公路旧桥加固第一讲课件

1、公路旧桥加固第一讲林 立2015.111.5 增大截面和配筋加固法 1.5.1 特点及适用条件 该加固方法是在构件表面加大混凝土尺寸，增加受力钢筋，使其与原结构形成整体，从而增大构件有效高度和受力钢筋面积，增加构件的刚度，提高桥梁整体承载能力。1.5.2 附加影响 加大构件截面时，会使上部结构恒载增加，对原结构及基础承载能力有一定影响。增大截面加固法示意1.5.3 力学特点 （1）增大主梁混凝土截面和增加配筋后，使主梁成为二次受力的叠合构件，原主梁的混凝土和钢筋除了已有的应力外，还需要承受后期恒载和活载产生的应力。因此,需按二次受力的叠合梁进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算。 （2）

2、如果桥面铺装部分得到加固，可适当考虑部分铺装层参与受力。 1.5.4 评述 采用该加固方法，主梁的受力明确，计算简单方便，加固后主梁的强度、刚度、稳定性得到明显提高，裂缝可以得到修补。 在桥下施工，加固工作量较小，不影响原有桥梁的整体效果。 现场作业养护期较长；加固期间需适当中断交通；桥下净空有所减小。 增大截面和配筋加固法示例-1增大截面和配筋加固法示例-2增大截面和配筋加固法示例-3增大截面和配筋加固法示例-4增大截面和配筋加固法示例-4增大截面和配筋加固法示例-52.6 预应力加固法 2.6.1 特点及适用条件 （1）预应力加固方法的特点 施工工艺简单、干扰交通少、所需设备简单、人力投入

3、少、工期短、经济效益明显。 能较大幅度提高或恢复桥梁的承载能力。 对原结构损伤小，可以做到不影响桥下净空、不增加路面标高。 预应力加固需要可靠的防腐设计。（2）预应力加固方法的适用条件 适用于正截面受弯承载能力不足或正截面受拉区钢筋锈蚀的情况。 适用于梁抗弯刚度不足导致的梁挠度超过规范规定或由于刚度太小导致梁的受拉区裂缝宽度超过规范规定的情况。 适用于梁斜截面受剪承载能力不足的情况。2.6.2 附加影响 （1）预应力加固法，实际上是改变了梁体原有受力体系，结构加固以后，新的受力体系在荷载作用下的力学行为与原来的结构是有差异的。预应力加固完成后，由于预应力的作用，原来的受力结构会出现不同程度的卸

4、载现象，导致原结构发生内力重分布。 （2）由于预应力筋转向块和锚固点处存在着巨大的集中力，这一区域的受力比较复杂。 （3）由于预应力加固梁桥时预应力筋布置在梁截面外部，易受环境（如温度、酸性气体等）的影响。2.6.3 力学特点 预应力加固方法实际上是使被加固结构成为一个带柔性拉杆的超静定结构，与其他预应力结构或其他加固方法不同的是：加固前桥梁所受荷载由恒载和活载组成，预应力筋的张拉控制值是在上部结构的恒载作用下读取的，即带载加固。 因此，在计算预应力筋荷载作用下的应力增量时，应只考虑活载的作用。根据上述受力特点，可将预应力加固梁桥结构分为施加预应力与活载作用两个阶段进行受力分析。2.6.4 评

5、述 预应力加固法是一种主动加固法，能较大幅度地提 高构件的承载能力，且施工简单、方便，在加固方法选 择过程中，宜优先考虑。 预应力加固法示例-1预应力加固法示例-2预应力加固法示例-3预应力加固法示例-4预应力加固法示例-52.7 增加构件加固法2.7.1 增加辅助横梁加固2.7.1.1 特点及适用条件 对于某些横向整体性较差的梁式桥，在加固时可采取增加横梁的办法来加强各纵梁之间的横向联结。 一般情况下这种加固方法是其他加固方法的辅助方法，特别适用于少横隔板或无横隔板的梁式桥。2.7.1.2 评述 此方法往往与其他方法一起共同来加固桥梁，才能 起到更为有效的效果。 2.8 改变结构受力体系加固

6、法 2.8.1 综述 （1）一般说明 改变结构体系加固旧桥通常是指增设附加构件和进行体系改造，使桥梁的受力体系和受力状况发生改变，以减小构件的应力，改善桥梁性能，提高承载能力。 （2）常用方法 简支转连续法； 将多跨简支梁改造为桥面连续简支梁体系； 增加辅助墩法。 八字支撑法； 将梁式桥转换为梁拱组合体系； 改桥为涵洞加固； 钢索斜拉加固。（2）常用方法(续） 其中加固方案形式各有不同的要求，但加固实质相同，即均是为所加固的桥梁加入新的支撑点，缩短梁的计算跨径。（3）一般规定与注意事项 加固时往往需要在桥下操作，设置永久设施，影响桥下净空，所以必须考虑对通航及排洪能力的影响； 加固时改变了受力

7、体系，使原本只承受正弯矩的简支梁在部分位置出现负弯矩，所以要注意加强梁上缘配筋； 应注意由各种方法带来的其他不利的附加影响。2.8.2 简支梁改变为连续梁体系加固法 2.8.2.1 特点及适用条件 此加固方法是将原两跨及两跨以上简支梁的梁端连接起来，使受力体系由原来的简支转换为连续，减小跨中正弯矩，提高结构的承载能力，同时减小了伸缩缝数量，提高了行车舒适性。这种方法主要适用于多跨简支梁（板）因桥跨中截面抗弯承载能力明显不足及下弯挠度过大的情况，见图2-31所示。P612.8.2.2 附加影响 （1）由多跨简支改为连续，必将拆除、更换伸缩缝，伸缩量需重新计算。 （2）原简支梁一边为固定支座一边为

8、活动支座，改变体系后双支座形式会对上下部结构产生一定影响。 （3）必须考虑原桥的地基条件，防止由于基础沉降等对新形成的连续体系上部结构产生不利影响。 （4）因为伸缩缝与支座的影响，建议连续跨数不超过4跨，最好为23跨一联，具体要依据伸缩缝与支座计算。 （5）本加固方案需要凿除部分梁端桥面铺装，加固后势必要做好新旧铺装的连接。 （6）梁端在变换体系后会有负变矩，梁端连接不好会直接影响加固效果。 2.8.2.3 力学特点 （1）桥面铺装与汽车活载在跨内产生的正弯矩比简支梁体系小，起到卸载及提高承载能力的作用。 （2）由于桥面铺装混凝土参与结构受力，截面高度增加，提高了结构抗弯能力与刚度。 （3）体

9、系改变成中间支撑为双支座支撑的连续梁，减 少中间支撑上的负弯矩，即相对与单支点有削减负弯矩 峰值的作用，见图2-32所示。P62 2.8.2.4 评述 内力计算与截面设计计算简单明确，加固后体系改变大大减少了原结构所承受的内力，加固效果显著。 施工过程较复杂，包括凿去桥面铺装及梁端混凝土，加强梁端部配筋，伸缩缝、桥面铺装的更新等。 在加固施工全过程中要中断交通。 2.8.3 多跨简支改为桥面连续简支梁体系 2.8.3.1 适用条件及技术特点 适用于桥面铺装破损较严重，且伸缩缝处不平整的简支梁桥。桥面连续可提高行车舒适性和减少车辆荷载对桥梁的冲击影响，也可使荷载横向分布趋于合理。2.8.3.2

10、附加影响 （1）在温度升高时连续桥面连接点处可能发生拱起，引起桥面破坏。 （2）桥面连续必将拆除部分伸缩缝，而剩余伸缩缝将因缩量不足而需要更换，伸缩量需重新计算。 （3）因为伸缩缝与支座的影响，建议跨数不超过6跨，最好为35跨一联，具体要依据伸缩缝与支座计算。2.8.3.3 力学特点 （1）受力体系未发生本质改变，但使过于集中的荷载分布趋于合理，梁体在横向共同受力，减小每片梁荷载横向分布； （2）减少了不必要的车辆冲击力； （3）由于桥面铺装参与结构受力，结构截面高度提高，提高了抗弯刚度与抗弯能力。2.8.3.4 设计计算 改造加固后，仅仅是桥面连续的简支梁体系，恒载及活载内力计算还是按简支梁

11、的要求来计算。2.8.3.8 评述 内力计算与截面设计计算简单，加固后加强了横向联系，对结构承载能力略有提高，并使行车更舒适。 从某方面说起到了桥面铺装养护作用，对桥下净空、墩台及原桥景观无影响。但要凿去桥面铺装及梁端混凝土，而且在施工期间需全过程中断交通。2.8.4 加辅助墩法 2.8.4.1 特点及适用条件 增设支点后改变了结构体系，减小了梁的跨径及荷载作用下跨中的弯矩，从而能较大幅度地提高承载能力。 适用于梁（板）挠度过大、承载能力明显不足的钢筋混凝土梁桥或要求通行重载而要加固的桥，此加固方案同时可减轻下部结构及基础的受力，但要求不受桥下净空及排洪影响，见图2-34所示。P662.8.4

12、.2 附加影响 （1）新墩柱占用了桥下净空，影响了排洪或通行。 （2）新加设墩处预加顶升力值不易求得，应根据实际情况适当加力，仅以新墩与梁紧密结合即可。 （3）新加设墩支点处组合弯矩难以保证为正弯矩，为确保安全，支点处上缘应适当采用其他方法补强加固。 （4）新墩柱上需要设新支座，要求为活动支座。 （5）若桥下净空过高，加设墩修筑费用加大。2.8.4.3 力学特点（1）原结构自重产生的内力，仍由原T梁结构自行承受。（2）新加设墩上的预加顶升力只是改善原梁非弹性变 形，并使新墩与梁密切结合，新墩不承受恒载作用。（3）活载是由新墩与主梁组成的连续梁体系承受。2.8.4.4 设计计算 计算时将立柱新增

13、支点按刚性支点考虑，即忽略竖向变位，所受荷载直接传给立柱，内力组合步骤如下： （1）恒载在改变体系前为简支体系下的内力。2.8.4.4 设计计算 （续） （2）活载内力按三跨连续梁计算，算出活载对立柱的最大竖向力N。 （3）对（1），（2）工况进行内力组合（计算简图及内力叠加见图2-35所示）。P67 （4）检验比较看新支点截面是否出现过大负弯矩值。 （5）计算新支点处抗弯、抗剪强度。 对支柱的设计计算，按钢筋混凝土轴心受压构件来计算，支柱下的地基加固计算按一般基础设计来计算。2.8.4.5 施工工序 （1）根据地质条件与原桥墩台基础情况修筑新墩基础。 （2）采用粘贴钢板法等对支点梁上缘进行补

14、强加固。 （3）修筑新墩台及墩台帽至梁底面。 （4）在墩台帽上用千斤顶顶升主梁，用于消除主梁部分非弹性变形引起的过大挠度，并为放置支座提供空间。 （5）设置支座，除去千斤顶。2.8.4.6 构造要求 （1）新加设墩基础要求不能破坏原桥墩台基础。 （2）新桥墩形式一般要与原桥墩形式相同。 （3）新桥墩高度不易超过5m，否则加固方案不经济。 （4）支座采用板式橡胶支座。2.8.4.7 质量控制与加固工程质量检验评定方法 （1）工序质量控制 严格按照施工工序及构造措施要求来保证施工质量，加固施工的质量控制按公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）要求进行，重点控制千斤顶顶升主梁和负弯矩区上缘

15、补强处理。 （2）加固工程质量检验评定方法 基本要求 所用材料应符合有关规范及设计要求；按设计要求的程序施工，新基础、顶升主梁工艺应符合设计要求。 实测项目 实测项目参照公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1- 2004）相关规定进行检验评定，特殊实测项目见表2-13。 P682.8.4.8 评述 内力计算与截面设计计算简单，加固后体系改变，减少了原结构在荷载作用下产生的内力，加固效果显著。 如果设计合理则无需对原梁上缘进行补强加固，且可使施工期间交通部分中断；否则将加大施工难度及延长交通中断时间。 要增设桥墩，新建桥墩基础，工程量大，影响桥下净空及排洪，使桥梁景观受到影响。 加辅助墩法

16、示例 1加辅助墩法示例 2加辅助墩法示例 32.8.5 八字支撑法 2.8.5.1 特点及适用条件 在简支梁桥孔增设八字支撑，为原桥上部结构提供两个弹性支撑，从而使原来的一跨简支梁变为三跨连续梁。结构体系的改变使结构受力得到改善，减小了梁的跨径及跨中的弯矩，从而可以提高承载能力。 适用于梁（板）挠度过大，承载能力明显不足的钢筋混凝土梁桥或要求通行重载而需加固的桥。因增加的斜支撑可直接支撑在原墩台基础上或墩台身上，是辅助墩法的一种补充，但对墩台基础要求有足够承载力及抗推刚度，见图2-36所示。P69 图2-36 八字撑架法加固示意 2.8.5.2 附加影响 （1）八字撑架占用了桥下净空，对排洪或

17、通行有一定影响。 （2）撑架支点处组合弯矩难以保证为正弯矩，为确保安全，支点处上缘应适当采用其他方法补强加固。 （3）要求设置四氯板式橡胶支座，用以提供无水平阻力的弹性支撑。 （4）钢筋混凝土撑架因收缩徐变，会与梁体接触不紧密，应提前预制受压，使其收缩徐变完全。 （5）撑架支撑于墩台基础上，最好对称布置，用来相互抵消对墩的水平推力，对于桥台则应适当加固。 （6）斜撑构造比墩柱轻细，但每片主梁下均有斜撑，数量较多。 2.8.5.3 力学特点 同增加辅助墩加固法的力学特点相似，即： （1）原结构自重产生的力，由原主梁结构自行承受，撑架不承受恒载作用； （2）活载是由撑架与主梁组成的连续梁体系共同承

18、受，活载内力由于是连续梁体系承受，使跨中弯矩减少，支点处出现活载负弯矩。要求新墩支点处的活载负弯矩与恒载正弯矩组合最终为正。 2.8.5.4 设计计算 因八字撑架的水平杆件与主梁不能结合成整体，所以活载的内力是通过承架支点传递到八字撑架的。这样可通过一般的结构力学方法加以求解，而不需按斜腿刚构结构体系来求，计算步骤如下： （1）恒载在改变体系前为简支体系下的内力； （2）活载内力按三跨连续梁计算，算出活载对斜撑的最大压力N； （3）对（1）、（2）工况进行内力组合； （4）检验新支点截面是否出现过大负弯矩，同时检验跨中弯矩是否减少到满足截面强度要求。 （5）计算新支点处抗弯、抗剪强度。2.8.

19、5.5 施工工序 （1）改造原桥墩台基础或承台顶面作为支撑基础。 （2）采用如粘贴钢板法等其他方法对每片梁新支点上缘进行补强加固，同时主梁新支点下缘安装活动支座。 （3）各片梁下安置预制好的斜支撑，支撑上支点与支座紧密接触。 （4）安置主梁下缘水平撑及各斜撑间的横系梁。2.8.5.6 构造要求 （1）基础主要利用原桥良好的基础，只需砌筑或开凿出放置支撑下支点的沟槽即可。 （2）斜支撑截面宽度大于等于梁肋，一般用正方形截面，水平撑、横系梁要求与支撑截面尺寸相同或相近。 （3）斜支撑、水平撑、横系梁配筋要满足构造要求。 （4）斜支撑长度不宜超过8m。 （5）支座是固定在主梁下缘的，即颠倒安置；选用

20、高度低的活动支座如四氯乙烯活动支座。2.8.5.7 质量控制与加固工程质量检验评定方法 （1）工序质量控制 按照施工工序及构造措施要求保证施工质量，加固施工的质量控制按公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）要求进行，重点控制斜撑、水平撑、活动支座和负弯矩区上缘补强处理。 （2）加固工程质量检验评定方法 基本要求 所用材料应符合有关规范及设计要求；按设计要求的程序施工，新的构造应符合设计要求。 实测项目 实测项目参照公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1- 2004）相关规定进行检验评定，特殊实测项目见表2-14。 P712.8.5.8 评述 内力计算简单，加固后体系桥梁跨径和原

21、结构所承受的内力减小，加固效果显著。 如果无需对原梁上缘进行补强加固，且施工期交通部分中断，否则将加大施工难度及延长交通中断时间。 影响桥下净空及排洪，使桥梁景观受到一定影响。2.8.6 梁拱组合加固 2.8.6.1 特点及适用条件 对于梁桥，当原桥承载能力严重不足，需要较大幅度地提高荷载等级，而原桥墩台地基应力及稳定性均满足要求时，可采用对梁式体系加入拱式体系而改变为梁拱组合体系的加固法，对梁桥进行加固改造，见图2-37所示。P71 适用于基础条件好，对桥下净空无要求的简支梁桥。2.8.6.2 附加影响 （1）加入拱圈和立柱占用了桥下净空，对排洪或通行有一定影响。 （2）主梁新支点处组合弯矩

22、难以保证为正弯矩，为确保安全，新支点处主梁上缘应适当采用其他方法补强加固。 （3）主梁支点处一般要求设置活动支座，以提供无水平阻力支撑。 （4）钢筋混凝土拱圈因收缩徐变，会与梁体接触不紧密，应提前预制受压，使其收缩徐变完全。 （5）拱脚支撑于墩台基础上，对同一桥墩拱脚位置应对称布置以抵消对墩的水平推力，对于桥台则应适当加固。2.8.6.3 力学特点 与增加辅助墩加固法的力学特点相似，即： （1）原结构自重产生的力，由原主梁结构承受。 （2）主梁新支点处预加顶升力只是改善原梁非弹性变形，并使承架与梁紧密结合，可不考虑其对主梁恒载的卸载作用，即拱桥不承受原主梁恒载作用； （3）活载由拱桥与主梁组成

23、的组合体系共同承受，活载内力由组合体系承受，使跨中弯矩减少，新支点处出现负弯矩。要求新支点处的活载负弯矩与恒载正弯矩组合最终为正。2.8.6.4 设计计算 主要为组合体系的活载内力计算，而梁、拱内力组合要分开计算，拱桥按设计新桥进行，内力计算步骤如下： （1）计算原梁恒载在改变体系前即简支体系下的内力及拱桥自身恒载内力； （2）活载内力按组合体系计算，分别得出梁、拱活载内力； （3）对（1）、（2）工况分别进行内力组合得出梁、拱组合内力； （4）检验新支点截面是否出现较大负弯矩值，同时检验跨中弯矩是否减少到满足截面强度要求。 （5）计算新支点处抗弯、抗剪强度。2.8.6.5 施工工序 （1）利

24、用原桥墩良好的基础，在主梁下砌筑拱圈或拱肋。 （2）按设计要求对新支点处梁上缘进行补强处理。 （3）修筑新立柱及盖梁至梁底面。 （4）在盖梁上用千斤顶顶升主梁，以消除主梁部分非弹性变形引起的过大挠度。 （5）设置支座，撤去千斤顶。 2.8.6.6 构造要求 （1）利用原桥的基础，砌筑或开凿出放置拱脚的沟槽即可，放置拱圈后浇筑混凝土封死，做成拱脚。 （2）其他构造选材与一般拱桥相似。2.8.6.7 质量控制与加固工程质量检验评定方法 （1）工序质量控制 按照施工工序及构造措施要求施工，加固施工的质量控制按公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）要求进行，重点控制千斤顶顶升主梁和负弯矩区上

25、缘补强处理。 （2）加固工程质量检验评定方法 基本要求 所用材料应符合有关规范及设计要求；按设计要求施工，修筑新基础、千斤顶顶升主梁工艺应符合设计要求。 实测项目 实测项目参照公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1- 2004）相关规定进行检验评定，特殊实测项目见表2-15。P732.8.6.8 评述 加固效果良好，当在桥下增加拱桥时，需要加强桥墩台，拱圈施工期间需中断交通，影响桥下净空。 2.8.7 斜拉加固法 2.8.7.1 特点及适用条件 此方法是依靠原桥墩在桥墩两侧修筑矮塔作为支柱，支柱顶面布置刚性或柔性拉索，吊起桥底已布置的钢梁或加强后的梁横隔板，为原桥上部结构提供一个或几个弹

26、性支撑，使原简支梁变为连续梁，从而提高结构承载能力。 适用于梁挠度过大、承载能力不足的情况，特别适用于简支梁、墩低的梁桥，在墩侧重新修筑基础建造矮塔，或利用桥墩伸出的墩帽在墩帽上修筑矮塔。此方法适用于窄桥，梁数不超过5片，见图2-38。P742.8.7.2 附加影响 （1）为给矮塔提供空间，需要凿除部分边梁梁端翼板及其上部的附属构造，拉索穿过翼板的地方要凿孔。 （2）加固所用索、塔均在桥面系上部，加固迹象明显。 （3）梁底部支点要成对出现，而塔是对称布索，靠近桥台边跨的一个支点要由辅助墩来组成，见图2-38所示。 （4）对于柱式墩要对墩帽适当加固。 2.8.7.3 力学特点 与增加辅助墩加固法

27、的力学特点相似，即： （1）原结构自重产生的力，由原T梁结构自行承受。 （2）支点处预加拉力只是改善原梁非弹性变形，并使承架与梁紧密结合，可不考虑其对梁恒载的卸载作用，即拉索不承受原梁恒载作用。 （3）活载由斜拉索与T梁组成的组合体系共同承受。活载内力由组合体系承受，使跨中弯矩减少，支点处出现活载负弯矩。要求支点处的活载负弯矩与恒载正弯矩组合最终为正。2.8.7.4 设计计算 假设矮塔与索刚度足够大，则可简化为连续梁体系，计算，步骤如下： （1）恒载在改变体系前即简支体系下的内力； （2）活载内力按三跨连续梁计算，算出活载对支点的最大压力N，即为拉索最大拉力。 （3）对（1）、（2）工况进行内力组合。 （4）检验新支点截面是否出现较大负弯矩值，同时检验跨中弯矩是否减少到满足截面强度要求。 （5）对于柱式墩要验算墩帽抗剪切强度。 （6）验算新支点处抗弯、抗剪强度。2.8.7.5 施工工序 （1）凿除墩顶处梁端翼缘板或墩顶处人行道板，为矮塔留出空间。 （2）原桥墩帽作为矮塔基础，设置栓钉或嵌入钢筋，修筑矮塔。 （3）采用如粘贴钢板法等其他方法对支点梁上缘进行补强加固。 （4）布置斜拉索并施加预应力锚固于已设置的钢横梁或加强后的梁横隔板。 2.8.7.6 构造要求 （1）根据景观要求，矮塔高度应低于路灯高度或略高于栏杆，可设为2m左右。 （2）斜拉索可用钢丝绳、钢绞线