橋梁結(jié)構(gòu)常見(jiàn)病害ppt課件

1、橋橋 梁梁 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 常常 見(jiàn)見(jiàn) 病病 害及其害及其FRP防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù)防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù)張 錫 祥重慶交通大學(xué)復(fù)合資料橋梁研討所代 彤林同棪國(guó)際重慶工程咨詢(xún)摘摘 要要 系統(tǒng)引見(jiàn)橋梁構(gòu)造的常見(jiàn)病害及其纖維加強(qiáng)聚合物復(fù)合資料FRP防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù) 研討指出FRP技術(shù)是未來(lái)橋梁構(gòu)造病害處治的開(kāi)展方向12主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 橋道梁常見(jiàn)構(gòu)造病害及其FRP防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù) 橋梁墩柱常見(jiàn)構(gòu)造病害及其FRP防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù) 橋梁索桿構(gòu)造常見(jiàn)病害及其FRP防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù) 結(jié)論1234 1. 1. 橋道梁常見(jiàn)構(gòu)造病害及其橋道梁常見(jiàn)構(gòu)造病害及其 FRPFRP防防護(hù)、加固

2、、修復(fù)新技術(shù)護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù)l 1.1 混凝土(RC)梁式、板式橋l 1.2 鋼箱梁橋l 1.3 鋼桁架橋1.1 1.1 混凝土混凝土RCRC梁式、板式橋梁式、板式橋 1.1.1 RC梁式、板式橋橋道梁、板常見(jiàn)構(gòu)造病害 1.1.2 RC梁式、板式橋橋道梁、板FRP防護(hù)、加固修復(fù)新技術(shù) 1.1.1 RC梁式、板式橋橋道梁、板常見(jiàn)構(gòu)造梁式、板式橋橋道梁、板常見(jiàn)構(gòu)造病害病害 a非自然病害：設(shè)計(jì)、施工缺陷及超載、改動(dòng)用途、不可抗力破壞等作用 構(gòu)造強(qiáng)度、剛度缺乏，裂痕寬度超限，延性降低 構(gòu)造承載才干極限形狀 及正常運(yùn)用極限形狀的平安條件不滿(mǎn)足； b) 自然病害：自然環(huán)境及老化影響 混凝土外表碳化、破

3、碎、腐蝕剝落 構(gòu)造耐久性、平安性降低 1.1.2 RC梁式、板式橋橋道梁、板FRP防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù) 1.1.2.1 RC梁、板FRP防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 1.1.2.2 RC梁、板FRP防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能 1.1.2.3 RC梁、板FRP防護(hù)、加固、修復(fù)施工技術(shù)略 1.1.2.1 RC 1.1.2.1 RC梁、板梁、板FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 RC RC-FRP-FRP復(fù)合梁、板構(gòu)造構(gòu)造復(fù)合梁、板構(gòu)造構(gòu)造 a) RC梁、板受拉區(qū)外緣粘貼滿(mǎn)面粘貼或條帶間隔粘貼FRP層合板抗彎及延性加固型RC-FRP復(fù)合梁、板構(gòu)造圖1 a； bRC梁、板受剪區(qū)側(cè)面粘貼滿(mǎn)面粘

4、貼或條帶間隔粘貼FRP層合板抗剪及延性加固型RC-FRP復(fù)合梁、板構(gòu)造圖1 b； c RC梁、板截面周邊包覆橫向延續(xù)包覆FRP層合殼抗彎抗剪及延性、耐久性加固 型RC-FRP復(fù)合梁、板構(gòu)造圖1 c；a型RC-FRP梁b型RC-FRP梁c型RC-FRP梁圖1 FRP加固RC梁截面構(gòu)造GRPGRP層合板層合板RC RC 梁梁GRPGRP層合板層合板RC RC 梁梁RC RC 梁梁GRPGRP層合板層合板 1.1.2.2 RC 1.1.2.2 RC梁、板梁、板FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能 RC RCFRPFRP復(fù)合梁板技術(shù)性能復(fù)合梁板技術(shù)性能構(gòu)造性能 a)以梁中鋼筋適

5、筋梁到達(dá)屈服極限作為比較規(guī)范；型RC-GFRP復(fù)合梁及型RC-CFRP復(fù)合梁的極限承載才干可分別提高20及40左右，型RC-CFRP復(fù)合梁的極限承載才干可提高50以上承載才干極限形狀比較； b)以梁的最大裂痕寬度作為比較規(guī)范，型RC-GFRP復(fù)合梁荷載到達(dá)規(guī)定的時(shí)，裂痕寬度減小3040；以規(guī)定的裂痕寬度來(lái)確定梁的承載才干，型RC-GFRP復(fù)合梁比RC梁的承載才干可提高1530左右正常任務(wù)極限形狀比較； c)以梁的撓度控制造為比較規(guī)范，在RC梁破壞前，型RC-GFRP復(fù)合梁的撓度比RC梁的撓度減小不多，型RC-CFRP復(fù)合梁的撓度可減小1030，型RC-GFRP復(fù)合梁的撓度可減小2030，并且，

6、型RC-GFRP復(fù)合梁破壞前RC比梁具有更大的撓度，使RC梁的延性添加，但應(yīng)留意，型RC-CFRP復(fù)合梁的延性比RC梁降低正常任務(wù)極限形狀比較； d)以梁的抗剪承載才干作為比較規(guī)范；型RC-GFRP復(fù)合梁及型RC-CFRP復(fù)合梁的極限承載力比RC梁可分別提高1030及2040；型RC-CFRP復(fù)合梁的極限承載力可提高3070； e)以梁的動(dòng)態(tài)疲勞性能作為比較規(guī)范，型RC-GFRP梁隨著疲勞次數(shù)的添加，加固加強(qiáng)的效果愈明顯。疲勞循環(huán)50萬(wàn)次后，型RC-GFRP復(fù)合梁與RC梁相比，鋼筋最大應(yīng)變減小約15，跨中撓度減小約40，開(kāi)裂高度減小約15，裂痕寬度減小約70，疲勞循環(huán)200次的壽命增大約2倍。

7、防護(hù)性能 FRP資料本身耐腐蝕、耐老化，在對(duì)RC梁、板進(jìn)展修復(fù)和抗彎、抗剪、抗裂、抗振、抗疲勞加固的同時(shí)，能對(duì)RC梁、板外表進(jìn)展封閉防護(hù)，阻止有害氣體和雨水進(jìn)入裂痕腐蝕鋼筋，還能防止混凝土外表碳化，提高構(gòu)造的耐久性。1.2 1.2 鋼箱梁橋鋼箱梁橋 1.2.1 鋼箱梁常見(jiàn)構(gòu)造病害 a)自然病害：主要表現(xiàn)為鋼箱銹蝕呵斥的壁厚減薄、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及耐久性下降； b)非自然病害：主要表現(xiàn)為設(shè)計(jì)施工缺陷及構(gòu)造超載、改變用途，不可抗力等要素作用呵斥的構(gòu)造強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性缺陷 1.2.2 鋼箱梁FRP防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù) 1.2.2.1 鋼箱梁FRP防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 1.2.2.2 鋼

8、箱梁FRP防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能 1.2.2.3 鋼箱梁FRP防護(hù)、加固、修復(fù)施工技術(shù)略 1.2.2.1 1.2.2.1 鋼箱梁鋼箱梁FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 集鋼箱梁S箱梁防護(hù)、加固、修復(fù)為一體的有效方法，是沿鋼箱梁的截面周邊包覆FRP層合殼構(gòu)成S-FRP復(fù)合箱梁圖2圖2 S-FRP復(fù)合箱梁截面構(gòu)造單箱單室鋼箱梁?jiǎn)蜗鋯问忆撓淞篎RPFRP層合殼層合殼單箱單室鋼箱梁?jiǎn)蜗鋯问忆撓淞篎RPFRP層合殼層合殼 1.2.2.2 1.2.2.2 鋼箱梁鋼箱梁FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)技防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能術(shù)性能 a S-FRP復(fù)合箱梁的強(qiáng)度、剛度由S箱梁的剩余強(qiáng)度、剛

9、度及新增FRP箱殼的補(bǔ)充強(qiáng)度、剛度合成，決議復(fù)合箱梁的承載、跨越才干； b FRP箱殼既是復(fù)合箱梁的承力構(gòu)造之一，又是復(fù)合箱梁的圍護(hù)構(gòu)造，二者既能銜接結(jié)實(shí)、變形協(xié)調(diào)、共同任務(wù)并提高箱梁的抗振、抗疲勞性能，還能一勞永逸地處理S箱梁的防銹問(wèn)題并提高構(gòu)造的耐久性； c FRP箱殼壁厚較薄，自重較輕，對(duì)原S箱梁的構(gòu)造自重及截面尺寸增加可忽略不計(jì)，但其阻止了S箱梁因銹蝕導(dǎo)致的壁厚繼續(xù)減薄、強(qiáng)度、剛度下降的構(gòu)造病害發(fā)生，實(shí)踐提高了S箱梁的構(gòu)造平安性； d CFRP的強(qiáng)度是構(gòu)造鋼材的10倍，彈性模量與其相當(dāng)，GFRP的強(qiáng)度是構(gòu)造鋼材的8倍，彈性模量為其1/3左右，二者的耐疲勞性能均優(yōu)于鋼材，故FRP箱殼對(duì)S

10、箱梁既不會(huì)構(gòu)成附加約束而添加約束內(nèi)力，也不會(huì)先于S箱梁破壞而使構(gòu)造防護(hù)、加固、修復(fù)失效。1.3 1.3 鋼桁架橋鋼桁架橋 1.3.1 鋼桁架橋常見(jiàn)構(gòu)造病害 a) 自然病害：主要表現(xiàn)為桁架固銹蝕呵斥的桁架桿件截面尺寸減小、構(gòu)造強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性下降； b) 非自然病害：主要表現(xiàn)為設(shè)計(jì)、施工缺陷及構(gòu)造超載、改動(dòng)用途、不可抗力破壞等要素作用呵斥的桁架部分或整體構(gòu)造強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性缺陷 1.3.2 鋼桁架橋FRP防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù) 1.3.2.1鋼桁架FRP防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 1.3.2.2鋼桁架FRP防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能 1.3.2.3鋼桁架FRP防護(hù)、加固、修復(fù)施工技術(shù)

11、略 1.3.2.1 1.3.2.1鋼桁架橋鋼桁架橋FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 a) 桁架桿件防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)想象圖3 b) 桁架整體封鎖防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造圖4圖4 復(fù)合桁箱梁截面構(gòu)造圖3 復(fù)合桁架桿件截面構(gòu)造聚氨酯硬質(zhì)泡沫聚氨酯硬質(zhì)泡沫GRPGRP層合殼層合殼角角 鋼鋼GRPGRP層合殼層合殼空空 間間 鋼鋼 桁桁 架架1.3.2.2 1.3.2.2 鋼桁架鋼桁架FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能 a) 復(fù)合桁架桿件構(gòu)造，基于單根桁架桿件的防護(hù)、加固和修復(fù)，以提高單根桁架桿件的剛度增大桁架構(gòu)造的總剛度，修復(fù)后桁架的外輪廓外形不變、構(gòu)造受

12、力方式不變，仍是經(jīng)過(guò)結(jié)點(diǎn)傳力的桿件受力體系； b)復(fù)合桁箱梁構(gòu)造，基于整體桁架的防護(hù)、加固和修復(fù)，以新增FRP外箱殼補(bǔ)充原桁架的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性并兼作圍護(hù)構(gòu)造，修復(fù)后的橋梁外形、構(gòu)造受力方式有較大改動(dòng)，由經(jīng)過(guò)結(jié)點(diǎn)傳力的桿件受力體系變?yōu)橐詶U件為加勁肋的肋板復(fù)合箱梁構(gòu)造； c)兩種構(gòu)造都能很好地封鎖桁架桿件，防止水、氣介質(zhì)腐蝕鋼桁架，防止其截面尺寸銹蝕減小，強(qiáng)度、剛度消弱的構(gòu)造隱患，還能省卻鋼桁架日常養(yǎng)護(hù)的除銹蝕刷漆繁重任務(wù)和大量費(fèi)用； d)復(fù)合桁架桿件構(gòu)造設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，施工復(fù)雜、費(fèi)用較高，仍處于研討實(shí)驗(yàn)階段，效果有待于實(shí)際檢驗(yàn)； e)復(fù)合桁箱梁構(gòu)造設(shè)計(jì)復(fù)雜、施工簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低，已用于橋梁防護(hù)、加固

13、、修復(fù)工程、效果較好。 2. 2. 橋梁墩柱常見(jiàn)構(gòu)造病害及其橋梁墩柱常見(jiàn)構(gòu)造病害及其FRPFRP防護(hù)、防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù)加固、修復(fù)新技術(shù) 2.1 橋梁墩柱常見(jiàn)構(gòu)造病害 主要表現(xiàn)為振動(dòng)時(shí)易發(fā)生剪切脆性破壞，混凝土易壓碎、劈開(kāi)和剪切裂痕較多。 2.2 橋梁墩柱FRP防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù) 2.2.1 RC墩柱FRP防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 2.2.2 RC墩柱FRP防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能 2.2.3 RC墩柱FRP防護(hù)、加固、修復(fù)施工技術(shù)略2.2.2 RC2.2.2 RC墩柱墩柱FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能 構(gòu)造性能 a) 墩柱受壓時(shí)，F(xiàn)RP層合殼約束阻止RC墩柱

14、橫向膨脹，可以提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，并改善混凝土的變形性能，從而提高墩柱的極限承載力提高1080，并減緩墩柱的破壞過(guò)程； b) 墩柱受剪時(shí)，F(xiàn)RP外殼可防止RC柱中縱向鋼筋切斷截面周?chē)募羟衅茐?，?duì)混凝土的約束作用比箍筋對(duì)混凝土的約束作用更為直接和有效，同時(shí)使墩柱的延性顯著改善提高30以上，從而對(duì)減輕地震引發(fā)的橋梁墩柱剪切脆性破壞具有明顯的改善作用。 防護(hù)性能 a) FRP外殼既是RC-FRP復(fù)合墩柱的外層承力構(gòu)造，又是RC墩柱的外層圍護(hù)結(jié)構(gòu)； b) FRP外殼對(duì)RC墩柱構(gòu)成密貼封鎖防護(hù)，可防止RC墩柱混凝土外表碳化和腐蝕介質(zhì)滲入裂痕銹蝕鋼筋，提高構(gòu)造的耐久性。 2.2.1 RC 2.2.1

15、RC墩柱墩柱FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 a) 先對(duì)RC墩柱裂痕壓注EP修復(fù)，再根據(jù)墩柱的受力特點(diǎn)采用環(huán)向包覆FRP層合殼或環(huán)向包覆FRP層合殼加縱向粘貼FRP層合板構(gòu)成RC-FRP復(fù)合墩柱； b)對(duì)于環(huán)向包覆FRP層合殼的矩形截面RC墩柱的柱角要先倒圓角再纏包，以減小角點(diǎn)應(yīng)力集中。拱橋立柱CFRP抗壓、抗剪加固實(shí)例 3. 3. 橋梁索桿構(gòu)造常見(jiàn)病害及其橋梁索桿構(gòu)造常見(jiàn)病害及其FRPFRP防護(hù)、防護(hù)、加固、修復(fù)新技術(shù)加固、修復(fù)新技術(shù) 3.1 橋梁索桿構(gòu)造常見(jiàn)病害 主要表現(xiàn)為構(gòu)造受力和環(huán)境腐蝕呵斥的索、桿外表防護(hù)失效，危及構(gòu)造平安運(yùn)用。 3.2 橋梁索桿構(gòu)造FRP防護(hù)、加

16、固、修復(fù)新技術(shù) 3.2.1 橋梁索桿構(gòu)造FRP防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 3.2.2 橋梁索桿構(gòu)造FRP防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能 3.2.3 橋梁索桿構(gòu)造FRP防護(hù)、加固、修復(fù)施工技術(shù)略 3.2.1 3.2.1 橋梁索桿構(gòu)造橋梁索桿構(gòu)造FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 a) 新橋索桿的外表防護(hù)構(gòu)造 在張緊的高強(qiáng)鋼絲束或高強(qiáng)粗鋼筋束的外圍直接擠拉成型與鋼絲、鋼筋束連成構(gòu)造整體的FRP索桿外殼構(gòu)成外表防護(hù)； b) 舊橋索桿的防護(hù)、加固、修復(fù)構(gòu)造 在橋梁運(yùn)用形狀下，現(xiàn)場(chǎng)纏繞成型與索桿已損傷的PE護(hù)殼連成整體的FRP外殼，對(duì)索桿進(jìn)展防護(hù)、加固和修復(fù)。吊橋吊索的GFRP防護(hù)外殼構(gòu)造GRP防

17、護(hù)套管A-A橋梁鋼拉吊索GRP護(hù)套管外殼t1=12GRP護(hù)套管內(nèi)殼t2=23A吊橋吊索吊索護(hù)套管立面吊索護(hù)套管立剖聚氨酯泡沫錐形體減振塊緊固螺栓橡膠減振塊橋頂面A 3.2.2 3.2.2 橋梁索桿構(gòu)造橋梁索桿構(gòu)造FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)防護(hù)、加固、修復(fù)技術(shù)性能性能 a) FRP吸振、消能、抗斷裂、耐疲勞的性能優(yōu)于高強(qiáng)鋼筋、鋼絲和PE，故比PE更能與索桿鋼筋、鋼絲共同任務(wù)、協(xié)調(diào)變形，即使在長(zhǎng)期疲勞振動(dòng)形狀下，也不易開(kāi)裂和疲勞失效，不會(huì)發(fā)生PE那種在高應(yīng)力形狀和動(dòng)態(tài)疲勞下的界面剝離及外表龜裂景象，從而杜絕水、氣滲入索桿鋼筋、鋼絲的通道，一勞永逸地處理橋梁拉索、吊索、吊桿的防銹問(wèn)題； b)F

18、RP與高強(qiáng)鋼絲束或高強(qiáng)粗鋼筋復(fù)合而成的復(fù)合索桿，因鋼絲束或粗鋼筋與FRP外殼之間加有縱向FRP纖維，一方面增大了索桿的縱向強(qiáng)度和剛度，另一方面還增大了鋼絲束或粗鋼筋與FRP外殼之間的銜接效果，故在復(fù)合索桿中起著 承力與防護(hù)的雙重作用； c)對(duì)于受損的橋梁索桿，可在橋梁運(yùn)營(yíng)形狀下對(duì)索桿外包縱橫向加強(qiáng)的FRP外殼對(duì)索桿進(jìn)展補(bǔ)強(qiáng)加固和修復(fù)。橋梁索桿構(gòu)造橋梁索桿構(gòu)造FRPFRP防護(hù)、加固、修復(fù)工程例如防護(hù)、加固、修復(fù)工程例如 4. 4. 結(jié)論結(jié)論 4.1 FRP用于混凝土橋的防護(hù)、加固和修復(fù)，不僅可封鎖裂痕和提高極限承載才干，更重要的是使原橋的延性增大，開(kāi)裂減弱，下?lián)险髡酌黠@，動(dòng)態(tài)疲勞性能提高，防止混凝土橋因超載、地震等要素呵斥的突發(fā)脆性破壞等災(zāi)難性事故； 4.2 FRP用于鋼橋的防護(hù)、加固和修復(fù)，不僅可防止構(gòu)造尺寸因銹蝕減薄、強(qiáng)度、剛度下降的構(gòu)造加固效果，提高鋼橋的運(yùn)用壽命，還可一勞永逸地處理鋼構(gòu)造的防銹問(wèn)題，節(jié)約日常維涵養(yǎng)護(hù)費(fèi)用； 4.3 FRP用于橋梁墩柱及索桿構(gòu)造的防護(hù)、加固和修復(fù)，外