危舊橋梁的加固方法選擇與適用范圍PPT課件

1 危舊橋梁的加固方法選擇與適用范圍 江西省交通科學(xué)研究院研究員 教授級高工諶潤水江西省公路管理局研究員 教授級高工胡釗芳 2 一 前言 3 對于舊橋的加固改造技術(shù)方法的研究和應(yīng)用 交通部在 六五 和 七五 期間的重點科研項目計劃中都安排了一定數(shù)量的研究課題 經(jīng)過大量的試驗研究和實際工程應(yīng)用 國內(nèi)外都取得了不少的成功經(jīng)驗和成果 積累了豐富的經(jīng)驗 4 舊橋加固改造工程同其它任何事情一樣 有其內(nèi)在的規(guī)律 在做某座橋梁的具體加固設(shè)計時都有一定的技巧 都要遵循一定的步驟 同時又極具創(chuàng)造性 所以 我們應(yīng)通過創(chuàng)造性的工作去盡力解決舊 危橋的加固改造工作 盡管每座橋梁的修復(fù)工程具有各自的特點 但 5 存在可進行比較 評價的一般性概念 以決定采用最實用的技術(shù) 由于這些特點 總是需要在橋梁修復(fù)工程中進行創(chuàng)造性的思考和技術(shù)革新 新的產(chǎn)品和技術(shù)的不斷發(fā)展 又提供了更有效 更耐久的維修方法 6 常用的改造有缺陷橋梁所用的加固改造技術(shù) 包括減輕恒載 加固臨界桿件 提供新的補充桿件和改善原來結(jié)構(gòu)體系的方法 以增大橋梁承受活載的能力 此外 下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 支座和車行道伸縮縫的適當(dāng)清潔 幾何形狀的改善以及 7 安全性的改善 如人行道 欄桿柱及扶手的改善 也在改善服務(wù)性能和延長現(xiàn)有結(jié)構(gòu)使用壽命中起著重要作用 8 二 總則 交通部公路所 公路舊橋加固成套技術(shù)應(yīng)用指南 9 1 本指南指在為公路管養(yǎng)部門 設(shè)計人員和施工人員提供橋梁加固決策 設(shè)計和施工的基本要求與準(zhǔn)則 現(xiàn)行的橋梁設(shè)計與施工規(guī)范 主要是考慮新建橋梁在荷載作用下的安全性與適用性 沒有考慮橋梁損傷對橋梁性能的長期影響 10 而在舊橋加固設(shè)計和施工中必須考慮橋梁損傷的影響 并應(yīng)在設(shè)計文件中單獨列入基于檢測結(jié)果的加固設(shè)計承載能力評定的內(nèi)容 11 2 本指南主要適用于普通鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁 對于其他類型的橋梁的加固設(shè)計和施工 可以參考本指南 12 3 舊橋的加固設(shè)計和施工 除本指南已規(guī)定的以外 在橋梁設(shè)計和施工上尚應(yīng)參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的其他有關(guān)規(guī)定 13 4 由于橋梁加固的復(fù)雜性 本指南所提供的只是一種基于現(xiàn)有認(rèn)識的判斷和估計 適用于通常情況下為滿足橋梁結(jié)構(gòu)的安全性 適用性和可加固性的最低要求 設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合具體加固工程及其所處環(huán)境的具體特點 必要時提出更為嚴(yán)格的要求 14 三 加固的基本原則與加固工作程序 15 3 1加固的基本原則 16 1 橋梁結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)失效或損傷經(jīng)評估 公路舊橋承載能力評定方法 不滿足結(jié)構(gòu)安全或正常使用要求時 必須進行加固 加固設(shè)計的內(nèi)容及范圍 應(yīng)根據(jù)評估結(jié)論和委托方提出的要求確定 可以包括整座橋梁 亦可以是指定的區(qū)段或特定的構(gòu)件 17 2 加固后的橋梁結(jié)構(gòu)整體壽命應(yīng)恢復(fù)到原設(shè)計的橋梁壽命 3 加固設(shè)計應(yīng)與施工方法緊密結(jié)合 并采取有效措施 保證新老結(jié)構(gòu)連接可靠 協(xié)同工作 18 4 對于大橋 特大橋 其主要承重構(gòu)件需要加固補強時 加固設(shè)計方案應(yīng)不少于2個 并進行方案比選和經(jīng)濟評價 完成加固方案可行性研究報告 19 5 加固設(shè)計及施工盡量不損傷原結(jié)構(gòu) 并保留具有利用價值的構(gòu)件 避免不必要的拆除或更換 6 加固設(shè)計應(yīng)按下列原則進行承載力驗算 20 結(jié)構(gòu)的計算應(yīng)根據(jù)加固后結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)力情況和實際的邊界條件進行 21 結(jié)構(gòu)的計算截面積 保留的構(gòu)件采用基于檢測結(jié)果的計算截面積 新增構(gòu)件采用實際有效截面積 并考慮結(jié)構(gòu)在加固后的實際受力程度 加固部分的應(yīng)變滯后特點 以及加固部分與原結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的程度 22 加固后使結(jié)構(gòu)恒載增大時 應(yīng)對被加固的相關(guān)結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)進行驗算 23 7 在加固施工中 盡可能減少對橋上和橋下的通行車輛及行人的干擾 采取必要的措施 減小對周圍環(huán)境的污染 24 8 在加固施工過程中 若發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位的構(gòu)造有嚴(yán)重缺陷時 應(yīng)立即停止施工 會同加固設(shè)計方研究 再采取有效措施進行處理后 方能繼續(xù)施工 25 9 加固施工過程中 應(yīng)采取安全監(jiān)測措施 確保人員及結(jié)構(gòu)安全 26 3 2加固工作程序 27 加固工作程序應(yīng)按下圖所示進行 28 3 2 1橋梁現(xiàn)狀評價橋梁現(xiàn)狀評價是建立在對橋梁技術(shù)狀況 各部位缺陷 病害進行全面細(xì)致的檢查與檢測基礎(chǔ)上 對其進行使用功能和承載能力評價 29 3 2 1 1使用功能評價 設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 包括原設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn) 橋面凈空 孔徑 基礎(chǔ)埋置深度等是否滿足運營要求 30 橋涵各部件完好程度 各部件能否保持正常使用 如橋面平整度 伸縮縫 泄排水設(shè)施 支座 欄桿 人行道等構(gòu)件的完好狀況 上下部承重結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀況 有無裂縫 腐蝕 風(fēng)化 疲勞等破損現(xiàn)象及撓曲 沉陷等位移變形現(xiàn)象 以及對橋梁整體正常使用功能的影響程度 31 橋梁養(yǎng)護狀況及意外事故的分析 是否經(jīng)常對橋梁進行檢查 養(yǎng)護 養(yǎng)護難易程度 經(jīng)常性養(yǎng)護費用及養(yǎng)護材料 機具設(shè)備消耗情況 有無發(fā)生過意外事故 發(fā)生事故的幾率 處理發(fā)生事故難易程度等 并對影響橋梁使用功能進行分析 做出評價 32 3 2 1 2承載能力評價 原結(jié)構(gòu)檢算原結(jié)構(gòu)檢算是基于原設(shè)計圖紙 無圖紙時 應(yīng)實測有關(guān)設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù) 對持久狀態(tài)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)和持久狀態(tài)橋梁地基與基礎(chǔ)的承載能力進行驗算 33 基于檢測結(jié)果的承載能力評定根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測評判結(jié)果 確定承載能力檢算系數(shù) 惡化系數(shù)和截面折減系數(shù)以及活載影響修正系數(shù)的合理取值 對持久狀態(tài)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)和持久狀態(tài)橋梁地基與基礎(chǔ)的承載能力進行評定 34 荷載試驗鑒定當(dāng)通過橋梁調(diào)查檢測與檢算分析不足以鑒定橋梁承載能力時 可采取荷載試驗測定橋梁在荷載作用下的實際工作狀態(tài) 結(jié)合橋梁調(diào)查 檢測與檢算來評定橋梁的承載能力 35 3 2 2加固工程可行性研究報告根據(jù)橋梁使用功能和承載能力評價的情況 如果橋梁主要承重構(gòu)件需要進行加固 則應(yīng)委托有加固設(shè)計經(jīng)驗的單位進行加固工程可行性研究工作 公路舊橋加固工程可行性研究報告編制辦法 草案 36 3 2 3加固工程施工圖設(shè)計加固工程可行性研究報告經(jīng)評審并補充完善后 經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)后 方可進行加固工程施工圖設(shè)計工作 37 3 2 4加固工程施工 監(jiān)理招標(biāo)加固工程施工圖設(shè)計評審?fù)ㄟ^后 進行加固工程施工 監(jiān)理招標(biāo) 38 3 2 5施工組織設(shè)計由中標(biāo)施工單位編制加固施工組織設(shè)計 經(jīng)監(jiān)理批復(fù)后 開始施工 39 3 2 6施工施工時應(yīng)采取確保質(zhì)量和安全的有效措施 并應(yīng)遵照有關(guān)現(xiàn)行規(guī)范進行施工 40 3 2 7驗收按 公路舊橋加固工程竣工驗收辦法 草稿 進行驗收 41 四 加固設(shè)計方案的比選原則與要求 42 4 1比選原則 43 當(dāng)有二個以上的加固設(shè)計方案進行比選時 應(yīng)遵循以下原則 44 1 結(jié)構(gòu)檢算分析應(yīng)簡單 構(gòu)造措施應(yīng)合理 設(shè)計經(jīng)驗力求成熟 2 施工過程中粉塵 噪音 廢棄物等對環(huán)境的影響要小 3 施工難度要小 工藝要成熟 質(zhì)量和工期要易于控制 45 4 施工過程中對人身安全 行車安全和結(jié)構(gòu)安全要易于控制 5 工程費用應(yīng)經(jīng)濟合理 6 加固后的結(jié)構(gòu)耐久性要好 后期養(yǎng)護的費用要小 46 4 2比選要求 47 1 各加固設(shè)計方案應(yīng)進行同等深度的比選 2 針對以上比選原則 應(yīng)列表進行綜合比選 48 五 橋跨結(jié)構(gòu)加固 介紹9大類22種加固方法 49 5 1橋面補強層加固法 50 5 1 1特點及適用條件橋面補強加固法是通過在橋面板 主梁頂面 加鋪一層鋼筋混凝土層 使其與原有結(jié)構(gòu)形成整體 從而達到增大橋面板或主梁有效高度和受壓截面 增加橋面整體剛度 提高橋梁承載能力的一種常用且有效的加固方法 51 主梁或橋面板承載力不足 剛度不夠 或鉸接梁 板的鉸縫不能有效傳力時 可采用橋面補強加固法進行加固 受橋面補強層厚度的限制 這種加固方法主要適用于中小跨徑的橋梁 52 5 1 2附加影響采用橋面補強進行加固 橋面板或主梁恒載將有所增加 應(yīng)通過計算判斷橋面增厚后是否可以提高橋梁的有效承載能力 若恒載的增加影響較大 則應(yīng)考慮采用其他加固方法或與其他方法綜合運用 同時 加鋪補強層厚后 橋面高程也將受到影響 連接路面或橋面縱坡應(yīng)予調(diào)整 為減少補強層增加的恒載 往往必須先將原有的橋面鋪裝層鑿除 并要求對伸縮縫進行改造 53 5 1 3材料要求5 1 3 1鋼筋補強層中通常布設(shè)兩類鋼筋 一類為加固補強層與原結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)而設(shè)置的結(jié)合鋼筋 一端植埋于原結(jié)構(gòu)中 一端伸入補強層中 因錨固長度短 應(yīng)采用螺紋鋼筋以增加握裹力 保證新舊混凝土的有效結(jié)合 54 另一類是在補強層中布設(shè)的構(gòu)造鋼筋 補強層位于構(gòu)件計算截面受壓區(qū) 一般不設(shè)受力鋼筋 因而鋼筋直徑不應(yīng)過大 為加強與混凝土的聯(lián)結(jié) 也宜選用螺紋鋼筋 55 5 1 3 2混凝土補強層混凝土除應(yīng)具有粘結(jié)力強 收縮小 抗裂性能高外 還應(yīng)具有足夠的韌性 抗沖擊能力和抗?jié)B性 可以從施工工藝上采取適當(dāng)?shù)拇胧?改善混凝土的使用性能 56 1 使用外加劑 如防水劑 可增加混凝土密實性 提高抗?jié)B性 摻入膨脹劑可使混凝土產(chǎn)生適度膨脹 增強密實性 或配制補償收縮混凝土 減少干縮裂縫 提高抗裂防滲能力等 使用外加劑應(yīng)注意合理選擇品種 進行必要的試驗 施工時必須按產(chǎn)品說明書要求采用正確的摻入法 嚴(yán)格控制摻量 并適當(dāng)延長攪拌時間和加強養(yǎng)護 57 2 纖維混凝土具有抗裂性 韌性 延伸率 抗沖擊力和抗?jié)B能力高等特點 適合用于橋面補強加固 纖維一般采用全成纖維和鋼纖維 合成纖維應(yīng)能耐酸堿 高強度 變形能力大 低導(dǎo)熱 抗老化和無吸水性和腐蝕性等 施工時不易結(jié)團 分散均勻 操作方便 鋼纖維宜采用波形鋼纖維 長徑比在60 80之間 摻量不應(yīng)小于0 5 也不宜超過3 58 采用鋼纖維時應(yīng)注意纖維腐蝕 生銹引起的橋面污染 以及纖維暴露時對車輛輪胎的損害作用 59 5 1 3 3植筋膠植筋膠應(yīng)具備粘接力強 耐久性好 快硬性和低毒 無害等特性 一般可采用環(huán)氧樹脂類粘結(jié)材料 60 5 1 3 4界面劑由于舊混凝土表面的吸水特性 引起新舊混凝土界面不易粘結(jié) 采用界面劑可以增強它們之間的粘結(jié)力 界面劑應(yīng)對混凝土粘結(jié)力強 抗化學(xué)腐蝕 強度高 可用于潮濕表面 并有適當(dāng)?shù)牟僮鲿r間 61 5 1 4力學(xué)特點采用橋面補強層法加固時 加固結(jié)構(gòu)屬二次受力結(jié)構(gòu) 加固前原結(jié)構(gòu)已經(jīng)受力 補強層在加固后并不立即受力 而只有在新增荷載下 即第二次加載情況下才開始受力 其次 加固結(jié)構(gòu)存在補強層與原結(jié)構(gòu)整體工作 共同受力的問題 混凝土結(jié)合面上的強度較整體澆筑的強度要低 必須采取構(gòu)造措施克服這一弱點 62 當(dāng)混凝土結(jié)合面的強度可以保證補強層與原有梁 板 的整體受力工作性能時 所形成的加固構(gòu)件就是組合梁 板 也就具有組合構(gòu)件的分階段受力的特點 相應(yīng)具有 受拉鋼筋應(yīng)力超前 后澆混凝土受壓應(yīng)變滯后 和 荷載預(yù)應(yīng)力 等力學(xué)特征 63 補強層與原有梁 板 的結(jié)合面處于復(fù)合應(yīng)力狀態(tài) 結(jié)合面?zhèn)鬟f壓力 一般不存在問題 對于剪力和拉力 由于結(jié)合面混凝土所具有的抗剪和抗拉能力弱 易于出現(xiàn)裂縫 對配置結(jié)合鋼筋 表面加工成凹凸糙狀時 結(jié)合面開裂主要是結(jié) 64 合面上作用的剪力增大到一定程度而使混凝土中的主拉應(yīng)力達到其抗拉強度時 沿結(jié)合面出現(xiàn)局部水平裂縫 在斜裂縫開展至結(jié)合面引起局部水平裂縫后 隨著結(jié)合面相對滑移的增大 結(jié)合面的裂縫寬度也相應(yīng)增大 因而使穿過結(jié)合面的結(jié)合鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力 而其所產(chǎn)生的 65 反作用力對結(jié)合面形成了約束作用 使結(jié)合面的裂縫開展受到了抑制 剪力得以通過結(jié)合面上混凝土的骨料咬合摩阻力和結(jié)合鋼筋的銷栓作用來傳遞 此時 梁 板 的承載力由其它強度控制 并不發(fā)生沿結(jié)合面破壞的情況 66 5 1 5施工工序5 1 5 1施工工序在開展橋面補強層加固施工之前 應(yīng)做好各項準(zhǔn)備工作 必要時應(yīng)對橋梁質(zhì)量進行核查 重點查明橋梁主要病害的發(fā)展 變化情況和其他隱患 檢查結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與設(shè)計計算所采用的參數(shù) 假定等是否相符 哪如差異顯著 應(yīng)重新進行計算 分析 67 補強層加固施工項目主要包括結(jié)合面處理 補強層混凝土澆筑等 而且由于均在橋面施工 操作方便 施工工序也相對簡單 工序詳見下圖 68 施工工序 清理橋面或鏟除橋面鋪裝 缺陷 病害處理 結(jié)合面處理 植埋結(jié)合鋼筋及布設(shè)補強層鋼筋網(wǎng) 澆筑補強層混凝土 養(yǎng)生 重鋪橋面 安裝附屬設(shè)施 清理現(xiàn)場 開放交通 69 5 1 5 2橋面板 主梁 結(jié)合面處理結(jié)合面處理對保證新舊混凝土整體受力 共同工作具有重要作用 結(jié)合面應(yīng)鑿除原結(jié)構(gòu)表面浮漿 使骨料外露 形成4 6mm自然凹凸粗糙面或用機械刻槽形成粗糙面 并徹底清掃干凈 要求施工時不能損壞原結(jié)構(gòu)混凝土的強度 70 不應(yīng)有局部光滑結(jié)合面 對存在缺陷的部位 應(yīng)進行修補 如空洞 在鑿除疏松部分混凝土后 用強度高一級的細(xì)石子混凝土填筑密實 出現(xiàn)鋼筋銹蝕引起混凝土脹裂時 先剔除松動開裂的混凝土 再進行鋼筋表面除銹和防護等 71 5 1 6構(gòu)造措施 1 橋面板 主梁 表面應(yīng)做成凹凸不小于4 6mm粗糙面 無表面浮漿 骨料外露清晰 亦可在表面涂刷界面劑以加強新舊混凝土的粘結(jié) 72 2 補強層宜選用較高標(biāo)號混凝土 其標(biāo)號不應(yīng)低于C30及主梁混凝土標(biāo)號 厚度不宜小于10cm 73 3 結(jié)合面應(yīng)設(shè)置結(jié)合鋼筋 結(jié)合鋼筋宜用螺紋鋼筋 直鋼筋末端彎成直鉤 縱向設(shè)置間距不應(yīng)大于50cm 直徑不小于8mm 也不應(yīng)大于20mm 結(jié)合鋼筋植埋于橋面板 主梁 的深度符合膠粘材料的要求 伸入補強層的直線長度不宜小于5d d為結(jié)合鋼筋直徑 大于6cm 74 4 補強層與原結(jié)構(gòu)混凝土齡期一般相差較大 為減少和避免補強層出現(xiàn)收縮裂縫 補強層中須設(shè)構(gòu)造鋼筋 其間距應(yīng)不大于20cm 直徑宜在6 16mm之間 75 5 1 7工序質(zhì)量控制與加固工程質(zhì)量檢驗評定方法5 1 7 1工序質(zhì)量控制方法工序質(zhì)量控制以目視檢查為主 重點檢查缺陷修補 接合面處理 結(jié)合鋼筋植埋 補強層混凝土澆筑等工序 要求缺陷修補后結(jié)構(gòu) 76 尺寸 強度基本恢復(fù) 外觀接近原樣 處理完的結(jié)合面應(yīng)干凈 粗糙 粗糙度符合構(gòu)造要求 結(jié)合鋼筋植埋應(yīng)使孔徑 孔位 孔深合適 鋼筋與接合面垂直 外露端高度與埋入段長度符合設(shè)計要求 在結(jié)合面充分濕潤 或界面劑涂刷好后 方可澆筑補強層混凝土 嚴(yán)格控制混凝土的質(zhì)量 震搗合理 并及時養(yǎng)護 77 5 1 7 2加固工程質(zhì)量檢驗評定方法 1 補強層加固所用材料的種類 型號 規(guī)格 數(shù)量和質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計要求 2 按規(guī)定的程序施工 膠粘材料的配置 使用時間應(yīng)嚴(yán)格按產(chǎn)品說明進行控制 78 3 結(jié)合面處理不得破壞原結(jié)構(gòu)的混凝土強度 鉆孔應(yīng)避讓混凝土中的預(yù)應(yīng)力筋束和普通鋼筋 4 補強層不得出現(xiàn)露筋和空洞現(xiàn)象 5 按設(shè)計要求對缺陷進行修補 79 5 1 8評述 1 橋面補強加固法施工活動全部在橋面進行 操作便利 易于控制工程質(zhì)量 80 2 補強層僅增加受壓區(qū)混凝土面積 承載能力提高幅度受原結(jié)構(gòu)受拉區(qū)鋼筋的面積和強度影響而受限制 宜與其它加固方法如粘鋼板 貼碳纖維等結(jié)合使用 補強效果更加明顯 81 3 此加固方法對新舊混凝土結(jié)合面和收縮差動變形提出了特殊構(gòu)造要求 以保證實現(xiàn)加固結(jié)構(gòu)符合疊合結(jié)構(gòu)的受力特征 82 5 2預(yù)應(yīng)力加固法 83 5 2 1特點及適用條件5 2 1 1預(yù)應(yīng)力加固方法的特點 1 施工工藝簡單 干擾交通少 所需設(shè)備簡單 人力投入少 工期短 經(jīng)濟效益明顯 84 2 能較大幅度提高或恢復(fù)橋梁的承載能力 3 對原結(jié)構(gòu)損傷小 可以做到不影響橋下凈空 不增加路面標(biāo)高 4 預(yù)應(yīng)力加固需要可靠的防腐設(shè)計 85 5 2 1 2預(yù)應(yīng)力加固方法的適用條件 1 適用于正截面受彎承載能力不足或正截面受拉區(qū)鋼筋銹蝕的情況 86 2 適用于梁抗彎剛度不足導(dǎo)致的梁撓度超過規(guī)范或由于剛度太小導(dǎo)致梁的受拉區(qū)裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的情況 3 適用于梁斜截面受剪承載能力不足的情況 87 5 2 2附加影響 1 預(yù)應(yīng)力加固法 實際上是改變了梁體原有受力體系 結(jié)構(gòu)加固以后 新的受力體系在荷載作用下的力學(xué)行為與原來的結(jié)構(gòu)是有差異的 預(yù)應(yīng)力加固完成后 由于預(yù)應(yīng)力的作用 原來的受力結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不同程度的卸載現(xiàn)象 導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)發(fā)生內(nèi)力重分布 88 2 由于預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向塊和錨固點存在著巨大的集中力 這一區(qū)域的受力比較復(fù)雜 3 由于預(yù)應(yīng)力加固梁橋時預(yù)應(yīng)力筋布置在梁截面外部 易受環(huán)境 如溫度 酸性氣體等 的影響 89 5 2 3力學(xué)特點預(yù)應(yīng)力加固方法實際上是使被加固結(jié)構(gòu)成為一個帶柔性拉桿的超靜定結(jié)構(gòu) 與其他預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或其他加固方法不同的是 加固前橋梁所受荷載由恒載和活載組成 預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制值是在上部結(jié)構(gòu)的 90 恒載作用下讀取的 即帶載加固 因此在計算預(yù)應(yīng)力筋荷載作用下的應(yīng)力增量時 應(yīng)僅考慮活載的作用 根據(jù)上述受力特點 可將預(yù)應(yīng)力加固梁橋結(jié)構(gòu)分為施加預(yù)應(yīng)力與活載作用兩個階段進行受力分析 91 5 2 4施工工序5 2 4 1原梁體鋼筋位置探測體外索加固施工時需對上錨固點 滑塊墊板及跨中預(yù)應(yīng)力鋼筋固定支座的位置進行準(zhǔn)確的放樣定位 由于梁的頂板和腹板中均有鋼筋存在 特別是受力鋼筋 一般要適當(dāng)調(diào)整以避開這些鋼筋 位置調(diào)整后應(yīng)對體系重新進行檢算 92 5 2 4 2加固材料及施工現(xiàn)場準(zhǔn)備加工好體外預(yù)應(yīng)力筋 準(zhǔn)備好錨固用器材和施加預(yù)應(yīng)力的機械設(shè)備 需要在錨固端設(shè)置橫梁來錨固體外預(yù)應(yīng)力筋 制備用來粘貼錨固和支承鋼墊板的高強粘結(jié)劑 設(shè)置錨固點 錨栓孔打眼 93 5 2 4 3滑塊及墊板施工根據(jù)放樣的轉(zhuǎn)向塊位置 將轉(zhuǎn)向塊部位的混凝土鑿除2cm左右 涂環(huán)氧膠液后用環(huán)氧砂漿找平 把支承板粘貼在轉(zhuǎn)向點 轉(zhuǎn)向塊需設(shè)置錨栓錨固 以確保安全 94 5 2 4 4預(yù)應(yīng)力筋的安裝及張拉檢查完施工機具和預(yù)應(yīng)力錨具 夾具后 按照加固設(shè)計 安裝預(yù)應(yīng)力筋 張拉程序為 初張力 10 逐步加力直到超張拉 105 穩(wěn)壓兩分鐘后降回設(shè)計預(yù)拉力 100 錨固 卸頂 95 5 2 4 5防腐處理加固體系中的主要鐵件如水平筋 斜筋 鋼絲束 滑塊 支承座 墊板 錨固座等均應(yīng)進行防腐處理 高強鋼絲 鋼絞線應(yīng)采用熱擠PE套管防腐 防腐工作應(yīng)盡可能在施工準(zhǔn)備階段完成 條件不具備時也要在預(yù)應(yīng)力張拉后盡早完成 96 5 2 5構(gòu)造措施5 2 5 1平筋亦稱水平拉桿 多由高強螺紋粗鋼筋 鋼絲束或鋼絞線組成 其作用是在梁受拉部位施加縱向預(yù)應(yīng)力 從而使梁截面承載能力提高 97 5 2 5 2斜筋斜筋亦稱為斜桿 多由高強粗鋼筋或槽鋼做成 斜桿一端通過轉(zhuǎn)向塊與水平筋連接 一端錨固于梁端上部或梁端腹板處 斜桿的作用是提供梁端部位的負(fù)彎矩和預(yù)剪力 98 5 2 5 3錨固點或錨固橫梁根據(jù)錨固位置和錨固方法的不同 錨固點的構(gòu)造是不同的 加固設(shè)計時 應(yīng)當(dāng)根據(jù)被加固梁的實際情況作個別設(shè)計 99 5 2 5 4轉(zhuǎn)向塊轉(zhuǎn)向塊又稱豎向支撐 當(dāng)斜筋與水平鋼筋非同一根鋼筋時 通過轉(zhuǎn)向塊使兩者連接為一體 當(dāng)斜筋與水平筋為同一根鋼筋時 體外力筋通過轉(zhuǎn)向塊轉(zhuǎn)向 100 5 2 6評述預(yù)應(yīng)力加固法是一種主動加固法 能較大幅度的提高構(gòu)件的承載能力 且施工簡單 方便 在加固方法選擇過程中 宜優(yōu)先考慮 101 5 3粘貼碳纖維片加固法 102 5 3 1特點及適用條件粘碳纖維 CFRP 片材具有輕質(zhì)高強 操作簡單 易于粘貼 不銹蝕的優(yōu)點 可用于抗彎 抗剪 抗壓 偏心受壓 及抗震等多種形式的加固 103 該方法適用于混凝土梁橋 板橋的抗彎和抗剪加固 對于配筋率較低或鋼筋銹蝕嚴(yán)重的舊橋 加固效果尤為顯著 還適用于混凝土墩柱的抗剪 抗壓補強 抗震延性補強以及地震破壞后的修復(fù)等 其適用性見下表 104 CFRP片材對于各種加固類型的適應(yīng)性 105 需要注意是 在采用該技術(shù)加固時必須嚴(yán)格遵守材料商對碳纖維片材和粘結(jié)劑等提供的環(huán)境要求 如溫度 濕度等 106 5 3 2力學(xué)特點碳纖維片材受拉時呈線彈性關(guān)系直至破壞 其脆性性能與鋼筋的延性有明顯的區(qū)別 一方面碳纖維片材不具備鋼筋所擁有的延性 加固后結(jié)構(gòu)的延性將受到限制 另一方面由于碳纖維片材的延性缺乏 構(gòu)件中的應(yīng)力重分布將受到約束 因此 在粘貼碳纖維片材的結(jié)構(gòu)設(shè)計中不能簡單地將碳纖維片材作為鋼筋的替代物 必須考慮碳纖維片材的脆性特點 107 5 3 3設(shè)計原則 1 混凝土橋梁結(jié)構(gòu)自重大 加固時不能完全卸載 必須考慮二次受力 108 2 混凝土橋梁結(jié)構(gòu)尺度大 由實驗室條件下得到的經(jīng)驗公式不一定都能適用于橋梁結(jié)構(gòu)的加固 因此必需對這些公式進行修正 如修正安全系數(shù)等 109 3 加固設(shè)計計算時 所有的設(shè)計狀況和荷載組合都必須考慮到 計算過程包括承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的驗算 一般情況下 正常使用極限狀態(tài)將控制加固設(shè)計 110 4 承載力極限狀態(tài)的驗算中要考慮到可能發(fā)生的各種破壞形態(tài) 通常將破壞模式分為2大類 即粘貼碳纖維片材后能整體工作的構(gòu)件與不能整體工作的構(gòu)件 如發(fā)生片材脫落等早期破壞的情況 111 5 正常使用極限狀態(tài)的驗算包括 應(yīng)力的限制以避免鋼筋的屈服 混凝土的破壞或過度徐變和CFRP的斷裂 變形的限制 開裂的限制 包括粘結(jié)界面 以保證結(jié)構(gòu)的耐久性與粘結(jié)的完整性 112 6 意外的設(shè)計情況 即特殊的設(shè)計 應(yīng)考慮由于撞擊 故意破壞或火災(zāi)等引起的碳纖維片材的脫落 113 5 3 4施工工序粘貼CFRP片材加固的一般施工工藝流程為 構(gòu)件表面處理 涂刷底層樹脂 找平修補 粘貼FRP片材 表面防護 114 5 3 5工序質(zhì)量控制與加固工程質(zhì)量檢驗方法5 3 5 1工序質(zhì)量控制工序質(zhì)量控制以目視檢查和錘擊為主 重點檢查缺陷修補 構(gòu)件表面處理 涂刷底層樹脂和粘貼CFRP片材等工序 115 1 CFRP片材在運輸 儲藏中不得受擠壓 以免CFRP片材受損 也不得直接日曬和雨淋 粘結(jié)材料應(yīng)陰涼密閉儲存 116 2 各工序的施工質(zhì)量 由工長負(fù)責(zé)指導(dǎo) 監(jiān)督 每一道工序完成后督促操作小組自檢 確認(rèn)合格并提請技術(shù)員檢查認(rèn)可后才能進行下道工序 否則必須返工至合格為止 貼片前 后 還要由技術(shù)員請業(yè)主代表或監(jiān)理人員檢查 作貼片數(shù)量與質(zhì)量的簽認(rèn) 不貼片的部位 最后一道工序也要由業(yè)主代表或監(jiān)理人員簽認(rèn) 117 3 各工序的施工質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)定進行施工 118 5 3 5 2加固工程質(zhì)量檢驗方法 1 基本要求 所有進場材料 包括CFRP片材和粘結(jié)材料 應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 并具有出廠合格證 其各種性能指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)均應(yīng)符合設(shè)計和相關(guān)規(guī)范的要求 適合現(xiàn)場溫度 濕度條件 119 應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范進行各工序隱蔽工程檢驗與驗收 如施工質(zhì)量不能滿足相關(guān)條款要求時 應(yīng)立即采取補救措施或返工 120 CFRP片材實際粘貼面積 搭接長度等符合設(shè)計要求 必要時可對施工質(zhì)量進行現(xiàn)場抽樣檢驗 必要時可對CFRP片材和配套樹脂粘結(jié)材料進行現(xiàn)場取樣檢驗 121 CFRP片材與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量可用小錘輕輕敲擊或手壓CFRP片材表面的方法來檢查 總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95 當(dāng)CFRP片材的空鼓面積小于10000mm2時 可采用針管注膠方式進行補救 當(dāng)空鼓面積大于10000mm2時 宜將空鼓處的CFRP片材切除 重新搭接貼上等量的CFRP片材 搭接長度應(yīng)不小于100mm 122 2 實測項目實測項目參照 公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn) JTJ071 98 相關(guān)規(guī)定進行檢驗評定 特殊實測項目見下表 123 特殊實測項目 124 5 3 6評述 1 粘貼CFRP片材加固混凝土橋梁 對于配筋較低或鋼筋銹蝕嚴(yán)重的梁 板進行抗彎和抗剪加固 可以取得很好的效果 對于配筋率較高的梁 板 僅采用粘貼CFRP加固往往達不到要求的加固效果 此時可以考慮采用混合加固方法 125 2 對于混凝土墩柱 粘貼CFRP片材進行抗壓或抗震加固效果顯著 對震后墩柱的修復(fù)也有較好的效果 126 5 4粘貼鋼板加固法 127 5 4 1特點及適用條件主梁承載力不足 或縱向主筋出現(xiàn)嚴(yán)重的銹蝕 或梁板橋的主梁出現(xiàn)嚴(yán)重橫裂縫 可用粘結(jié)劑及錨栓將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位 使其與結(jié)構(gòu)形成整體 以鋼板代替增設(shè)的補強鋼筋 提高橋梁的承載能力 128 粘鋼加固適用于受彎 受剪和受拉構(gòu)件 適用的環(huán)境溫度在 20 60 范圍內(nèi) 相對濕度不大于70 及無化學(xué)腐蝕地區(qū) 129 5 4 2附加影響 1 須對結(jié)合面進行處理 并鉆埋螺栓孔 對原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷 2 鋼板需作防腐處理 增加了日后養(yǎng)護的費用 130 5 4 3力學(xué)特點在適筋范圍內(nèi) 隨著荷載的增加 原梁中鋼筋屈服 鋼板隨著也達到屈服 隨即混凝土被壓碎而破壞 131 對粘鋼加固受彎構(gòu)件 破壞前外貼鋼板與混凝土之間具有較好的粘貼性能 可以保證鋼板與被加固構(gòu)件間的共同工作 并保證鋼板達到屈服強度 但是 進入破壞階段后 多數(shù)構(gòu)件鋼板與混凝土之間發(fā)生局部剝離 沿板與混凝土交界面 出現(xiàn)較長的順筋裂縫 混凝土被撕裂 因此導(dǎo)致構(gòu)件破壞 132 對粘鋼加固受剪構(gòu)件 構(gòu)件的破壞類似于普通鋼筋混凝土受剪構(gòu)件 首先出現(xiàn)斜裂縫 然后裂縫不斷發(fā)展 鋼板應(yīng)力明顯增大 最后構(gòu)件產(chǎn)生破壞 但是 在構(gòu)件受力過程的后期 明顯可以觀察到錨固端的局部損傷 甚至剝離 133 5 4 4施工工序5 4 4 1加固構(gòu)件結(jié)合面處理 1 對很舊很臟的混凝土構(gòu)件的粘合面 應(yīng)先用硬毛刷沾高效洗滌劑 刷除表面油垢污物后用冷水沖洗 再對粘合面進行打磨 除去2 3mm厚表層 直至完全露出新鮮面 并用壓縮空氣除去粉塵 處理后 若表面嚴(yán)重凹凸不平 可用環(huán)氧樹脂砂漿修補 134 2 如果混凝土表面不是很臟很舊 則可直接對粘合面進行打磨 去掉1 2mm厚表層 用壓縮空氣除去粉塵 用棉花沾丙酮擦試表面 135 3 對于新混凝土粘合面 先用角磨機將粘合面磨平 再用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去 用棉花沾丙酮擦試表面 136 4 對于齡期在3個月以內(nèi) 或濕度較大的混凝土構(gòu)件 粘鋼前尚須進行人工干燥處理 137 5 4 4 2鋼板粘合面處理 1 如鋼板未生銹或輕微銹蝕 可用噴砂 砂布或平砂輪打磨 直至出現(xiàn)金屬光澤 打磨粗糙度越大越好 打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直 然后用脫脂棉花沾丙酮擦試干凈 138 2 如鋼板銹蝕嚴(yán)重 須先用適度鹽酸浸泡20min 使銹層脫落 再用石灰水沖洗 中和酸離子 最后用平砂輪打磨出紋道 再用丙酮擦試干凈 139 5 4 4 3卸荷為了減輕粘貼鋼板的應(yīng)力 應(yīng)變滯后現(xiàn)象 粘貼鋼板及膠液固化期間應(yīng)封閉交通 140 5 4 4 4配膠粘結(jié)劑中最常用的是環(huán)氧類粘結(jié)劑 環(huán)氧類粘結(jié)劑分為甲 乙兩組 使用前應(yīng)進行現(xiàn)場質(zhì)量檢驗 合格后方能使用 141 5 4 4 5粘貼粘結(jié)劑配制好后 用抹刀同時涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板上 厚度1 3mm 中間厚邊緣薄 然后將鋼板貼于預(yù)定位置 若是立面粘貼 為防止流淌 可加一層脫蠟玻璃絲布 粘好鋼板后 用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板 如無空洞聲 表示已粘貼密實 否則應(yīng)剝下鋼板補膠 重新粘貼 142 5 4 4 6固定與加壓鋼板粘貼好后立即用特制U型夾具夾緊或用木桿頂撐 壓力保持為0 05 0 1MPa 以使膠液剛從鋼板邊縫擠出為度 若用膨脹螺栓固定 膨脹螺栓一般是鋼板的永久附加錨固 其埋設(shè)孔洞應(yīng)與鋼板一道于涂膠前鉆成 143 5 4 4 7固化環(huán)氧類粘結(jié)劑在常溫下固化 保持在20 以上 24h即可拆除夾具或支撐 若低于15 應(yīng)采用人工加溫 一般用紅外線燈加熱 固化期間不得對鋼板有任何擾動 144 5 4 5構(gòu)造措施 1 混凝土強度等級不應(yīng)低于C20 2 鋼板厚度以2 6mm為宜 一般取4mm 145 3 粘接鋼板的錨固長度對于受拉區(qū)不得小于200t t為鋼板厚度 亦不得小于60mm 對于受壓區(qū) 不得小于160t 亦不得小于480mm 對于大跨度結(jié)構(gòu)或可能經(jīng)受反復(fù)荷載的結(jié)構(gòu) 錨固區(qū)尚宜增設(shè)U型箍板或螺栓等附加錨固措施 146 4 鋼板及其鄰接的混凝土表面 應(yīng)進行密封防水防腐處理 如采用M15水泥砂漿抹面 其厚度對于梁不應(yīng)小于20mm 對于板不應(yīng)小于15mm 147 5 4 6工序質(zhì)量控制與加固工程質(zhì)量檢驗評定方法5 4 6 1工序質(zhì)量控制工序質(zhì)量控制以目視和錘擊檢查為主 重點檢查結(jié)合面處理 植埋螺栓 粘貼 固化等工序 要求對粘貼后的鋼板進行粘貼性能試驗 以確保粘貼后的鋼板能夠與原結(jié)構(gòu)共同受力 148 5 4 6 2加固工程質(zhì)量檢驗評定方法 1 基本要求 粘貼鋼板加固所用材料類別 規(guī)格及質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求 按規(guī)定的程序施工 加壓及固化時間應(yīng)符合設(shè)計要求 149 錨固螺栓數(shù)量 規(guī)格 鋼板的搭接長度不得少于設(shè)計值 按設(shè)計要求進行防腐處理 150 2 實測項目實測項目參照 公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn) JTJ071 98 相關(guān)規(guī)定進行檢驗評定 特殊實測項目見下表 151 特殊實測項目 152 5 4 6 3外觀鑒定所有鋼板 螺栓表面應(yīng)無鐵銹 鋼板周圍應(yīng)有膠液擠出 153 5 4 7評述 1 粘貼鋼板由于重量輕 操作便利 易于控制工程質(zhì)量 2 鋼板由于拉壓強度均很高 加之粘貼后的鋼板主要承受活載 對于受彎 受剪和受拉構(gòu)件其補強效果優(yōu)于加大混凝土截面 154 3 結(jié)合面處理和鉆埋螺栓孔對原結(jié)構(gòu)有一定損傷 因此施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行施工 將損傷程度降到最低 155 5 5外包鋼加固法 156 5 5 1特點及適用范圍外包鋼加固法施工簡便 效果直觀明顯 對施工環(huán)境影響小 成本低 不顯著增大原構(gòu)件截面尺寸和自重 但可大幅度提高其承載能力 157 外包鋼加固法適用于提高受壓為主構(gòu)件 橋墩 拱肋 桁架桿等 的承載力 剛度及延性 適用的環(huán)境溫度在 20 60 范圍內(nèi) 相對濕度不大于70 及無化學(xué)腐蝕地區(qū) 158 5 5 2附加影響 1 須對結(jié)合面進行處理 并鉆埋螺栓孔 對原結(jié)構(gòu)有一定損傷 2 鋼材需作防腐處理 增加了日后養(yǎng)護的費用 159 5 5 3材料要求 1 鋼材外包鋼采用的型鋼 鋼板 扁鋼和鋼管以3號鋼 16錳鋼為宜 鋼材 連接螺栓及焊縫的強度設(shè)計值 應(yīng)按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定采用 160 2 混凝土被加固構(gòu)件混凝土強度不宜低于C20 表面應(yīng)鑿除疏松雜質(zhì) 露出新鮮密實混凝土 161 3 連接材料 濕式外包鋼法中 當(dāng)采用化學(xué)漿液灌漿連接時 其漿液組成在工程應(yīng)用前應(yīng)進行試配 選擇可灌性好 收縮性小 粘結(jié)強度高 固化時間可調(diào)整 耐久性好 且材料是無毒或低毒的漿液 162 外包鋼材與原混凝土宜采用膨脹螺栓或植鋼筋連接 以保證兩者協(xié)同工作 其質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定 163 5 5 4力學(xué)特點干式外包鋼加固法受力簡單直觀 外包鋼可以按剛度比分擔(dān)原結(jié)構(gòu)的荷載 加固效果明顯 164 濕式外包鋼加固法除角鋼可以分擔(dān)原結(jié)構(gòu)的荷載 外套扁鋼箍可以對核心混凝土產(chǎn)生約束作用 提高其受壓強度 加固效果較干式外包鋼加固法好 165 5 5 5施工工序5 5 5 1構(gòu)件表面處理 1 刷除構(gòu)件表面油垢污物 然后對粘合面打磨 直到完全露出新鮮密實混凝土 并用壓縮空氣去除粉塵 166 2 構(gòu)件表面打磨平整后 刷環(huán)氧樹脂漿一薄層 或填抹乳膠水泥 水泥砂漿等找平材料 3 對于齡期在3個月以內(nèi) 或濕度較大的混凝土構(gòu)件 外包鋼加固前須進行人工干燥處理 167 4 鋼材粘合面處理 對鋼材表面進行除銹打磨 直至出現(xiàn)金屬光澤 打磨粗糙度越大越好 打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直 然后用脫脂棉花沾丙酮擦試干凈 168 5 5 5 2固定在處理好的柱角處抹上乳膠水泥 水泥砂漿 厚度5mm 并立即將角鋼粘貼上 然后用夾具在兩個方向?qū)⒅慕墙卿搳A緊 夾具間距600mm左右 再將扁鋼箍與角鋼焊接 整個焊接過程應(yīng)在膠漿初凝前完成 169 5 5 5 3填塞膠泥對于濕式外包鋼加固法 應(yīng)在型鋼與原結(jié)構(gòu)之間填塞膠泥 使二者結(jié)合密實 170 5 5 5 4防腐處理按設(shè)計要求進行防腐處理 171 5 5 6工序質(zhì)量控制工序質(zhì)量控制以目視和錘擊檢查為主 重點檢查結(jié)合面處理 預(yù)埋件 固定等工序 要求對外包鋼的粘貼性能進行試驗 以確保外包鋼能夠與原結(jié)構(gòu)共同受力 172 5 5 7評述 1 外包鋼加固法可以直觀地提高構(gòu)件的承載力 2 施工方便簡單 3 從技術(shù)經(jīng)濟角度講 外包鋼加固法用于受壓構(gòu)件最為合理 受彎構(gòu)件次之 173 5 6增大截面和配筋加固法 174 5 6 1特點和適用條件該加固方法是在構(gòu)件表面加大混凝土尺寸 增加受力鋼筋 使其與原結(jié)構(gòu)形成整體 從而增大構(gòu)件有效高度和受力鋼筋面積 增加構(gòu)件的剛度 提高橋梁整體承載能力 這種加固方法廣泛應(yīng)用于梁 板 橋及拱橋拱肋的加固 175 5 6 2附加影響加大構(gòu)件截面時 會使上部結(jié)構(gòu)恒載增加 對原結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)承載能力有一定影響 176 5 6 3材料要求 1 優(yōu)先選用早強沙漿和早強混凝土 或膨脹混凝土 2 配制混凝土用的石子宜用堅硬耐久的卵石或碎石 其最大粒徑不宜大于20mm 177 3 當(dāng)采用鋼筋補強時 縱向受力鋼筋的直徑不宜12mm 封閉式箍筋直徑不宜小于8mm U型箍筋直徑宜與原有箍筋直徑相同 178 4 當(dāng)采用型鋼和鋼板補強時 應(yīng)將其和原結(jié)構(gòu)的鋼筋進行聯(lián)結(jié) 或采用錨栓與原結(jié)構(gòu)聯(lián)系 切實保證力的有效傳遞和能夠參與原結(jié)構(gòu)共同受力 179 5 6 4力學(xué)特點 1 增大主梁混凝土截面和增加配筋后 使主梁成為二次受力的疊合構(gòu)件 原主梁的混凝土和鋼筋除了已有的應(yīng)力外 還需要承受后期恒載和活載產(chǎn)生的應(yīng)力 因此需按二次受力的疊和梁進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的演算 180 2 如果橋面鋪裝部分得到加固 可適當(dāng)考慮部分鋪裝層參與受力 181 5 6 5施工工序5 6 5 1為了加強新 舊混凝土的結(jié)合 應(yīng)對原構(gòu)件混凝土存在的缺陷清理至密實部位 并將構(gòu)件表面鑿毛 要求打成麻坑或溝槽 溝槽深度不宜小于6mm 間距不宜大于箍筋的間距或200mm 182 5 6 5 2當(dāng)采用三面或四面外包方法加固舊橋構(gòu)件時 應(yīng)將構(gòu)件的棱角敲掉 同時應(yīng)除去浮碴 塵土 5 6 5 3原有混凝土表面應(yīng)沖洗干凈 澆筑混凝土前 原混凝土表面應(yīng)以水泥漿等界面劑進行處理 以加強新 舊混凝土的結(jié)合 183 5 6 5 4對原有和新設(shè)受力鋼筋應(yīng)進行除銹處理 有條件時 在受力鋼筋施焊前采取卸荷或支頂措施 并逐根分區(qū)分段分層進行焊接 以減少原受力鋼筋的熱變形 使原結(jié)構(gòu)的承載力不致遭受較大影響 184 5 6 5 5外包混凝土加固法施工不如整澆混凝土構(gòu)件方便 必須采取措施 保證模板搭設(shè) 鋼筋安置以及新混凝土的澆筑和振搗的質(zhì)量 以達到混凝土密實要求 同時 應(yīng)加強新澆混凝土的養(yǎng)護 養(yǎng)護期最好達14d以上 185 5 6 5 6增焊主筋法當(dāng)結(jié)構(gòu)因主筋應(yīng)力超過容許范圍而又受到橋下凈空限制不宜加大截面高度時 可采用只增焊主筋的方法進行加固 其要點如下 186 1 增焊主筋首先鑿開梁的混凝土保護層 露出主筋 將原箍筋切斷拉直 再把新增鋼筋焊在原主筋上 增焊鋼筋的斷頭宜設(shè)在彎矩較小的截面 為減少焊接時的溫度應(yīng)力 采用斷續(xù)雙面焊縫 從跨中向兩端依次施焊 187 2 增設(shè)箍筋如果原橋梁的箍筋不足 梁腹出現(xiàn)剪切裂縫 則加固過程中 在增焊主筋的同時 應(yīng)在梁的側(cè)面增加箍筋 具體作法是在梁腹上埋上梢釘 把補充的箍筋固定起來 并把箍筋上端埋入橋面板中 188 3 卸除部分恒載加固時為了減少原結(jié)構(gòu)的截面應(yīng)力 使新增加的鋼筋充分發(fā)揮作用 有條件時應(yīng)采取多點起頂措施 將梁頂起 或鑿除部分橋面鋪裝 然后再進行加固 起頂位置和噸位由計算來確定 189 4 恢復(fù)保護層鋼筋焊接好并接長箍筋后 應(yīng)重新做好保護層 材料最好是用環(huán)氧樹脂小石子混凝土 砂漿 或膨脹水泥混凝土 砂漿 修復(fù)保護層 通常有三種可供選擇使用的方法 涂抹法 壓力灌注法 噴護法 采用噴護法時 應(yīng)采取分層噴護水泥砂漿 每次噴涂厚度為1 3cm為宜 待砂漿達到一定的強度后 最后進行表面整修 190 5 6 6構(gòu)造措施 1 采用增大混凝土截面法加固橋梁時 新澆混凝土的最小厚度不應(yīng)小于40mm 用噴射混凝土施工時不應(yīng)小于50mm 191 2 加固的受力鋼筋與原結(jié)構(gòu)的受力鋼筋間的凈距不應(yīng)大于20mm 并采用短筋焊接連接 箍筋應(yīng)采用封閉式或U形箍筋 192 3 當(dāng)加固的受力鋼筋與構(gòu)件的受力鋼筋采用短筋焊接時 短筋的直徑不應(yīng)小于20mm 長度不小于5d d為新增縱筋和原有縱筋直徑的小值 各短筋的中距不大于50mm 193 4 當(dāng)用單側(cè)或雙側(cè)加固時 應(yīng)設(shè)置U型箍筋 U型箍筋應(yīng)焊在原有箍筋上 單面焊縫長度為10d 雙面焊縫為5d d為U型箍筋直徑 U型箍筋還可焊在增設(shè)的錨釘上 或直接伸入錨孔內(nèi)錨固 錨釘直徑d不應(yīng)小于10mm 錨釘 194 距構(gòu)件邊沿不小于3d 且不小于40mm 錨釘錨固深度不小于10d 并采用環(huán)氧砂漿或高標(biāo)號水泥砂漿將錨釘錨固于原構(gòu)件內(nèi) 鉆孔直徑應(yīng)大于錨釘直徑4mm 195 5 6 7評述采用該加固方法 主梁的受力明確 計算簡單方便 加固后主梁的強度 剛度 穩(wěn)定性得到明顯提高 裂縫可以得到修補 加固效果顯著 且施工方法便利 能在橋下施工 基本上不影響交通 加固工作量小 不影響原有橋梁在整體效果 但現(xiàn)場作業(yè) 養(yǎng)護期較長 加固初期 需適當(dāng)中斷交通 橋下凈空有所減小 196 5 7增加構(gòu)件加固法 197 5 7 1綜述5 7 1 1一般說明當(dāng)墩臺地基安全性能好 并具有承載能力 上部結(jié)構(gòu)也基本完好 但其承載能力不能滿足要求 或要求加寬橋面時 通過增設(shè)縱梁來提高承載能力或適應(yīng)拓寬改建要求 對于要進行拓寬改造的則還需要對墩臺進行拓寬 198 5 7 1 2常使用的方法根據(jù)增加構(gòu)件及新舊主梁聯(lián)合受力形式可分為 199 1 增設(shè)縱梁加固 不拓寬橋面 2 增設(shè)邊梁加固 3 單邊拓寬技術(shù)改造 4 雙邊拓寬技術(shù)改造 5 增加輔助橫梁加固 200 5 7 1 3荷載橫向分布計算說明增加構(gòu)件加固方案與新橋的設(shè)計相似 主要考慮到新增主梁與鑿去部分翼緣板的縱梁在截面 混凝土標(biāo)號與齡期不同而導(dǎo)致的彈性模量 以及剛度上的不同 按不等剛度并根據(jù)加固后的橋梁構(gòu)造特點選擇荷載橫向分布計算方法進行橫向分布系數(shù)計算 并計算各縱梁的受力 根據(jù)各受力設(shè)計新縱梁的配筋 201 5 7 2增設(shè)縱梁加固法 不拓寬橋面 5 7 2 1特點及適用條件此方法要求原橋墩臺及基礎(chǔ)在提高承載能力方面尚有潛力 它可以較為有效地提高結(jié)構(gòu)的承載能力 202 采用新增加主梁的加固方法對于過去常用的少主梁或雙主梁整體現(xiàn)澆式橋梁的加固改造尤為有利 這種上部結(jié)構(gòu)不僅主梁間距大 新增的主梁容易布置及澆筑 增加主梁后對上部結(jié)構(gòu)的承載能力可以明顯的提高 且增加主梁后也改善了原有橋面板的受力情況 見圖1 203 圖1增設(shè)縱梁加固 204 5 7 2 2附加影響 1 新梁混凝土收縮徐變會引起新舊主梁的聯(lián)結(jié) 若聯(lián)貫方式不當(dāng) 將影響加固效果 2 吊裝安置新主梁時 難免對舊梁的撞擊 205 3 鑿除切割舊梁翼緣可能有過大沖擊力而對梁體部分帶來一定程度損傷 4 伸縮縫等附屬部分均要拆換 要加入不少新支座 5 需對原橋附設(shè)的管線妥善處理 206 5 7 2 3力學(xué)特點增加了主梁片數(shù) 減小了分配在每片梁上的活載 若承受與加固前同樣的車輛荷載 每片梁所承擔(dān)的荷載減少了 由此提高了橋梁上部結(jié)構(gòu)的整體承載能力 207 此外更新的橋面鋪裝也減少汽車對橋梁的沖擊力 并加強了橋梁的橫向聯(lián)系 有利于橋梁荷載的橫向分配 208 5 7 2 4設(shè)計計算加固方案與新橋的設(shè)計相似 主要考慮到新增主梁與鑿去部分翼緣板的縱梁在截面 混凝土標(biāo)號與齡期不同而導(dǎo)致的彈性模量 以及剛度上的不同 按不等剛度并根據(jù)加固后的橋梁構(gòu)造特點選擇荷載橫向分布計算方法進行橫向分布系數(shù)計算 并計算各縱梁的受力 根據(jù)各受力設(shè)計新縱梁的配筋 209 5 7 2 5施工工序 1 掀開橋面鋪裝 將需要增加新主梁處的舊梁翼緣板鑿除 切斷橫隔板 2 可以利用原結(jié)構(gòu)設(shè)置懸掛模板 安裝鋼筋骨架 安好支座 現(xiàn)場澆筑新梁 也可事先預(yù)制好安裝就位 210 3 進行新舊縱梁之間橫隔板及翼緣板聯(lián)結(jié) 4 重新鋪裝橋面 211 5 7 2 6構(gòu)造措施 1 加強橫隔梁聯(lián)結(jié)將新舊主梁的橫隔梁內(nèi)的鋼筋焊接起來 或預(yù)埋鋼板焊接 并在橫隔板下部增設(shè)兩個貫通于原橋?qū)挼睦Y(jié)鋼筋 加大橫隔梁下緣的混凝土截面 將鋼筋包裹起來 而有時為減輕邊梁負(fù)荷 邊梁與相鄰新梁之間的橫隔板鋼筋互不焊接 形成鉸結(jié)形式 使邊梁不受中梁橫向分布的影響 減小承載能力 212 2 強翼緣板聯(lián)結(jié)對于裝配式板梁 可采用企口鉸結(jié) 鍵槽聯(lián)結(jié)的形式 而常用的是梁跨中部分采用企口鉸結(jié) 而在較薄弱的梁端局部采用數(shù)道鍵槽聯(lián)結(jié) 見圖2 213 圖2新舊裝配式鋼筋混凝土板梁的聯(lián)結(jié)形式 214 原橋為裝配式T梁時 可采用沿梁跨設(shè)置數(shù)道鍵槽的方法 使新加縱梁原主梁的翼緣板聯(lián)結(jié)成一體 這種鍵槽聯(lián)結(jié)能夠承受接頭處的剪切應(yīng)力和局部承壓力 為實現(xiàn)這種聯(lián)結(jié) 施工時必須在原梁翼板上每隔一小段距離鑿出一個正方形 215 或圓形孔洞 同時在新設(shè)縱梁同樣位置上也鑿一個正方形或圓形孔洞 安裝后正好相互吻合對齊 鍵槽的構(gòu)造可參見下圖 施工時可在對齊后的孔洞上 安設(shè)柔性鋼筋如圖3 或剛性型鋼筋 216 圖3裝配式鋼筋混凝土T梁新舊主梁的聯(lián)結(jié) 217 在設(shè)置好錨固鋼筋和防收縮鋼筋網(wǎng)之后 在對齊的孔洞中和裝配式鋼筋混凝土梁的接縫中澆筑細(xì)石水泥混凝土使之成為整體 218 5 7 2 7評述加固效果明顯 需拆除橋面鋪裝 鑿除翼緣板 施工復(fù)雜 工程量大 施工期內(nèi)需中斷交通 加固后不影響橋下凈空 不改變原橋景觀 219 5 7 3增設(shè)邊梁加固5 7 3 1特點及適用條件此方法適用于原橋墩臺及基礎(chǔ)在提高承載能力方面尚有潛力 但上部結(jié)構(gòu)需要提高荷載等級的情況 220 由于新增設(shè)的主梁梁剛度大 配筋足 可承受盡可能大的荷載 就可減小原結(jié)構(gòu)的受力 起到加固作用 可以不拆除原邊梁而新加邊梁拓寬原橋 也可拆除原邊梁而新加邊梁不拓寬原橋 這種增設(shè)的邊梁可以與原上部結(jié)構(gòu)截面尺寸相同 也可采用增設(shè)大主梁的方案 從以往實踐經(jīng)驗看 采用增設(shè)大邊梁的方案往往可以取得更好的效果 221 5 7 3 2附加影響需拓寬墩臺 增設(shè)新支座 更換伸縮縫 同時需要在原橋邊梁上加做外側(cè)橫隔板與新梁相聯(lián) 這在施工過程中比較困難 222 5 7 3 3力學(xué)特點提高了橋梁承載能力 一方面新梁剛度大 橫向可分配到較大荷載 從而減少舊橋負(fù)荷 另一方面對于同時拓寬的橋梁 使車輛分流 減少舊橋負(fù)荷 此外 更新的橋面鋪裝也減少汽車對橋梁的沖擊力 并加強了橋梁的橫向聯(lián)系 有利于橋梁荷載的橫向分配 223 5 7 3 4設(shè)計計算與設(shè)計新橋過程相似 重點在于橫向分布設(shè)計計算方法的選擇 224 5 7 3 5墩臺拓寬方案 1 樁式墩臺拼寬按樁的受力情況分為支撐樁和摩擦樁 支撐樁墩臺 一般樁身支撐在堅實的土層或巖石地基上 不存在新老墩臺的不均勻沉降問題 摩擦樁墩臺 由于摩擦樁一般入土 225 也較深 經(jīng)多年行車后 原有樁基本不再沉降 新拼寬的樁應(yīng)加深入土深度 使其沉降值減至最小 新老墩臺間不出現(xiàn)大的不同沉降問題 新加寬樁的入土深度 不應(yīng)小于老樁的入土深度 如原排架樁打到巖層和砂礫石層的 新拼寬的樁也要打到巖層和砂礫石層 且打進 226 砂礫石層的深度應(yīng)適當(dāng)加深些 以防新打樁的沉降 原排架樁僅打到粘土和砂土等較松軟土層的 則應(yīng)通過樁承載力的計算使新加樁比老樁加長一定的入土深度 使新老樁間不會出現(xiàn)大的不同沉降 新老排架樁的蓋梁連在一起后 不會因為施工后沉降不同而損壞折斷 227 2 重力式墩臺拼寬 重力式拼寬當(dāng)原有重力式墩臺修建在巖石或較為密實的土基上時 拼寬時可仍用重力式拼寬 使新老墩臺結(jié)構(gòu)一致 拼寬重力式墩臺 必須使新老墩臺連成整體 避免因地基沉陷不同 在新老墩臺的連接部位脫開 228 建在砂礫或松軟土基上的墩臺 必須對地基作相應(yīng)的處理 處理方法 凡有沖刷的砂礫石河床 應(yīng)按規(guī)范要求將基礎(chǔ)埋置在沖刷線以下的一定深度內(nèi) 且較老墩臺基礎(chǔ)的埋置深度要深些 以防不均勻沉陷 如為軟土地基 不論老墩臺 229 地基有無處理 新拼寬部分的地基應(yīng)該加深基礎(chǔ)埋置深度 或者同時采用換土 夯填片石 混凝土短樁密植打入的方