值。
2.加固设计计算过程
根据加固规范，粘结钢板加固桥梁构件的作用效应分别按下列两个阶段进行计算：
1、第一阶段：粘结钢板加固施工前，作用(或荷载)应考虑加固时包括原构件自重在内的实际恒载及施工时的其它荷载。
2、第二阶段：粘结钢板加固后，作用(或荷载)应考虑包括构件自重在内的恒载、二期恒载作用及使用阶段的可变作用。作用效应组合系数取值：恒载荷载效应分项系数1.2；使用阶段的可变作用效应分项系数按现行《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60)取用。
由于30m空心板未对腹板进行加固，因此本报告书不对主应力进行验算。
3.计算结论及建议
（1）加固后30m空心板梁的结构承载能力极限状态最大弯矩效应为
3727kN.m，相应抗力为3626 kN.m，加固后结构的抗弯承载能力提高11.3％；但仍不满足04规范要求，加固后30m空心板梁的抗剪承载能力满足规范要求。
62
（2）正截面抗裂验算满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求，在短期组合下截面最大法向拉应力为0.17MPa，在长期组合下不出现法向拉应力。
（3）持久状况预应力混凝土构件应力验算不满足规范要求，标准组合作用下，构件正截面最大压应力为11.7MPa，大于规范限值10.1MPa。
（4）混凝土强度等级不高，加固钢板面积太大，无法发挥其强度，建议该用两条20cm宽钢板加固。
4.上部结构计算模型
4.1材料特性
主梁采用C40混凝土，混凝土比重26KN/m3，C50混凝土弹性模量为
3.25×104MPa，混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范规定取值。
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用
ASTM标准，标准抗拉强度1860MPa，张拉控制应力采用1395MPa。
预应力预埋波纹管道采用金属波纹管，真空辅助压浆。锚具设计采用OVM配套锚具。锚具单端回缩量按6mm计算，孔道摩阻系数μ=0.25和偏差系数
k=0.0012。
4.2作用
1、结构自重：梁段自重由程序自动计算。
2、二期恒载：铺装层按10cm防水混凝土厚度考虑，容重取为25KN/m^3, 桥面铺装+防撞栏荷载考虑横向分配后中梁取为5.54KN/m，边梁取4.94 KN/m。加固钢板及锚栓恒载为0.418 KN/m。
3、汽车荷载：汽车－20，挂车－100，由于重做了铰缝和桥面铺装，活载横向分布系数按“铰接板法”计算结果取值，5号梁最大，取其进行验算，具体横向分布系数如下：
汽车活载：0.218 挂车荷载：0.092 人群荷载：0.126
4、汽车冲击力：按04规范取值。
63
5、温度：主梁梯度温度按JTG D60-2004第4.3.10条取。
4.3荷载组合
共采用三种作用组合：
1、承载能力极限状态
2、持久状况正常使用极限状态，作用短期效应 3、持久状况结构弹性阶段截面应力验算
4.4结构病害的处理
基于检测评判结果，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（报批稿）“以下简称评估规程”确定承载能力检算系数(Z1)、承载能力恶化系数(ξe)和截面折减系数(ξc、ξs)以及活载影响修正系数(ξq)的合理取值，对结构承载力进行评定。
考虑折减系数的抗力计算公式：Sd(γdG;γq∑Q)≤γbRd(ξcRc;ξsRs)Z1(1−ξe)。
γcγs对于旧桥来说，多年的使用过程中，由于种种因素的干扰，残存的有效预应力已不再是新桥设计时扣除各种理论计算损失后的有效预应力，但结构的永存预应力难以检测，评估规程也未对预应力钢筋混凝土旧桥的有效预应力折减系数进行明确规定。按通常做法，本文取有效预应力折减系数为ξy=0.9。
依据检测报告和评定规程， 30m预应力空心板基于检测结果的折减系数见下表：
表3-2-1 折减系数表 类 别
系 数 值
承载能力检算系数Z1 1 承载力恶化系数ξe 0.04 截面尺寸折减系数ξc 1 钢筋截面折减系数ξs 1 有效预应力折减系数ξy
0.9
混凝土推算强度 C30 64
5.计算结果
5.1第一阶段计算结果
此阶段，结构截面为未加固前的截面，荷载只有结构自重和预应力，荷载组合为自重+预应力，应力计算结果见以下各图。
图3-2-1 第一阶段上缘正应力图
图3-2-2 第一阶段下缘正应力图
5.2第二阶段计算结果
此阶段，结构截面为加固后的截面，粘贴钢板按等效混凝土截面进行计算，荷载有钢板自重，二期恒载，活载，温度荷载，荷载组合分短期组合，长期组合，和标准组合。
图3-2-3 短期组合上缘正应力包络图
65
图3-2-4 短期组合下缘正应力包络图
图3-2-5 长期组合上缘正应力包络图
图3-2-6长期组合下缘正应力包络图
图3-2-7 标准组合上缘应力包络图
图3-2-8 标准组合下缘应力包络图
66
5.3结构最后阶段计算结果及验算
将上述分阶段应力计算结果进行累加，即可得到结构加固后的应力最终结果，累加过程由手动完成。
5.3.1持久状况正常使用极限状态验算
按照正常使用极限状态的要求，采用作用短期效应组合、长期效应组合，按
A类预应力混凝土构件进行抗裂和挠度验算。
（1）正应力验算
按照规范JTGD62-2004第6.3.1条，正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，对于A类预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下，应满足：
σst−σpc≤0.7ftk＝0.7×2.01＝1.41MPa，但在荷载长期效应组合下，σsl−σpc≤0。
沿桥跨距离(m)510152025300-20正应力(MPa)-4-6-8-10-12短期上缘min短期上缘max
图3-2-9 短期组合上缘正应力包络图
67
20正应力(MPa)-20-4-6-8-10-12短期下缘min短期下缘max5101520沿桥跨距离(m)2530
图3-2-10 短期组合下缘正应力包络图
沿桥跨距离(m)510152025300-20正应力(MPa)-4-6-8-10-12长期上缘min长期上缘max
图3-2-11 长期组合上缘正应力包络图
沿桥跨距离(m)510152025300-20正应力(MPa)-4-6-8-10-12长期下缘min长期下缘max
图3-2-12长期组合下缘正应力包络图
由图可知，在短期组合下截面最大法向拉应力为0.17MPa，在长期组合作用下截面不出现法向拉应力，满足规范要求。
68
5.3.2持久状况预应力混凝土构件应力验算
按照规范JTG D62-2004第7.1.1条，按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土法向压应力和斜截面混凝土的主压应力，并不超过相应限值。计算时作用取标准值，汽车荷载考虑冲击系数。
（1）混凝土正压应力验算
按照规范JTG D62-2004第7.1.5条，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大正应力应符合以下规定：σkc+σpt≤0.5fck=10.1MPa
沿桥跨距离(m)510152025300-20正应力(MPa)-4-6-8-10-12-14标准上缘min标准上缘max
图3-2-13 标准组合下缘应力包络图
沿桥跨距离(m)20正应力(MPa)-20-4-6-8-10-12标准下缘min标准下缘max51015202530
图3-2-14 标准组合上缘应力包络图
由图可知，标准组合作用下，构件正截面最大压应力为11.7MPa，大于规范限值10.1MPa，使用阶段主梁正截面混凝土的压应力不满足要求。若混凝土能达到C40设计强度，则满足要求。
69
5.3.3极限承载能力验算
承载能力计算中不考虑受压区钢筋的作用。受拉区普通钢筋为HRB335，抗拉强度设计值fsd=280MPa，共布置了9根Φ16钢筋，保护层厚度3.2cm；预应力钢筋采用0.6’’钢绞线，设计抗拉强度fsd=1260MPa，共布置了17束钢绞线，保护层厚度7.5cm。C30混凝土的抗压强度设计值fcd=13.8MPa。加固用钢板采用Q235钢材，设计抗拉强度fsn=215 MPa。结构重要性系数γ0=1.1。
弯矩组合设计值：
Md=1.2(MG1+MG2)+1.4Mq=1.2×(1571+637)+1.4×527=3388kN.m
将空心板等效为工字形截面，首先按下式计算判断是否考虑腹板作用：
fcdbf′hf′=13.8×1500×130N=2691KN
fsdAs+fpdAp+fsnAsn=280×1810+1260×2380+215×5000N=4581KN 由于fsdAs+fpdAp+fsnAsn>fcdbf′hf′，必须考虑腹板的受压作用。截面受压区高度按下式计算：
fsdAs+fpdAp+fsnAsn=fcdbx+fcd(b′f−b)h′f
即：13.8×220×x+3.8×(1500−220)×130=4796000，解得：x=753mm 截面加固后，所有受拉钢筋合力点至梁底距离为：
a=
fsdAsas+fpdApap+fsnAsnasn
fsdAs+fpdAp+fsnAsn
=
13.8×220×32+1260×2380×75+215×5000×−3
=50mm
13.8×220+1260×2380+215×5000
截面有效高度为：h0=h−a=1200−50=1150mm
由于截面受拉区有预应力钢筋，查规范JTG D62-2004表5.2.1，截面相对界限受压高度取ξb=0.4。
受压区高度x=753mm>0.4×1150=460mm，表明，截面粘钢面积过大，无法充分发挥钢材的抗拉强度。建议减小粘钢面积，可采用宽20cm的钢板代替设计图施工图中50cm宽钢板。
正截面抗弯承载力:
70
fcdbx(h0−x/2)+fcd(b′f−b)h′f(h0−h′f/2)=13.8×220×460×(1150−460/2)+13.8×(1500−220)×130×(1150−65) =3777kN.m
γ0Md=1.1×3400=3727kN.m>3777×(1−0.04)=3626kN.m
因此，30m空心板加固后，正截面抗弯承载能力不满足规范要求。
根据加固设计规范，受弯构件加固后的斜截面应满足下列条件：
γ0Vd≤0.51×10−3fcu,kbh0
Vd=1.2(VG1+VG2)+1.4Vq=1.2×(217+86.9)+1.4×86.8=486kN
0.51×10−3fcu,kbh0=0.51×10−3×30×220×1150=692kN
γ0Vd=1.1×486=535<692×(1−0.04)=664
因此，30m空心板加固后，支点截面满足规范抗剪构造要求。
71
第三章 55m简支箱梁加固验算书
1.加固设计计算基本假定
1、桥梁加固时，应考虑分阶段受力，在新加材料与原结构（构件）未有效结合前，其恒载（含新加材料重量）由原结构阶段承担，有效结合后施加的荷载（恒载、活载、附加荷载）由加固后的组合截面承担；
2、在不同受力阶段，截面变形符合平截面假定；
3、在极限状态下，原结构受压区边缘混凝土的应变达到极限值，截面受压区应力可以简化为矩形计算，混凝土取抗压强度设计值；
4、在极限状态下，原结构受拉区钢筋仍为理想弹塑性材料，钢筋取抗拉强度设计值。
2.加固设计计算过程
根据加固规范，粘结钢板加固桥梁构件的作用效应分别按下列两个阶段进行计算：
1、第一阶段：粘结钢板加固施工前，作用(或荷载)应考虑加固时包括原构件自重在内的实际恒载及施工时的其它荷载。
2、第二阶段：粘结钢板加固后，作用(或荷载)应考虑包括构件自重在内的恒载、二期恒载作用及使用阶段的可变作用。作用效应组合系数取值：恒载荷载效应分项系数1.2；使用阶段的可变作用效应分项系数按现行《公路桥涵设计通用规范》(JTG
D60)取用。
3.计算结论及建议
（1）加固后55m箱梁的抗弯承载能力满足04规范要求，但安全储备较小，最大弯矩效应为225480 kN.m，相应抗力为241740 kN.m；抗剪承载能力满足04规范要求，但基本没有安全富余。
（2）正截面抗裂验算满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求，在短期组
72
合和长期组合作用下，截面均不出现法向拉应力。
（3）斜截面抗裂验算满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求，在作用短期效应组合下，最大主拉应力为1.4 MPa，小于规范限值1.68 MPa。
（4）持久状况预应力混凝土构件应力验算均满足规范要求，标准组合作用下，构件正截面最大压应力为9.8MPa，小于规范限值13.4MPa；标准组合作用下，构件截面最大主压应力为9.9MPa，满足规范限值16.1MPa。
（5）总体而言，腹板加厚效果明显，有效减小了腹板主拉应力。
4.上部结构计算模型
4.1材料特性
主梁采用C40混凝土，混凝土比重26KN/m3，C50混凝土弹性模量为
3.25×104MPa，混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范规定取值。
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用ASTM标准，标准抗拉强度1860MPa，张拉控制应力采用1395MPa。
预应力预埋波纹管道采用金属波纹管，真空辅助压浆。锚具设计采用OVM配套锚具。锚具单端回缩量按6mm计算，孔道摩阻系数μ=0.25和偏差系数k=0.0012。
4.2作用
1、结构自重：梁段自重由程序自动计算。
2、二期恒载：铺装层按10cm防水混凝土厚度考虑，容重取为25KN/m^3, 桥面铺装+防撞栏荷载取为69.03KN/m，腹板粘贴钢板区域新增恒载(包括加厚混凝土，钢筋，钢板，锚栓等)为19 KN/m，腹板不粘贴钢板区域新增恒载(包括加厚混凝土，钢筋)为20.5 KN/m。
3、汽车荷载：汽车－20，挂车－100，活载偏载系数取1.15，按四车道布载，荷载横向调整系数＝4×1.15×0.67＝3.08：
4、汽车冲击力：按04规范取值。
5、温度：主梁梯度温度按JTG D60-2004第4.3.10条取。
73
4.3荷载组合
共采用三种作用组合：
1、承载能力极限状态
2、持久状况正常使用极限状态，作用短期效应 3、持久状况结构弹性阶段截面应力验算
4.4结构病害的处理
基于某大桥引桥的检测评判结果，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（报批稿）“以下简称评估规程”确定承载能力检算系数(Z1)、承载能力恶化系数(ξe)和截面折减系数(ξc、ξs)以及活载影响修正系数(ξq)的合理取值，对结构承载力进行评定。
考虑折减系数的抗力计算公式：Sd(γdG;γq∑Q)≤γbRd(ξc
Rc
γc
;ξs
Rs
γs
)Z1(1−ξe)。
对于旧桥来说，多年的使用过程中，由于种种因素的干扰，残存的有效预应力已不再是新桥设计时扣除各种理论计算损失后的有效预应力，但结构的永存预应力难以检测，评估规程也未对预应力钢筋混凝土旧桥的有效预应力折减系数进行明确规定。按通常做法，本文取有效预应力折减系数为ξy=0.9。
依据检测报告和评定规程，某大桥55m简支箱梁基于检测结果的折减系数见下表：
表3-3-1 折减系数表 类 别
系 数 值
承载能力检算系数Z1 1 承载力恶化系数ξe 0.04 截面尺寸折减系数ξc 1 钢筋截面折减系数ξs 1 有效预应力折减系数ξy
0.9
混凝土推算强度 C40 74
4.计算结果
4.1第一阶段计算结果
此阶段，结构截面为未加固前的截面，荷载只有结构自重和预应力，荷载组合为自重+预应力，应力计算结果见以下各图。
图3-3-1 第一阶段上缘正应力图
图3-3-2 第一阶段下缘正应力图
4.2第二阶段计算结果
此阶段，结构截面为加固后的截面，粘贴钢板按等效混凝土截面进行计算，荷载有钢板自重，二期恒载，活载，温度荷载，荷载组合分短期组合，长期组合，和标准组合。
图3-3-3 短期组合上缘正应力包络图
75
图3-3-4 短期组合下缘正应力包络图
图3-3-5 长期组合上缘正应力包络图
图3-3-6长期组合下缘正应力包络图
图3-3-7 标准组合上缘应力包络图
图3-3-8标准组合下缘应力包络图
76
4.3结构最后阶段计算结果及验算
将上述分阶段应力计算结果进行累加，即可得到结构加固后的应力最终结果，累加过程由手动完成。
由于主应力为一矢量，无法直接相加，因此，主应力结果不考虑分阶段受力，直接建立加固后模型，一次计算求得。
4.3.1持久状况正常使用极限状态验算
按照正常使用极限状态的要求，采用作用短期效应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响，按A类预应力混凝土构件进行抗裂和挠度验算。
（1）正应力验算
按照规范JTGD62-2004第6.3.1条，正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，对于A类预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下，应满足：
σst−σpc≤0.7ftk＝0.7×2.4＝1.68MPa，但在荷载长期效应组合下，σsl−σpc≤0。
沿桥跨距离(m)01020304050600正应力(MPa)-2-4-6-8-10短期上缘min短期上缘max
图3-3-9 短期组合上缘正应力包络图
77
20正应力(MPa)-20-4-6-8-1010203040沿桥跨距离(m)5060短期下缘min短期下缘max
图3-3-10 短期组合下缘正应力包络图
0正应力(MPa)-2-4-6-8-10长期上缘min长期上缘max010203040沿桥跨距离(m)5060
图3-3-11 长期组合上缘正应力包络图
20正应力(MPa)-20-4-6-8-10长期下缘min长期下缘max102030405060沿桥跨距离(m)
图3-3-12长期组合下缘正应力包络图
由图可知，在短期组合和长期组合作用下截面均不出现法向拉应力，满足规范要求。
（2）主拉应力验算
按照规范JTGD62-2004第6.3.1-2条，斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算，对于A类预应力混凝土预制构件，在作用短期效应组合下，应满足：
78
σtp≤0.7ftk=1.68MPa。由于主应力为一矢量，无法直接相加，因此，主应力结果不考虑分阶段受力，直接建立加固后模型，一次计算求得，如下图所示：
图3-3-13 短期组合最大主拉应力图
由上图可见，在支座附近出现主拉应力，最大为1.4 MPa，满足规范要求。
4.3.2持久状况预应力混凝土构件应力验算
按照规范JTG D62-2004第7.1.1条，按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土法向压应力和斜截面混凝土的主压应力，并不超过相应限值。计算时作用取标准值，汽车荷载考虑冲击系数。
（1）混凝土正压应力验算
按照规范JTG D62-2004第7.1.5条，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大正应力应符合以下规定：σkc+σpt≤0.5fck=13.4MPa。
沿桥跨距离(m)1020304050600-20正应力(MPa)-4-6-8-10-12标准上缘min标准上缘max
图3-3-14 标准组合下缘应力包络图
79
20正应力(MPa)-20-4-6-8-1010203040沿桥跨距离(m)5060标准下缘min标准下缘max
图3-3-15标准组合上缘应力包络图
由图可知，标准组合作用下，构件正截面最大压应力为9.8MPa，小于规范限值
13.4MPa，使用阶段主梁正截面混凝土的压应力满足要求。
（2）混凝土主压应力验算
按照规范JTG D62-2004第7.1.6条，预应力混凝土受弯构件由作用标准值和预加力产生的混凝土主压应力σcp应符合以下规定：σcp≤0.6fck＝0.6×26.8＝16.1MPa。
图3-3-16 标准组合最大主压应力图
标准组合作用下，构件截面最大主压应力为9.9MPa，满足规范限值16.1MPa，使用阶段主梁截面混凝土主压应力满足要求。
4.3.3极限承载能力验算
根据加固前的承载能力验算结果可知，跨中最大弯矩效应为199264KN.m，相应抗力为262304×(1-0.04)=251812 KN.m，而本加固方案仅对腹板的抗剪能力进行加强，对结构的抗弯极限承载能力提高不大，因此，加固后的抗弯承载力仍为251812
KN.m。加固后的弯矩效应为：。
Md=1.2(MG1+MG2)+1.4Mq=1.2×(110714+31811)+1.4×24251=204981kN.m
80
γ0Md=1.1×204981=225480kN.m<251812×(1−0.04)=241740kN.m
因此，55m简支箱梁加固后，正截面抗弯承载能力满足规范要求。
根据加固设计规范，受弯构件加固后的斜截面应满足下列条件：
γ0Vd≤0.51×10−3fcu,kbh0
Vd=1.2(VG1+VG2)+1.4Vq=1.2×(8696+2372)+1.4×1960=16026kN
0.51×10−3fcu,kbh0=0.51×10−3×40×7400×2250=53704kN
γ0Vd=1.1×16026=17629<53704×(1−0.04)=51556
因此，55m简支箱梁加固后，支点截面满足规范抗剪构造要求。
加固后结构的抗剪承载能力按MIDAS软件自动计算，55m空心板加固后的剪力包络图如下图所示，由图可知，结构的抗剪承载力基本得到了抗力的包络，满足
04规范要求，但剪力抗力没有安全富余。
图3-3-17 承载能力组合下剪力包络图及抗力
81
附件四 新预制30m空心板设计计算书
第一章 新预制30m空心板结构验算书
1.计算结论及建议
（1）新预制30m空心板梁的结构承载能力极限状态满足04规范要求，安全储备充足；
（2）正截面抗裂验算满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求，在短期组合和长期组合作用下，截面均不出现法向拉应力，最小法向压应力为-1.33MPa，满足规范要求，且有一定压应力储备。
（3）斜截面抗裂验算满足04规范A类预应力混凝土构件受力要求，在作用短期效应组合下，最大主拉应力为0.1MPa。
（4）持久状况预应力混凝土构件应力验算均满足04规范要求，标准组合作用下，构件正截面最大压应力为13.0MPa，小于规范限值16.2MPa；标准组合作用下，构件截面最大主压应力为13.0MPa，满足规范限值19.4MPa。
2.上部结构计算模型
2.1材料特性
主梁采用C50混凝土，混凝土比重26KN/m3，C50混凝土弹性模量为
3.45×104MPa，混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范规定取值。
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取1.95×105MPa，钢绞线采用ASTM标准，标准抗拉强度1860MPa，张拉控制应力采用1395MPa。
预应力预埋波纹管道采用金属波纹管，真空辅助压浆。锚具设计采用OVM配套锚具。锚具单端回缩量按6mm计算，孔道摩阻系数μ=0.25和偏差系数k=0.0012。
82
2.2作用
1、结构自重：梁段自重由程序自动计算。
2、二期恒载：铺装层按10cm防水混凝土厚度考虑，容重取为25KN/m^3,单侧防撞栏杆荷载集度为10KN/m，考虑横向分配后中梁二期恒载为5.54KN/m，边梁为
4.94 KN/m。
3、汽车荷载：公路－I级，活载横向分布系数按实测值计算，5号梁最大，取其进行验算，具体横向分布系数如下：
汽车活载：0.2475 人群荷载：0.158
4、汽车冲击力：按04规范取值。
5、温度：主梁梯度温度按JTG D60-2004第4.3.10条取。
2.3荷载组合
共采用三种作用组合：
1、承载能力极限状态
2、持久状况正常使用极限状态 3、持久状况结构弹性阶段截面应力验算
2.4结构离散
本次计算将上部箱梁离散为30个桥面单元，31个节点。单元平均长度约1m，结构离散图如下：
图4-1-1 结构离散图
83
3.计算结果
3.1承载能力极限状态
按照规范JTG D62-2004第5.1.5条，进行主梁承载能力极限状态内力组合，将预应力钢筋作为结构抗力的一部分，考虑预加力引起的次效应，考虑普通钢筋的作用，得到结构内力。抗弯承载能力如下图所示(单位：kN.m)
图4-1-2 承载能力组合下弯矩包络图及抗力
图4-1-3 承载能力组合下弯矩包络图及抗力
由上图可以看到沿全截面的内力均得到包络，结构的抗弯承载力和抗剪承载力均满足规范要求。跨中最大弯矩效应为4451KN.m，相应抗力为5323 KN.m。支座最大剪力效应为630KN.m，相应抗力为1835KN.m。
3.2持久状况正常使用极限状态验算
按照正常使用极限状态的要求，采用作用短期效应组合、长期效应组合，按A类预应力混凝土构件进行抗裂和挠度验算。
（1）正应力验算
按照规范JTGD62-2004第6.3.1条，正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行验算，对于A类预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下，应满足：
σst−σpc≤0.7ftk=0.7×2.65=1.86MPa，但在荷载长期效应组合下，σsl−σpc≤0。
84
图4-1-4 短期组合上缘正应力包络图
图4-1-5 短期组合下缘正应力包络图
图4-1-6 长期组合上缘正应力包络图
图4-1-7 长期组合下缘正应力包络图
由图可知，在短期组合和长期组合作用下，截面均不出现法向拉应力，最小法向压应力为-1.33MPa，满足规范要求。
（2）主拉应力验算
按照规范JTGD62-2004第6.3.1-2条，斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算，对于A类预应力混凝土预制构件，在作用短期效应组合下，应满足：
σtp≤0.7ftk=1.86MPa。
85
图4-1-8 短期组合最大主拉应力图
由上图可见，在L/4和3L/4附近出现主拉应力，最大为0.1MPa，满足规范要求。
3.3持久状况预应力混凝土构件应力验算
按照规范JTG D62-2004第7.1.1条，按持久状况设计的预应力混凝土受弯构件，应计算其使用阶段正截面混凝土法向压应力和斜截面混凝土的主压应力，并不超过相应限值。计算时作用取标准值，汽车荷载考虑冲击系数。
（1）混凝土正压应力验算
按照规范JTG D62-2004第7.1.5条，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的最大正应力应符合以下规定：σkc+σpt≤0.5fck=16.2MPa
图4-1-9 标准组合下缘应力包络图
图4-1-10 标准组合上缘应力包络图
由图可知，标准组合作用下，构件正截面最大压应力为13.0MPa，小于规范限值16.2MPa，使用阶段主梁正截面混凝土的压应力满足要求。
（2）混凝土主压应力验算
86
按照规范JTG D62-2004第7.1.6条，预应力混凝土受弯构件由作用标准值和预加力产生的混凝土主压应力σcp应符合以下规定： σcp≤0.6fck＝0.6×32.4＝19.44MPa。
图4-1-11 标准组合最大主压应力
标准组合作用下，构件截面最大主压应力为13.0MPa，满足规范限值19.4MPa，使用阶段主梁截面混凝土主压应力满足要求。
87
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容