桥梁常见病害及检测加固方法

1、单位：长沙理工大学土木与建筑工程学院 桥梁工程系 主讲人：吕毅刚桥梁常见病害及检测加固方法一、旧桥常见病害二、旧桥常用检测方法三、旧桥常用加固方法我国桥梁倒塌实例一：九江大桥据交通部统计，全国公路网中尚有危桥10443座。已发生多起桥梁倒塌事故。我国桥梁倒塌实例二：株洲立交桥我国桥梁倒塌实例三：湘西凤凰桥顺济旧桥我国桥梁倒塌实例四：其他桥黑龙江铁力提前将大桥桥梁倒塌原因：施工质量；超载;荷载等级提升；使用年 限已久等。核电站-蒸发器 为了保证安全，须对危桥进行加固。我国桥梁改造加固任务繁重。 提高桥梁改造加固设计质量，是确保加固工程质量的前提和基础。我国目前的状况是“有实力的大设计院无暇顾及，

2、不愿意干，技术力量较差的小型设计单位又干不了”，桥梁改造加固设计基本上由科研单位、高等院校等做。 目前我国桥梁改造加固设计存在的一个主要问题是：基层养护管理和设计部门，桥梁病害诊断技术力量薄弱，桥梁检测手段落后。桥梁病害诊断是进行桥梁加固设计的前提和基础，只有诊断清楚，才能对症下药。桥梁检测是桥梁病害诊断与分析的重要手段，检测应重在分析，并应与桥梁加固设计相结合。 针对我国目前桥梁改造加固的现状，普及桥梁病害诊断与检测加固设计知识是十分必要的。以中小钢筋混凝土桥梁为例，从三个方面： 一、旧桥常见病害 二、旧桥常用检测方法 三、旧桥常用加固方法一、旧桥常见病害 一、旧桥常见病害 （一）桥面系1、

3、桥面铺装桥面铺装开裂破损人行道破损病害：桥面不平整，坑槽，积水，开裂等。一、旧桥常见病害 路缘石破损 桥面不平整 一、旧桥常见病害 一、旧桥常见病害 2、泄水管 泄水孔堵塞泄水管堵塞病害：堵塞等。一、旧桥常见病害 3、栏杆 栏杆破损露筋病害：栏杆断裂、混凝土剥落、露筋等。一、旧桥常见病害 护手变形、钢板松动 一、旧桥常见病害 4、伸缩缝 伸缩缝堵塞病害：堵塞、损坏等。一、旧桥常见病害 （二）上部结构（以肋梁为例）病害：蜂窝、麻面、空洞、露筋、钢筋锈蚀、混凝土剥落、开裂、混凝土强度降低及碳化、渗水等。主梁开裂、混凝土碳化、混凝土剥落一、旧桥常见病害 露筋、钢筋锈蚀一、旧桥常见病害 蜂窝、麻面一、

4、旧桥常见病害 空洞一、旧桥常见病害 （三）下部结构病害：基础冲刷、桥墩倾斜、基础沉降、开裂、桥台水平位移、混凝土剥落、蜂窝、麻面、渗水等。基础冲刷一、旧桥常见病害 桥墩开裂一、旧桥常见病害 一、旧桥常见病害 一、旧桥常见病害 （四）支座病害：脱空、损坏、摆放不正确等。二、旧桥常用检测方法 1、外观检测 二、旧桥常用检测方法 空洞、蜂窝、麻面、破裂等：观察、钢卷尺等 裂缝：裂缝观测仪、数显式裂缝观测仪等 基础冲刷：竹篙触探方法检测、潜水员检测等二、旧桥常用检测方法 竹篙触探法潜水员检测法二、旧桥常用检测方法 数显式裂缝观测仪裂缝观测仪桥梁一般评定依据桥梁一般评定的规范、规程、方法交通部公路桥涵养

5、护规范JTG H11-2004交通部公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）1988交通部公路桥梁承载力检测评定规程JTG xxx-200 x (报批稿）2004建设部城市桥梁养护技术规范CJJ 99-2003铁道部铁路桥梁检定规范铁运函2004120号一、依据外观调查评定桥梁的方法 根据外观调查进行评定的方法，就是由有经验的桥梁技术人员通过对桥梁外观所表现出来的现象进行客观调查，推定桥梁实际技术状态。 1、桥梁各部件技术状况的评定方法（1）依据缺损程度评定 桥梁技术状况依据缺损程度（大小、多少或轻重）、缺损时对结构使用功能的影响（无、小、大）和缺损发展变化情况（趋势稳定、发展缓慢、发展较快）等三个方

6、面，以累加评分方法对各部件缺损状况做出等级评定 （2）依据重要部件及其缺损最严重的构件评分 如：墩台与基础、上部承重构件、支座及其缺损最严重的构件作为主要评分依据（3）依据全桥总体技术状况等级评定式中： 全桥结构技术状况平分（0100）；评分高表示结构状况好，缺损少 按桥梁部件缺损状况评定表方法对各部件的评定标度 各部件权重， 推荐的桥梁各部件的权重值部件名称权重部件名称权重部件名称权重翼墙、耳墙1桥面铺装1排水设施1锥坡、护坡1伸缩缝3调治构造物3桥台及基础23人行道1其他1地基冲刷8栏杆、护栏1桥墩与基础24支座3灯具、标志1桥头与路堤连接部3上部主要承重构件20上部一般承重构件5评分分类

7、的界限2、桥梁技术状况等级评定 桥梁按技术状况评定等级，分为一类。二类、三类、四类和五类。一类桥梁进行正常保养；二类桥梁需进行小修；三类桥梁需进行中修，酌情进行交通管制；四类桥梁需进行大修或改造，及时进行交通管制，如限载、限速通过，当缺损较严重时应关闭交通；五类桥梁需要进行改建或重建，及时关闭交通。 值的范围8810060874059039评定等级一类二类三类四、五类2、结构混凝土 二、旧桥常用检测方法(一）强度 钻芯法、回弹法、超声-回弹法 方 法 1、钻芯法二、旧桥常用检测方法 （1）应用情况需检测经多年使用的建筑结构或构筑物中混凝土强 度时；对试块抗压强度的测试结果有怀疑时;因材料、施工

8、或养护不良而发生混凝土质量问题时;混凝土遭受冻害、火灾、化学侵蚀或其他损害时。 （2）取芯样数量按单个构件检测时，每个构件的钻芯数量不应少于 3个；对于较小构件，钻芯数量可取2个。二、旧桥常用检测方法 （3）评定单个构件或单个构件的局部区域，可取芯样试件混凝土强度换算值中的最小值作为其代表值。二、旧桥常用检测方法 2、回弹法二、旧桥常用检测方法 （1）应用情况适用于工程结构普通混凝土抗压强度的检测；不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土结构或构件的检测。 （2）取芯样数量单个检测:适用于单个结构或构件的检测；批量检测:抽检数量不得少于同批构件总数的30%， 且构件数量不得少于1

9、0件；每一结构或构件测区数不应少于10个。二、旧桥常用检测方法 （3）评定构件或结构测区数10时:取最小值；测区强度小于10MPa时:认为强度10MPa； 构件或结构测区数不小于10或批量检测时：二、旧桥常用检测方法 3、超声-回弹法二、旧桥常用检测方法 （1）抽样频率单个检测:适用于单个结构或构件的检测；批量检测:抽检数量不得少于同批构件总数的30%， 且构件数量不得少于10件；每一结构或构件测区数不应少于10个；每个测区布置3个超声测点。二、旧桥常用检测方法 （2）评定构件或结构测区数10时:取最小值；测区强度小于10MPa时:认为强度10MPa； 构件或结构测区数不小于10或批量检测时：

10、二、旧桥常用检测方法(二）碳化深度 酚酞溶液、碳化深度仪、钢尺 方 法二、旧桥常用检测方法(三）钢筋位置及保护层厚度 CM9和NJJ-85A手持式雷达 方 法抽检（检测钢筋间距时，被测钢筋根数不宜少于7根(6个间隔）-是否符合设计要求 评 定二、旧桥常用检测方法NJJ-85A手持式雷达二、旧桥常用检测方法 (四）钢筋锈蚀 CANING型钢锈蚀仪 方 法测区应根据构件的环境差异，外观检查的结果来确定，应有各种程度和差异的代表，每一种测区数量不少于3。 抽检频率二、旧桥常用检测方法钢锈蚀仪二、旧桥常用检测方法 评 定据电位水平( mv)判定：大于-200mv:发生锈蚀的概率90%；小于-500mv

11、:构件存在锈蚀开裂区域。3、桥梁结构及构件 采用方法：静、动载试验 （1）静载试验 按预定的试验目的与试验方案，将静止的荷载作用在桥梁的指定位置上，观测桥梁结构的位移、应变、裂缝、沉降等结构反应，然后根据相关规范规程，判断桥梁结构的承载能力以及在荷载作用下的工作性能。（2）动载试验 在桥梁处于振动状态下，利用振动测试仪器对振动系统各种振动量进行测定、记录并加以分析的过程。 利用某种激振方法激起桥梁结构的振动，测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、动力响应（加速度、动挠度）等参量，从而宏观地判断桥梁结构的整体刚度与运营性能。二、旧桥常用检测方法(一）应变（应力） 应变采集仪/系统

12、方 法电测式测试仪器：电阻应变仪二、旧桥常用检测方法 检查应变片质量（应变传感器） 挑选能组成温度补偿的应变片（阻值相差小于0.1)二、旧桥常用检测方法(二）变形（位移） 水准仪、全站仪、百分表、位移计 方 法二、旧桥常用检测方法(三）自振特性参数振动及动态数据采集系统 方 法 评 定自振频率：测试的自振频率大于理论值；阻尼：阻尼比大，说明桥梁结构耗散外部能量输入的能力强，振动衰减快。但是，过大的阻尼比说明桥梁结构可能存在开裂或支座工作状况不正常等现象。冲击系数：冲击系数小于理论值。原始数据及图形存储在采集系统中 表 格二、旧桥常用检测方法图1 30km/h无阻碍行车时动应变时程曲线图二、旧桥

13、常用检测方法图2 20km/h刹车时动应变时程曲线图三、旧桥常用加固方法 对于旧桥的加固改造技术方法的研究和应用，交通部在“六五”和“七五”期间的重点科研项目计划中都安排了一定数量的研究课题。经过大量的试验研究和实际工程应用，国内外都取得了不少的成功经验和成果，积累了丰富的经验。前言 常用的改造有缺陷桥梁所用的加固改造技术，包括减轻恒载、加固临界杆件、提供新的补充杆件和改善原来结构体系的方法，以增大桥梁承受活载的能力。此外，下部结构的稳定、支座和车行道伸缩缝的适当清洁、几何形状的改善以及安全性的改善(如人行道、栏杆柱及扶手的改善)，也在改善服务性能和延长现有结构使用寿命中起着重要作用。前言安全

14、 经济 科学 规范安全：桥梁加固后结构安全性保证经济：尽可能节约加固工程造价科学：险桥认证科学化规范：技术评定、验收规范化桥梁加固基本原则桥梁加固增大惯矩法单侧增大双侧增大粘 贴贴（锚）钢板贴钢筋贴纤维预应力法改变体系法简支变连续简支变刚架简单结构变组合结构回顶法拱桥水平变位回顶综合法 桥梁加固方案1、增大混凝土截面加固方法增大混凝土截面加固特点更多应用于混凝土拱桥显著增大原构件的截面刚度提高构件的承载能力增大混凝土截面加固要点加固对象双曲拱桥、桁架拱桥、肋拱桥等上部结构和墩台技术要点加固设计时应考虑原结构钢筋及混凝土的分阶段受力问题注意事项新增砼截面施工工艺应不使原结构截面受到严重破坏新旧结

15、构材料之间应有可靠连接如剪力键、传力销、锚固筋等2、更新钢筋混凝土桥面铺装层方法加固对象混凝土梁桥及圬工拱桥（设置拱上填料）的桥面技术要点桥面铺装层应先拆除原桥面板上表面植筋，并连接铺装层钢筋网设置预制翼缘板时凿除部分混凝土，并连接铺装层钢筋网现浇混凝土厚度最小为8厘米以上注意事项新增砼截面施工工艺应不使原结构截面受到严重破坏新旧结构材料之间应有可靠连接如剪力键、传力销、锚固筋等3、粘贴钢板或纤维片材加固方法粘贴片材的混凝土等级粘贴钢板混凝土品质较好的梁（板）桥，混凝土等级C25以上均适应粘贴碳纤维布混凝土品质很好的梁（板）桥，混凝土等级C40以上更适应粘贴玻璃纤维布混凝土品质一般的梁（板）桥

16、，主要目的为约束混凝土裂缝CFRP片材对于各种加固类型的适应性CFRP片材加固类型CFRP板CFRP织物梁桥加固抗弯最佳适用适用抗剪适用最佳适用板梁加固抗弯最佳适用适用抗剪墩柱加固抗剪适用最佳适用抗偏压适用最佳适用抗震适用薄壁墙加固抗弯最佳适用适用抗剪最佳适用抗震适用适用钢板 厚度：48mm，计算确定 宽度：结构受力面宽 位置：尽量远离中性轴的加固区 粘结：粘结强度可按计算确定或符合有关规定 锚栓：相间50厘米设置一个胀栓 防腐：油漆材料及工艺按相关要求 纤维 层数：24层 宽度：与结构同宽或略窄 位置：尽量远离中性轴的加固区 涂色：表面涂装砼同色涂料粘贴材料选用建议 粘贴钢板或纤维布加固要点

17、加固对象砼肋板式梁桥、双曲拱桥、桁架拱桥、刚架拱桥技术要点计算确定粘贴部位、范围及粘贴材料截面积端部锚固措施合理确定接触面应力以避免粘结力失效破坏粘贴材料几乎不增加结构自重，如不卸载则组合结构仅承受二期恒载及活荷载，如卸载则组合结构承受恒载及活荷载加固设计时应考虑结构的分阶段受力问题注意事项具有锚固条件时，应尽量两端锚固砼表面必须凿毛、打磨并露出骨料，清洁后方可实施涂胶等施工钢材表面喷砂除锈，并作永久防腐4、锚栓钢板法锚栓钢板法加固对象砼梁桥技术要点计算确定锚固部位、范围及钢板截面积仅靠钢板两端胀栓锚固，无粘结胶要求几乎不增加结构自重，如不卸载则组合结构仅承受二期恒载及活荷载，如卸载则组合结构承受恒载及活荷载加固设计时应考虑结构的分阶段受力问题注意事项钢板两端胀栓锚固必须牢固，同时应保证对原砼结构的保护钢板厚度尽量厚一些，应作永久防腐I I I I 5、体外预应力法加固对象较高标号砼梁桥为主技术要点几乎不增加结构自重，组合结构承受恒载及活荷载预应力筋用量通过计算确定，但不应小于最小锚固束值加固设计时应考虑结构的分阶段受力问题锚固位置适当而可靠梁地滑块特殊设计加工注意事项预应力筋类型可为高强度精轧螺纹钢筋、钢铰线、高强钢丝预应力筋必须作永久防腐体外预应力法要点6、改变结构体系法改变结构体