摘要:介紹一座多跨無梁板高架橋倒梯形橋墩墩頂劈裂裂縫的病害情況、原因分析及其加固處理措施，該橋梁加固的設計與施工積累了實踐經驗，特此成文以供同行參考指正。
　　關鍵詞：加固，多跨無梁板，墩頂劈裂裂縫，橫向預應力
　　1、墩帽裂縫概況
　　通過外觀調查中發現，有相當大比例的高架橋簡支橋墩墩帽，在縱橋向短邊中心出現了豎向劈裂裂縫；但在橫橋向長邊中心未發現相同的豎向劈裂裂縫。
　　2、裂縫原因分析
　　對于在短邊出現的豎向劈裂裂縫，經分析可能有以下幾方面的原因：
　　（1）、上部結構反力作用下，導致墩帽短邊根部混凝土局部應力集中，劈裂直至裂縫貫通；
　　（2）、施工處理措施導致，由于實際施工階段無梁板落架時墩頂的長邊中間出現了豎向劈裂裂縫，所以施工時對長邊進行了預應力處理，短邊沒有做相應處理，隨著時間的推移，短邊裂縫擴展直至可見；
　　(3)、墩柱豎向承載力不足。
　　3、定性分析
　　如果是墩帽的混凝土局部應力集中問題，由于多種因素的存在，很難對墩帽的局部進行定量有限元分析，僅僅從定性的角度,采用有限元軟件midas實體單元對墩帽部分進行了有限元分析。
　　根據分析結果可知，在豎向力的作用下，墩帽短邊中間處局部出現拉應力區；墩帽長邊中間處拉應力比較集中，主拉應力最大值約為5.1Mpa。這說明橋墩墩帽的主要受力裂縫是橫橋向長邊中間處的豎向劈裂裂縫。而縱橋向短邊中間處的豎向劈裂裂縫可能是由于施工處理措施（長邊進行預應力處理）在短邊處產生拉應力和上部反力在短邊根部局部產生的拉應力共同作用產生的。
　　4、墩帽橫橋向豎向劈裂裂縫計算
　　通過墩帽定性分析可以看出，橋墩墩頂的主要受力裂縫是橫橋向長邊中間處的豎向劈裂裂縫。本次計算主要是關于高架橋在施工階段無梁板落架時墩頂的長邊中間出現豎向劈裂裂縫的計算。
　　本次計算是通過等效法，即把支座壓力按從支座邊緣45角向下擴散，求得計算梁高和加載長度，橋墩支座位置即為等效簡支梁的支點位置。這樣原橫橋向長邊中間處的裂縫計算即等效為一個簡支懸臂梁的跨中抗彎計算，計算荷載根據支座反力和加載長度等效為均布載。
　　通過計算結果可知，實際施工階段無梁板落架時墩頂的長邊中間出現的豎向劈裂裂縫與計算結果相吻合。
　　通過計算結果可以判斷，墩頂長邊中間處裂縫雖然在施工中進行了處理，但該處仍然很薄弱，且墩柱箍筋配置不足，墩頂裂縫很有可能繼續開展并擴展至下部墩身，所以本次橋墩加固的重點是如何改善橫橋向長邊中間處的主要受力裂縫的問題。
　　根據病害原因分析結果，本次加固處理措施為：
　　原施工階段在墩頂長邊電熱法張拉鋼筋施加預壓力的處理措施效果不好，該處仍然很薄弱，且墩柱箍筋配置不足，墩頂裂縫很有可能繼續開展并擴展至下部墩身，所以仍需要做橫向預應力加固處理。
　　5、加固措施
　　針對原結構簡支橋墩主要病害，本次加固采用在簡支橋墩橫橋向（長邊方向）施加橫向預應力的方法來改善原結構橫橋向長邊中間處由于拉應力超標導致的開裂問題。由于實際施工階段無梁板落架時墩頂的長邊中間出現了豎向劈裂裂縫，且施工采取了在墩頂長邊電熱法張拉鋼筋，施加一定的預壓應力，從而使裂縫彌合的措施，所以為了保證加固施工中橋墩結構的安全，本次加固只鑿除原簡支橋墩墩帽混凝土部分，保留原施工階段在墩頂長邊電熱法張拉鋼筋的處理措施部分。具體加固方法是：首先鑿除原簡支橋墩墩帽混凝土部分，注意保留原施工階段在墩頂長邊電熱法張拉鋼筋的處理措施部分，然后沿著環墩身方向每30cm設一道15X5cm豎向剪力槽，槽長60cm（注意避開原電熱鋼筋和鋼板），然后植筋注意避開原電熱鋼筋和鋼板），架設鋼筋網，最外側設2層共14根d=32mm的環形受力鋼筋（布設形式同墩柱箍筋類似），然后澆筑40cm厚、60cm高C40混凝土截面，最后張拉橫向預應力鋼筋，橫向預應力鋼筋采用d=25mm冷拉Ⅳ級鋼筋（雙控），R=750Mpa，E=2X10Mpa。橫向預應力沿縱橋向兩側各布置8根，共計16根。
　　6、加固措施計算
　　（1）、橫橋向（長邊）方向計算分析：
　　本次計算分別按兩種構件進行分析控制，一種是按照預應力混凝土構件進行應力的分析控制；一種是按照鋼筋混凝土構件進行承載能力和裂縫的分析控制。
　　 應力分析（按預應力混凝土構件控制）
　　本次計算采用有限元軟件midas實體單元對墩柱橫向部分進行了有限元分析。
　　荷載組合：結構重力+汽車
　　預應力鋼筋有效預應力計算：（張拉方式為單端張拉）
　　本次加固共有4種長度的預應力鋼筋，鋼筋計算長度分別為：2.93m、2.84m、2.74m、2.65m，本次計算選取2.65m做為計算長度。
　　鋼筋張拉控制應力：σ=0.9X750=675Mpa
　　張拉噸位：N=675X490.9/1000=331KN
　　根據計算結果，通過原橋墩結構墩頂應力分布圖可知，加固后原橋墩結構墩頂長邊中間處主拉應力約為1.8Mpa，主應力比原結構提高了約3Mpa，因此加固維護后原橋墩結構墩頂長邊中間處的應力狀態比原結構有很大改善。
　　加固后原橋墩結構墩頂整體應力分別情況較好，支座附近出現局部受拉區，主拉應力最大值約為2.6Mpa。
　　通過原橋墩結構整體應力分布圖可知，加固后原橋墩結構整體應力分布情況較好。
　　通過后澆筑部分長邊最外側應力分布圖可知，加固后后澆筑部分長邊最外側中間處最大主拉應力約為0.1Mpa，局部最大主拉應力約為1.4Mpa，后澆筑部分長邊最外側應力整體分布情況較好。
　　通過后澆筑部分整體應力分布圖可知，加固后后澆筑部分長邊處整體應力分布情況較好,中間部分最大主拉應力為1Mpa。加固后后澆筑部分短邊中間處主拉應力較大，最大主拉應力值為4.2Mpa，本次加固短邊部分按鋼筋混凝土結構控制，具體計算詳見縱橋向（短邊）方向計算分析部分。
　　通過橋墩整體主壓應力分布圖可知，加固后橋墩結構最大主壓應力為10.4Mpa。
　　 承載力計算（按鋼筋混凝土構件控制）
　　本次計算是仍然通過等效法。
　　通過計算結果可知，加固后橫橋向（長邊）方向結構的承載能力和裂縫指標均滿足規范要求。
　　（2）、縱橋向（短邊）方向計算分析：
　　根據橫橋向（長邊）方向計算分析結果可知，加固后后澆筑部分短邊中間處主拉應力較大，最大主拉應力值為4.2Mpa，本次加固短邊部分計算按鋼筋混凝土結構控制，計算分析仍采用等效簡支梁法。
　　本次計算是通過等效法（詳見短邊計算等效圖），即把預應力墊板壓力按從墊板邊緣45角向下擴散，求得計算梁高和加載長度，預應力墊板位置即為等效簡支梁的支點位置。這樣原縱橋向短邊中間處的計算即等效為一個簡支懸臂梁的跨中抗彎計算，計算荷載根據有效預應力和加載長度等效為均布載。
　　通過計算結果可知，加固后縱橋向（短邊）方向結構的承載能力和裂縫指標均滿足規范要求。
　　（3）、計算結論：
　　通過以上計算分析可知，加固后結構橫橋向（長邊）方向應力指標較加固前有很大改善，且承載能力和裂縫指標滿足規范要求；縱橋向（短邊）方向承載能力和裂縫指標滿足規范要求。