橋梁加固方案設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究

編號(hào)：時(shí)間：2021年x月x日書(shū)山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟頁(yè)碼：第圖5.0中不同的系列代表不同的，參數(shù)＝5。圖11矩形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大理論可加固空間，圖12T形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大理論可加固空間，圖13T形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大理論可加固空間，圖14T形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大理論可加固空間，從圖13中可以看出，形狀參數(shù)對(duì)T形截面最大可加固空間的影響比較大，隨著的增加，對(duì)應(yīng)同一原始相對(duì)受壓區(qū)高度，其最大可加固空間銳減，這主要是不同截面形狀對(duì)加固前后混凝土受壓區(qū)面積相對(duì)增量影響較大所造成的。矩形截面可以認(rèn)為＝1的特殊的T形截面，參數(shù)對(duì)最大可加固空間的影響規(guī)律正好詮釋了圖11和12對(duì)比分析中矩形截面最大可加固空間較大的結(jié)論。圖14是針對(duì)同一截面形狀參數(shù)＝5，比較不同對(duì)最大可加固空間的影響，從圖中可以看出，不同系列之間曲線(xiàn)相互交叉，規(guī)律相對(duì)復(fù)雜，對(duì)應(yīng)原始截面相對(duì)受壓區(qū)高度較小的區(qū)段，較大的對(duì)提高最大可加固空間有利，而此后隨著原始相對(duì)受壓區(qū)高度的增加，較大的系列迅速衰減并低于較低的系列。圖13T形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大理論可加固空間，圖14T形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大理論可加固空間，3.5典型橋梁加固合適的方案評(píng)述1．鞍千9號(hào)橋加固設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)單位：原哈爾濱建筑工程學(xué)院實(shí)施時(shí)間：1987年（1）原橋的基本情況和加固設(shè)計(jì)要求鞍千9號(hào)橋位于遼寧省鞍山至千山公路上，原橋?yàn)榭鐝絃=12m的單跨二梁式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋，設(shè)計(jì)荷載為汽—15，掛—80，橋面凈空為凈—7，下部結(jié)構(gòu)為座落于巖盤(pán)上的沉井基礎(chǔ)，重力式混凝土橋臺(tái)。鞍千公路擴(kuò)建為二級(jí)路，路基寬度為12m，行車(chē)道寬度為9m，在橋位處道路雙側(cè)加寬，橋面凈空為凈－9+2×1.5m，橋梁的設(shè)計(jì)荷載提高為汽—20，掛—100。（2）橋梁現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和承載力檢算現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，原梁混凝土質(zhì)量良好，未有發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)裂縫，實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度在26Mpa以上。經(jīng)檢算原梁可以滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)荷載汽—15，掛—80的要求。但距汽—20，掛—100的要求，正截面承載力相差約15%。查閱原設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際核對(duì)，原橋?yàn)樽溆趲r盤(pán)上的小沉井基礎(chǔ)，橋臺(tái)混凝土質(zhì)量良好，經(jīng)檢算認(rèn)為原橋基礎(chǔ)具有較大的超載潛力。（3）加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)①利用原橋基礎(chǔ)的承載潛力，采用插入錨固鋼筋，加大橋臺(tái)蓋梁懸臂長(zhǎng)度。②新加寬部分與原梁整體工作，適當(dāng)加大新增主梁的截面尺寸，增加邊梁剛度，調(diào)整荷載橫向分布系數(shù)，減輕原梁的負(fù)擔(dān)。為了加強(qiáng)新加寬的部分與原梁的整體工作，將原梁懸臂混凝土鑿掉50cm，露出懸臂鋼筋與新加寬部分橋面板鋼筋焊接；在支點(diǎn)和跨中增設(shè)連接橫梁。③清除原橋面鋪裝層，全橋統(tǒng)一加鋪10cm厚的橋面鋪裝混凝土，為了加強(qiáng)新舊混凝土之間的連接，將原橋面頂面鑿成齒槽，保證新舊混凝土共同工作。計(jì)入6cm橋面鋪裝層參與主梁工作，即梁的有效高度增加6cm。圖15鞍千9號(hào)橋加固合適的方案示意圖（4）合適的方案評(píng)述①該合適的方案充分利用了原橋沉井基礎(chǔ)的承載潛力，采用插入鋼筋接長(zhǎng)墩臺(tái)蓋梁懸臂，節(jié)省了大量的下部結(jié)構(gòu)工量費(fèi)用。②采用加大新建邊梁剛度，調(diào)整荷載橫向分布系數(shù)，減輕原梁負(fù)擔(dān)和橋梁鋪裝層參與主梁工作，增加梁的有效高度等綜合措施，使原梁在不增加配筋的情況下，滿(mǎn)足汽—20，掛—100的承載要求。（5）改進(jìn)建議①蓋梁懸臂接長(zhǎng)，若采用體外預(yù)應(yīng)力筋或預(yù)應(yīng)力錨筋技求施工更為方面，結(jié)構(gòu)更為可靠。②為保證橋面鋪裝混凝土與橋面板的共同工作，加強(qiáng)兩者之間的連接，應(yīng)設(shè)置錨固短鍵，橋面鋪裝層應(yīng)設(shè)置雙層鋼筋或摻入高強(qiáng)復(fù)合纖維，增強(qiáng)混凝土的抗裂能力。2．洪河1號(hào)橋設(shè)計(jì)單位：原哈爾濱建筑工程學(xué)院實(shí)施時(shí)間：1988年（1）原橋的基本情況和加固設(shè)計(jì)要求洪河1號(hào)橋位于黑龍江省二龍山至撫遠(yuǎn)公路，原橋?yàn)榭鐝?m的單跨裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支板梁橋，全橋由7塊寬度為100cm板組成。設(shè)計(jì)荷載為汽—15，掛—80，橋面凈空為凈—7，下部結(jié)構(gòu)為混凝土輕型橋臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)。二撫公路擴(kuò)建為二級(jí)公路，路基寬度為12m，行車(chē)道寬度為9m，在橋位處道路雙側(cè)加寬，橋面凈空為凈9+2×1.5m，橋梁的設(shè)計(jì)荷載提高為汽—20，掛—100。（2）橋梁現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和承載力檢算現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)原梁的混凝土質(zhì)量良好，經(jīng)回彈測(cè)定混凝土強(qiáng)度在28Mpa以上。經(jīng)檢算原橋可以滿(mǎn)足汽—15、掛—80的承載要求，但距汽—20，掛—100的要求正截面承載力相差的18%。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原橋橋臺(tái)前墻混凝土質(zhì)量良好，沒(méi)發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)不均勻沉降現(xiàn)象。（3）加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)①按加寬的橋面凈空要求，加寬部分采用2×2塊寬度為125cm的鋼筋混凝土矩形板。按新加寬部分與原橋共同工作計(jì)算，靠邊第2、3塊板受力最大，邊板基本上位于人行道下面，受力較小。為此，將原橋邊板（1號(hào)和7號(hào)）塊分別引至新加寬部分的最外側(cè)位置，中間空出250cm的空隙，布置新制作的2塊125cm的鋼筋混凝土矩形板，新板的鋼筋按受力需要配置。②將原橋面鋪裝混凝土鑿除，全橋統(tǒng)一加鋪10cm的C30陶礫混凝土。為了加強(qiáng)新舊混凝土之間的聯(lián)系，在原橋面應(yīng)鑿成齒槽。③原橋橋臺(tái)及基礎(chǔ)雙側(cè)加寬，新基礎(chǔ)部分基底設(shè)50cm的水撼砂墊層。為了加強(qiáng)橋臺(tái)臺(tái)身新舊混凝土之間的連接，在原橋臺(tái)臺(tái)身插入錨固短筋。圖16洪河1號(hào)橋加固合適的方案示意圖(圖中尺寸單位為cm)（4）合適的方案評(píng)述與改進(jìn)意見(jiàn)①采用調(diào)換梁位的方法，合理利用原板的承載潛力，最大限度的發(fā)揮新加板的作用。②改用輕質(zhì)陶礫混凝土橋面鋪裝，減輕橋梁恒載內(nèi)力。采用上述綜合措施，在保持原梁配筋不增加的前提下，達(dá)到了汽—20，掛—100的承載要求。③陶礫混凝土橋面鋪裝中應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)或摻入適量的高強(qiáng)復(fù)合短纖維，提高橋面鋪裝的抗裂能力。3．坂頭大橋設(shè)計(jì)單位：交通部第一公路工程總公司設(shè)計(jì)所[4] 廈門(mén)市公路局[5]實(shí)施時(shí)間：第一次加固1955年 第二次加固1999年（1）原橋的基本情況及承載力評(píng)估板頭大橋位于國(guó)道324線(xiàn)廈門(mén)段，原橋建于1953年，其結(jié)構(gòu)為四跨鋼筋混凝土變高度連續(xù)T梁，外加一跨鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，其跨度劃分及橋梁橫斷面如圖2-3所示。圖17坂頭大橋的一般構(gòu)造圖原橋的設(shè)計(jì)荷載為汽—13級(jí)。國(guó)道324線(xiàn)廈門(mén)段改擴(kuò)建工程要求將橋梁的設(shè)計(jì)荷載提高為汽—超20級(jí)。為了探討原橋加固利用的可行性，1995年對(duì)原橋進(jìn)行詳細(xì)的外觀檢查和荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：①橋梁主體結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)明顯的破損和裂縫，混凝土質(zhì)量較好，強(qiáng)度等級(jí)均在C25以上；②連續(xù)梁各支點(diǎn)截面抗彎承載較高可以滿(mǎn)足汽—超20的承載要求。連續(xù)梁各跨中截面抗彎承載力較低，不能滿(mǎn)足汽—超20的要求，必需進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。③各跨中截面的實(shí)測(cè)撓度值，均小規(guī)范規(guī)定允許值。（2）加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)針對(duì)原橋?yàn)樽兏叨冗B續(xù)梁的特點(diǎn)和只需對(duì)跨中正截面抗彎承載力進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)的要求，采用沿橋梁全長(zhǎng)布置的直線(xiàn)型體外預(yù)應(yīng)力束加固。在每個(gè)梁肋兩側(cè)跨中截面下緣處對(duì)稱(chēng)布置515.2鋼絞線(xiàn)，鋼絞線(xiàn)束在梁端張拉，采用OVM錨錨固，鋼絞線(xiàn)束采用鋼套通保護(hù)。（見(jiàn)圖2-4）圖18坂頭大橋加固合適的方案示意圖該橋第一次加固于1995年完成，據(jù)文獻(xiàn)[5]介紹，橋梁加固后使用情況良好，但1999年4月檢查發(fā)現(xiàn)有一根鋼絞線(xiàn)束下垂，進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)有一根鋼絞線(xiàn)在橋頭端斷裂，有二根鋼絞線(xiàn)在游動(dòng)錨板處斷裂。應(yīng)該指出文獻(xiàn)[5]介紹的橋梁加固施工的情況與文獻(xiàn)[4]介紹的加固設(shè)計(jì)合適的方案（圖3-4）略有不同。實(shí)際實(shí)施時(shí)，體外預(yù)應(yīng)力筋束張拉改為采用自行設(shè)計(jì)的游動(dòng)錨板在中間張拉的合適的方案，鋼絞線(xiàn)束在橋梁的端部用墩頭錨固。文獻(xiàn)[5]認(rèn)為施工中采用的錨具選型不當(dāng)，游動(dòng)錨板固定差，鋼絞線(xiàn)防護(hù)鋼套筒空隙過(guò)大是造成鋼絞線(xiàn)束下垂和斷裂的原因。在第二次加固時(shí)，做了以下改進(jìn)：①取消中間的游動(dòng)錨板，仍采用通常布置的直線(xiàn)鋼絞線(xiàn)束，鋼鉸線(xiàn)束在一端橋臺(tái)張拉，另一端為固定端，采用OVM錨具。②取消鋼鉸線(xiàn)束外面的防護(hù)鋼套管，改為聚乙烯塑料包裹，并做好固定措施。1999年按上述改進(jìn)合適的方案對(duì)所有8根體外預(yù)應(yīng)力筋束進(jìn)行了更換。到目前使用情況良好。（3）合適的方案評(píng)述與改進(jìn)建議①該加固設(shè)計(jì)巧妙地利用了原橋?yàn)樽兏叨冗B續(xù)梁的縱向布置特點(diǎn)和只需對(duì)跨中截面抗彎承載力加固的設(shè)計(jì)要求，采用靠近跨中截面下邊緣通常布置的直線(xiàn)型體外預(yù)應(yīng)力筋加固補(bǔ)強(qiáng)的原設(shè)計(jì)合適的方案基本上是合理的。②施工中采用游動(dòng)錨中間張拉合適的方案，構(gòu)造不夠合理。，中間游動(dòng)錨板的雙向錨具變形損失過(guò)大是造成鋼絞線(xiàn)束下垂，有效預(yù)應(yīng)力值降低的直接原因。為了避免在橋臺(tái)端進(jìn)行張拉的施工不便，可在連續(xù)梁支點(diǎn)截面下方設(shè)置錨固裝置，鋼筋分段設(shè)置，分段張拉。③體外預(yù)應(yīng)力筋錨固的可靠性是保證全橋安全工作的基礎(chǔ)。應(yīng)用采用具有防松動(dòng)裝置的專(zhuān)用OVM錨具，錨孔端部應(yīng)擴(kuò)孔為喇叭型，以防上鋼筋振動(dòng)時(shí)，卡緊斷絲。④為了減少體外預(yù)應(yīng)力筋束的振動(dòng)影響，對(duì)于較長(zhǎng)的體外預(yù)應(yīng)力筋束，每隔6~10m，應(yīng)設(shè)置一個(gè)固定裝置。⑤體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采用專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)的具有防腐蝕保護(hù)鋼絞線(xiàn)，我國(guó)一般采用PE管外套，內(nèi)裝黃油保護(hù)層。4橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件承載力極限狀態(tài)計(jì)算4.1橋梁加固薄弱構(gòu)件分階段受力特點(diǎn)橋梁結(jié)構(gòu)自重較大，一般均采用帶載加固。構(gòu)件自重及恒載由原梁承受，活載由加固后的截面承受。橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件承載力計(jì)算，應(yīng)考慮分階段受力的特點(diǎn)，按兩階段受力構(gòu)件計(jì)算。橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面補(bǔ)強(qiáng)加固方法很多，基本可劃分為加筋類(lèi)和加砼類(lèi)兩種情況：①加筋類(lèi)：采用加焊鋼筋、粘貼鋼板或其他纖維復(fù)合材料，對(duì)構(gòu)件的受拉區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。加筋類(lèi)加固構(gòu)件的受力特點(diǎn)是，后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）只承受活載引起的拉應(yīng)力。在一般情況下，后加補(bǔ)強(qiáng)材料的強(qiáng)度不能充分發(fā)揮作用，加固構(gòu)件的破壞由原梁受拉鋼筋控制，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮分階段受力的特點(diǎn)。②加砼類(lèi)：采用加厚橋面板的方法，對(duì)混凝土受壓區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，增加梁的有效高度，亦可達(dá)到提高構(gòu)件承載力的目的。對(duì)受壓區(qū)加砼類(lèi)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，由于考慮混凝土的塑性發(fā)展，分階段受力影響不大，其承載力可按一般鋼筋混凝土的構(gòu)件計(jì)算。橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件斜截面一般采用粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）增加斜筋或箍筋截面面積進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。后加鋼板（或其他纖維復(fù)合材料）只承受活載引起的剪力，設(shè)計(jì)時(shí)亦應(yīng)考慮分階段受力特點(diǎn)。4.2橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算4.2.1加筋類(lèi)加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，引入下列基本假設(shè)作為加筋類(lèi)橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算的依據(jù)：①橋梁帶載加固應(yīng)考慮分階段受力特點(diǎn)。一期荷載效應(yīng)（自重及恒載效應(yīng)）由原梁承擔(dān)，構(gòu)件處于彈性工作階段，截面應(yīng)力（或應(yīng)變）按材料力學(xué)公式計(jì)算；二期荷載效應(yīng)（活載效應(yīng)）由加固后的截面承擔(dān)；②不同受力階段的截面變形均符合平截面假設(shè)；③在極限狀態(tài)下，截面受壓邊緣混凝土的應(yīng)變達(dá)到極限值。截面受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力按簡(jiǎn)化的矩形應(yīng)力圖計(jì)算，其抗壓強(qiáng)度取實(shí)測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，矩形應(yīng)力圖高度?。ㄊ街袨槎诤奢d效應(yīng)作用后截面變形零點(diǎn)至截面受壓邊緣的距離，為受壓區(qū)高度折減系數(shù)，對(duì)C50以下混凝土，取）；④在極限狀態(tài)下原梁受拉鋼筋應(yīng)力取抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（或），受壓鋼筋的應(yīng)力取抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；⑤在極限狀態(tài)下，后加鋼筋（或其它纖維復(fù)合材料）的應(yīng)力由其應(yīng)變確定，即取，但應(yīng)小于其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。后加鋼筋（或其它纖維復(fù)合材料）的應(yīng)變，根據(jù)分階段受力特點(diǎn)，由截面變形條件確定。根據(jù)上述基本假定建立的加筋類(lèi)橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算圖式示于圖4-1。斷面圖應(yīng)變圖一期荷載下應(yīng)力圖二期荷載下應(yīng)力圖圖4-1加筋類(lèi)橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算圖式加固薄弱構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算公式，由內(nèi)平衡條件求得（圖4-1）：（4-1）（4-2）公式的適用條件：（4-3）式中：——混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，根據(jù)實(shí)測(cè)強(qiáng)度等級(jí)參照<橋規(guī)JTGD62>確定；——原梁受拉鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，根據(jù)實(shí)測(cè)強(qiáng)度參照<橋規(guī)JTGD62>確定；——原梁受拉鋼筋的混凝土受壓區(qū)高度界限系數(shù)，R235鋼筋（原Ⅰ級(jí)鋼筋）取，HRB330鋼筋（原Ⅱ級(jí)鋼筋）取，HRB400鋼筋（原Ⅲ級(jí)鋼筋），??；——極限狀態(tài)下，后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）的應(yīng)力，其數(shù)值按下列公式計(jì)算。（4-4）（4-5）（4-6）（4-7）（4-8）（4-9）——后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）的彈性模量；——為后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；——后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）的應(yīng)變；——二期荷載效應(yīng)下，原梁受拉鋼筋的應(yīng)變?cè)隽浚弧诤奢d作用下，上緣混凝土的壓應(yīng)變?cè)隽?；——一期荷載作用下，原梁受拉鋼筋應(yīng)變；——一期荷載作用下，原梁上翼緣頂面的混凝土壓應(yīng)變。利用上述公式進(jìn)行加固配筋設(shè)計(jì)的方法及計(jì)算步驟如下：1．計(jì)算原梁的換算截面幾何性質(zhì)（）。2．由式（4-9）和（4-8）計(jì)算恒載作用下原梁上翼緣頂面混凝土的壓應(yīng)變和鋼筋拉應(yīng)變。3．根據(jù)加固后應(yīng)承擔(dān)的彎矩組合設(shè)計(jì)值，由式（4-2）、（4-5）和（4-4）求得混凝土受壓區(qū)高度和后加鋼筋的應(yīng)變和應(yīng)力。4．將和值代入公式（4-1），求得后加鋼筋截面面積應(yīng)特別指出，橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面承載力一般由原梁受拉鋼筋的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度控制，即應(yīng)滿(mǎn)足的要求。當(dāng)時(shí)，加固后的承載力最大。（4-10）從上式可以看出，加固后梁的最大承載力主要與原梁的截面尺寸有關(guān)，加固后承載力提高的幅度受原梁受拉鋼筋配筋率控制。設(shè)計(jì)時(shí)切不可不加分析的盲目加大后鋼筋（或其他加固材料）截面面積，無(wú)限制的提高梁的承載力。因?yàn)檫@樣的構(gòu)件將發(fā)生脆性破壞，設(shè)計(jì)是不安全的。4.2.2加砼類(lèi)加固簿弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算特點(diǎn)加厚橋面板類(lèi)橋梁加固薄弱構(gòu)件的承載力計(jì)算，從原理上講，亦應(yīng)考慮分階段受力的特點(diǎn)，按兩階段受力迭合梁計(jì)算。但是，由于受橋面標(biāo)高的限制，后加橋面的厚度不可能太大，一般情況下加固后的截面中性軸不會(huì)進(jìn)入新舊混凝土連接面，新舊混凝土共同承擔(dān)壓力，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)變圖存在兩個(gè)峰值，考慮到混凝土的塑性影響，在極限狀態(tài)下后加混凝土層的應(yīng)力亦可達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。這樣，加厚橋面板類(lèi)加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力即可按一般鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)算。應(yīng)該指出，采用加厚混凝土橋面板（即加大受壓區(qū)混凝土厚度）的辦法加固薄弱構(gòu)件，其最大允許相對(duì)加厚厚度主要受原梁的配筋率控制。設(shè)計(jì)時(shí)且不可不加分析的盲目加大受壓區(qū)混凝土層厚度來(lái)無(wú)限制的提高構(gòu)件的承載力（例如：加厚橋面板在局部荷載作用下承載力計(jì)算就可能出現(xiàn)類(lèi)似的問(wèn)題）。因?yàn)檫@樣的構(gòu)件將發(fā)生少筋脆性破壞，設(shè)計(jì)是不安全的。4.3橋梁加固薄弱構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算橋梁加固薄弱構(gòu)件一般采用粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）增加斜筋或箍筋截面面積的方法進(jìn)行斜截面補(bǔ)強(qiáng)加固。后加鋼板只承受活載引起的剪力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮分階段受力的影響。為了與現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范相適應(yīng)，加固薄弱構(gòu)件的斜截面承載力的計(jì)算表達(dá)式可寫(xiě)成下列形式：（4-11）或（4-12）式中：——按<橋規(guī)JTGD62>計(jì)算的一般鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面的混凝土，箍筋和彎起鋼筋的抗剪承載力；——按<橋規(guī)JTGD62>計(jì)算的一般鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面的混凝土箍筋的綜合抗剪承載力；——按彈性分析方法求得的后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）的抗剪承載力；——考慮分階段受力影響，由試驗(yàn)求得的修正系數(shù)。試驗(yàn)研究表明，分階段受力對(duì)箍筋和彎起鋼筋抗剪承力影響不大，即取和等于1。混凝土抗剪承載力修正系數(shù)與加固前的裂縫有關(guān)：加固前未出現(xiàn)斜裂縫者，取，加固前斜裂縫寬度小于0.2mm者，??；加固前斜裂縫寬度大于0.2mm者，取，若采用混凝土與箍筋綜合抗剪承載力表達(dá)方式，則應(yīng)將系數(shù)轉(zhuǎn)換為，相應(yīng)取值為0.89、0.835和0.78。后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）的彈性抗剪承載力按開(kāi)裂的鋼筋混凝土彈性體計(jì)算，二期荷載產(chǎn)生的主拉力由與斜裂縫相交箍筋、彎起鋼筋和后加補(bǔ)強(qiáng)鋼筋板（或其它纖維復(fù)合材料）共同承擔(dān)，各自分擔(dān)的數(shù)額按其截面面積比分配，但應(yīng)將豎直箍筋的截面面積乘以45°換算成主拉力作用方向。這樣，即可求的計(jì)算表達(dá)式為：（4-13）式中：——斜裂縫投影長(zhǎng)度，可??；——剪跨比，；——內(nèi)力偶臂，可取。綜合修正系數(shù)反映將按開(kāi)裂的鋼筋混凝土彈性體計(jì)算的后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板的彈性抗剪能力，推廣用于斜截面抗剪承載力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)的受力差異。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，偏于安全地取=0.8。將<橋規(guī)JTGD62>給出的和計(jì)算表達(dá)式，和前面給出的表達(dá)式代入公式（4-12），并取并取=0.8，，，即可求得橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算公式：=0.8，，，即可求得橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算公式：（4-14）式中：——加固前未出現(xiàn)斜裂縫者，?。患庸糖靶绷芽p寬度小于0.2mm者，取；加固前斜裂縫跨度大于0.2mm者，??；——異號(hào)彎矩影響系數(shù)，對(duì)連續(xù)梁（或懸臂梁）中間支點(diǎn)承受異號(hào)彎矩區(qū)段??；——受壓翼緣影響系數(shù)，對(duì)矩形截面，對(duì)具有受壓翼緣的T形或工字形截面，取?！庸毯蟪惺艿亩诤奢d產(chǎn)生的剪力設(shè)計(jì)值?！艨绫?，。——與斜裂縫相交的箍筋截面面積；——與斜裂縫相交的彎起鋼筋截面面積；——與斜裂縫相交的后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板的截面面積，若后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板為豎直方向布置，應(yīng)用代替。對(duì)于采取粘貼其他纖維復(fù)合材料加固的構(gòu)件，應(yīng)以換算截面面積代替，后加補(bǔ)強(qiáng)材料的換算截面面積按下式計(jì)算，其中為與斜裂縫相交的后加斜向布置的纖維復(fù)合材料的截面面積。其余常規(guī)符號(hào)的意義見(jiàn)<橋規(guī)JTGD62>的有關(guān)規(guī)定。最后應(yīng)特別指出，上面給出的橋梁加固薄弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算公式，是以剪壓破壞形態(tài)的受力特征為基礎(chǔ)建立的。為此，構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：（4-15）式中：——由擬提高的荷載標(biāo)準(zhǔn)求得的計(jì)算截面的最大剪力組合設(shè)計(jì)值。公式（4-15）實(shí)際上是規(guī)定了采用粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）進(jìn)行斜截面加固補(bǔ)強(qiáng)的上限值。設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)按公式（4-15）進(jìn)行截面尺寸復(fù)核，只有在滿(mǎn)足以式（4-15）要求的前提下，采用粘貼鋼板（或纖維復(fù)合材料）進(jìn)行斜截面加固才是有效的。且不可不加分析的用盲目增加粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）截面面積的方法，無(wú)限制地提高斜截面的抗剪承載力，這樣將發(fā)生脆性斜壓破壞，設(shè)計(jì)是不安全的。4.4例題分析有一跨徑為20m的鋼筋混凝土T形梁橋，原設(shè)計(jì)荷載為汽-20，掛-100。因道路改建，要求將設(shè)計(jì)荷載提高為城-A級(jí)。試進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。（一）原橋的基本情況原橋?yàn)榭鐝?0m的鋼筋混凝土T梁橋，設(shè)計(jì)荷載為汽-20，掛-100。計(jì)算跨徑Lj=19.5m，橋面凈梁為凈13+2×1m。全橋由8片梁組成，主梁間距為1800mm，主梁高度為1000mm。主梁跨中截面尺及配筋情況示于圖4-2。圖4-2原梁跨中截尺寸及配筋原梁設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，跨中截面配有12φ32HRB400（Ⅲ級(jí)鋼筋），As=9651.6mm2?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原梁混凝土表面光滑，除跨中截面下緣受拉區(qū)有少量豎直裂縫（裂縫寬度ω≤0.15mm）外，未發(fā)現(xiàn)其它裂縫，混凝土碳化不明顯。用回彈—超聲綜合法測(cè)得的混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度為28~32MPa。綜合分析認(rèn)為原橋混凝土質(zhì)量較好，耐久性可以得到保證。（二）加固設(shè)計(jì)要求按加固后承受城-A級(jí)荷載計(jì)算的內(nèi)力為：（1）跨中彎矩恒載彎矩=912.58KN.m汽車(chē)荷載彎矩=1227.96KN.m人群荷載彎矩=87KN.m彎矩組合設(shè)計(jì)值KN.m結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1（2）剪力支點(diǎn)剪力組合設(shè)計(jì)值Vd.0=649.96KN（其中二期荷載剪力設(shè)計(jì)值Vdz=425.56KN）跨中剪力組合設(shè)計(jì)值=128.83KN（三）原梁承載力校核原梁承載力校核，按<橋規(guī)JTGD62>有關(guān)規(guī)定計(jì)算。綜合分析現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和原梁設(shè)計(jì)資料，混凝土強(qiáng)度等級(jí)仍取C30，Mpa；HRB400鋼筋，=330MPa，ξb=0.53。跨中正截面抗彎承載力校核。抗彎承載力計(jì)算的基本方程為（4-16）≤（4-17）由（4-16）求得mm>m<=477.53mm將x=241.66代入公式（4-17）得=2629.91×106N.mm=2629.91KN.m<=2909.94KN.m計(jì)算結(jié)果表明，跨中截面正截面抗彎承載力不滿(mǎn)足承受城-A級(jí)荷載的要求（相差10.6%），需進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。（2）距支點(diǎn)h/2截面的斜截面抗剪承載力檢算按城—A級(jí)荷載計(jì)算，取支點(diǎn)h/2處的剪力組合設(shè)計(jì)值為KN原梁h/2截面處的配筋情況如圖4-3所示。圖4-3原梁支點(diǎn)截面的配筋示意圖（圖中尺寸以mm為單位）截面尺寸應(yīng)符合下列要求<≤0.51×10－3（4-18）支點(diǎn)截面僅保持最下面三根鋼筋（3φ32）通過(guò)，支點(diǎn)截面h0=1000－=952.75mm。代入數(shù)據(jù)得0.5×10－3×1.39×240×952.75<623.23≤0.51×10－3×240×952.75158.92<623.23<638.74此式成立，說(shuō)明截面尺寸滿(mǎn)足要求。斜截抗剪承載力按下式計(jì)算：式中：=1.1~考慮受壓翼緣影響的系數(shù)；b=240mm；h0=952.75mmP~縱向鋼筋配筋百分率，fcuk——混凝土強(qiáng)度等級(jí)，取fcuk=30Mpa——箍筋配筋率，——箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，箍筋采用HRB330（原Ⅱ級(jí)鋼筋）雙肢φ8，取fsd.v=280MPa；fsd.b——彎起鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取fsd.b=330MPaΣAsb——與斜裂縫相關(guān)的彎起鋼筋截面面積，共有6根φ32彎起，取ΣAsb=6×804.3=4825.8mm2θs——彎起鋼筋彎起角度，取θs=45°將以上數(shù)值代入后得=1.1×0.45×10－3×240×952.75+0.75×10－3×330×4825.8×sin45°=1255.7KN>>γ0Vd=623.23KN計(jì)算結(jié)果表明，斜截面抗剪承載力有較大富余，可以滿(mǎn)足城-A級(jí)荷載的要求。（四）正截面抗彎加固設(shè)計(jì)原梁跨中截面尺寸及配筋示意圖3-2。按城-A級(jí)荷載計(jì)算應(yīng)承擔(dān)的彎矩組合設(shè)計(jì)值為KN.m一期荷載（恒載）彎矩設(shè)計(jì)值KN.m二期荷載彎矩KN.m合適的方案一：粘貼鋼板加固采用在梁底粘貼鋼板法加固，選16Mn鋼板，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取fRd=280MPa，ER=2×105MPa。（1）一期荷載作用下原梁的應(yīng)變計(jì)算由公式（4-8）和（4-9）計(jì)算一期荷載作用原梁受拉鋼筋應(yīng)變?chǔ)舠1和受壓邊緣應(yīng)變?chǔ)與1。式中x01和J01按開(kāi)裂的鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)算。由的條件，求x01，（式中），代入數(shù)據(jù)后得化簡(jiǎn)為=0解得x01=255.3mm鋼筋拉應(yīng)變混凝土壓應(yīng)變（2）二期荷載作用后，補(bǔ)強(qiáng)鋼板應(yīng)力計(jì)算首先，由公式（4-2）確定，極限狀態(tài)下混凝土受壓區(qū)高度。式中：為原鋼筋和后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板合力作用主梁上邊緣的距離，其數(shù)值應(yīng)比略為增加，假設(shè)。代入數(shù)據(jù)得整理簡(jiǎn)化為解得二期荷載作用后，原梁的應(yīng)變?cè)隽浚夯炷翂簯?yīng)變?cè)隽夸摻罾瓚?yīng)變?cè)隽亢蠹愉摪宓膽?yīng)變和應(yīng)力為：式中：為后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板的合力作用點(diǎn)至截面上邊緣的距離，，此處t=8mm為預(yù)估鋼板厚度。，取。（3）后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板的截面面積確定由的條件求得：，取。（4）承載力復(fù)核按最后選定的鋼板尺寸，重新計(jì)算鋼