舊橋維修加固對策

1、XX大學土木與交通學院 舊橋維修加固對策 橋梁加固遵循的原則：1. 效果及適用性2. 耐久性3. 經(jīng)濟性4. 美觀性5. 工期及施工方便性橋梁加固常用方法：1. 按加固的目的分 主動加固法、被動加固法2. 按加固的形式分 薄弱部位的加固增強法、改善薄弱部位的受力法3. 按施工方法分 粘貼附加物法、增大截面法、預應力加固法、改變結構體系法 1. 粘貼鋼板加固技術 1）特點及適用范圍 受力特點： 將鋼板或鋼筋粘貼于構件受拉部位或者薄弱部位的面層，使其與結構形成整體，共同承受荷載。原結構的恒載內(nèi)力由原構件承擔，新增鋼板或鋼筋只承受粘貼加固后的荷載產(chǎn)生的應力。一般情況下，由于加固前一期恒載等作用，原構

2、件混凝土及鋼筋的應力、應變已經(jīng)有了相當?shù)膬?，在加固后的二期恒載及活載作用下， 原構件混凝土及鋼筋的應力、應變積累值往往大于在新增混凝土及鋼板或鋼筋內(nèi)產(chǎn)生的相應值，使得原構件的鋼筋達到破壞時，新增鋼板或鋼筋的強度還達不到充分發(fā)揮，只有當原受拉鋼筋屈服后，新增鋼板或鋼筋的應變、應力才迅速增加，除此之外受壓區(qū)混凝土的壓應力也是主要的控制因素。 實際上，運營中的橋梁無論是受彎構件，還是大偏心受壓構件，混凝土受力裂縫過多、過寬，并不一定就是承載能力不足，往往是正常使用狀態(tài)下混凝土的正拉應力或主拉應力過大，造成了截面受拉邊緣橫向裂縫或腹板斜向裂縫，產(chǎn)生這一病害的原因很多，如截面尺寸不足、材料強度不合格、

3、鋼筋配置偏少、混凝土強度不足、超載等等，但一般只有在使用荷載下受拉鋼筋配置偏少時才適合采用粘貼附加物（如鋼板、鋼筋及各種纖維增強復合材料）加固。 適用范圍： 粘貼鋼板加固法是將48mm厚的鋼板粘貼于構件受拉區(qū)表面，再進行防銹處理。如果是先鑿開舊鋼筋的混凝土保護層，露出一部分主鋼筋，將新增鋼筋焊接于舊主鋼筋上，再澆筑小石子混凝土或砂漿將所有的鋼筋保護起來，也屬此類。主要適合于以下情況： （1） 現(xiàn)行使用荷載下，原受彎構件或大偏心受壓構件受拉主筋或斜筋配筋不足，如果是超筋梁構件，則應同時增加受壓區(qū)面積，如增加橋面厚度等；（2） 原構件受拉主鋼筋嚴重腐蝕或受損；（3） 為增加構件的抗裂性和剛度。（4

4、） 提高偏心受壓構件的承載力，對構件進行封閉圍套包鋼加固，但對小偏心受壓構件不適宜采用單邊粘鋼加固。2) 材料要求（鋼板、砼、粘膠劑）3）加固設計（鋼筋砼或預應力砼受彎、大偏心構件，主要計算內(nèi)容）4）施工要點 （主要工序）梁底及支承端附近粘貼鋼板梁底及支承端附近粘貼纖維片材2. 粘貼纖維復合材料加固法 1）特點及適用范圍 受力特點： 將纖維增強復合材料（簡稱纖維復合材）粘貼于構件受拉部位或者薄弱部位的面層，使其與結構形成整體，共同承受荷載。原結構的恒載內(nèi)力由原構件承擔，新增纖維片只承受粘貼加固后的荷載產(chǎn)生的應力。通常由于加固前一期恒載等作用，原構件混凝土及鋼筋的應力、將纖維增強復合材料（簡稱纖

5、維復合材）粘貼于構件受拉部位或者薄弱部位的面層，使其與結構形成整體，共同承受荷載。原結構的恒載內(nèi)力由原構件承擔，新增纖維片只承受粘貼加固后的荷載產(chǎn)生的應力。通常由于加固前一期恒載等作用，原構件混凝土及鋼筋的應力、 應變已經(jīng)有了相當?shù)膬洌诩庸毯蟮亩诤爿d及活載作用下，原構件混凝土及鋼筋的應變積累值往往大于新增混凝土及纖維復合材的應變，使得原構件的鋼筋達到屈服時，新增纖維復合材的強度還達不到抗拉強度。 粘貼纖維復合材加固構件與粘鋼加固又有所不同，因纖維復合材的彈性模量與混凝土及鋼材的彈性模量有所不同，相當于混凝土截面內(nèi)由三種材料復合而成。由于加固常用的碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維片材的抗拉強度遠

6、大于鋼材的抗拉強度，一般情況下要讓原受拉鋼筋達到屈服后，纖維復合材的高強度才能發(fā)揮出來，這其中受壓區(qū)混凝土及原配受拉鋼筋是否破壞起著控制作用。設計時應考慮分階段受力的特點。 適用范圍： 粘貼纖維復合材料（主要指碳纖維、芳綸纖維及玻璃纖維）加固混凝土結構是將厚度為0.1111.2mm的纖維板或纖維布通過配套粘結材料粘貼于構件的表面，使纖維復合材承受拉力，并與混凝土變形協(xié)調(diào)，共同受力，類似粘鋼加固，主要適合以下情況：（1）現(xiàn)行使用荷載下，原構件受拉主筋或斜筋配筋不足，如果是超筋梁構件，則應同時增加受壓區(qū)面積，如增加橋面厚度等；（2）原構件受拉鋼筋嚴重腐蝕或受損；（3）為增加構件的抗裂性；（4）被加

7、固構件的實測混凝土強度等級不得低于C20，截面縱向受力鋼筋配筋率大于公橋規(guī)規(guī)定的最小配筋率的鋼筋混凝土構件。并且加固后其正截面抗彎承載力提高幅度不應過大。 2）材料要求（纖維材料、砼、粘膠劑） 3）設計內(nèi)容:具體可對以下構件進行加固：（1）在梁、板受彎構件的受拉區(qū)粘貼纖維復合材，使纖維方向與加固處的受拉方向一致進行抗彎加固；（2）采用封閉式粘貼、U形粘貼或側面粘貼，纖維方向與構件軸向垂直進行抗剪加固；（3）采用封閉式粘貼，纖維方向與構件軸向垂直對受壓構件進行加固。 3. 增大截面加固法1）受力特點及適用范圍受力特點 增大截面法加固受彎構件及大偏心受壓構件的核心是增加受拉區(qū)的鋼筋和增大受壓區(qū)面積

8、，從而增大抗彎慣性矩，提高構件的抗彎剛度及強度，由于增加構件的寬度對加固效果較差，有條件時盡量少增加或不增加構件的寬度，多增加高度。 增大截面法加固小偏心受壓構件時，可全截面增大面積，但還是以增加偏心壓力方向的尺寸為主，并增配受壓、受拉鋼筋，增強構件的剛度和強度，從而提高承載力及穩(wěn)定性。 偏心受壓構件在拱式橋、桁架式梁橋及其下部結構較為常見。純軸心受壓構件在橋梁上較為少見，就算恒載作用下為軸心受壓，活載作用下也往往會偏心。此外對桁架構件，由于節(jié)點次彎矩的影響也會造成偏心。 增大截面加固法也屬于被動加固法，構件原截面要承受加固前本身的自重及因增大截面產(chǎn)生的自重作用，截面拉、壓邊的混凝土及鋼筋已有

9、初始應力或應變，加固后的總截面中，新增部分只承受加固后的荷載作用，而原截面則要承受加固前、后的恒、活載作用。截面拉、壓邊的混凝土及鋼筋應力也分為兩次疊加。 適用范圍： 增大截面法加固構件時，對受彎構件來說增加抗彎剛度的效果好，但增加的尺寸有限，且應當合理選擇。對偏心受壓構件來說，在增加強度、剛度、穩(wěn)定性方面效果都較好，但有一共同的缺點是新增混凝土會增加原構件的負擔，養(yǎng)護時間長、澆筑不便、工期相對長些。如果全跨增加重量較多，如拱橋加固，還要考慮下部結構及基礎的承受力是否滿足。主要適合于以下情況： （1）使用荷載下，原構件的抗彎或抗剪強度不足，或剛度不足，如果是超筋梁構件，則應避免加大截面后仍是超

10、筋梁；（2）使用荷載下，受壓構件強度、剛度、穩(wěn)定性不足；（3）墩柱的主鋼筋外露、銹蝕、混凝土空洞或破碎、墩柱傾斜；（4）拱圈因施工質(zhì)量造成主筋外露、混凝土空洞、破碎、強度不夠等缺陷時。2) 材料要求（鋼筋、砼）3）加固設計（鋼筋砼或預應力砼受彎、偏心構件，主要計算內(nèi)容）4）施工要點 （主要工序） 4. 改變結構體系法（1） 簡支梁改連續(xù)梁法（2） 多跨簡支梁改橋面連續(xù)簡支梁法（3） 增加輔助墩法（4） 八字支撐法（5） 梁式橋轉(zhuǎn)梁拱組合體系法（6） 橋改為涵洞法（7）鋼索斜拉加固法5. 預應力加固法 1）受力特點及適用范圍受力特點: 預應力加固法屬主動加固法，有體外預應力加固法和體內(nèi)預應力加固

11、法，體外預應力是將預應力鋼材布置在原加固構件的混凝土體外，或者是為了保護預應力鋼材，張拉后澆筑或噴射混凝土覆蓋，構件截面尺寸雖有增加，但新增混凝土部分并無預加力作用，若預應力筋與混凝土為無粘結形式，相當于對原構件施加外作用力后，再用鋼筋混凝土增大截面，或者是先布置無粘結預應力筋，澆筑混凝土覆蓋后再對新、舊混 凝土施加預加力，相當于用預應力混凝土增大截面，也屬體外預加力的性質(zhì)。 體內(nèi)預應力有兩種情況，一是在截面受拉邊體外布置預應力筋，增大截面覆蓋混凝土并待新增混凝土達強度后再對新、舊混凝土施加預應力，而后對預應力筋孔道灌漿，預應力筋與混凝土是有粘結的，但同一截面高度處新、舊混凝土及鋼筋的應力并不

12、相同，應分階段計算應力強度，相當于用預應力混凝土增大截面。承載力計算時與新橋設計時一樣；二是先張拉預應力筋后覆蓋混凝土，新混凝土雖然沒有預加力，但與預應力筋有粘結，相當于對原結構施加預應力后，再用鋼筋混凝土增大截面， 其受力性能和計算方法與增大截面加固預應力混凝土結構大致相同，只是加固時張拉階段的截面各材料應力要計入體外預加力的作用。以上兩種情況時，新、舊混凝土的結合是相當講究的。 總之，體外預應力與體內(nèi)預應力的主要區(qū)別在于后加預應力筋是否與混凝土有粘結。 用體外預應力加固橋梁的目的是利用預加力產(chǎn)生的內(nèi)力來抵消結構控制截面的部分或全部恒、活載內(nèi)力，由于受到原結構尺寸、外形、體外布索及錨固條件、

13、現(xiàn)場施工條件等等的影響，以及體外預加力的副作用，如增大受壓區(qū)混凝土的負擔、在超靜定結構中產(chǎn)生對非計算截面不利的次內(nèi)力等影響，所以體外預加力不可能施加得太大，一般是抵消部分恒、活載內(nèi)力。 用體外預應力加固普通鋼筋混凝土構件，加固后的構件可成為各種預應力混凝土構件，可按偏心受壓構件計算應力強度及承載力。 用體外預應力加固預應力混凝土構件，相當于對原構件補加預應力，加固后的構件可為全預應力或部分預應力混凝土構件。也可按偏心受壓構件計算應力強度及承載力。 總之，體外預應力加固橋梁結構的實質(zhì)是對控制截面進行卸載，是一種較有效的主動加固方法，而前幾節(jié)的粘貼附加物和增大截面加固法均屬被動加固方法。該方法自重

14、增加很少，卻能夠大幅改善和調(diào)整原結構的受力狀況，提高承重結構的剛度和抗裂性能，對墩臺及基礎的受力影響很小，同時對橋梁運營影響也較小，可大大減少交通損失及交通維護費用。體外預應力加固方法雖然效果較好，但也有其適用條件，且設計及施工都較前幾種方法復雜些，技術要求也更高些。適用范圍：（1）使用荷載下，原受彎構件抗彎、抗剪強度不足，或剛度不足，裂縫過多、過寬；（2）使用荷載下，大偏心受拉或受壓構件，受拉裂縫過多、過寬，施加預壓力后應能保證受壓構件的穩(wěn)定性要求；（3）改善結構控制截面的受力狀況及變形，較大提高構件的承載能力；（4）在一定條件下提高橋梁的荷載等級或作為重車過橋的臨時加固手段。2）材料要求：

15、 體外預應力筋的材料常采用鋼絞線、鋼絲繩、高強鋼絲、粗鋼筋及型鋼，也可考慮采用碳纖維或芳倫纖維筋，但纖維筋目前只能直線布置，不能彎折，且錨具問題還未很好解決，尚未推廣使用。上述方法加固處理。 3）加固設計 采用預應力加固橋梁大多是針對混凝土受彎、受拉及大偏心受壓構件進行加固。對象可以是鋼筋混凝土或預應力混凝土的任何橋型，加固后可使被加固構件成為全預應力混凝土、A類或B類預應力混凝土構件。這主要由構件的需要、尺寸、原配筋情況，以及體外布筋和施工條件等所決定。由于體外筋無粘結，被加固構件雖達到某類預應力混凝土構件的要求，但在滿足這些要求的措施上，以及實際的性質(zhì)上與真正意義的某類預應力混凝土構件還是有所差別。 體外預加力加固橋梁的計算內(nèi)容主要有： 預應力體系的設計計算；預加力對各控制截面的內(nèi)力計算；持久