旧桥维修加固对策

1、XX大学土木与交通学院 旧桥维修加固对策 桥梁加固遵循的原则：1. 效果及适用性2. 耐久性3. 经济性4. 美观性5. 工期及施工方便性桥梁加固常用方法：1. 按加固的目的分 主动加固法、被动加固法2. 按加固的形式分 薄弱部位的加固增强法、改善薄弱部位的受力法3. 按施工方法分 粘贴附加物法、增大截面法、预应力加固法、改变结构体系法 1. 粘贴钢板加固技术 1）特点及适用范围 受力特点： 将钢板或钢筋粘贴于构件受拉部位或者薄弱部位的面层，使其与结构形成整体，共同承受荷载。原结构的恒载内力由原构件承担，新增钢板或钢筋只承受粘贴加固后的荷载产生的应力。一般情况下，由于加固前一期恒载等作用，原构

2、件混凝土及钢筋的应力、应变已经有了相当的储备，在加固后的二期恒载及活载作用下， 原构件混凝土及钢筋的应力、应变积累值往往大于在新增混凝土及钢板或钢筋内产生的相应值，使得原构件的钢筋达到破坏时，新增钢板或钢筋的强度还达不到充分发挥，只有当原受拉钢筋屈服后，新增钢板或钢筋的应变、应力才迅速增加，除此之外受压区混凝土的压应力也是主要的控制因素。 实际上，运营中的桥梁无论是受弯构件，还是大偏心受压构件，混凝土受力裂缝过多、过宽，并不一定就是承载能力不足，往往是正常使用状态下混凝土的正拉应力或主拉应力过大，造成了截面受拉边缘横向裂缝或腹板斜向裂缝，产生这一病害的原因很多，如截面尺寸不足、材料强度不合格、

3、钢筋配置偏少、混凝土强度不足、超载等等，但一般只有在使用荷载下受拉钢筋配置偏少时才适合采用粘贴附加物（如钢板、钢筋及各种纤维增强复合材料）加固。 适用范围： 粘贴钢板加固法是将48mm厚的钢板粘贴于构件受拉区表面，再进行防锈处理。如果是先凿开旧钢筋的混凝土保护层，露出一部分主钢筋，将新增钢筋焊接于旧主钢筋上，再浇筑小石子混凝土或砂浆将所有的钢筋保护起来，也属此类。主要适合于以下情况： （1） 现行使用荷载下，原受弯构件或大偏心受压构件受拉主筋或斜筋配筋不足，如果是超筋梁构件，则应同时增加受压区面积，如增加桥面厚度等；（2） 原构件受拉主钢筋严重腐蚀或受损；（3） 为增加构件的抗裂性和刚度。（4

4、） 提高偏心受压构件的承载力，对构件进行封闭围套包钢加固，但对小偏心受压构件不适宜采用单边粘钢加固。2) 材料要求（钢板、砼、粘胶剂）3）加固设计（钢筋砼或预应力砼受弯、大偏心构件，主要计算内容）4）施工要点 （主要工序）梁底及支承端附近粘贴钢板梁底及支承端附近粘贴纤维片材2. 粘贴纤维复合材料加固法 1）特点及适用范围 受力特点： 将纤维增强复合材料（简称纤维复合材）粘贴于构件受拉部位或者薄弱部位的面层，使其与结构形成整体，共同承受荷载。原结构的恒载内力由原构件承担，新增纤维片只承受粘贴加固后的荷载产生的应力。通常由于加固前一期恒载等作用，原构件混凝土及钢筋的应力、将纤维增强复合材料（简称纤

5、维复合材）粘贴于构件受拉部位或者薄弱部位的面层，使其与结构形成整体，共同承受荷载。原结构的恒载内力由原构件承担，新增纤维片只承受粘贴加固后的荷载产生的应力。通常由于加固前一期恒载等作用，原构件混凝土及钢筋的应力、 应变已经有了相当的储备，在加固后的二期恒载及活载作用下，原构件混凝土及钢筋的应变积累值往往大于新增混凝土及纤维复合材的应变，使得原构件的钢筋达到屈服时，新增纤维复合材的强度还达不到抗拉强度。 粘贴纤维复合材加固构件与粘钢加固又有所不同，因纤维复合材的弹性模量与混凝土及钢材的弹性模量有所不同，相当于混凝土截面内由三种材料复合而成。由于加固常用的碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维片材的抗拉强度远

6、大于钢材的抗拉强度，一般情况下要让原受拉钢筋达到屈服后，纤维复合材的高强度才能发挥出来，这其中受压区混凝土及原配受拉钢筋是否破坏起着控制作用。设计时应考虑分阶段受力的特点。 适用范围： 粘贴纤维复合材料（主要指碳纤维、芳纶纤维及玻璃纤维）加固混凝土结构是将厚度为0.1111.2mm的纤维板或纤维布通过配套粘结材料粘贴于构件的表面，使纤维复合材承受拉力，并与混凝土变形协调，共同受力，类似粘钢加固，主要适合以下情况：（1）现行使用荷载下，原构件受拉主筋或斜筋配筋不足，如果是超筋梁构件，则应同时增加受压区面积，如增加桥面厚度等；（2）原构件受拉钢筋严重腐蚀或受损；（3）为增加构件的抗裂性；（4）被加

7、固构件的实测混凝土强度等级不得低于C20，截面纵向受力钢筋配筋率大于公桥规规定的最小配筋率的钢筋混凝土构件。并且加固后其正截面抗弯承载力提高幅度不应过大。 2）材料要求（纤维材料、砼、粘胶剂） 3）设计内容:具体可对以下构件进行加固：（1）在梁、板受弯构件的受拉区粘贴纤维复合材，使纤维方向与加固处的受拉方向一致进行抗弯加固；（2）采用封闭式粘贴、U形粘贴或侧面粘贴，纤维方向与构件轴向垂直进行抗剪加固；（3）采用封闭式粘贴，纤维方向与构件轴向垂直对受压构件进行加固。 3. 增大截面加固法1）受力特点及适用范围受力特点 增大截面法加固受弯构件及大偏心受压构件的核心是增加受拉区的钢筋和增大受压区面积

8、，从而增大抗弯惯性矩，提高构件的抗弯刚度及强度，由于增加构件的宽度对加固效果较差，有条件时尽量少增加或不增加构件的宽度，多增加高度。 增大截面法加固小偏心受压构件时，可全截面增大面积，但还是以增加偏心压力方向的尺寸为主，并增配受压、受拉钢筋，增强构件的刚度和强度，从而提高承载力及稳定性。 偏心受压构件在拱式桥、桁架式梁桥及其下部结构较为常见。纯轴心受压构件在桥梁上较为少见，就算恒载作用下为轴心受压，活载作用下也往往会偏心。此外对桁架构件，由于节点次弯矩的影响也会造成偏心。 增大截面加固法也属于被动加固法，构件原截面要承受加固前本身的自重及因增大截面产生的自重作用，截面拉、压边的混凝土及钢筋已有

9、初始应力或应变，加固后的总截面中，新增部分只承受加固后的荷载作用，而原截面则要承受加固前、后的恒、活载作用。截面拉、压边的混凝土及钢筋应力也分为两次叠加。 适用范围： 增大截面法加固构件时，对受弯构件来说增加抗弯刚度的效果好，但增加的尺寸有限，且应当合理选择。对偏心受压构件来说，在增加强度、刚度、稳定性方面效果都较好，但有一共同的缺点是新增混凝土会增加原构件的负担，养护时间长、浇筑不便、工期相对长些。如果全跨增加重量较多，如拱桥加固，还要考虑下部结构及基础的承受力是否满足。主要适合于以下情况： （1）使用荷载下，原构件的抗弯或抗剪强度不足，或刚度不足，如果是超筋梁构件，则应避免加大截面后仍是超

10、筋梁；（2）使用荷载下，受压构件强度、刚度、稳定性不足；（3）墩柱的主钢筋外露、锈蚀、混凝土空洞或破碎、墩柱倾斜；（4）拱圈因施工质量造成主筋外露、混凝土空洞、破碎、强度不够等缺陷时。2) 材料要求（钢筋、砼）3）加固设计（钢筋砼或预应力砼受弯、偏心构件，主要计算内容）4）施工要点 （主要工序） 4. 改变结构体系法（1） 简支梁改连续梁法（2） 多跨简支梁改桥面连续简支梁法（3） 增加辅助墩法（4） 八字支撑法（5） 梁式桥转梁拱组合体系法（6） 桥改为涵洞法（7）钢索斜拉加固法5. 预应力加固法 1）受力特点及适用范围受力特点: 预应力加固法属主动加固法，有体外预应力加固法和体内预应力加固

11、法，体外预应力是将预应力钢材布置在原加固构件的混凝土体外，或者是为了保护预应力钢材，张拉后浇筑或喷射混凝土覆盖，构件截面尺寸虽有增加，但新增混凝土部分并无预加力作用，若预应力筋与混凝土为无粘结形式，相当于对原构件施加外作用力后，再用钢筋混凝土增大截面，或者是先布置无粘结预应力筋，浇筑混凝土覆盖后再对新、旧混 凝土施加预加力，相当于用预应力混凝土增大截面，也属体外预加力的性质。 体内预应力有两种情况，一是在截面受拉边体外布置预应力筋，增大截面覆盖混凝土并待新增混凝土达强度后再对新、旧混凝土施加预应力，而后对预应力筋孔道灌浆，预应力筋与混凝土是有粘结的，但同一截面高度处新、旧混凝土及钢筋的应力并不

12、相同，应分阶段计算应力强度，相当于用预应力混凝土增大截面。承载力计算时与新桥设计时一样；二是先张拉预应力筋后覆盖混凝土，新混凝土虽然没有预加力，但与预应力筋有粘结，相当于对原结构施加预应力后，再用钢筋混凝土增大截面， 其受力性能和计算方法与增大截面加固预应力混凝土结构大致相同，只是加固时张拉阶段的截面各材料应力要计入体外预加力的作用。以上两种情况时，新、旧混凝土的结合是相当讲究的。 总之，体外预应力与体内预应力的主要区别在于后加预应力筋是否与混凝土有粘结。 用体外预应力加固桥梁的目的是利用预加力产生的内力来抵消结构控制截面的部分或全部恒、活载内力，由于受到原结构尺寸、外形、体外布索及锚固条件、

13、现场施工条件等等的影响，以及体外预加力的副作用，如增大受压区混凝土的负担、在超静定结构中产生对非计算截面不利的次内力等影响，所以体外预加力不可能施加得太大，一般是抵消部分恒、活载内力。 用体外预应力加固普通钢筋混凝土构件，加固后的构件可成为各种预应力混凝土构件，可按偏心受压构件计算应力强度及承载力。 用体外预应力加固预应力混凝土构件，相当于对原构件补加预应力，加固后的构件可为全预应力或部分预应力混凝土构件。也可按偏心受压构件计算应力强度及承载力。 总之，体外预应力加固桥梁结构的实质是对控制截面进行卸载，是一种较有效的主动加固方法，而前几节的粘贴附加物和增大截面加固法均属被动加固方法。该方法自重

14、增加很少，却能够大幅改善和调整原结构的受力状况，提高承重结构的刚度和抗裂性能，对墩台及基础的受力影响很小，同时对桥梁运营影响也较小，可大大减少交通损失及交通维护费用。体外预应力加固方法虽然效果较好，但也有其适用条件，且设计及施工都较前几种方法复杂些，技术要求也更高些。适用范围：（1）使用荷载下，原受弯构件抗弯、抗剪强度不足，或刚度不足，裂缝过多、过宽；（2）使用荷载下，大偏心受拉或受压构件，受拉裂缝过多、过宽，施加预压力后应能保证受压构件的稳定性要求；（3）改善结构控制截面的受力状况及变形，较大提高构件的承载能力；（4）在一定条件下提高桥梁的荷载等级或作为重车过桥的临时加固手段。2）材料要求：

15、 体外预应力筋的材料常采用钢绞线、钢丝绳、高强钢丝、粗钢筋及型钢，也可考虑采用碳纤维或芳伦纤维筋，但纤维筋目前只能直线布置，不能弯折，且锚具问题还未很好解决，尚未推广使用。上述方法加固处理。 3）加固设计 采用预应力加固桥梁大多是针对混凝土受弯、受拉及大偏心受压构件进行加固。对象可以是钢筋混凝土或预应力混凝土的任何桥型，加固后可使被加固构件成为全预应力混凝土、A类或B类预应力混凝土构件。这主要由构件的需要、尺寸、原配筋情况，以及体外布筋和施工条件等所决定。由于体外筋无粘结，被加固构件虽达到某类预应力混凝土构件的要求，但在满足这些要求的措施上，以及实际的性质上与真正意义的某类预应力混凝土构件还是有所差别。 体外预加力加固桥梁的计算内容主要有： 预应力体系的设计计算；预加力对各控制截面的内力计算；持久