桥梁结构加固-外包钢加固和增大截面及配筋加固

1、外包钢加固特点及适用范围外包钢加固法施工简便、效果直观明显、对施工环境影响小、成本低，不显著增大原构件截面尺寸和自重，但可大幅度提高其承载能力。外包钢加固法适用于提高受压为主构件（桥墩、拱肋、桁架杆等）的承载力、刚度及延性。适用的环境温度在-20°C〜60°C范围内，相对湿度不大于70%及无化学腐蚀地区。附加影响（1）须对结合面进行处理，并钻埋螺栓孔，对原结构有一定损伤。（2）钢材需作防腐处理，增加了日后养护的费用。材料要求（1）钢材外包钢采用的型钢、钢板、扁钢和钢管以3号钢、16锰钢为宜，钢材、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。（2）混凝土被加固构件混凝土强度不宜低于C20，表面应凿除疏松杂质，露出新鲜密实混凝土。（3）连接材料湿式外包钢法中，当采用化学浆液灌浆连接时，其浆液组成在工程应用前应进行试配，选择可灌性好、收缩性小、粘结强度高、固化时间可调整，耐久性好，且材料是无毒或低毒的浆液。外包钢材与原混凝土宜采用膨胀螺栓或植钢筋连接，以保证两者协同工作，其质量应符合有关技术标准的规定。力学特点干式外包钢加固法受力简单直观，外包钢可以按刚度比分担原结构的荷载，加固效果明显。湿式外包钢加固法除角钢可以分担原结构的荷载，外套扁钢箍可以对核心混凝土产生约束作用，提高其受压强度，加固效果较干式外包钢加固法好。2、增大截面和配筋加固法特点和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，这种加固方法广泛应用于梁（板）桥及拱桥拱肋的加固。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。材料要求优先选用早强沙浆和早强混凝土，或膨胀混凝土。配制混凝土用的石子宜用坚硬耐久的卵石或碎石，其最大粒径不宜大于20mm当采用钢筋补强时，纵向受力钢筋的直径不宜12mm；封闭式箍筋直径不宜小于8mm。U型箍筋直径宜与原有箍筋直径相同。当采用型钢和钢板补强时，应将其和原结构的钢筋进行联结，或采用锚栓与原结构联系，切实保证力的有效传递和能够参与原结构共同受力。力学特点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和梁进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的演算。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。施工工序为了加强新、旧混凝土的结合，应对原构件混凝土存在的缺陷清理至密实部位，并将构件表面凿毛，要求打成麻坑或沟槽，沟槽深度不宜小于6mm，间距不宜大于箍筋的间距或200mm；当采用三面或四面外包方法加固旧桥构件时，应将构件的棱角敲掉，同时应除去浮碴、尘土；原有混凝土表面应冲洗干净，浇筑混凝土前，原混凝土表面应以水泥浆等界面剂进行处理，以加强新、旧混凝土的结合。对原有和新设受力钢筋应进行除锈处理；有条件时，在受力钢筋施焊前采取卸荷或支顶措施，并逐根分区分段分层进行焊接，以减少原受力钢筋的热变形，使原结构的承载力不致遭受较大影响；外包混凝土加固法施工不如整浇混凝土构件方便，必须采取措施，保证模板搭设、钢筋安置以及新混凝土的浇筑和振捣的质量，以达到混凝土密实要求。同时，应加强新浇混凝土的养护，养护期最好达14d以上。增焊主筋法当结构因主筋应力超过容许范围而又受到桥下净空限制不宜加大截面高度时，可采用只增焊主筋的方法进行加固。其要点如下：1)增焊主筋首先凿开梁的混凝土保护层，露出主筋，将原箍筋切断拉直，再把新增钢筋焊在原主筋上，增焊钢筋的断头宜设在弯矩较小的截面。为减少焊接时的温度应力，采用断续双面焊缝，从跨中向两端依次施焊。（2）增设箍筋如果原桥梁的箍筋不足，梁腹出现剪切裂缝，则加固过程中，在增焊主筋的同时，应在梁的侧面增加箍筋。具体作法是在梁腹上埋上梢钉，把补充的箍筋固定起来，并把箍筋上端埋入桥面板中。（3）卸除部分恒载加固时为了减少原结构的截面应力，使新增加的钢筋充分发挥作用，有条件时应采取多点起顶措施，将梁顶起，或凿除部分桥面铺装，然后再进行加固（起顶位置和吨位由计算来确定）。（4）恢复保护层钢筋焊接好并接长箍筋后，应重新做好保护层。材料最好是用环氧树脂小石子混凝土（砂浆）或膨胀水泥混凝土（砂浆）。修复保护层，通常有三种可供选择使用的方法：涂抹法、压力灌注法、喷护法。采用喷护法时，应采取分层喷护水泥砂浆，每次喷涂厚度为1〜3cm为宜，待砂浆达到一定的强度后，最后进行表面整修。构造措施（1）采用增大混凝土截面法加固桥梁时，新浇混凝土的最小厚度不应小于40mm，用喷射混凝土施工时不应小于50mm；（2）加固的受力钢筋与原结构的受力钢筋间的净距不应大于20mm，并采用短筋焊接连接；箍筋应采用封闭式或U形箍筋；（3）当加固的受力钢筋与构件的受力钢筋采用短筋焊接时，短筋的直径不应小于20mm，长度不小于5d（d为新增纵筋和原有纵筋直径的小值），各短筋的中距不大于50mm；（4）当用单侧或双侧加固时，应设置U型箍筋。U型箍筋应焊在原有箍筋上，单面焊缝长度为10d,双面焊缝为5d（d为U型箍筋直径）。U型箍筋还可焊在增设的锚钉上，或直接伸入锚孔内锚固，锚钉直径d不应小于10mm，锚钉距构件边沿不小于3d，且不小于40mm。锚钉锚固深度不小于10d，并采用环氧砂浆或高标号水泥砂浆将锚钉锚固于原构件内，钻孔直径应大于锚钉直径4mm。总结采用该加固方法，主梁的受力明确，计算简