第一章 公路桥梁体外预应力加固方法概述

1-1 桥梁体外索加固问题的提出

1-2 我国公路系统桥梁体外索加固实践

第二章 体外预应力加固的构造与施工

2-1 桥梁体外索加固的构造措施

2-2 体外索加固施工技术

第三章 桥梁体外索加固体系的力学分析

3-1 加固体系综述

3-2 加固体系的受力分析

3-3 力法求解加固体系内力

3-4 虚功法求解加固体系内力

3-5 体外索加固体系的预应力损失

第四章 加固体系正常使用阶段计算

4-1 加固体系的应力验算

4-2 加固体系的裂缝验算

4-3 加固体系的挠度验算

4-4 加固体系的其它计算问题

第五章 加固体系的试验研究

5-1 试验研究概述

5-2 正常使用阶段计算理论的试验验证

5-3 加固体系的极限强度试验

5-4 体外索水平筋极限应力试验

5-5 体外索斜筋的极限应力试验

第六章 加固体系的极限强度计算

6-1 体外索水平钢筋极限应力的理论分析

6-2 体外索钢筋极限应力的近似计算

6-3 加固体系的正截面强度

6-4 加固体系的斜截面强度

6-5 加固体系的极限强度计算示例

第七章 体外索配筋设计及其预应力度问题

7-1 体外索配筋设计的极限状态法

7-2 体外索配筋设计的预应力度方法

7-3 预应力度及其限值问题

7-4 公路桥梁标准图分析及预应力度建议值

第八章 加固设计实例及电算程序

8-1 体外索加固设计实例

8-2 体外索加固计算程序(EPBP)简介

参考文献

近年来，我国公路交通事业有了长足的发展。在兴建高等级公路的同时，大量低等级的既有公路亟待进行技术改造。桥梁是道路的咽喉，大量中小跨径的钢筋混凝土简支梁桥，由于设计荷载等级低已成为公路改造中的重点。体外预应力加固是80年代应运而生的一种新技术，利用这一技术已挽救了许多旧桥，同时提高了许多桥梁的承载能力。因此，该项技术具有很好的应用前景。

本书作者在导师张树仁教授的指导下，自80年代中期开始进行体外预应力加固设计理论的系统研究，先后取得了一些可喜成果，并在此基础上完成了这本处女之作。

书中内容共分八章。第一章对国内公路系统采用体外预应力加固桥梁的工程实践进行了综述和总结；第二章介绍了公路桥梁采用体外索加固时的构造措施和工技术；第三章从理论研究入手对体外索加固体系进行了力学分析，同时考虑了预应力损失的计算特点；第四章给出加固体系在正常使用阶段的应力、挠度和裂缝等问题的计算方法；第五章从试验研究入手对加固体系的受力特点，尤其是极限状态下的力学特进行了探讨；第六章给出了加固体系的极限强度计算方法；第七章给出了加固体系的设计方法，同时提出了用预应力度设计体外索的概念；第八章给出了计算示例和实用计算程序。

在体外索加固技术的研究过程中，一直得到张树仁教授的悉心指导。此外苗栓明、李鸿威、付金科和孙向东等同志分别在理论研究、试验研究以及计算机程序设计方面做了许多有益工作，在此一并致谢。

由于本书是作者的处女作，加之水平所限，难免有误，亟盼读者给予指教。2100433B

《公路钢筋混凝土简支梁桥的体外预应力加固技术》

简支梁桥抗震力较弱，若搭在超高墩台上，在超外力作用下，安全储备则较低

简支梁桥随着跨径增大，主梁内力将急剧增大，用料便相应增多，但实腹梁主要用钢筋混凝土、预应力混凝土制作，或者是用钢材做成钢板梁或钢箱梁，在材料利用上不够经济。而在材料自重上，当跨度达到一定时，随着跨度的提高，需要加大简支梁的梁高以提供更高的承载力，但这势必增加梁体自重，当跨度达到一定时，自重引起的内力增长将超过承载能力的提高，此时简支梁的跨越能力就无法继续提高了，因此目 前简支梁的最大跨度为50m，大跨径桥绝不会采用简支梁。所以，此类桥型一般适用于中、小跨度的桥上，是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。

在构造上，简支梁桥是由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥，属于静定结构。也正由于有这两种支座的存在，正常情况下，桥梁不会有刚体位移，而在内力作用下，一端可以自由变形，因此不会产生多余的次内力。也就是说，在简单构造、方便架设的情况下，这种桥型的结构内力不会受地基变形、温度改变的影响。

但也正因这种结构而让简支梁桥存在着致命缺陷，即其固定铰支座在起到约束桥梁纵向变形作用的同时，其活动支座端则会沿着梁的走向而自由滑动。也就是说，超过一定滑动范围，梁体就会从支座上掉下来。因此，简支梁桥抗震力较弱，在超出设计范围的外力作用下，此种桥完全会有落梁的危险。就如此次义昌大桥事故中，桥梁搭在超高墩台上，在受到超外力作用下，桥梁纵向变形过大，而从活动支座端脱落。可以说，这种简支梁跨结构和超高墩台组合是具有危险性的，安全储备很低。

简支梁桥整体式简支梁桥

其横向刚度大，稳定性好。由于受运梁设备起吊能力的限制，整体式梁一般适用于就地浇筑。

整体式梁桥在施工速度、耗费支架模板木料等方面虽然不如预制装配式结构，然而，当所修建桥梁的孔数不多（甚至建造单孔桥梁），工程数量不大，或缺乏起重安装机具设备的情况下，往往仍须建造现场浇筑混凝土的整体式梁桥。此外，整体式结构在构造上和施工上对于现代公路上的斜桥和曲线桥适应能力强，整体性也好，因此，如何改进整体式桥梁的构造和简化其施工方法，也是建桥工作者要研究的课题：

整体式简支梁桥通常仍旧以采用全跨不变的梁高为合理，因为采用变高度梁虽然在力学上似乎是合宜的，在材料数量上能获得一些节省，但会由于施工复杂化而引起更大的附加耗费，

整体式梁桥通常均设置横隔板（或横隔梁），借以加强全桥的横向刚性，减少整片桥面板的厚度，使横截面的设计更趋经济合理。

由于整体式梁桥主梁数目减少，因此建筑高度要比装配式桥大些，通常为跨径的1/8~/16。增大梁高可以加大梁的刚度并导致减少桥跨结构的材料数量。当然，加大梁高的不足之处就是提高了行车路面的标高，并可能由此而增加引道路堤的工程量。

整体式桥梁的主梁宽度约为梁高的1/6~1/7。

简支梁桥装配式简支梁桥

装配式简支梁之一是T形截面梁。T形梁的优点是：制造简单，肋内配筋可做成刚劲的钢筋骨架，主梁之间借助间距为4~6m的横隔梁来连接，整体性好，接头也较方便。不足之处是：截面形状不稳定，运输和安装较复杂，构件正好在桥面板的跨中接头，对板的受力不利。

装配式的钢筋混凝土T形梁的常用跨径不大于16 m，装配式预应力混凝土T形梁则不大于50m。国内已建成的装配式预应力混凝土T形梁桥的最大跨径已达52m，国外有做到76m的。

在保证抗剪等条件下尽可能减小梁肋（或称腹板）的厚度，以期减轻构件自重，是钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁的发展趋势。因此，为使受拉主筋或预应力筋在梁肋底部较集中地布置，或者为了满足预加应力的受压需要，就形成呈马蹄形的梁肋底部，如图1中（b）、（c）和（d）所示。但要注意，腹板厚度小于14cm时，浇筑混凝土是有困难的。马蹄形的梁肋使模板结构和混凝土的浇筑稍趋复杂。

图1中（e）、（f)所示的箱形一般不适用于钢筋混凝土的简支梁桥，因为受拉区混凝土不参与工作，多余的箱梁底板徒然增加了自重。然而对于全截面参与受力的预应力混凝土梁来说，情况就完全不同。

箱形截面抗扭能力大，其抗扭惯矩约为T梁截面的十几倍至几十倍，在横向偏心荷载作用下，箱形梁桥各梁的受力比T梁桥均匀。因此，箱梁所配置的预应力筋要较T梁减少。此外，箱梁可以做成薄壁结构，又因桥面板的跨径减小而能使板厚减薄并节省配筋。这特别对自重占重要部分的大跨径预应力混凝土简支梁桥是十分经济合理的。

装配式梁桥通常借助沿纵向布置的横隔梁的接头和桥面板的接缝连成整体，以使桥上车辆荷载能分配给各主梁共同负担。对于箱形桥，由于其本身抗扭能力大，可以少没或不设跨中横隔梁，但端横隔梁通常是必要的。

箱形截面的横向抗弯刚度大，对预施应力、运输、安装阶段单梁的稳定性也要比T梁的好得多。然而，箱梁薄壁构件的预制施工比较复杂，单根箱梁的安装质量通常比T梁的大，这在确定梁桥类型时是必须加以考虑的。

为了显著减轻预制构件的质量，并便于集中制造和运输吊装，装配式简支梁桥主梁可采用组合梁，如图1中（f）、（g）、（h）。组合梁是用纵向水平缝将主梁的梁肋部分与桥面板（翼板）分割开来，桥面板再借纵横向的竖缝划分成平面内呈矩形的预制构件，这样就使单梁的整体截面变成板与肋的组合截面。构件的组合采用在工地现浇少量桥面混凝土来完成，不需另设支架和模板。但相对来说，组合式梁桥的施工工序要多一些，而且较矮的梁肋要单独承受桥面的质量，本身材料会多用一些。