公路舊橋加固技術(shù)課件

1、公路舊橋加固技術(shù) 長安大學(xué)公路學(xué)院引言 1.1 加固的基本原則 1.2 加固工作程序 1.3 加固設(shè)計方案的比選原則 與要求1.1 加固的基本原則 （1）橋梁結(jié)構(gòu)不能滿足結(jié)構(gòu)安全或正常使用要求時，必須進行加固。 （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。 （4）對于大橋、特大橋，應(yīng)有多個加固方案，并進行方案比選、經(jīng)濟評價和可行性研究報告。1.1 加固的基本原則（續(xù)） （5）加固設(shè)計及施工應(yīng)盡量不損傷原結(jié)構(gòu)，避免不必要的拆除或更換。 （6）加固設(shè)計應(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

2、承載力驗算。 （7）在加固施工過程中，應(yīng)盡可能減少對交通的干擾，并采取措施，減小對環(huán)境的污染。 （8）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。1.1.1 橋梁改造加固方案設(shè)計的原則 根據(jù)橋梁使用功能、病害檢測分析和鑒定評估結(jié)果，橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計應(yīng)分為： 承載力加固（強度加固）； 使用功能加固（剛度加固）； 耐久性加固； 和抗震加固等四種情況。1.1.1 （續(xù)） 承載力加固是確保結(jié)構(gòu)安全工作的基礎(chǔ)，是橋梁改造加固設(shè)計的核心內(nèi)容，其內(nèi)容包括正截面抗彎承載力加固和斜截面抗剪承載力加固兩部分。 承載力加固一般是采用加大截面尺寸和配筋等方法補充承載力的不足，設(shè)計時應(yīng)考慮橋梁帶載加固分階段

3、受力的特點，注意新加補強材料與原結(jié)構(gòu)的整體工作。 使用功能加固是確保橋梁正常工作的需要，主要是對活載變形或振動過大的構(gòu)件，通過加大截面尺寸，增加截面剛度等方法予以加強，以滿足結(jié)構(gòu)使用功能要求。1.1.1 （續(xù)） 耐久性加固是指對結(jié)構(gòu)損傷部位進行修復(fù)和補強，以阻止結(jié)構(gòu)損傷部分的性能繼續(xù)惡化，消除損傷隱患，提高結(jié)構(gòu)的可靠性，提高結(jié)構(gòu)的使用功能，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。 抗震加固是對遭受地震破壞或可能遭受地震破壞的結(jié)構(gòu)進行修復(fù)和補強、提高結(jié)構(gòu)的延性和整體工作性能、增強結(jié)構(gòu)的抗震能力。1.1.1 （續(xù)） 在對橋梁結(jié)構(gòu)病害檢測分析和鑒定評估的基礎(chǔ)上，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟條件和使用要求，有針對性地制定加固方案，是橋梁改

4、造加固方案設(shè)計的重要內(nèi)容。 橋梁改造加固設(shè)計應(yīng)注意各種加固方法的綜合利用，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力，盡量地減輕原有橋梁的負擔(dān)，將加固補強的工作量壓縮到最少。1.2 加固工作程序 橋梁現(xiàn)狀評價 加固工程可行性研究報告 加固工程施工圖設(shè)計 加固工程施工監(jiān)理招標(biāo)施工組織設(shè)計 加固施工竣工驗收1.2.1 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、病害進行全面細致的檢查與檢測基礎(chǔ)上，對其進行使用功能評價和承載能力評價。 （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；1.2.1 （續(xù)） 橋涵各部件完好程度： 各部件能否保持正常使用，如

5、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；1.2.1 （續(xù)） 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。1.2.2 承載能力評價承載能力評價包括以下內(nèi)容： 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)），對橋梁結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)、正常

6、使用極限狀態(tài)和橋梁地基與基礎(chǔ)的承載能力進行驗算。 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)和橋梁地基與基礎(chǔ)的承載能力進行評定。1.2.2 （續(xù)） 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。1.2.3 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

7、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）1.2.4 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。1.2.5 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)。1.2.6 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。1.2.7 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)行橋梁規(guī)范進行施工。1.2.8 竣工驗收 按公路舊橋加固工程竣工驗收辦法 （草稿）進行驗收。1.3 加固設(shè)計方案的比選原則與要求1.3.1 進行加固方案比

8、選時，應(yīng)遵循以下原則： （1）結(jié)構(gòu)驗算分析簡單，構(gòu)造措施合理； （2）施工過程中對環(huán)境的影響要小； （3）施工難度小，工藝成熟，質(zhì)量和工期易于控制； （4）施工過程中安全有保障； （5）工程費用經(jīng)濟合理； （6）加固后的結(jié)構(gòu)耐久性好，后期養(yǎng)護費用小。1.3.2 比選要求 （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。 1.4 常見的橋梁病害及功能不足 在役橋梁結(jié)構(gòu)隨著使用時間的延續(xù)，受結(jié)構(gòu)使用條件變化及環(huán)境侵蝕等因素的影響，會使結(jié)構(gòu)受到不同程度的損傷，造成橋梁病害，使結(jié)構(gòu)性能退化，使用功能逐步降低。由于道路等級、荷載等級的提高，交通量的增長，原有橋梁的

9、功能已經(jīng)不能滿足要求。 結(jié)構(gòu)受到損傷后，需要對結(jié)構(gòu)損傷原因和程度進行分析，確定結(jié)構(gòu)損傷后的承載能力和剩余壽命。在此基礎(chǔ)上進行分析，根據(jù)經(jīng)濟技術(shù)條件提出結(jié)構(gòu)處理措施，如維修、改造、加固或拆除重建等。1.4.1 橋梁結(jié)構(gòu)病害 橋梁結(jié)構(gòu)的病害形式多種多樣，引起病害的原因很復(fù)雜，從引起病害的原因分析，可以將其劃分為兩大類： 第一類為由環(huán)境作用引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷與破壞。由于混凝土的缺陷（例如裂隙、孔道、汽泡、孔穴等），環(huán)境中的水及侵蝕性介質(zhì)就可能滲入混凝土內(nèi)部，與混凝土中某些成份發(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng)，引起混凝土損傷，影響結(jié)構(gòu)的受力性能和耐久性。 第二類為由荷載作用或設(shè)計、施工不當(dāng)造成的混凝土結(jié)構(gòu)損傷。例

10、如，由于超載作用引起的裂縫，沖擊作用引起疲勞破壞。構(gòu)造措施和施工方法不當(dāng)引起結(jié)構(gòu)裂縫等。 1.4.1 （續(xù)）第一類由于環(huán)境作用： （1） 混凝土的碳化 指混凝土中氫氧化鈣與滲透進混凝土中的二氧化碳或其它酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。 （2） 氯離子的侵蝕 氯離子對混凝土的侵蝕是氯離子從外界環(huán)境侵入已硬化的混凝土造成的。 （3） 堿骨料反應(yīng) 堿骨料反應(yīng)一般指水泥中的堿和骨料中的活性硅發(fā)生反應(yīng)，生成堿硅酸鹽凝膠，并吸水產(chǎn)生膨脹壓力，造成混凝土開裂。1.4.1 （續(xù)） （4） 凍融循環(huán)破壞 滲入混凝土中的水在低溫下結(jié)冰膨脹，從內(nèi)部破壞混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。經(jīng)多次凍融循環(huán)后，損傷積累將使混凝土剝落酥裂，強度

11、降低。 （5） 鋼筋銹蝕 混凝土中鋼筋腐蝕的首要條件是鈍化膜破壞，混凝土的碳化及氯離子侵蝕都會造成覆蓋鋼筋表面的堿性鈍化膜的破壞，加之有水分和氧的侵入，就可能引起鋼筋的腐蝕。 對于在役結(jié)構(gòu)而言，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本思路是在清除病害根源的基礎(chǔ)上，封堵裂縫，修補破損混凝土；增設(shè)防水層，防止水分的侵入。1.4.1 （續(xù)）第二類為由荷載作用或設(shè)計、施工不當(dāng)造成： （1）結(jié)構(gòu)性裂縫（受力裂縫） 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTG D62-2004規(guī)定：鋼筋混凝土構(gòu)件計算的特征裂縫寬度不應(yīng)超過下列規(guī)定的限值： 類及類環(huán)境 0.2mm 類及類環(huán)境 0.15mm鋼筋混凝土簡支梁的典型結(jié)構(gòu)性裂

12、縫分布示意圖1.4.1 （續(xù)）(2)非結(jié)構(gòu)性裂縫 收縮裂縫 混凝土表面收縮變形受到混凝土內(nèi)部約束或其他約束限制時，即在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起混凝土開裂。 溫度裂縫 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形，這種溫度變形受到約束時，在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達到混凝土的抗拉強度極限值時，即會引起混凝土裂縫，這種裂縫稱為溫度裂縫。1.4.2 橋梁結(jié)構(gòu)功能不足（1）不能滿足荷載等級提高的要求；（2）不能滿足交通量增長的要求；（3）不能滿足抗震設(shè)防等級的要求。不能滿足荷載等級提高的要求-1 不能滿足荷載等級提高的要求-2不能滿足荷載等級提高的要求-3不能滿足交通量增長的要求不能滿足抗震

13、設(shè)防等級的要求1.4.3 橋梁結(jié)構(gòu)病害實例橋面系破壞主梁鋼筋外露銹蝕箱梁腹板裂縫橋梁主梁損壞落梁主梁開裂橋墩傾斜橋墩鋼筋銹蝕混凝土剝落基礎(chǔ)露筋樁基沖刷外露2 橋跨結(jié)構(gòu)加固方法2.1 粘貼鋼板加固法 2.2 外包鋼加固法 2.3 粘貼碳纖維片加固法 2.4 橋面補強層加固法 2.5 增大截面和配筋率加固法 2.6 預(yù)應(yīng)力加固法 2.7 增加構(gòu)件加固法2.8 改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法2.1 粘貼鋼板加固法 2.1.1 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)重的橫向裂縫時，可將鋼板粘貼或錨固在混凝土結(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

14、鋼筋，提高橋梁的承載能力。 粘貼鋼板適用于加固受彎、受剪和受拉構(gòu)件，適用的環(huán)境溫度在-2060范圍內(nèi)，相對濕度不大于70% 及無化學(xué)腐蝕的地區(qū)。 粘貼鋼板加固法示例-1粘貼鋼板加固法示例-2粘貼鋼板加固法示例-3 2.1.2 附加影響 （1）需對結(jié)合面進行處理，鉆埋螺栓孔對原結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生損傷。 （2）鋼板需作防腐處理，增加了日后養(yǎng)護的費用。2.1.3 材料要求 （1）鋼板：加固用鋼板一般以Q235、Q345鋼或16錳鋼為宜，其強度設(shè)計值，應(yīng)按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范采用。 （2）混凝土：混凝土強度的試驗值、標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)計值按現(xiàn)行規(guī)范采用，不得低于C30。 2.1.4 力學(xué)特點 在適筋范圍內(nèi)，隨著荷載的增

15、加，梁中原有鋼筋屈服，鋼板也達到屈服強度，隨后混凝土被壓碎而破壞。 對粘貼鋼板加固受彎構(gòu)件，破壞前外貼鋼板與混凝土之間具有較好的粘結(jié)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。 對粘貼鋼板加固受剪構(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。2.1.5 設(shè)計計算（1）梁（板）受拉區(qū)粘結(jié)鋼板加固計算 正截面承載能力極限狀態(tài)計算矩形截面正截面承載力根據(jù)圖2-1，可按下式計算： （2-1） （2-2） 鋼板錨固粘結(jié)長度計算 鋼板錨固粘結(jié)長度，是指在原梁不需要加固截面以外的粘貼鋼板的延伸長度，其錨固長度按下式

16、計算：（2-3）L1 2 若鋼板粘結(jié)長度不能滿足計算長度，可在鋼板的端部錨固黏結(jié)U形箍板，如圖2-2所示。 （2）斜截面承載力極限狀態(tài)計算 當(dāng)梁的斜截面受剪承載力不足時，可采用局部粘貼并聯(lián)U形箍板進行加固（圖2-3）斜截面受剪承載力按下式計算：同時，必須滿足條件： 1.5（2-6） （2-7）2.1.6 施工工序 （1）加固構(gòu)件粘合面處理 對混凝土構(gòu)件的粘合面，應(yīng)先刷除表面油垢后用水沖洗，再對粘合面進行打磨，除去2mm3mm厚表層，或露出新鮮面；用壓縮空氣除去粉塵，若表面嚴(yán)重凹凸不平，可用環(huán)氧樹脂砂漿修補。 對于新混凝土粘合面，先用角磨機將粘合面磨平，用鋼絲刷將表面浮渣刷去，再用丙酮擦拭表面。

17、 對于齡期在3個月以內(nèi)或濕度較大的混凝土構(gòu)件，粘合前尚須進行人工干燥處理。（2）鋼板粘合面處理 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拭干凈。 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，然后用平砂輪打磨出紋道，最后用丙酮擦試干凈。（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。（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。（5）粘貼 粘結(jié)劑配制

18、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1mm3mm，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。 （6）固定與加壓 鋼板粘貼好后立即用特制U形夾具夾緊或用木桿頂撐，壓力保持為0.050.1MPa，以使膠液剛從鋼板邊縫擠出為宜。若用膨脹螺栓固定，膨脹螺栓錨固，其埋設(shè)孔洞應(yīng)與鋼板一道在涂膠前鉆成。（7）固化 環(huán)氧類粘結(jié)劑在常溫下固化，溫度應(yīng)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

19、鋼板有任何擾動。（8）檢驗 按2.1.8節(jié)（教材P8),工序質(zhì)量控制與加固工程質(zhì)量檢驗評定方法要求進行。 按加固施工規(guī)范6.7.2條檢驗（P16）（9）防腐處理 按設(shè)計要求進行防腐處理。 2.1.7 構(gòu)造要求 （1）混凝土強度等級不應(yīng)低于C20。 （2）鋼板厚度以26mm為宜，一般取4mm。 （3）粘結(jié)鋼板的錨固長度對于受拉區(qū)不得小于200t（t為鋼板厚度），亦不小于600mm；對于受壓區(qū)，不得小于160t，亦不小于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形箍板或螺栓等附加錨固措施。 （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。2.1.8 質(zhì)量控制與加固

20、工程質(zhì)量 檢驗評定方法 2.1.8.1 工程質(zhì)量控制 工程質(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。2.1.8.2 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。 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。 （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)（JTG F80/1- 2004）相關(guān)規(guī)定進行檢驗評定，特殊實測項目見 表2-2

21、P9。 2.1.8.3 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。 2.1.9 評述 （1）粘貼鋼板由于質(zhì)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、受壓和受拉構(gòu)件其 補強效果優(yōu)于加大混凝土截面。 （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, 應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行施工，將 損傷程度降到最低。粘貼鋼板加固法其他示例-1粘貼鋼板加固法其他示例-2 粘貼鋼板加固法其他示例-3粘貼鋼板加固法其他示例-42.2 外包鋼加固法 2.2.1 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

22、、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。 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，適用于環(huán)境溫度在-2060范圍內(nèi)，相對濕度不大于70%及無化學(xué)腐蝕地區(qū)。外包鋼加固法示例2.2.2 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。 2.2.3 材料要求 （1）鋼材 外包鋼采用的型鋼、鋼板、扁鋼和鋼管以Q235、 Q345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。 （2）混凝土 被加固構(gòu)件混凝土強度不宜低于C20，表

23、面應(yīng)鑿除疏松雜質(zhì)，露出新鮮密實混凝土。 （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。 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。 2.2.5 設(shè)計計算 （1）外包鋼加固承載能力極限狀態(tài)計算 濕式外包鋼加固 當(dāng)除錨筋連接外還以乳膠水泥粘貼或以環(huán)氧樹脂 化學(xué)灌漿等方法粘結(jié)時，稱為濕式外包鋼加固法。 濕式外包鋼加固法的形式有兩種： 一種是在柱側(cè)加環(huán)扁鋼箍，不包角鋼，適用于圓形截面或扁圓截面的構(gòu)件。 另一種是在梁

24、、柱采用四角包裹角鋼，角鋼間用 扁鋼相連，適用于矩形截面的構(gòu)件。2.2.4 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。 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。 濕式外包鋼加固(續(xù)) 濕式扁鋼箍加固法：混凝土強度可按約束混凝土計算；抗壓和抗彎計算時外包角鋼應(yīng)乘以強度降低系數(shù)0.85；抗剪計算時鋼箍鋼應(yīng)乘以強度降低系數(shù)0.7。 約束混凝土強度按下式計算： （2-8） 其中，套箍系數(shù)干式外包鋼加固 當(dāng)型鋼與原柱間無任何連接，或雖填塞有水泥砂漿但仍不能確保結(jié)合面剪

25、力有效傳遞時，稱為干式外包鋼加固。 干式外包鋼構(gòu)件與原柱所受外力按各自剛度比例分配。 （2）外包鋼加固構(gòu)件截面抗彎剛度計算 濕式和干式均可采用下式近似計算：（2-9） 2.2.6 施工工序 （1）構(gòu)件表面處理 刷除構(gòu)件表面油垢污物，然后打磨粘合面，直到完全露出新鮮密實混凝土，用壓縮空氣去除粉塵。 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。 對鋼材粘合面進行除銹打磨處理，直至出現(xiàn)金屬光澤。打磨紋路應(yīng)盡量與鋼板受力方向垂直。然后用脫脂棉花沾丙酮擦拭干凈。 （2）角鋼、綴板制作 根據(jù)設(shè)計及構(gòu)件的實際尺寸進行現(xiàn)場下料，以使鋼材與原構(gòu)件更好地貼合。 （3）承壓鋼板、節(jié)點

26、板固定 預(yù)埋鋼件進行固定。 （4）固定 在處理好的柱角處抹上乳膠水泥、水泥砂漿；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，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。 （5）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。 （6）防腐處理 按設(shè)計要求進行防腐處理。2.2.7 構(gòu)造要求 （1）外包角鋼時，角鋼厚度不應(yīng)小于3mm，也不宜大于8mm。扁鋼箍截面不應(yīng)小于25mm3。 （2）外包型鋼兩端應(yīng)有可靠的連接和錨固。 （3）錨固螺栓的直徑不宜小于10mm，間距不宜大于20（d+2）。 （4）當(dāng)采用環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿外包鋼加固時，扁鋼箍應(yīng)緊貼混凝

27、土表面，并與角鋼平焊連接。當(dāng)采用乳膠水泥漿粘貼外包鋼時，扁鋼可以焊于角鋼外面。 （5）型鋼及其鄰接的混凝土表面，應(yīng)進行密封防水防腐處理。2.2.8 質(zhì)量控制與加固工程質(zhì)量 檢驗評定方法 2.2.8.1 工程質(zhì)量控制 工程質(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。2.2.8.2 加固工程質(zhì)量檢驗評定方法（1）基本要求 外包鋼所用型鋼及焊接材料類別、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)定程序施工，加壓及固化時間應(yīng)符合設(shè)計要求。 錨固螺栓數(shù)量、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計值要求。 按設(shè)計要求進行防腐處理。2.2.8

28、.2 加固工程質(zhì)量檢驗評定方法(續(xù)) （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) （JTGF80/1- 2004）相關(guān)規(guī)定進行檢驗評定，特殊 實測項目見表2-3 P13。2.2.9 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。 外包鋼加固法其他實例-1外包鋼加固法其他實例-22.3 粘貼碳纖維片加固法2.3.1 特點及適用條件 粘貼碳纖維（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。 該方法適用于混凝土梁

29、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，加固效果十分顯著；還適用于混凝土墩柱的補強，抗震延性補強以及地震破壞后的修復(fù)等，其適用性見表2-4 P14。 環(huán)境要求（如溫度、濕度等）較嚴(yán)格。粘貼碳纖維加固法碳纖維布粘貼碳纖維加固法 碳纖維板及底膠粘貼碳纖維加固法示例1粘貼碳纖維加固法示例22.3.2 附加影響 2.3.3 材料要求 纖維片和黏結(jié)劑必須由供應(yīng)商配套提供，并同時給出材料的各項性能指標(biāo)。若無法提供材料性能指標(biāo)，可參考表2-5和表2-6 P14 中的材料性能指標(biāo)。2.3.4 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

30、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。2.3.5 設(shè)計計算2.3.5.1 設(shè)計計算要求 （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。 （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，因此必須對這些公式進行修正。 （3）加固設(shè)計時，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。2.3.5.1 設(shè)計計

31、算要求（續(xù)） （4）承載力極限狀態(tài)的驗算中，通常將破壞模式分為兩大類，即粘貼碳纖維片材后能整體工作的構(gòu)件與粘貼碳纖維片材后不能整體工作的構(gòu)件。 （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，以保證結(jié)構(gòu)的耐久性和粘結(jié)的完整性。 （6）意外的設(shè)計情況（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。2.3.5.2 抗彎加固設(shè)計計算 （1）抗彎加固方法 抗彎加固通常是在構(gòu)件的受拉面粘貼CFRP片材，當(dāng)條件不允許時也可以在構(gòu)件的側(cè)面粘貼（圖2-4 P16）。 CFRP片材中還可以施加預(yù)應(yīng)力，從而更大

32、程序地提高構(gòu)件的承載能力，但施加預(yù)應(yīng)力需要較為復(fù)雜的張拉設(shè)備和錨固設(shè)施。 通常在CFRP片材端部設(shè)置附加錨固措施，以增強其端部錨固性能。常見的附加錨固措施有U形CFRP條帶錨固和鋼板錨固等（圖2-5 P16 ）。 CFRP片材粘貼位置示意圖 （圖24、5） （2）基本假定 平截面假定，達到受彎承載力極限狀態(tài)時CFRP片材的應(yīng)變由平截面假定確定，但不應(yīng)超過CFRP片材的允許拉應(yīng)變cf。 考慮二次受力時，加固前混凝土受拉區(qū)邊緣的初始應(yīng)變按如下方法計算（圖2-6 P16）。 鋼筋應(yīng)力取鋼筋應(yīng)變與其彈性模量的乘積，但不大于其強度設(shè)計值；CFRP片材的拉應(yīng)力取其彈性模量與拉應(yīng)變的乘積。 達到受彎承載力極

33、限狀態(tài)前，CFRP片材與混凝土之間不發(fā)生粘結(jié)破壞。（2）基本假定（續(xù)） CFRP片材拉斷時的應(yīng)力取其彈性模量與允許拉應(yīng)變的乘積，其中允許拉應(yīng)變計算如下：（3）抗彎承載能力極限狀態(tài)計算 界限高度系數(shù) CFRP片材達到允許拉應(yīng)變與受壓區(qū)混凝土壓壞同時發(fā)生時，定義此時的混凝土受壓區(qū)高度與截面高度的比值為界限高度系數(shù)，按式（2-14 P18）進行計算 。 基本計算公式，式（2-16）-（2-19）。 截面強度復(fù)核，計算彎矩及CFRP片材加固量，驗算極限承載力。 加固設(shè)計，已知計算彎矩，求CFRP片材的加固量。 T形截面的計算。P21（4）承載能力極限狀態(tài)計算時應(yīng)滿足的規(guī)定 為保證受拉鋼筋充分屈服，受壓

34、區(qū)高度x不宜大于 加固后受彎承載力的提高幅度不宜超過40%。 當(dāng)采用側(cè)面粘貼CFRP片材時，宜將CFRP片材面積乘以折減系數(shù)（1-0.5hcf），其中 hcf 為側(cè)面CFRP片材的粘貼高度，且由于CFRP合力重心發(fā)生了變化，計算式也應(yīng)作相應(yīng)改動。2.3.5.3 抗剪加固設(shè)計計算（1）抗剪加固方法 抗剪加固中CFRP片材的粘貼形式有多種，從纖維粘貼的方向來看，可垂直構(gòu)件軸線或與構(gòu)件成某一傾角（圖2-11）P22片材的粘貼形式(續(xù)圖213、14)（2）抗剪承載能力極限狀態(tài)計算 加固后梁的抗剪承載力按下式計算：（2-33）2.3.5.4 混凝土墩柱的加固計算（1）CFRP布或織物粘貼方法 包裹法 通

35、常用單向CFRP布或織物浸漬樹脂后包裹粘貼于柱體上。CFRP纖維方向一般取柱的環(huán)向，CFRP片材可重疊粘貼多層。 沿柱的高度方向，CFRP片材粘貼有以下幾種方式：連續(xù)粘貼圖2-16a）、螺旋形間隔粘貼圖2-16b）及環(huán)狀間隔粘貼圖2-16c）。P24包裹法（續(xù)）纖維絲纏繞法 與包裹法相似，不同的是纏繞法采用CFRP纖維絲代替CFRP布或織物，從而可以用機器自動地將纖維絲纏繞到柱體上。預(yù)制CFRP板套筒 預(yù)制套筒可做成半圓形或槽形，也可以做成帶缺口的圓形（圖2-17）P25，此法可改變柱的形狀（圖2-18），此時CFRP套筒同時可充當(dāng)澆筑混凝土的模板。（2）碳纖維片材加固軸心受壓圓柱墩的承載能力

36、 極限狀態(tài)計算CFRP片材加固軸心受壓圓形柱的承載力可按下式計算：（2-35） 結(jié)合我國公橋規(guī)，建議采用下式進行計算：P25 （2-36）2.3.5.5 正常使用極限狀態(tài)計算 將碳纖維等同于鋼筋，按公橋規(guī)的有關(guān)規(guī)定，對應(yīng)力、變形和裂縫進行驗算。2.3.6 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CFRP片材料 表面防護粘貼碳纖維加固的工法2.3.7 構(gòu)造要求 （1）抗彎加固構(gòu)造要求 粘貼較多CFRP片材時，應(yīng)盡量并列布置CFRP片材條帶，條件不允許時可重疊粘貼，見圖2-19所示 P27。 當(dāng)重疊粘貼CFRP片材條帶時，對于CFRP板不宜超過

37、3層，對于CFRP布或織物不宜超過5層 （1）抗彎加固構(gòu)造要求（續(xù)） 盡量避免CFRP片材間的搭接，必須搭接時，CFRP片材在纖維受力方向搭接長度應(yīng)不小于100mm。當(dāng)平行布置多條或多層CFRP片材加固時，各條或各層CFRP片材的搭接位置應(yīng)相互錯開，如圖2-20所示。P28CFRP片材端部宜采取可靠的錨固措施。（1）抗彎加固構(gòu)造要求（續(xù)） 當(dāng)在梁、板的正彎矩區(qū)粘貼CFRP片材加固時，對于跨徑20m以內(nèi)，宜將CFRP片材末端延伸至支座邊緣。跨徑大于20m時，CFRP片材截斷位置應(yīng)滿足錨固長度的要求：CFRP片材末端至不需要CFRP片材錨固截面的距離不小于200mm，如圖2-21所示。P28 （1

38、）抗彎加固構(gòu)造要求（續(xù)） 對于T形或箱形連續(xù)梁，可在翼板（頂板）底面粘貼CFRP片材進行負彎矩區(qū)的加固，此時CFRP片材應(yīng)緊靠梁肋粘貼，其粘貼范圍宜在4倍翼板厚度以內(nèi)，如圖2-22。P29（1）抗彎加固構(gòu)造要求（續(xù)） 當(dāng)CFRP用于側(cè)面粘貼時，粘貼區(qū)域宜在距受拉區(qū)邊緣的1/4梁高范圍內(nèi)，如圖2-4b）所示。P16 板抗彎加固時，CFRP片材宜采用多條密布方案，見圖2-16a）P24，條帶寬度對于CFRP板，建議在100200mm之間，對于CFRP布或織物，建議在150300mm之間，且宜均布粘貼于板寬內(nèi)。（2）抗剪加固構(gòu)造要求 在截面上的轉(zhuǎn)彎處粘貼CFRP片材時，轉(zhuǎn)角的最小半徑就不小于30mm

39、。 抗剪加固最好采用封閉粘貼或U型粘貼，條件不允許時也可采用側(cè)面粘貼，且宜設(shè)置端部錨固措施。 當(dāng)采用CFRP片材條帶間隔粘貼（圖2-15）時，P24其凈間距不應(yīng)大于現(xiàn)行公橋規(guī)規(guī)定的最大箍筋間距的0.7倍。 為提供水分散發(fā)的路徑，不提倡CFRP片材的大面積粘貼。（3）墩柱加固構(gòu)造要求 當(dāng)采用CFRP片材加固矩形柱時，應(yīng)將轉(zhuǎn)角修成圓角。 當(dāng)采用CFRP板套筒進行加固時，預(yù)制套筒的尺寸應(yīng)略大于加固構(gòu)造的尺寸，并用水泥漿灌填期間空隙。 CFRP片材接縫處應(yīng)用可靠的連接，當(dāng)粘貼CFRP布時，最外一層結(jié)合處應(yīng)保證有足夠的重疊長度；當(dāng)采用CFRP板套筒時，接縫處應(yīng)用CFRP條帶粘貼連接。 2.3.8 質(zhì)量控

40、制與加固工程質(zhì)量 檢驗評定方法2.3.8.1 工程質(zhì)量控制 工程質(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。 （1）CFRP片材在運輸、儲蓄中不得受擠壓，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。 （2）各工序的施工質(zhì)量，經(jīng)檢查認(rèn)可后才能進行下道工序。監(jiān)理人員對貼片數(shù)量與質(zhì)量檢查、簽認(rèn)。 （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。2.3.8.2 加固工程質(zhì)量檢驗評定方法（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。 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。

41、 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。 必要時可對材料進行現(xiàn)場抽樣檢驗。 CFRP片材與混凝土之間的總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95%。當(dāng)CFRP片材出現(xiàn)空鼓時應(yīng)進行補救。（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)（JTG F80/1- 2004）相關(guān)規(guī)定進行檢驗評定，特殊實測項目 見表2-7。P302.3.9 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。 （2）對

42、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。粘貼碳纖維加固法其他實例-1粘貼碳纖維加固法其他實例-2粘貼碳纖維加固法其他實例-3粘貼碳纖維加固法其他實例-42.4 橋面補強層加固法 2.4.1 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加固方法。 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。2

43、.4.2 附加影響 1） 采用橋面補強進行加固：橋梁恒載將有所增加，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。 2） 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。 3）對橋梁基礎(chǔ)的承載能力有一定影響。2.4.3 材料要求 （1）鋼筋 補強層中通常布設(shè)兩類鋼筋：結(jié)合鋼筋和構(gòu)造鋼筋，采用螺紋鋼筋以增加握裹力，保證新舊混凝土有效結(jié)合。 （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

44、性、抗沖擊能力和抗?jié)B性?？梢允褂猛饧觿?；鋼纖維混凝土，改善混凝土的性能。 （3）植筋膠 植筋膠應(yīng)具備粘結(jié)力強、耐久性好、快硬性和低毒、無害等特性，一般可采用環(huán)氧樹脂類黏結(jié)材料。 （4）界面劑 采用界面劑可增強新舊混凝土界面之間的粘結(jié)力。界面劑應(yīng)抗化學(xué)腐蝕，強度高，可用于潮濕表面。2.4.4 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。 形成的加固構(gòu)件就組合梁（板），也就具有組合構(gòu)件分階段受力的特點，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。

45、 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)合面可傳遞壓力，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。2.4.5 設(shè)計計算 （1）內(nèi)力設(shè)計值計算 補強層厚度不大，在補強層施工階段原結(jié)構(gòu)僅承受本身自重及補強層的重力，可不進行強度計算。在形成組合結(jié)構(gòu)后，除承受自重外，還應(yīng)計入可變荷載作用。 彎矩設(shè)計值按下式計算：P33（2-38） 剪力設(shè)計值按下式計算：（2-39）上述荷載作用的分項系數(shù)按規(guī)范有關(guān)規(guī)定取用。（2）正截面和斜截面承載能力極限狀態(tài)計算 組合梁（板）的承載力試驗表明： 結(jié)合面符合構(gòu)造要求的組合梁與相同截面一次整體澆筑梁的承載力是非常接近或相等的。（3）結(jié)合面受剪承載能力極限狀態(tài)計算 結(jié)合面抗剪承載力應(yīng)滿足下列要求： V/bho 0.45MPa （2-40） （4）承載能力折減 計算加固結(jié)構(gòu)承載能力時，還應(yīng)考慮原結(jié)構(gòu)的狀況。當(dāng)原結(jié)構(gòu)完好時可直接運用式（2-38）式（2-41）計算；若存在缺陷或病害時，則應(yīng)對上述計算結(jié)果予以折減。P332.4.6 施工工序 （1）施工工序 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