公路旧桥加固成套技术研究

1、公路旧桥加固成套技术研究 交通部公路科学研究院 （北京公科固桥技术有限公司 ） 张劲泉 魏洪昌公路旧桥加固成套技术研究0 桥梁维修处治现状1 加固的基本原则与加固程序2 加固设计方案的比选原则与要求3 桥梁加固技术经济指标论证分析方法与确定原则4 加固效果评价方法5 加固设计方法加固工程实例其它桥梁加固工程实例照片0 桥梁维修处治现状1 桥梁检测 (1) 检测资质的要求 (2) 检测人员的培训 (3) 检测质量的控制(4) 基于检测结果的桥梁现状评价(5) 检测报告的评审 (6) 检测费用的报价 0 桥梁维修处治现状2 桥梁加固设计 (1) 设计资质的要求(2) 设计质量的保证( 预审查制和风

2、险评估制)(3) 设计方案的评审 3 桥梁加固施工 (1) 加固施工投标 (2) 施工质量的控制 探讨: 交钥匙方式是值得借鉴的，即对需要加固的桥梁，进行桥梁检测评定、加固设计及加固工程一体化招标.1 加固的基本原则与加固程序1.1 加固的基本原则(1) 加固设计的要求、内容及范围(2) 加固后的桥梁结构整体寿命(3) 加固设计应与施工方法紧密结合(4) 加固设计方案(5) 加固设计与原结构的关系(6) 加固设计应按下列原则进行承载力验算 (7) 加固施工对环境的影响(8) 加固施工对新发现缺陷的处理(9) 加固施工中的安全措施1 加固的基本原则与加固程序(6) 加固设计应按下列原则进行承载力

3、验算 结构的计算应根据加固后结构的实际应力情 况和实际的边界条件进行。 结构的计算截面积，保留的构件采用基于检 测结果的计算截面积，新增构件采用实际有 效截面积，并考虑结构在加固后的实际受力 程度及加固部分的应变滞后特点，以及加固 部分与原结构协同工作的程度。 加固后使构件重量增大时，应对被加固的相 关构件及基础进行验算。1 加固的基本原则与加固程序1.2 加固工作程序桥梁现状评价加固工程可行性研究报告加固工程施工图设计加固工程施工、监理招标施工组织设计施工验收1 加固的基本原则与加固程序(1) 桥梁现状评价使用功能评价： 技术标准 桥涵各部完好程度 桥梁养护状况及意外事故的分析承载能力评价：

4、 原结构复算 基于检测结果的承载能力评定 荷载试验鉴定1 加固的基本原则与加固程序(2) 加固工程可行性研究报告 概述 桥梁现状评价及发展环境 交通量预测 加固技术标准 加固建设条件与加固方案选择 投资估算及资金筹措 实施方案 经济评价 问题与建议1 加固的基本原则与加固程序(2) 加固工程可行性研究报告 桥梁现状评价及发展环境 原设计概况 在交通运输网中的作用 存在的问题 基于检测结果的使用功能评价 基于检测结果的承载能力评价 加固的必要性和紧迫性1 加固的基本原则与加固程序(2) 加固工程可行性研究报告 交通量预测 拟加固桥梁所在地区的经济特征 桥上通行车辆调查及分析 相关路线交通量调查与

5、分析 交通量预测思路与方法 加固期交通量预测 加固后交通量预测 活载折减系数的确定1 加固的基本原则与加固程序(7) 加固工程验收 验收办法之一般规定 桥梁加固工程只分为竣工验收一个阶段 竣工验收工程质量等级分为合格和不合格 竣工验收工程质量评定采用100分制 验收办法之验收条件 试运营1年后 对加固工程已进行全面检测 竣工决算、审计已完成 各参建单位完成工作报告1 加固的基本原则与加固程序(7) 加固工程验收 验收办法之竣工验收工程质量评定 加固工程竣工验收工程质量采取加权平均法计算得分 质量监督部门根据施工过程中的抽检资料评定得分权 值为0.3， 竣工验收工程质量鉴定得分权值为0.7。2

6、加固设计方案比选原则与要求2.1 比选原则 结构检算分析应简单、构造措施应合理、设计经验成熟。 施工过程中粉尘、噪音、废弃物等对环境的影响要小 施工难度要小、工艺要成熟、质量和工期要易于控制。 施工过程中对人身安全、行车安全和结构安全影响要小。 工程费用应经济合理。 加固后的结构耐久性要好，减少后期养护的费用。 2 加固设计方案比选原则与要求2.2 比选要求 各加固设计方案应进行同等深度的比选。 针对以上比选原则，要求列表进行综合比选。 3 桥梁加固技术经济指标论证分析方法与确定原则3.1 一般规定 为项目决策提供依据。 本办法适用于桥梁加固工程中的大中型项目。 宏观经济分析与微观经济分析。

7、经济技术评价采用加固费用系数和加固寿命系数。3 桥梁加固技术经济指标论证分析方法与确定原则3.2 桥梁改造的宏观经济分析 (1) 客货运输成本损失 (2) 客货运输时间损失 (3) 附近相关道路的拥挤损失 (4) 车辆绕行里程增加导致的绕行损失 (5) 事故损失 桥梁改造的宏观经济费用=(1)+(2)+(3)+(4)+(5)3 桥梁加固技术经济指标论证分析方法与确定原则3.3 桥梁改造的微观经济分析 收费公路上桥梁由于车辆绕行或限速造成的收费损失： 收费损失=日平均收费损失额施工工期 桥梁加固或新建工程费用 完成该技术标准加固或新建方案的投资估算，依照有 关定额进行，新建方案还应包括拆除桥梁构

8、件所涉及 到的费用。 桥梁改造的微观经济=收费损失+工程费用3 桥梁加固技术经济指标论证分析方法与确定原则3.4 桥梁加固技术经济确定原则 加固费用系数=加固费用/新建费用 加固费用=宏观经济总损失+微观经济总损失 新建费用=宏观经济总损失+微观经济总损失 加固寿命系数=（桥梁原设计使用寿命-桥梁已运营的时间）/桥梁原设计使用寿命3 桥梁加固技术经济指标论证分析方法与确定原则3.4 桥梁加固技术经济确定原则 确定原则 加固技术经济确定原则为：加固寿命系数=n2时，加固费用系数n1。4 加固效果的评价(1) 桥梁加固后的效果主要是指桥梁加固后的正常使用功能和承载能力恢复到原设计状态，由于桥梁结构

9、的多样化，加固方案的多变性，很难用简单易行的办法对加固后的效果进行评价。(2) 根据竣工验收确定的加固工程质量评分及等级，当加固工程质量评定为合格时，即认为加固后的效果达到了加固设计要求。(3) 对于较为复杂的加固设计或加固前进行过荷载试验的，原则上加固后也应进行荷载试验，并依据荷载试验对加固效果作进一步评价。5 加固方法5.1 桥面补强层加固法5.2 增大截面和配筋加固法5.3 粘贴钢板加固法5.4 粘贴碳纤维片加固法5.5 增加构件加固法5.6 预应力加固法5.7 改变结构受力体系加固法5.8 扩大基础加固法5.9 增补桩基加固法5.10 用顶推法调整拱桥拱脚水平位移加固法5.11 墩台基

10、础的旋喷注浆加固法5 加固方法 5.5 增加构件加固法 梁 桥 (1) 增设纵梁加固 (2) 新旧梁混合布置拓宽加固 (3) 单边拓宽改建加固 (4) 双边对称拓宽改建 (5) 增加辅助横梁加固 5 加固方法 5.5 增加构件加固法 拱 桥 (1) 拱桥立面加固 (2) 增设拱肋加固 (3) 增大增设拱圈加固 (4) 拱桥拓宽加固 (5) 拱肋间横梁加固 5 加固方法 5.7 改变结构受力体系加固法 (1) 将简支梁与简支梁连接改变为连续梁体系 (2) 将多跨简支梁改造为桥面连续简支梁体系 (3) 在桥孔内加设桥墩支点 (4) 将简支梁和连续梁转换为撑架桥体系 (5) 梁拱组合加固 (6) 将

11、双曲拱桥改变为桁架拱获双曲拱 (7) 加劲梁或叠合梁加固 (8) 斜拉加固法 (9) 改桥为涵洞加固5 加固方法每一种加固方法独立成一章，每一章内容主要： 概念、适用条件及特点 设计计算方法 施工工序 构造措施 工序质量控制 加固工程质量检验方法 例1 例2 例3 例45 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.1 概念、适用条件主梁承载力不足，或纵向主筋出现严重的锈蚀，或梁板桥的主梁出现严重横裂缝,可用粘结剂及锚栓将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢筋。 5.3.2 优点 (1) 技术先进，性能良好 (2) 所占空间小 (3)加固施工

12、周期短 (4)材料消耗小 (5) 工艺简便 5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.3 适用范围 (1) 适用于受弯及受拉构件(2) 适应外部环境温度不高于60、相对湿度不大于70%及无化学腐蚀地区的桥梁结构中。(3) 使用成熟的建筑结构胶，慎重对待新胶种(4) 试验表明粘结抗剪、抗拉强度大于混凝土的抗剪、抗拉强度，破坏发生在混凝土上而不在胶层上，钢板与混凝土的粘结强度完全取决于混凝土本身的强度，构件混凝土强度不能过低，否则不能发挥钢板和胶粘剂的作用 5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.4 材料要求 (1) 胶粘剂弹性模量高、线膨胀系数小、比较有韧性，耐久性好。(2)

13、加固用钢板一般以3号钢或16锰钢为宜，钢板、连接螺栓及焊缝的强度设计值，应按现行钢结构设计规范规定采用。 5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.5 粘钢加固梁破坏特征与受力分析 (1) 破坏特征 在适筋范围内，随着荷载的增加，原梁中钢筋屈服，钢板随着也达到屈服，随即混凝土被压碎而破坏。 对粘钢加固受弯构件，破坏阶段多数构件钢板与混凝土之间发生局部剥离，沿板与混凝土交界面，出现较长的顺筋裂缝，混凝土被撕裂，导致构件破坏。 对粘钢加固受剪构件，构件的破坏类似于普通钢筋混凝土受剪构件，首先出现斜裂缝，然后裂缝不断发展，钢板应力明显增大，最后构件产生破坏。但是，在构件受力过程的后期，明显可

14、以观察到锚固端的局部损伤，甚至剥离。 也有部分试验表明，粘贴在梁底的钢板未达到屈服强度，而是钢板与混凝土间撕脱导致加固梁破坏。5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.6 粘钢加固梁破坏特征与受力分析 (2) 受力分析 加固梁钢板比原钢筋有应力滞后现象，但在破坏时，钢板一般均能达到屈服强度，因此，其截面受力可按一般受弯构件计算。 由于粘贴钢板的应力滞后，当钢板达到屈服时，加固梁的挠度及裂缝就偏大。 对粘钢加固钢筋混凝土受弯构件，钢板和混凝土之间，不但存在切向剪正应力，同时由于构件的弯曲作用，还存在径向正应力。在切向剪正应力和径向正应力共同作用下，结构胶与构件交界面处的混凝土上产生斜裂缝

15、和水平裂缝，这些裂缝起始于加固钢板的末端，并沿梁长方向延伸，最终导致钢板从混凝土上脱落。5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.6 粘钢加固梁破坏特征与受力分析 脆性破坏，这种现象应避免出现。造成此种破坏主要有如下三个方面原因： 锚固长度不够 要求锚固长度：受拉区不得小于200t（t为钢板厚度），亦不得小于600mm，受压区，不得小于160t ，亦不得小于480mm。 胶粘剂的质量问题 现场使用的结构胶应经常检验，其强度指标应不低于砼强度，但检验结构胶的方法尚无统一标准，只能参照已有经验进行。 施工质量的影响 粘钢加固的效果与施工质量密切相关，粘贴、固定与加压应不断检查，保证粘贴密实

16、。否则非常容易出现粘贴钢板受力撕脱。为了保证工程质量，粘钢加固必须由专业化施工队伍施工。5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.6 粘钢加固计算 (1) 承载力计算 矩形截面受弯承载力可按下式进行计算：5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.6 粘钢加固计算 (2) 钢板锚固粘结长度计算 钢板锚固粘结长度L1，是指在原梁不需要加固截面以外的粘贴钢板的延伸长度。要求钢板在锚固区的粘结受剪承载力V必须大于钢板的受拉（受压）承载力T，其锚固长度按下式计算： 5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.6 粘钢加固计算 (3) 斜截面受剪承载力计算 当梁的斜截面受剪承载力不足

17、时，可采用局部粘贴并联U形箍板进行，此时斜截面受剪承载力按下式计算:5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.7 粘钢加固施工 (1) 构造要求 粘钢加固基层的混凝土强度等级不应低于C20。 粘钢钢板厚度以26mm为宜，一般取4mm。 锚固长度必须满足一定的构造要求：对于受拉区不得小于200t（t为钢板厚度），亦不得小于600mm；对于受压区，不得小于160t，亦不得小于480mm；对于大跨度结构或可能经受反复荷载的结构，锚固区尚宜增设U型箍板或螺栓等附加锚固措施 为了延缓胶层老化，防止钢板锈蚀，钢板及其邻接的混凝土表面，应进行密封防水防腐处理。简单而有效的办法是用M15水泥砂浆抹面，

18、其厚度对于梁不应小于20mm，对于板不应小于15mm。 5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.7 粘钢加固施工方法与工艺要求 钢板表面处理被粘混凝土和胶粘剂配制加固构件卸荷涂 胶粘 贴固定加压固 化 检验与试验防腐处理5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.8 工序质量控制与加固工程质量检验方法 (1) 基本要求 粘贴钢板加固所用材料类别、规格及质量应符合设计要求； 按规定的程序施工，加压及固化时间应符合设计要求； 锚固螺栓数量、规格、钢板的搭接长度不得少于设计值； 按设计要求进行防腐处理。5 加固方法 例1 5.3 粘贴钢板加固法5.3.8 工序质量控制与加固工程质量检

19、验方法 (2) 实测项目5 加固方法 例2 5.7(6) 双曲拱改桁架拱或刚架拱5.7.6.1 概念、适用条件 当双曲拱由于自重或地基承载力不足，致使拱脚发生水平位移和转动，拱轴线发生变形，拱上建筑损害严重而主拱圈质量尚可，在条件许可情况下，可采取调整拱上建筑自重的布置，改变双曲拱桥结构体系的方法，来改善主拱圈受力情况，达到加固目的。 5.7.6.2 特点 (1) 设计计算和施工过程验算复杂 (2) 拆除拱上建筑工程量大、施工难度大 (3)施工全过程中断交通 (4)加固效果明显 5 加固方法 例2 5.7(6) 双曲拱改桁架拱或刚架拱5.7.6.3 适用范围 (1) 适用于交通量小、且断交通影

20、响小的桥梁(2) 适用于单跨双曲拱，对多跨双曲拱应慎重5 加固方法 例2 5.7(6) 双曲拱改桁架拱或刚架拱5.7.6.4 设计计算 (1) 原结构拱上建筑拆除计算 采用平面杆系程序，采用倒拆法，计算结构受力，确保拆除过程中的结构和人员安全。(2) 改建后桁架拱或刚架拱设计计算 采用平面杆系程序，确定新增构件的断面尺寸、配筋及保留构建是否需要补强(3) 新建施工过程计算 利用电算程序，对构件安装、浇注过程进行验算，确保结构达到设计要求。5 加固方法 例2 5.7(6) 双曲拱改桁架拱或刚架拱5.7.6.5 施工工序与构造措施 (1) 施工工序 将原拱上建筑拆除，以原拱圈作为下弦杆，增设腹杆及

21、下弦杆 改变主拱圈受力体系 改善受力条件 5 加固方法 例2 5.7(6) 双曲拱改桁架拱或刚架拱5.7.6.5 施工工序与构造措施 (2) 构造措施 保留立柱脚钢筋 植入足够的锚固钢筋 5 加固方法 例2 5.7(6) 双曲拱改桁架拱或刚架拱5.7.6.6 施工安全措施 保持拱上受力平衡，不对称拆除范围不超过2m 由跨中对称向拱脚方向对称拆除 5 加固方法例2 5.7(6) 双曲拱改桁架拱或刚架拱5.7.6.7 工序质量控制与加固工程质量检验方法 (1) 基本要求 按规定的程序施工，不平衡荷载不大与设计规定值； 植筋长度、位置、数量、植筋胶的性能应满足设计要求；5 加固方法例2 5.7(6)

22、 双曲拱改桁架拱或刚架拱5.7.6.7 工序质量控制与加固工程质量检验方法 (2) 实测项目5 加固方法 例3 5.4 粘贴碳纤维片加固法5.4.1 本课题的研究内容 1. 概述 1.1 纤维片材简介 1.2 体外粘贴纤维片材加固方法 1.3 本报告中通用符号及其义意一览 2. 加固材料及其要求 2.1 纤维片材 2.2 配套树脂粘结材料 3. 加固设计准则 3.1 总则 3.2 材料本构关系 3.3 延性要求5 加固方法 例3 5.4 粘贴碳纤维片加固法5.4.1 研究内容 4 加固设计计算方法 4.1 构造规定 4.2 抗弯加固 4.3 抗剪加固 4.4 受压构件的加固设计 5 施工工艺与

23、施工质量要求 5.1 一般施工工艺流程 5.2 施工质量要求、质量检测与验收方法 5.3 碳纤维板加固空心板的施工方法 5.4 预应力混凝土箱梁加固 6 结论5 加固方法 例3 5.4 粘贴碳纤维片加固法5.4.2 特点 (1) 碳纤维片材；片材碳纤维材料的拉伸强度在（24003400）MPa之间，与普通碳素钢板拉伸强度为240MPa相比，片材的拉伸强度很高。(2) 配套树脂类粘结材料；混凝土结构加固修补配套树脂系统包括底层涂料，用于渗透过混凝土表面，促进粘结并形成长期持久界面的基础；油灰，用于填充整个表面空隙并形成平整表面以便使用碳纤维片材；浸渍树脂或粘结树脂，前者用于碳纤维布粘贴，后者用于

24、碳纤维板粘贴。浸渍树脂或粘贴树脂是将碳纤维片粘附于混凝土构件表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作的关键，因此，树脂同混凝土的粘贴强度大于混凝土的拉伸强度和剪切强度。5 加固方法 例3 5.4 粘贴碳纤维片加固法5.4.3 设计注意事项 （1）补加固构件的最小截面尺寸必须满足有关规范的要求，否则不宜采用碳纤维加固技术进行加固；（2）被加固混凝土构件的受压区高度、配筋率等仍就满足所有相关规范的有关要求，纵向受拉钢筋配筋率不能大于要求；（3）碳纤维材料的设计强度，碳纤维材料设计强度计算方法一般采用简化计算方法，考虑到碳纤维材料与被加固构件中受拉钢筋的变形协调，取受拉钢筋极限变形状态时的碳纤维受

25、拉应力作为碳纤维材料的设计强度。（4）采用碳纤维材料加固时，考虑到碳纤维布与被加固构件表面的剥离破坏以及实际加固效果，当没有采取必要的构造措施，同一截面受力碳纤维布粘贴层（张）数一般不宜超过3层。（5）一般加固混凝土构件的强度等级不应小于C15。（6）碳纤维布纤维方向的搭接长度不应小于20mm。（7）碳纤维布在端部的自然锚固长度不应小于(250n)mm(n为粘贴层数)；5 加固方法 例3 5.4 粘贴碳纤维片加固法5.4.4 存在的问题 (1)夸大了作用(2)产品繁杂、性能参差不齐(3)造价高5 加固方法 例4 增补桩基加固法1 特点及使用条件 当桥梁采用桩基础，改造拓宽项目，通过增加桩的数量

26、，扩大承台面积，提高基础承载力； 桥梁墩台基底下有软弱层，墩台发生沉陷，而桩的深度不足； 由于风蚀、水蚀或冲刷等原因使桩基外露或发生倾斜时。当地基承载力不够 对桩式基础可增基桩（钻孔桩或打入桩） 优点是不需要抽水筑坝等水下施工作业，且加固效果显著。 缺点是需搭设打桩架和开凿桥面，对桥头原有架空线路及陆上、水上交通均有一定影响。5 加固方法 例4 增补桩基加固法1.特点及使用条件关于静压桩5 加固方法 例4 增补桩基加固法2.附加影响 增加的桩基会引起河床过水断面面积的减少，从而引起水流速度加大，这样将会加剧原有桩基的冲刷。 通航净跨由于增加桩基而缩小。 在桩间加桩时，较小的桩基中距，对桩基的承

27、载力有一定影响。 基础的整体性由于新旧桩基及承台的连接将有所降低。 缺点是需搭设打桩架和开凿桥面，对桥头原有架空线路及陆上、水上交通均有一定影响。3.力学特点 桥梁荷载通过桩基础传递给地基，垂直荷载一般将由桩底土层抵抗力和桩侧与土产生的摩阻力来支承，水平荷载一般由桩和桩侧土的水平抗力来支承。由于地基土的分层和其物理力学性质不同，桩的尺寸和设置在土中方法不同，都会影响桩的受力状态。 摩擦桩主要依靠桩侧土的摩阻力支承垂直荷载，桩底土层抵抗力也支承部分垂直荷载。桩侧极限摩阻力的大小不仅与桩侧土层和成桩工艺有关，而且与桩的入土深度有关。当桩的入土深度超过一定深度后，侧阻不再随深度增加而增大，临界极限摩

28、阻力大约在25 m深度处。柱桩一般专指桩底直接支承在基岩上的桩，桩的沉降甚微，桩侧摩阻力可忽略不计，全部垂直荷载由桩底岩层抵抗力承受。 5 加固方法 例4 增补桩基加固法4.设计计算(1) 单桩容许承载力的确定新增自重和活载将有相当一部分由补桩传递到持力层及其以下的土层中那么正确的确定单桩的容许承载力就显得非常重要。同时，正确的单桩容许承载力是合理的确定补桩数量和补桩长度的必需而重要的依据。 (2) 群桩的承载力可把单桩承载力折算成群桩的承载力， 用Converse-Labarre公式作近似计算， 取群桩的效率系数为：= 群桩极限承载力/(n 单桩的极限承载力) 5 加固方法 例4 增补桩基加

29、固法(4)加桩沉降控制（1）不同桩型下的沉降计算荷载分配由于单桩承担的荷载与该桩的材料性能、桩身的规格尺寸及桩的入土情况等因素有关，而这些因素又综合反映在单桩设计承载力上，按单桩设计承载力来分配沉降计算荷载是较合理的。（2）群桩沉降量的计算按简单叠加法原理即可计算群桩在各自计算荷载作用下引起的作用于土层上的竖向附加应力。 5 加固方法 例4 增补桩基加固法4.设计计算5 加固方法 例4 增补桩基加固法 5.构造措施之桩的构造、布置和中距（1）钻孔桩设计直径（即钻头直径）不宜小于80cm；（2）混凝土等级，钻孔桩C15，水下C20，打入桩C25；（3）沉桩的桩身配筋应按运输、沉入和使用各阶段内力

30、要 求通长配筋。桩的两端或接桩区需加密；（4）加桩与原桩可采用对称布置；（5）摩擦桩中距不得小于成孔直径的2.5倍，打入桩在桩尖 处的中距不得小于桩径（或边长）的34倍，且在承台底 面不得小于1.5倍；（6）采用柱桩时，桩基中距不宜小于桩径（或边长）的2.0倍（7）边桩外侧与承台边缘的距离，对于直径（或边长）1m 的桩，不得小于0.5倍桩径并（或边长）不小于25cm；对 于直径（或边长）1m的桩，不得小于0.3倍桩径并不小 于50cm；5 加固方法 例4 增补桩基加固法 5.构造措施之混凝土承台的新旧连接 原承台凿成锯齿状剪力键，设置钎钉，也可采用植筋法连接新老承台，即通过植入的钢筋承接和传导

31、弯矩及剪力，并使新旧混凝土形成有机整体，以达到扩大原承台尺寸的目的。 为加强新旧混凝土的结合，应把原承台有蜂窝或空洞缺陷部分尽可能凿除，并对新承台下的加桩顶部分进行凿毛处理，使之露出新鲜混凝土，让混凝土表面保持湿润、清洁。 6.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 0412000）要求进行，重点控制桩基础和承台的施工。2、加固工程质量检验评定方法（1）基本要求 所用材料的种类、型号、规格、数量和质量应符合有关规范及设计要求。 按设计要求的程序进行施工。（2） 实测项目实测项目参照公路工程质量检验评定标准(JTJ071-98)

32、相关规定进行检验评定。 原承台凿成锯齿状剪力键，设置钎钉，也可采用植筋法连接新老承台，即通过植入的钢筋承接和传导弯矩及剪力，并使新旧混凝土形成有机整体，以达到扩大原承台尺寸的目的 7.评述 采用增补桩基加固法提高基础承载力及增加基础稳定性是比较可靠的方法，但在施工过程中，往往涉及到水中施工，使得桩基础、新旧承台连接施工难度加大，施工期需部分中断交通。 6 加固工程实例6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计6.3 山东东明黄河大桥维修加固设计6.4 杭甬高速杭州段K9+488通道桥（基础加固） 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.

33、1.1 研究范围 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.1.2 桥梁现状评价及发展环境 （1）原设计概况 （2）在交通运输网中的作用 （3）存在的问题 （4）基于检测结果的使用功能评价 （5）基于检测结果的承载能力评价 （6）加固的必要性和紧迫性 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.1.2 桥梁现状评价及发展环境 （1）原设计概况 主桥： 三孔一联，两岸对称布置 净矢跨比为1/7 拱轴系数m。=1.347引桥： 两侧各8孔，分为四联拱 净矢跨比为1/5 拱轴系数m。=1.756 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6

34、.1.2 桥梁现状评价及发展环境 （2）在交通运输网中的作用 东莞市地处广东经济最发达的珠江三角洲中心地带，成为了全国重要的制造业、信息业、物流业中心和畅销海内外的“广货”的主要生产基地。 按照规划，在道路建设方面，初步把全市建成一个“一小时生活圈”；密切与广州、深圳两个中心城市之间的联系，形成强大的“中心城市组合”。 江南大桥（右幅）为广深公路(107国道)从广州向南进入东莞市的第一座桥梁，它的安全通畅运行直接关系到107国道的正常运营和使用。 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.1.2 桥梁现状评价及发展环境 （3）存在的问题 、（4）基于检测结果的使用功能评价

35、 （5）基于检测结果的承载能力评价 （6）加固的必要性和紧迫性 交通负荷非常重，行车密度较大，经常发生交通堵塞。 病害的发展对结构的受力更加不利，反过来又会加速病害的发展，从而形成恶性循环。 相对严重的病害使得江南大桥的主要受力构件不能满足较大交通量下的极限承载能力要求，成为东莞市经济快速发展的一个瓶颈。因而对该桥进行加固是非常必要和紧迫的社会、经济、技术的调查与分析确定加固工程规模与技术标准加固工程的技术经济评价预测加固期内的交通量预测加固后的交通量四阶段模型法活载影响修正系数q=1.125提供依据 交通量发展预测6.1.3 交通量预测(1) 预测模型 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥

36、（右幅）维修加固设计 6.1.3 交通量预测 (2)加固期交通量预测 流向一类二类三类四类五类收费合计免费车总计广州方向8116175四类10398502178786722654东莞方向11515784五类9608892116889722065双向合计19631959收费合计1999173942955176444719双向折算中型车6515980免费车2199260927915149929414 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.1.3 交通量预测 (3)加固后交通量预测 流向一类二类三类四类五类收费合计免费车总计200574 16535 72902298 266

37、7 28864 1583 30447 201082181938020 2529 2934 31758 1771 33529 201587194158559 26983132 33891 2329 36220 20209320673 9114 2873 3335 36088 3063 39151 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.1.4 加固技术标准 原设计荷载为汽车20级，挂100，人群2.5kN/m2。 根据大桥已查明的病害和存在的缺陷，提出加固方案，并对其进行处理与维修。 在原设计标准的基础上，考虑了目前行车的实际状况（设有3车道），其中汽车活载考虑了基于桥梁

38、加固完成后使用期内预测交通量的增长，并计入了活载影响修正系数q 使加固后的桥梁的承载能力及整体使用寿命均能达到原设计要求 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.1.5 加固建设条件与加固方案选择 (1) 加固设计内容 (2) 主拱圈加固设计 (3) 主桥立柱上盖梁加固设计 (4) 主桥水中墩加固设计 (5) 引桥加固设计 6 加固工程实例 主 桥引 桥拱圈立柱14号墩立柱上盖梁5号墩主拱1号腹孔8号孔25号腹孔加大截面外包混凝土外包玻璃纤维加斜撑U型环向预应力加大截面、加高横系梁、张拉预应力锚喷混凝土对拉杆锚喷混凝土加固方案(1) 加固设计内容 6 加固工程实例 6.

39、1.5 (2) 主拱圈加固设计 加固基本思路 减小拱脚水平力 基础的变位是主桥拱圈的开裂主要原因之一，因而提出加固以减小拱上建筑恒载(至少不能增加)为原则，结合本桥的实际状况提出不同的桥面改造方案，减小拱脚水平力，同时有利于主桥拱圈的卸载加固。 减小应变滞后效应 拱脚截面在活载和附加荷载组合下是偏心受压构件，采用加大截面的加固方法，结构属于二次受力结构。截面的加固混凝土（或钢材）与原结构混凝土存在应变滞后现象 。 6 加固工程实例 6.1.5 (2) 主拱圈加固设计 开裂截面的模拟计算 开裂后的主桥拱圈内力进行了重分布。主桥1号孔东莞侧拱脚附近开裂最严重，因而选取主桥1号孔为计算模型，用空间有

40、限元程序模拟分析计算，得到恒载状态下开裂拱圈受力状况。工况目前恒载拆除桥面铺装层和桥面行车道板拆除桥面铺装层改建防撞护栏和人行道栏杆裂缝处截面下缘的最大压应力（MPa）7.93 4.07 6.18 7.46 6 加固工程实例 6.1.5 (2) 主拱圈加固设计 加固方案 粘贴钢板 加大截面 6 加固工程实例 6.1.5 (2) 主拱圈加固设计 加固方案比选 方案经济性对交通的影响实施工期施工难度加固效果前提A：拆除行车道板并改造桥面铺装粘贴钢板一般，共计355.8万元较大封闭交通约240天80天工艺成熟难度低较好加大截面一般，共计358.4万元较大约240天90天工艺成熟难度一般较好前提B：

41、不拆除行车道板改造桥面铺装粘贴钢板好，共计295.3万元较大封闭交通约150天80天工艺成熟难度低好加大截面好，共计290.5万元较大封闭交通约150天90天工艺成熟难度一般好推荐前提C：不拆除行车道板不改造桥面铺装粘贴钢板较少，共计39.3万元封闭部分车道，约50天80天工艺成熟难度低一般加大截面较少，共计38.2万元封闭部分车道，约50天90天工艺成熟难度一般一般 6 加固工程实例 6.1.5 (3) 主桥立柱上盖梁加固设计 加固方案 若卸掉桥面荷载并拆掉行车道板后加固主拱， 则提出拆除并新建和粘贴钢板调整横坡两个方案； 若拆除桥面铺装层，或部分卸掉恒载拆除护栏加固主拱，保留行车道板，则提

42、出加斜撑和张拉体外束两个方案 6 加固工程实例 6.1.5 (3) 主桥立柱上盖梁加固设计 加固方案一、二 粘贴钢板拆除并新建盖梁 6 加固工程实例 6.1.5 (3) 主桥立柱上盖梁加固设计 加固方案三、四 加斜撑加固体外预应力 6 加固工程实例 6.1.5 (3) 主桥立柱上盖梁加固设计 加固方案比选 方案经济性对交通的影响实施工期施工难度加固效果拆除行车道板后加固盖梁 拆除新建一般，共计69.6万元 较大，封闭交通约210天 160天工艺成熟难度低较好粘贴钢板，调整高度和横坡一般，共计78.9万元 较大，约210天 140天 工艺成熟难度一般好不拆除行车道板，改造桥面铺装斜撑好，共计33

43、.6万元 较大，封闭交通约150天 90天工艺成熟难度低好推荐体外预应力一般，共计40.7万元 较大，封闭交通约150天 110天 工艺成熟难度一般较好不拆除行车道板、不改造桥面铺装斜撑好，共计33.6万元 封闭部分车道，约50天 90天工艺成熟难度低好体外预应力一般，共计40.7万元 封闭部分车道，约50天 110天 工艺成熟难度一般较好 6 加固工程实例 6.1.5 (4) 水中墩加固设计 主桥5号墩加固设计 5号墩裂缝形态明显区别于其它桥墩，裂缝宽度较大。 在沉井中增加了10根冲孔灌注桩，未设承台，桩直接穿过墩帽，改变了墩帽的受力状态； 从裂缝中残留物可判断为早期形成裂缝，其发展应该趋于

44、稳定，因而采取对5号墩进行补强加固方案，以限制和约束裂缝的发展。 方案一：对墩帽施加U形环向预应力 方案二：对墩帽用对拉杆施加预应力 6 加固工程实例 6.1.5 (4) 水中墩加固设计 主桥5号墩加固设计 方案一：对墩帽施加U形环向预应力 清理表层，封闭裂缝。 在墩帽中间层按竖向25cm间距布置7排U形预应力束，立模浇筑C30混凝土后张拉。 在墩帽上下层斜面各锚喷10cm挂网C30混凝土 6 加固工程实例 6.1.5 (4) 水中墩加固设计 主桥5号墩加固设计 方案二：对墩帽用对拉杆施加预应力 清理表层，封闭细小裂缝。 在墩帽中间层按竖向20cm间距布置7排对拉杆预应力筋，张拉，张拉的同时，

45、密切观察最宽的裂缝的变化情况，张拉后封闭裂缝，立模浇筑C30混凝土。 在墩帽上下层斜面各锚喷10cm挂网C30混凝土 6 加固工程实例 6.1.5 (4) 水中墩加固设计 主桥5号墩加固设计 方案比选 环向预应力对墩的套箍作用效果较好，能较好的限制和封闭墩帽的竖向裂缝； 虽施工时间稍长，但对航运影响不大（5号墩位于主航道外侧）； 江南大桥左右幅5号墩墩帽间距较小，采用对拉杆加固方案受到场地限制，施工空间受到约束，而施加U形施工受环境和场地条件影响小。方案经济性实施工期 施工难度 加固效果 U形环向预应力一般、共计50.1万元 90天 施工难度稍大好 推荐 对拉杆预应力一般、共计55.4万元 1

46、00天 施工难度一般好 6 加固工程实例 6.1.5 (5) 引桥加固设计 加固设计方案 双曲拱桥最大的特点就是化整为零，逐步组合而成。 随着近年来公路行车密度加大，汽车超载严重，肋与波、拱圈与拱上建筑间仅靠砂浆联结，整体性较差，加上结构老化等原因，我国早期建成的双曲拱桥均不同程度的出现病害，如拱肋开裂、肋波脱开、拱波纵向裂缝等。 在检测中发现引桥8号孔病害相对较突出，但出于安全考虑决定对所有引桥孔进行加固。 方案一 方案二 6 加固工程实例 6.1.5 (5) 引桥加固设计 加固设计方案一 加大拱肋截面；加高横系梁，并张拉横向预应力加强整体性；加大拱脚和L/4截面高度，增强抵抗负弯矩能力 6

47、 加固工程实例 6.1.5 (5) 引桥加固设计 加固设计方案二 在拱肋下缘粘贴钢板条；加宽横系 梁，加强整体性；加大拱脚和L/4截面高度，增强抵抗负弯矩能力 6 加固工程实例 6.1.5 (5) 引桥加固设计 加固设计方案比选 方案一施工难度一般，施工工艺成熟，较好的提高了引桥双曲拱的整体刚度和拱桥的承载能力； 从加固后总体外观来看，方案一是拱肋全截面加大，而方案二是在拱顶下缘附近粘贴钢板，加固后结构整体效果相对差； 方案一工程总费用相对低；施工期稍长，但主要在拱圈下进行陆地施工，对交通影响小。因此推荐引桥加固使用方案一。 方案经济性实施工期 施工难度 加固效果 方案一共计140.7万元21

48、0天稍长施工难度一般较好推荐 方案二共计164.1万元190天稍短 施工难度大好 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.1.6 投资估算及资金筹措 6.1.7 加固工程对环境的影响 6.1.8 实施方案 6.1.8 加固经济技术评价 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.1.8 加固经济技术评价 (1) 桥梁加固的宏观经济分析 客货运输成本损失，108.74万元 客货运输时间损失，253.33万元 附近相关公路增加拥挤损失，4367.1万元 车辆绕行里程增加导致的绕行损失，1746.48万元 事故损失，33.14万元 以上5项损失合计 651

49、0.817 万元 (2) 桥梁加固新建部分的宏观经济分析 桥梁新建的宏观经济损失合计 23438.94 万元 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.1.8 加固经济技术评价 (3) 桥梁改造的微观经济分析 加固工程费： 加固期间收费损失为 2254 万元 加固工程费用 914.5 万元 合计 3168.5 万元 新建工程费： 新建期间收费损失为 8114.4 万元 新建工程费用 1931 万元 合计 10045.4 万元 6 加固工程实例 6.1 广东江南大桥（右幅）维修加固设计 6.1.8 加固经济技术评价 (4) 评价加固费用系数n1=加固费用/新建费用 = 0.

50、29加固寿命系数n2= （50-19）/50=0.62 运营年限（年）加固费用系数N1加固寿命系数N2100.60.8200.50.6300.40.4400.30.26 加固工程实例 广东江南大桥（右幅）施工照片6 加固工程实例 广东江南大桥（右幅）施工照片6 加固工程实例 广东江南大桥（右幅）施工施工后启示: 1. 关于施工组织设计 2. 关于设计变更 3. 关于报价 6 加固工程实例 6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计 6.2.1 项目概况大桥于1992年建成通车。1997年9月，腹板有裂缝产生，但未统计。1999年6月，兰溪市公路管理段对箱内进行全面检查，腹板裂缝共1795条，长度超过

51、1m的3条，顶板及底板未发现裂缝。2001年5月，兰溪市公路管理段又对箱内检查，裂缝长度超过1m的达70条，部分宽度已达0.30.4mm。 6 加固工程实例 6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计 6.2.2 原结构复算 (1) 复算的荷载工况： 共划分了18个受力阶段， 共考虑了8种荷载组合。 6 加固工程实例 6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计 6.2.2 原结构复算(2) 结构复算结论 从平面复算结果来看，截面最大正应力为11.8MPa(21MPa)（组合5中，7号截面上缘）； 最小正应力为-0.08MPa(-2.7MPa)（组合4中，13/号截面上缘）； 最大主拉应力-1.79MPa(

52、- 2.7MPa)。 平面复算结果，各控制应力均满足规范要求。 6 加固工程实例 6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计 6.2.3 空间分析模型(1)ANSYS空间分析模型 采用8结点实体单元，但没有分阶段计算，也没有计入预应力的影响。 6 加固工程实例 6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计 6.2.3 空间分析模型(2) BridgeKF空间分析模型 采用8结点实体单元，按施工过程划分了9个阶段，计入空间预应力束布置的影响。 6 加固工程实例 6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计 6.2.3 空间分析模型(3) 结果分析 6 加固工程实例 6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计 6.2.3 空

53、间分析模型(3) 结果分析位置点号ANSYS(MPa)BridgeKF (MPa)腹板中点内侧 顺桥向正应力-4.28-4.59竖桥向正应力-1.96-1.76腹板中点外侧 顺桥向正应力-3.49-3.87竖桥向正应力1.931.80底板下缘顺桥向最大正应力-11.09-11.18顶板上缘顺桥向最大正应力5.616.28 6 加固工程实例 6.2 6.2.3 空间分析模型 (3)结果分析成桥+汽车+人群+BS腹板中线外侧成桥+汽车+人群+BS腹板中线内侧 6 加固工程实例 6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计 6.2.3 空间分析模型(4)分析结果与实际裂缝发生情况对比（腹板） 6 加固工程实

54、例 6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计 6.2.3 空间分析模型(4)分析结果与实际裂缝发生情况对比 (底板） 从计算结果来看，底板的横桥向出现了超过允许的拉应力。从检测结果，底板裂缝集中在轴线附近，呈顺桥向分布。 6 加固工程实例 6.2 浙江兰溪横山大桥维修加固设计 6.2.3 裂缝成因分析横山大桥主梁箱底较宽，跨径与底板宽度比值较大（L/B=10），且中间无横隔板； 跨中底板较厚（30cm）；跨中梁高较矮（跨中截面梁高2.3m，倒角间的腹板净高1m）；跨中截面腹板厚度较薄（35cm）。 在底板自重下产生较大的横向挠曲空间效应，在腹板内侧产生较大的竖桥向拉应力，腹板外侧产生较大的竖桥向压

55、应力。以上现象在空间计算结果中有充分的体现。 6 加固工程实例 6.2 6.2.4 加固设计方案方案一 增设体外束 6 加固工程实例 6.2 6.2.4 加固设计方案方案二增设钢框架 6 加固工程实例 6.2 6.2.4 加固设计方案方案三 增设纵向钢腹板 6 加固工程实例 6.2 6.2.5 加固设计方案比选内容方案一方案二方案三优点 可有效增强主梁整体性；对原结构损伤小 (1)可有效增强主梁束体性；(2)增加自重很少；(3)可限制腹板裂缝开展；(4)施工难度较小；(5)造价低(1)可以有效地改善低板、腹板受力；(2)可限制腹板裂缝开展(3)造价最低缺点(1)增加自重、施工有难度；(2)对腹

56、板刚度提高不大；(3)造价较高(1)对原结构有一定损伤；(2)拉力杆的长期效果较难保证，对其施工工艺要求较高(1)施工难度大，对顶板受力不利；(2)需在顶板开孔，施工有一定风险概算724.67万元 513.77万元 496.15万元 6 加固工程实例 6.2 6.2.6 工程照片 6 加固工程实 6.2.6 工程照片 6 加固工程实例 6.3 山东东明黄河大桥维修加固设计 6.3.1 项目概况 东明黄河大桥主桥为75m+7120m+75m连续刚构组合结构体系。1997年发现箱梁腹板开裂和跨中下挠；2002年7月大桥管理处委托交通部公路科学研究所对主桥箱梁进行详细检测；2003年4月在召开的大桥

57、管理委员会第七次工作会议上，专家一致认为主桥箱梁开裂较严重，应尽快进行维修加固。 6 加固工程实例 6.3 山东东明黄河大桥维修加固设计 6.3.1 工作内容 原结构复算 基于检测结果的使用功能评价 基于检测结果的箱梁承载能力评价 加固维修方案选择 新增隔板对主桥箱梁的影响分析 投资估算及资金筹措 施工实施方案 6 加固工程实例 6.3 山东东明黄河大桥维修加固设计6.3.2 原结构复算 6 加固工程实例 6.3 山东东明黄河大桥维修加固设计 6.3.3 基于检测结果的箱梁承载能力评价(1) 承载能力检算系数Z1=0.95 (2) 承载能力恶化系数e=0.0284 (3) 截面折减系数c=0.

58、99 (4) 汽车检算荷载的活载影响修正系数 q= 1.065 6 加固工程实例 6.3 山东东明黄河大桥维修加固设计 6.3.4 加固设计方案 (1)腹板维修加固方案在腹板上共有2330条裂缝，其中387条分布在腹板箱外表面，仅占总数的16%。考虑箱外补强施工具有一定难度。仅对箱外腹板裂缝进行灌浆或表面封闭处理，而对箱内腹板进行加固补强。(2)新增体外束布置形式 6.3.4 加固设计方案 6 加固工程实例 6.3 维修加固设计 6.3.5 6 加固工程实例 6.3 维修加固设计主拉应力高值区补强方案比选比较项目 腹板加厚、粘贴钢板条 粘贴碳纤维布 设计经验 成熟 尚未成熟 施工难易 技术要求

59、不高，较繁琐 施工方便，但技术要求高。 工期 90天60天工程数量 C50混凝土：384(m3) 钢筋网：43.36(t) 植筋：32512个(16锚筋) 粘贴钢板：19688(m) 植埋螺杆：53600（套） 碳纤维布：11736(m2) 加固腹板造价 408万 1643万 6.3.6 6 加固工程实例 6.3 维修加固设计新增隔板方案比选 6.3.7 6 加固工程实例 6.3 维修加固设计新增隔板对主桥箱梁的影响分析未加横隔板增加横隔板 6 加固工程实例 6.3 维修加固设计投资估算 推荐方案的主要工程有：1、裂缝处理2、粘贴钢板3、腹板加厚、齿板锚固4、张拉体外预应力 本工程加固总造价为

60、710.6万。投资估算及工程数量 6 加固工程实例 6.4 杭甬高速杭州段K9+488通道桥 1. 存在的主要问题：(1)薄壁桥台的竖向和斜向开裂，而且都集中在桥的右幅，其中宁波侧桥台开裂最为严重，桥台跨中位置竖向裂缝长约3.6 m，裂缝宽度下窄（1.4cm）上宽(3.2cm)，竖向贯通整个桥台，开裂处清晰可见内部钢筋，开裂两侧已有相对错动。(2)中间墩身两个侧面的跨中附近都发现了竖向通长裂缝，宽度介于12mm 之间。两侧面的裂缝都表现为上宽下窄，且位置相互对应。(3)检查中还发现杭州侧的桥台中间构造缝上宽下窄，上下差值1.3cm，同时桥台还顺桥向倾斜，但两幅桥台倾斜方向不一致，造成构造缝上部