橋梁加固方案設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究

1、橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究3橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)分析和鑒定評(píng)估的基礎(chǔ)上，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件和使用要求，有針對(duì)性地制定加固方法。3.1橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)的原則1分清加固的性質(zhì)根據(jù)橋梁病害檢測(cè)分析和鑒定評(píng)估結(jié)果，橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)應(yīng)分為：承載力加固（強(qiáng)度加固）、使用功能加固（剛度加固）和耐久性加固等三種情況。承載力加固是確保結(jié)構(gòu)安全工作的基礎(chǔ)，是橋梁改造加固設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，其內(nèi)容包括正截面抗彎承載力加固和斜截面抗剪承載力兩部分。承載力加固應(yīng)考慮分階段受力的特點(diǎn)，注意新加補(bǔ)強(qiáng)材料與原結(jié)構(gòu)的整體工作。使用功能加固是確保橋梁正常工作的需要，主要是對(duì)活載變形或振動(dòng)過大的構(gòu)件，加大

2、截面尺寸，增加截面剛度，以滿足結(jié)構(gòu)使用功能要求。耐久性加固是指對(duì)結(jié)構(gòu)損傷部位進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)，以阻止結(jié)構(gòu)損傷部分的性能繼續(xù)惡化，消除損傷隱患，提高結(jié)構(gòu)的可靠性，提高結(jié)構(gòu)的使用功能，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命。2橋梁加固與加寬設(shè)計(jì)相結(jié)合在公路改造設(shè)計(jì)中，很多情況下橋梁加固和加寬是同時(shí)進(jìn)行的。在加寬寬度不大的情況下，盡量將加寬部分與原橋連為一體，使新舊橋共同工作，利用新加寬部分，調(diào)整原橋內(nèi)力，減輕原梁負(fù)擔(dān)，間接達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。3注意各種加固補(bǔ)強(qiáng)方法的綜合應(yīng)用。橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)的方法很多，但是基本上可以劃分為兩大類：第一類為改變結(jié)構(gòu)體系，調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力、減輕原梁負(fù)擔(dān)。例如：加斜撐減少梁的跨度、簡(jiǎn)支梁改為連續(xù)結(jié)構(gòu)、

3、增加縱梁數(shù)目、調(diào)換梁位、加大新建邊梁，調(diào)整橫向分布系數(shù)，減輕原梁負(fù)擔(dān)等。第二類為加大截面尺寸和配筋，加固薄弱構(gòu)件。例如：粘貼鋼板、加焊鋼筋，粘貼高強(qiáng)纖維復(fù)合材料，體外預(yù)應(yīng)力加固。設(shè)計(jì)中應(yīng)注意各種加固方法的綜合利用，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力，盡量的減輕原梁的負(fù)擔(dān)，將加固補(bǔ)強(qiáng)工作量壓到最少。3.2加固方案簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)的一般加固方法：結(jié)構(gòu)的加固方法可以分成兩大類，即直接加固法和間接加固法。3.2.1 直接加固法 直接加固法是通過一些技術(shù)措施，直接提高構(gòu)件的承載力和剛度等，目前常用的直接加固法有以下幾種。1 加大截面加固法該方法可以用來(lái)提高構(gòu)件的抗彎、抗壓、抗剪、抗耐久等能力，同時(shí)也可以用來(lái)修復(fù)已經(jīng)損傷的混凝土截

4、面，提高其耐久性，可以廣泛地用于各種構(gòu)件的加固。但是這種加固方法一般對(duì)原有構(gòu)件的尺寸有一定程度的增加，使原有的使用建筑空間變小。2 外包鋼加固法 外包鋼加固可以大幅度提高構(gòu)件的抗壓和抗彎性能，由于采用型鋼材料，施工周期相對(duì)較短，占用空間也不大，比較廣泛地應(yīng)用于不允許增大截面尺寸，而又需要較大幅度提高承載力的軸心受壓和小偏心受壓構(gòu)件。外包鋼加固也可以用于受彎構(gòu)件或大偏心受壓構(gòu)件的加固，但宜采用濕式外包鋼加固法。3 體外預(yù)應(yīng)力加固法體外預(yù)應(yīng)力加固法是采用高強(qiáng)鋼筋或型鋼等，在被加固構(gòu)件體外增設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿或撐桿，其拉桿加固廣泛適用于受彎構(gòu)件和受拉構(gòu)件的加固，在提高構(gòu)件承載力的同時(shí)，對(duì)提高截面的剛度、減

5、少原有構(gòu)件裂縫寬度和撓度、提高加固后構(gòu)件截面的抗裂能力是非常有效的。4 外部粘貼加固法 外部粘貼加固法是用粘結(jié)劑將鋼板或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等粘貼到構(gòu)件需要加固的部位上，以提高構(gòu)件的承載力和剛度的一種加固方法。粘鋼加固法是在構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的一種加固方法。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是把高性能的纖維織物，如玻璃纖維、碳纖維和阿拉米德纖維等，放置在環(huán)氧樹脂等基材上，經(jīng)膠合凝固后形成的。近年來(lái)，已有將短纖維加入混凝土是制成纖維混凝土，將絲制成棒狀代替鋼筋，加工成束或繩狀用于拉索，制作預(yù)制板，用于路面。在結(jié)構(gòu)加固方面，1984年，瑞士國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首先開始了外貼纖維復(fù)合材料加固的

6、實(shí)驗(yàn)研究。使用其進(jìn)行加固的優(yōu)點(diǎn)是：它具有很高的抗化學(xué)腐蝕能力和支被加固結(jié)構(gòu)的保護(hù)能力，提高了結(jié)構(gòu)耐久性；材料強(qiáng)度高，外貼加固用量少(厚度小) 等。5 輔助結(jié)構(gòu)加固法輔助結(jié)構(gòu)加固法是一種體外加固方法。它是直接用設(shè)置在被加固構(gòu)件位置處的型鋼、鋼構(gòu)架或其他預(yù)制構(gòu)件(如樁等)分擔(dān)作用在加固構(gòu)件上的荷載。該方法適用于原有構(gòu)件損傷嚴(yán)重，又需要大幅度提高承載力和剛度的構(gòu)件的加固，也可以用于地基基礎(chǔ)的加固。6 注漿加固法注漿加固法是采用壓力，把具有較好粘接性能的材料注入被加固構(gòu)件內(nèi)部的空隙中，以提高被加固構(gòu)件的完整性、密實(shí)性，提高材料的強(qiáng)度。該方法在混凝土或砌體結(jié)構(gòu)的裂縫等內(nèi)部缺陷的修復(fù)加固，以及地基加固中廣

7、泛應(yīng)用。3.2.2間接加固法 間接加固法是根據(jù)原有結(jié)構(gòu)體系的客觀條件，通過一些技術(shù)措施，改變結(jié)構(gòu)傳力途徑，減少被加固構(gòu)件的荷載效應(yīng)，目前常用的間接加固法有以下幾種。1 增設(shè)構(gòu)件加固法2 增設(shè)支點(diǎn)加固法3 增加結(jié)構(gòu)整體性加固法由于整體結(jié)構(gòu)破壞的概率明顯小于單個(gè)構(gòu)件，因此在不加固原有構(gòu)件中任一構(gòu)件的情況下，整體結(jié)構(gòu)可靠度提高了，達(dá)到了結(jié)構(gòu)的目的。4 改變結(jié)構(gòu)剛度加固法 該方法一般多用于提高結(jié)構(gòu)抗水平作用的能力。5 卸載加固法表2維修加固方法匯總表維修加固方法適用性材料及工藝要點(diǎn)注意事項(xiàng)截面增強(qiáng)法簡(jiǎn)支t梁、空心板梁、箱梁等連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)的局部材料：鋼筋、混凝土、膨脹螺栓等主要工藝：表面鑿除、鋼筋布

8、設(shè)、立模澆注、養(yǎng)生施焊鋼筋時(shí)應(yīng)避免燒傷原有混凝土；鋼筋定位應(yīng)準(zhǔn)確；澆注混凝土應(yīng)濕潤(rùn)；采用早強(qiáng)或膨脹混凝土；必要時(shí)對(duì)腹板和上托梁處的新老混凝土接觸面增設(shè)壓漿管壓漿粘貼加固法鋼板粘結(jié)加固法原則上適用于任何梁，但從經(jīng)濟(jì)的角度看，更適用于不希望增大恒載和短期要完成加固的跨度較大的連續(xù)結(jié)構(gòu)材料：鋼板、膨脹螺栓、環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑等主要工藝：混凝土表明磨平、鉆孔安裝膨脹螺栓、涂抹粘結(jié)劑、壓貼鋼板、擰緊膨脹螺栓、粘結(jié)劑固化養(yǎng)生、填塞縫隙、鋼板涂漆鋼板應(yīng)平整；粘結(jié)劑按規(guī)定養(yǎng)護(hù)；采用的鋼板應(yīng)比計(jì)算需要的鋼板厚些；鋼板的形狀和粘貼部位根據(jù)需要確定；作業(yè)中要防火、防毒碳纖維粘結(jié)加固法材料：碳纖維片、環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑等工藝

9、：混凝土表明處理、粘貼碳纖維片、養(yǎng)護(hù)、表面涂裝材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；粘結(jié)劑應(yīng)根據(jù)不同的溫、濕度決定配比；混凝土表明處理要精細(xì)；避免出現(xiàn)空鼓，否則必須處理；粘結(jié)劑按規(guī)定養(yǎng)護(hù)；作業(yè)中要防火、防毒預(yù)應(yīng)力加固法預(yù)應(yīng)力度下降，撓度異常增大，并預(yù)留有孔道或可加設(shè)體外束的預(yù)應(yīng)力梁；鋼筋混凝土梁材料：預(yù)應(yīng)力鋼桿、鋼筋、鋼絲束、鋼絞線等對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)，應(yīng)通過實(shí)測(cè)撓度和施工記錄模擬反算原有預(yù)應(yīng)力的損失情況，確定新設(shè)預(yù)應(yīng)力的布置和張拉值。在張拉時(shí)，除做好梁的撓度監(jiān)測(cè)外，最好在梁體貼片監(jiān)測(cè)其應(yīng)力應(yīng)變，指導(dǎo)施工。采用體外預(yù)應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)重視各著力點(diǎn)的設(shè)置，保證其牢固可靠、過渡圓順，并采用嚴(yán)格的防銹措施；充

10、分考慮預(yù)應(yīng)力損失注漿法各類混凝土梁橋的裂縫修補(bǔ)。裂縫寬度小于0.3mm或表層裂縫采用表面封閉；縫寬0.30.5mm采用化學(xué)灌漿封閉；大于0.5mm的裂縫采用鑿槽嵌補(bǔ)法修復(fù)材料：非受力產(chǎn)生的裂縫，可采用水泥漿封閉；一般用環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯類（甲凝）等化學(xué)材料。壓漿工藝：裂縫檢查及清理；鉆孔埋嘴；嵌縫止?jié){；壓水（氣）試驗(yàn)；壓力注漿；表面處理及檢查裂縫較大時(shí)采用手壓泵注漿；裂縫較細(xì)或灌漿量小時(shí)采用注射器注漿；封閉應(yīng)嚴(yán)格；鑿槽嵌補(bǔ)時(shí)應(yīng)將槽內(nèi)清除干凈，用水泥砂漿填補(bǔ)時(shí)槽內(nèi)應(yīng)濕潤(rùn)，用環(huán)氧砂漿時(shí)槽內(nèi)應(yīng)干燥；作業(yè)中要防火、防毒改變結(jié)構(gòu)體系加固法臨時(shí)通過超載車輛；橋下增加的設(shè)施不影響交通或泄洪材料：鋼筋、混凝土

11、、鋼構(gòu)件等確定方案時(shí)應(yīng)充分考慮當(dāng)前和今后的橋下交通。對(duì)結(jié)構(gòu)體系改變產(chǎn)生的支點(diǎn)負(fù)彎矩應(yīng)認(rèn)真驗(yàn)算并采取措施；采用加勁梁或疊合梁時(shí)應(yīng)合理簡(jiǎn)化受力模式，應(yīng)分清受力的主次結(jié)構(gòu)3.3既有橋梁加固實(shí)例井岡山大橋位于江西省吉安市區(qū)東北井岡山大道東端，跨越贛江，是江西省南部地區(qū)的重要交通通道，也是通往革命圣地井岡山的門戶。井岡山大橋始建于1969年，1970年10月交付使用，設(shè)計(jì)全長(zhǎng)1090.26m，設(shè)計(jì)荷載為汽車13級(jí)；拖車60；人群3.5kn/m2。上部構(gòu)造為16孔預(yù)應(yīng)力t型剛構(gòu)，孔徑組成為48.13+14x71+48.13，t型剛構(gòu)的懸臂長(zhǎng)為23.5m，鋼筋混凝土掛梁跨徑為21m，t構(gòu)箱梁采用單箱雙室變截

12、面設(shè)計(jì)；下部結(jié)構(gòu)采用柱式橋墩，沉井基礎(chǔ)。由于大橋交通量增長(zhǎng)迅速，已由建橋時(shí)的400輛/日發(fā)展到1991年的4439輛/日，擁擠度已超過設(shè)計(jì)通行能力的2倍以上。根據(jù)2002年江西省吉安市井岡山大橋結(jié)構(gòu)檢查與現(xiàn)狀評(píng)定報(bào)告，該橋病害較嚴(yán)重，已危及大橋的運(yùn)營(yíng)安全，主要缺陷有：懸臂箱梁的預(yù)應(yīng)力有效值受到一定的損失；橋面混凝土破壞嚴(yán)重、各掛梁跨中部位明顯下沉，橋面成波浪形；人行道梁懸臂支點(diǎn)部位混凝土多數(shù)存在碎裂脫落，人行道板破壞嚴(yán)重；伸縮縫、支座破壞嚴(yán)重、梁體裂縫較多，掛梁腹板在跨中產(chǎn)生豎向裂縫，翼板在橫向接縫處開裂，t構(gòu)箱梁主要在腹板上緣開裂，為縱向裂縫；兩岸橋臺(tái)變形較大（向前傾），溜坡及兩側(cè)擋土墻破壞

13、較嚴(yán)重。2002年8月對(duì)大橋進(jìn)行維修加固，加固設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)按汽車15級(jí)、掛車80（與原設(shè)計(jì)荷載相當(dāng)）進(jìn)行。針對(duì)該橋的具體病害情況，加固分為兩部分：對(duì)橋梁病害部分進(jìn)行維修整治和對(duì)橋梁的承載能力進(jìn)行恢復(fù)。并根據(jù)當(dāng)前技術(shù)發(fā)展，采用了化學(xué)灌漿/碳纖維布粘貼和體外預(yù)應(yīng)力加固等措施。3.3.1橋梁病害的維修整治設(shè)計(jì)布嘴圖清洗裂縫粘灌漿嘴封閉裂縫檢查裂縫封閉情況配 漿灌 漿效果檢查補(bǔ)漏氣處（1）對(duì)掛梁、箱梁的裂縫采用化學(xué)灌漿，并按裂縫寬度分別處理。工藝流程見圖2，同時(shí)在掛梁邊梁和t構(gòu)箱梁的腹板部分，當(dāng)裂縫寬度大于0.2mm時(shí)，采用粘圖6 化學(xué)灌漿工藝流程圖貼碳纖維布對(duì)裂縫進(jìn)行約束處理。（2）鑿除原橋面鋪裝，

14、全部重新澆筑40號(hào)鋼纖維混凝土（加筋），由于鋼纖維混凝土抗拉強(qiáng)度較高，并設(shè)有較強(qiáng)的鋼筋網(wǎng)，不僅耐磨，抗沖擊，而且對(duì)掛梁的橫向剛度有較大提高。（3）重新更換支座和伸縮縫。（4）對(duì)箱梁預(yù)應(yīng)力錨頭進(jìn)行防銹處理：在錨頭上掛鋼筋網(wǎng)，再澆筑15cm環(huán)氧樹脂混凝土封錨。（5）對(duì)原人行道、欄桿進(jìn)行全面的檢查、查明病害情況，對(duì)有問題的進(jìn)行維修整治。3.3.2恢復(fù)橋梁的承載能力部分在主墩上部鑿開孔洞，在箱梁中采用植筋技術(shù)，設(shè)置齒板，用體外束（無(wú)粘結(jié)束）對(duì)箱梁進(jìn)行加固。根據(jù)計(jì)算，箱梁每室中設(shè)置長(zhǎng)、短束各4束，全橋共計(jì)240束。張拉控制力1094kn，其中長(zhǎng)束采用可調(diào)式體外束錨具，用來(lái)考慮結(jié)構(gòu)性能的不確定性，以方便調(diào)

15、整索力，短束采用永久性體外束錨具。體外束布置如圖3所示。圖7 箱梁一室體外預(yù)應(yīng)力束布置示意圖（2）橋臺(tái)的加固采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的原則，在臺(tái)后加2根直徑1.2m的鉆孔灌注樁，再澆筑承臺(tái)與原承臺(tái)連接。加固完畢后即進(jìn)行荷載試驗(yàn)和檢查評(píng)定，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相關(guān)要求。并于2004年7月缺陷責(zé)任期滿后進(jìn)行再次檢測(cè)，該橋的整體性能仍完好，說明加固效果理想。3.4混凝土受彎構(gòu)件可加固性分析3.4.1各國(guó)規(guī)范對(duì)比分析“構(gòu)件的破壞可能表現(xiàn)為脆性破壞或延性破壞，脆性破壞是設(shè)計(jì)中所不期望的，它意味著構(gòu)件立刻喪失承載能力。必要的延性能力是避免脆性破壞的保證，其特點(diǎn)是在發(fā)生任何承載能力喪失之前呈現(xiàn)出較大的非彈性變形，提供結(jié)構(gòu)失效

16、的警告信號(hào)。”（摘譯aashto）154?！氨匾难有阅芰δ軌蚪档统休d能力對(duì)混凝土材料強(qiáng)度變異性的敏感性，能夠包容設(shè)計(jì)計(jì)算表達(dá)式中可能存在的錯(cuò)誤，以及保證其具有必要的可靠性?！?（摘譯aci318-2002）155。各國(guó)規(guī)范中極少有具體的延性指標(biāo)規(guī)定，往往都是通過限制最大相對(duì)受壓區(qū)高度、截面最大配筋率以及拉區(qū)鋼筋最小應(yīng)變等措施來(lái)間接的予以保證：1. aashto規(guī)范美國(guó)聯(lián)邦公路設(shè)計(jì)規(guī)范1.3.2中規(guī)定，每種極限狀態(tài)應(yīng)滿足：、荷載系數(shù)、荷載效應(yīng)；乘有系數(shù)的抗力：；0.95，為關(guān)于延性、超靜定性和重要性的系數(shù)的乘積；規(guī)范1.3.3條例對(duì)強(qiáng)度極限狀態(tài)的檢算中，有關(guān)延性的系數(shù)的規(guī)定： 1.05，用于非

17、延性的構(gòu)件和連接件；0.95，用于采用額外的措施提高其延性能力的構(gòu)件和連接件； 1.00，用于符合規(guī)范有關(guān)規(guī)定的常規(guī)構(gòu)件；5.7.3.3.1條例規(guī)定，對(duì)受彎構(gòu)件（包括預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力兩種狀況），其截面最大配筋應(yīng)滿足：混凝土受壓區(qū)高度，中和軸至混凝土最大受壓邊緣的距離； 截面有效高度，拉區(qū)縱筋中心至混凝土最大受壓邊緣的距離；2. aci318規(guī)范aci318-2002中10.3.3條例及其說明規(guī)定：受彎構(gòu)件的破壞形式分為受拉控制破壞和受壓控制破壞兩種，其中受拉控制破壞為極限狀態(tài)時(shí)拉區(qū)最外層鋼筋凈應(yīng)變大于等于0.005（極限狀態(tài)以受壓區(qū)混凝土最大應(yīng)變達(dá)到0.003），如圖所示，鋼筋凈應(yīng)變是指除去預(yù)

18、應(yīng)力、松弛以及蠕變應(yīng)變的應(yīng)變；受壓控制破壞的界限為極限狀態(tài)時(shí)最外層鋼筋小于等于屈服應(yīng)變，對(duì)grade60鋼筋（）和預(yù)應(yīng)力鋼筋則取0.002；在受拉控制破壞與受壓控制破壞兩者之間則為過渡狀態(tài)。aci318-2002采用承載力折減系數(shù)來(lái)考慮不同破壞狀態(tài)的影響，對(duì)不同延性能力的構(gòu)件采用不同的折減系數(shù)，以實(shí)現(xiàn)“延性不足，強(qiáng)度來(lái)補(bǔ)”的思想：承載能力折減系數(shù)；名義極限承載能力；基于系數(shù)組合的承載力需求；9.3.2條例規(guī)定，由受拉控制破壞至受壓控制破壞狀態(tài)，折減系數(shù)采用線性過渡，如圖9所示，其中圖中虛線所示為采用螺旋箍筋的情況。圖8 凈應(yīng)變示意圖圖9 折減系數(shù)與凈應(yīng)變=0.0020.650.70螺旋箍筋0.

19、90=0.005=0.6=0.375受壓控制受拉控制過渡區(qū)=0.004條例10.3.5同時(shí)規(guī)定對(duì)非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，受拉區(qū)鋼筋在極限狀態(tài)時(shí)的凈拉應(yīng)變不應(yīng)小于0.004。3. aci440f規(guī)范aci440f參照aci318附錄b中的有關(guān)規(guī)定，定義承載能力折減系數(shù)如下： 最外層鋼筋極限狀態(tài)時(shí)應(yīng)變；鋼筋屈服應(yīng)變；4. chbdc第16章和dat duthinh（2004）加拿大公路設(shè)計(jì)規(guī)范將frp材料的應(yīng)用作為其公路設(shè)計(jì)規(guī)范中的一個(gè)章節(jié)第16章，其中對(duì)采用frp加勁材料的受彎結(jié)構(gòu)給出了新的規(guī)定：極限狀態(tài)時(shí)（最大混凝土壓應(yīng)變?yōu)?.0035）截面混凝土受壓區(qū)高度與截面有效高度的比值應(yīng)在0.25

20、0.50之間，同時(shí)根據(jù)jaeger的研究成果，提出了一個(gè)新的綜合性指標(biāo)j以限制frp的最大用量，詳見式4.6，并規(guī)定對(duì)矩形截面j指標(biāo)不得小于4，t形截面j則不得小于6。dat duthinh（2004）通過7片矩形截面外貼cfrp加固的模型梁試驗(yàn)證實(shí)，對(duì)于所有的混凝土壓碎破壞狀態(tài)的梁其j指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，而大部分的發(fā)生粘結(jié)剝離破壞的梁則不滿足j指標(biāo)要求，證實(shí)該指標(biāo)用于采用frp加固的鋼筋混凝土構(gòu)件的延性控制是可行的。5. 我國(guó)有關(guān)規(guī)范我國(guó)現(xiàn)行公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范jtg d62-2004限定截面相對(duì)受壓區(qū)高度不得超過平衡破壞時(shí)的界限相對(duì)受壓區(qū)高度，如表5.1所示。我國(guó)碳fr

21、p片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程cecs146:2003則規(guī)定采用cfrp加固的混凝土構(gòu)件截面相對(duì)受壓區(qū)高度不得超過0.8。表5.1 jtg d62-2004相對(duì)界限受壓區(qū)高度混凝土強(qiáng)度等級(jí)鋼筋種類c50及以下c55,c60c65,c70c75,c80r2350.620.600.58hrb3350.560.540.52hrb400,kl4000.530.510.49鋼絞線,鋼絲0.400.380.360.35精軋螺紋鋼筋0.400.380.36對(duì)上述各規(guī)范比較可以看出，aashto規(guī)范對(duì)預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件給出了相同的受壓區(qū)高度限值；aci318 2002版中對(duì)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件規(guī)定拉區(qū)鋼筋極

22、限狀態(tài)時(shí)凈拉應(yīng)變大于等于0.004，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件并無(wú)限值，但通過不同的折減系數(shù)考慮延性能力隨受壓區(qū)高度增加而降低的影響；aci440f則參考了aci318附錄b的規(guī)定，其折減系數(shù)的取值略有不同；加拿大規(guī)范采用一個(gè)綜合強(qiáng)度和變形能力因素的綜合指標(biāo)j，mufti（1996）和jaeger（1997）對(duì)這一指標(biāo)的概念進(jìn)行了解釋，該指標(biāo)可以認(rèn)為是承載能力極限狀態(tài)與壓區(qū)混凝土最大應(yīng)變達(dá)到比例極限應(yīng)變（0.001）時(shí)的狀態(tài)的能量比。并且，與其他各規(guī)范不同的是，該指標(biāo)對(duì)矩形截面和t形截面給出了不同的限值要求；我國(guó)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范jtg d62-2004以界限受壓區(qū)高度為配

23、筋限值；中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)碳纖維布加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程cecs146:2003采用0.8。3.4.2可加固性及其兩個(gè)構(gòu)成要素混凝土橋梁的可加固性分析實(shí)質(zhì)上包含兩個(gè)方面：一方面是橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身加固的可行性，因?yàn)椴皇撬械臉?gòu)件都可以加固，例如對(duì)于梁高未采用經(jīng)濟(jì)梁高，原配筋率已接近平衡配筋的既有構(gòu)件，由于壓區(qū)混凝土剩余強(qiáng)度空間不足，若一味采用外貼加勁材料強(qiáng)行加固，將難以收到預(yù)期的加固效果，浪費(fèi)資金158；另一是加固方法本身的有效性，加固方法應(yīng)能夠保證其達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)，同時(shí)減少次生影響。構(gòu)件的可加固性和加固方法的可加固性兩者之間相互依賴，不可分割，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的可加固性總是針對(duì)既

24、有的加固方法及其特點(diǎn)而討論的159，是相對(duì)的，例如對(duì)于未采用經(jīng)濟(jì)梁高，原配筋率已接近平衡配筋的主梁若在采用外貼加勁材料進(jìn)行加固的同時(shí)也采取措施對(duì)壓區(qū)混凝土進(jìn)行加固，則原構(gòu)件又是可加固的。因此，加固設(shè)計(jì)中的可加固性研究必須有機(jī)結(jié)合這兩方面的特點(diǎn)，選擇技術(shù)指標(biāo)合理可靠、工藝簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)良的加固方案62, 160-164。外貼加固法的既有構(gòu)件最大可加固空間根據(jù)規(guī)范建議用以保證加固后截面具有足夠延性能力的臨界延性相對(duì)受壓區(qū)高度，結(jié)合原構(gòu)件的截面相對(duì)受壓區(qū)高度即可確定構(gòu)件的可加固空間。如圖10所示：， （5）聯(lián)合上式，可以推得： （6）式中，分別為加固前截面相對(duì)受壓區(qū)高度，加固后截面相對(duì)受壓區(qū)高度增

25、量和臨界延性相對(duì)受壓區(qū)高度；，分別加固前截面受彎承載力、截面承載力最大增量；圖10 最大承載力增量示意，加固前極限狀態(tài)時(shí)受壓區(qū)混凝土等效應(yīng)力塊中心距離拉區(qū)鋼筋中心的距離，加固后極限狀態(tài)時(shí)新增受壓區(qū)混凝土等效應(yīng)力塊中心距離拉區(qū)鋼筋中心的距離；其他符號(hào)意義同前或見圖10中所示；對(duì)于矩形截面，式（5）和（6）可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為： （7）式（7）可進(jìn)一步表示為： （8） （9）式中符號(hào)意義同前；圖11為根據(jù)式（9）計(jì)算所得的矩形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大彎矩承載力相對(duì)增量之間的關(guān)系。從圖中可以看出，截面的最大可加固空間主要受加固前截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度的影響，在原截面相對(duì)受壓區(qū)高度較小的情況下，承載力的

26、提高幅度可以達(dá)到加固前的兩倍，而隨著截面相對(duì)受壓區(qū)高度的增加，承載力的可提高幅度也隨之銳減。鋼筋混凝土構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力混凝土之間的差異主要是由于對(duì)不同工況所建議的不同的所引起的。圖12為根據(jù)式（6）計(jì)算所得的t形截面（，）原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大彎矩承載力相對(duì)增量之間的關(guān)系。從圖中可以看出，對(duì)于t形截面，截面的最大可加固空間也主要受加固前截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度的影響，隨著截面相對(duì)受壓區(qū)高度的增加，承載力的可提高幅度也隨之銳減。t形截面與矩形截面相比，對(duì)應(yīng)相同的加固前截面相對(duì)受壓區(qū)高度，其最大可加固空間要遠(yuǎn)小于矩形截面工況，此外，對(duì)t形截面不同加固工況所建議的不同值也對(duì)最大可加固空間存在影響。圖11

27、 矩形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大理論可加固空間，圖12 t形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大理論可加固空間，鑒于t形截面最大可加固空間受截面形狀因素的影響較大，圖和圖分別針對(duì)不同的和形狀參數(shù)分析其截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大可加固空間之間的關(guān)系，其中圖中不同的系列代表不同的，參數(shù)0.1；圖中不同的系列代表不同的，參數(shù)5。圖13 t形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大理論可加固空間，圖14 t形截面原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大理論可加固空間，從圖13中可以看出，形狀參數(shù)對(duì)t形截面最大可加固空間的影響比較大，隨著的增加，對(duì)應(yīng)同一原始相對(duì)受壓區(qū)高度，其最大可加固空間銳減，這主要是不同截面形狀對(duì)加固前后混凝土受壓

28、區(qū)面積相對(duì)增量影響較大所造成的。矩形截面可以認(rèn)為1的特殊的t形截面，參數(shù)對(duì)最大可加固空間的影響規(guī)律正好詮釋了圖11和12對(duì)比分析中矩形截面最大可加固空間較大的結(jié)論。圖14是針對(duì)同一截面形狀參數(shù)5，比較不同對(duì)最大可加固空間的影響，從圖中可以看出，不同系列之間曲線相互交叉，規(guī)律相對(duì)復(fù)雜，對(duì)應(yīng)原始截面相對(duì)受壓區(qū)高度較小的區(qū)段，較大的對(duì)提高最大可加固空間有利，而此后隨著原始相對(duì)受壓區(qū)高度的增加，較大的系列迅速衰減并低于較低的系列。3.5典型橋梁加固方案評(píng)述1鞍千9號(hào)橋加固設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)單位：原哈爾濱建筑工程學(xué)院實(shí)施時(shí)間：1987年（1）原橋的基本情況和加固設(shè)計(jì)要求鞍千9號(hào)橋位于遼寧省鞍山至千山公路上，原橋?yàn)?/p>

29、跨徑l=12m的單跨二梁式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋，設(shè)計(jì)荷載為汽15，掛80，橋面凈空為凈7，下部結(jié)構(gòu)為座落于巖盤上的沉井基礎(chǔ)，重力式混凝土橋臺(tái)。鞍千公路擴(kuò)建為二級(jí)路，路基寬度為12m，行車道寬度為9m，在橋位處道路雙側(cè)加寬，橋面凈空為凈9+21.5m，橋梁的設(shè)計(jì)荷載提高為汽20，掛100。（2）橋梁現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和承載力檢算現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，原梁混凝土質(zhì)量良好，未有發(fā)現(xiàn)可見裂縫，實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度在26mpa以上。經(jīng)檢算原梁可以滿足原設(shè)計(jì)荷載汽15，掛80的要求。但距汽20，掛100的要求，正截面承載力相差約15%。查閱原設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際核對(duì)，原橋?yàn)樽溆趲r盤上的小沉井基礎(chǔ)，橋臺(tái)混凝土質(zhì)量良好，經(jīng)檢算認(rèn)為原橋

30、基礎(chǔ)具有較大的超載潛力。（3）加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)利用原橋基礎(chǔ)的承載潛力，采用插入錨固鋼筋，加大橋臺(tái)蓋梁懸臂長(zhǎng)度。新加寬部分與原梁整體工作，適當(dāng)加大新增主梁的截面尺寸，增加邊梁剛度，調(diào)整荷載橫向分布系數(shù)，減輕原梁的負(fù)擔(dān)。為了加強(qiáng)新加寬的部分與原梁的整體工作，將原梁懸臂混凝土鑿掉50cm，露出懸臂鋼筋與新加寬部分橋面板鋼筋焊接；在支點(diǎn)和跨中增設(shè)連接橫梁。清除原橋面鋪裝層，全橋統(tǒng)一加鋪10cm厚的橋面鋪裝混凝土，為了加強(qiáng)新舊混凝土之間的連接，將原橋面頂面鑿成齒槽，保證新舊混凝土共同工作。計(jì)入6cm橋面鋪裝層參與主梁工作，即梁的有效高度增加6cm。圖15 鞍千9號(hào)橋加固方案示意圖（4）方案評(píng)述該方案充分利用

31、了原橋沉井基礎(chǔ)的承載潛力，采用插入鋼筋接長(zhǎng)墩臺(tái)蓋梁懸臂，節(jié)省了大量的下部結(jié)構(gòu)工量費(fèi)用。采用加大新建邊梁剛度，調(diào)整荷載橫向分布系數(shù)，減輕原梁負(fù)擔(dān)和橋梁鋪裝層參與主梁工作，增加梁的有效高度等綜合措施，使原梁在不增加配筋的情況下，滿足汽20，掛100的承載要求。（5）改進(jìn)建議蓋梁懸臂接長(zhǎng)，若采用體外預(yù)應(yīng)力筋或預(yù)應(yīng)力錨筋技求施工更為方面，結(jié)構(gòu)更為可靠。為保證橋面鋪裝混凝土與橋面板的共同工作，加強(qiáng)兩者之間的連接，應(yīng)設(shè)置錨固短鍵，橋面鋪裝層應(yīng)設(shè)置雙層鋼筋或摻入高強(qiáng)復(fù)合纖維，增強(qiáng)混凝土的抗裂能力。2洪河1號(hào)橋設(shè)計(jì)單位：原哈爾濱建筑工程學(xué)院實(shí)施時(shí)間：1988年（1）原橋的基本情況和加固設(shè)計(jì)要求洪河1號(hào)橋位于黑

32、龍江省二龍山至撫遠(yuǎn)公路，原橋?yàn)榭鐝?m的單跨裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支板梁橋，全橋由7塊寬度為100cm板組成。設(shè)計(jì)荷載為汽15，掛80，橋面凈空為凈7，下部結(jié)構(gòu)為混凝土輕型橋臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)。二撫公路擴(kuò)建為二級(jí)公路，路基寬度為12m，行車道寬度為9m，在橋位處道路雙側(cè)加寬，橋面凈空為凈9+21.5m，橋梁的設(shè)計(jì)荷載提高為汽20，掛100。（2）橋梁現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和承載力檢算現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)原梁的混凝土質(zhì)量良好，經(jīng)回彈測(cè)定混凝土強(qiáng)度在28mpa以上。經(jīng)檢算原橋可以滿足汽15、掛80的承載要求，但距汽20，掛100的要求正截面承載力相差的18%。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原橋橋臺(tái)前墻混凝土質(zhì)量良好，沒發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)不均勻沉降現(xiàn)象。（

33、3）加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)按加寬的橋面凈空要求，加寬部分采用22塊寬度為125cm的鋼筋混凝土矩形板。按新加寬部分與原橋共同工作計(jì)算，靠邊第2、3塊板受力最大，邊板基本上位于人行道下面，受力較小。為此，將原橋邊板（1號(hào)和7號(hào)）塊分別引至新加寬部分的最外側(cè)位置，中間空出250cm的空隙，布置新制作的2塊125cm的鋼筋混凝土矩形板，新板的鋼筋按受力需要配置。將原橋面鋪裝混凝土鑿除，全橋統(tǒng)一加鋪10cm的c30陶礫混凝土。為了加強(qiáng)新舊混凝土之間的聯(lián)系，在原橋面應(yīng)鑿成齒槽。原橋橋臺(tái)及基礎(chǔ)雙側(cè)加寬，新基礎(chǔ)部分基底設(shè)50cm的水撼砂墊層。為了加強(qiáng)橋臺(tái)臺(tái)身新舊混凝土之間的連接，在原橋臺(tái)臺(tái)身插入錨固短筋。圖16 洪河

34、1號(hào)橋加固方案示意圖(圖中尺寸單位為cm)（4）方案評(píng)述與改進(jìn)意見采用調(diào)換梁位的方法，合理利用原板的承載潛力，最大限度的發(fā)揮新加板的作用。改用輕質(zhì)陶礫混凝土橋面鋪裝，減輕橋梁恒載內(nèi)力。采用上述綜合措施，在保持原梁配筋不增加的前提下，達(dá)到了汽20，掛100的承載要求。陶礫混凝土橋面鋪裝中應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)或摻入適量的高強(qiáng)復(fù)合短纖維，提高橋面鋪裝的抗裂能力。3坂頭大橋設(shè)計(jì)單位：交通部第一公路工程總公司設(shè)計(jì)所4廈門市公路局5實(shí)施時(shí)間：第一次加固1955年第二次加固1999年（1）原橋的基本情況及承載力評(píng)估板頭大橋位于國(guó)道324線廈門段，原橋建于1953年，其結(jié)構(gòu)為四跨鋼筋混凝土變高度連續(xù)t梁，外加一跨鋼筋

35、混凝土簡(jiǎn)支梁，其跨度劃分及橋梁橫斷面如圖2-3所示。圖17 坂頭大橋的一般構(gòu)造圖原橋的設(shè)計(jì)荷載為汽13級(jí)。國(guó)道324線廈門段改擴(kuò)建工程要求將橋梁的設(shè)計(jì)荷載提高為汽超20級(jí)。為了探討原橋加固利用的可行性，1995年對(duì)原橋進(jìn)行詳細(xì)的外觀檢查和荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：橋梁主體結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)明顯的破損和裂縫，混凝土質(zhì)量較好，強(qiáng)度等級(jí)均在c25以上；連續(xù)梁各支點(diǎn)截面抗彎承載較高可以滿足汽超20的承載要求。連續(xù)梁各跨中截面抗彎承載力較低，不能滿足汽超20的要求，必需進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。各跨中截面的實(shí)測(cè)撓度值，均小規(guī)范規(guī)定允許值。（2）加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)針對(duì)原橋?yàn)樽兏叨冗B續(xù)梁的特點(diǎn)和只需對(duì)跨中正截面抗彎承載力進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)的

36、要求，采用沿橋梁全長(zhǎng)布置的直線型體外預(yù)應(yīng)力束加固。在每個(gè)梁肋兩側(cè)跨中截面下緣處對(duì)稱布置515.2鋼絞線，鋼絞線束在梁端張拉，采用ovm錨錨固，鋼絞線束采用鋼套通保護(hù)。（見圖2-4）圖18 坂頭大橋加固方案示意圖該橋第一次加固于1995年完成，據(jù)文獻(xiàn)5介紹，橋梁加固后使用情況良好，但1999年4月檢查發(fā)現(xiàn)有一根鋼絞線束下垂，進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)有一根鋼絞線在橋頭端斷裂，有二根鋼絞線在游動(dòng)錨板處斷裂。應(yīng)該指出文獻(xiàn)5介紹的橋梁加固施工的情況與文獻(xiàn)4介紹的加固設(shè)計(jì)方案（圖3-4）略有不同。實(shí)際實(shí)施時(shí)，體外預(yù)應(yīng)力筋束張拉改為采用自行設(shè)計(jì)的游動(dòng)錨板在中間張拉的方案，鋼絞線束在橋梁的端部用墩頭錨固。文獻(xiàn)5認(rèn)為施工

37、中采用的錨具選型不當(dāng)，游動(dòng)錨板固定差，鋼絞線防護(hù)鋼套筒空隙過大是造成鋼絞線束下垂和斷裂的原因。在第二次加固時(shí)，做了以下改進(jìn)：取消中間的游動(dòng)錨板，仍采用通常布置的直線鋼絞線束，鋼鉸線束在一端橋臺(tái)張拉，另一端為固定端，采用ovm錨具。取消鋼鉸線束外面的防護(hù)鋼套管，改為聚乙烯塑料包裹，并做好固定措施。1999年按上述改進(jìn)方案對(duì)所有8根體外預(yù)應(yīng)力筋束進(jìn)行了更換。到目前使用情況良好。（3）方案評(píng)述與改進(jìn)建議該加固設(shè)計(jì)巧妙地利用了原橋?yàn)樽兏叨冗B續(xù)梁的縱向布置特點(diǎn)和只需對(duì)跨中截面抗彎承載力加固的設(shè)計(jì)要求，采用靠近跨中截面下邊緣通常布置的直線型體外預(yù)應(yīng)力筋加固補(bǔ)強(qiáng)的原設(shè)計(jì)方案基本上是合理的。施工中采用游動(dòng)錨中

38、間張拉方案，構(gòu)造不夠合理。，中間游動(dòng)錨板的雙向錨具變形損失過大是造成鋼絞線束下垂，有效預(yù)應(yīng)力值降低的直接原因。為了避免在橋臺(tái)端進(jìn)行張拉的施工不便，可在連續(xù)梁支點(diǎn)截面下方設(shè)置錨固裝置，鋼筋分 段設(shè)置，分段張拉。體外預(yù)應(yīng)力筋錨固的可靠性是保證全橋安全工作的基礎(chǔ)。應(yīng)用采用具有防松動(dòng)裝置的專用ovm錨具，錨孔端部應(yīng)擴(kuò)孔為喇叭型，以防上鋼筋振動(dòng)時(shí)，卡緊斷絲。為了減少體外預(yù)應(yīng)力筋束的振動(dòng)影響，對(duì)于較長(zhǎng)的體外預(yù)應(yīng)力筋束，每隔610m，應(yīng)設(shè)置一個(gè)固定裝置。體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采用專門生產(chǎn)的具有防腐蝕保護(hù)鋼絞線，我國(guó)一般采用pe管外套，內(nèi)裝黃油保護(hù)層。4橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件承載力極限狀態(tài)計(jì)算4.1橋梁加固薄弱構(gòu)件分階

39、段受力特點(diǎn)橋梁結(jié)構(gòu)自重較大，一般均采用帶載加固。構(gòu)件自重及恒載由原梁承受，活載由加固后的截面承受。橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件承載力計(jì)算，應(yīng)考慮分階段受力的特點(diǎn)，按兩階段受力構(gòu)件計(jì)算。橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面補(bǔ)強(qiáng)加固方法很多，基本可劃分為加筋類和加砼類兩種情況：加筋類：采用加焊鋼筋、粘貼鋼板或其他纖維復(fù)合材料，對(duì)構(gòu)件的受拉區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。加筋類加固構(gòu)件的受力特點(diǎn)是，后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）只承受活載引起的拉應(yīng)力。在一般情況下，后加補(bǔ)強(qiáng)材料的強(qiáng)度不能充分發(fā)揮作用，加固構(gòu)件的破壞由原梁受拉鋼筋控制，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮分階段受力的特點(diǎn)。加砼類：采用加厚橋面板的方法，對(duì)混凝土受壓區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，增加梁的有效高度，亦

40、可達(dá)到提高構(gòu)件承載力的目的。對(duì)受壓區(qū)加砼類構(gòu)件來(lái)說，由于考慮混凝土的塑性發(fā)展，分階段受力影響不大，其承載力可按一般鋼筋混凝土的構(gòu)件計(jì)算。橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件斜截面一般采用粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）增加斜筋或箍筋截面面積進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。后加鋼板（或其他纖維復(fù)合材料）只承受活載引起的剪力，設(shè)計(jì)時(shí)亦應(yīng)考慮分階段受力特點(diǎn)。4.2橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算4.2.1加筋類加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，引入下列基本假設(shè)作為加筋類橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算的依據(jù)：橋梁帶載加固應(yīng)考慮分階段受力特點(diǎn)。一期荷載效應(yīng)（自重及恒載效應(yīng)）由原梁承擔(dān)，構(gòu)件處于彈性工作階

41、段，截面應(yīng)力（或應(yīng)變）按材料力學(xué)公式計(jì)算；二期荷載效應(yīng)（活載效應(yīng)）由加固后的截面承擔(dān)；不同受力階段的截面變形均符合平截面假設(shè)；在極限狀態(tài)下，截面受壓邊緣混凝土的應(yīng)變達(dá)到極限值。截面受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力按簡(jiǎn)化的矩形應(yīng)力圖計(jì)算，其抗壓強(qiáng)度取實(shí)測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，矩形應(yīng)力圖高度?。ㄊ街袨槎诤奢d效應(yīng)作用后截面變形零點(diǎn)至截面受壓邊緣的距離，為受壓區(qū)高度折減系數(shù)，對(duì)c50以下混凝土，取）；在極限狀態(tài)下原梁受拉鋼筋應(yīng)力取抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（或），受壓鋼筋的應(yīng)力取抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；在極限狀態(tài)下，后加鋼筋（或其它纖維復(fù)合材料）的應(yīng)力由其應(yīng)變確定，即取，但應(yīng)小于其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。后加鋼筋（或其它纖維復(fù)合材料）的應(yīng)變

42、，根據(jù)分階段受力特點(diǎn)，由截面變形條件確定。根據(jù)上述基本假定建立的加筋類橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算圖式示于圖4-1。 斷面圖 應(yīng)變圖 一期荷載下應(yīng)力圖 二期荷載下應(yīng)力圖圖4-1 加筋類橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算圖式加固薄弱構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算公式，由內(nèi)平衡條件求得（圖4-1）： （4-1） （4-2）公式的適用條件： （4-3）式中：混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，根據(jù)實(shí)測(cè)強(qiáng)度等級(jí)參照確定；原梁受拉鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，根據(jù)實(shí)測(cè)強(qiáng)度參照確定；原梁受拉鋼筋的混凝土受壓區(qū)高度界限系數(shù)，r235鋼筋（原級(jí)鋼筋）取，hrb330鋼筋（原級(jí)鋼筋）取，hrb400鋼筋（原級(jí)鋼筋），取；極

43、限狀態(tài)下，后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）的應(yīng)力，其數(shù)值按下列公式計(jì)算。 （4-4） （4-5） （4-6） （4-7） （4-8） （4-9）后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）的彈性模量；為后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）的應(yīng)變；二期荷載效應(yīng)下，原梁受拉鋼筋的應(yīng)變?cè)隽?；二期荷載作用下，上緣混凝土的壓應(yīng)變?cè)隽?；一期荷載作用下，原梁受拉鋼筋應(yīng)變；一期荷載作用下，原梁上翼緣頂面的混凝土壓應(yīng)變。利用上述公式進(jìn)行加固配筋設(shè)計(jì)的方法及計(jì)算步驟如下：1計(jì)算原梁的換算截面幾何性質(zhì)（）。2由式（4-9）和（4-8）計(jì)算恒載作用下原梁上翼緣頂面混凝土的壓應(yīng)變和鋼筋拉應(yīng)變。

44、3根據(jù)加固后應(yīng)承擔(dān)的彎矩組合設(shè)計(jì)值，由式（4-2）、（4-5）和（4-4）求得混凝土受壓區(qū)高度和后加鋼筋的應(yīng)變和應(yīng)力。4將和值代入公式（4-1），求得后加鋼筋截面面積應(yīng)特別指出，橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面承載力一般由原梁受拉鋼筋的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度控制，即應(yīng)滿足的要求。當(dāng)時(shí)，加固后的承載力最大。（4-10）從上式可以看出，加固后梁的最大承載力主要與原梁的截面尺寸有關(guān)，加固后承載力提高的幅度受原梁受拉鋼筋配筋率控制。設(shè)計(jì)時(shí)切不可不加分析的盲目加大后鋼筋（或其他加固材料）截面面積，無(wú)限制的提高梁的承載力。因?yàn)檫@樣的構(gòu)件將發(fā)生脆性破壞，設(shè)計(jì)是不安全的。4.2.2加砼類加固簿弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)

45、算特點(diǎn)加厚橋面板類橋梁加固薄弱構(gòu)件的承載力計(jì)算，從原理上講，亦應(yīng)考慮分階段受力的特點(diǎn)，按兩階段受力迭合梁計(jì)算。但是，由于受橋面標(biāo)高的限制，后加橋面的厚度不可能太大，一般情況下加固后的截面中性軸不會(huì)進(jìn)入新舊混凝土連接面，新舊混凝土共同承擔(dān)壓力，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)變圖存在兩個(gè)峰值，考慮到混凝土的塑性影響，在極限狀態(tài)下后加混凝土層的應(yīng)力亦可達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。這樣，加厚橋面板類加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力即可按一般鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)算。應(yīng)該指出，采用加厚混凝土橋面板（即加大受壓區(qū)混凝土厚度）的辦法加固薄弱構(gòu)件，其最大允許相對(duì)加厚厚度主要受原梁的配筋率控制。設(shè)計(jì)時(shí)且不可不加分析的盲目加大受壓區(qū)混凝土層

46、厚度來(lái)無(wú)限制的提高構(gòu)件的承載力（例如：加厚橋面板在局部荷載作用下承載力計(jì)算就可能出現(xiàn)類似的問題）。因?yàn)檫@樣的構(gòu)件將發(fā)生少筋脆性破壞，設(shè)計(jì)是不安全的。4.3 橋梁加固薄弱構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算橋梁加固薄弱構(gòu)件一般采用粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）增加斜筋或箍筋截面面積的方法進(jìn)行斜截面補(bǔ)強(qiáng)加固。后加鋼板只承受活載引起的剪力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮分階段受力的影響。為了與現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范相適應(yīng)，加固薄弱構(gòu)件的斜截面承載力的計(jì)算表達(dá)式可寫成下列形式： （4-11）或 （4-12）式中：按計(jì)算的一般鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面的混凝土，箍筋和彎起鋼筋的抗剪承載力；按計(jì)算的一般鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面的混凝土箍筋的綜合抗

47、剪承載力；按彈性分析方法求得的后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）的抗剪承載力；考慮分階段受力影響，由試驗(yàn)求得的修正系數(shù)。試驗(yàn)研究表明，分階段受力對(duì)箍筋和彎起鋼筋抗剪承力影響不大，即取和等于1。混凝土抗剪承載力修正系數(shù)與加固前的裂縫有關(guān)：加固前未出現(xiàn)斜裂縫者，取，加固前斜裂縫寬度小于0.2mm者，取；加固前斜裂縫寬度大于0.2mm者，取，若采用混凝土與箍筋綜合抗剪承載力表達(dá)方式，則應(yīng)將系數(shù)轉(zhuǎn)換為，相應(yīng)取值為0.89、0.835和0.78。后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）的彈性抗剪承載力按開裂的鋼筋混凝土彈性體計(jì)算，二期荷載產(chǎn)生的主拉力由與斜裂縫相交箍筋、彎起鋼筋和后加補(bǔ)強(qiáng)鋼筋板（或其它纖維復(fù)合

48、材料）共同承擔(dān)，各自分擔(dān)的數(shù)額按其截面面積比分配，但應(yīng)將豎直箍筋的截面面積乘以45換算成主拉力作用方向。這樣，即可求的計(jì)算表達(dá)式為： （4-13）式中：斜裂縫投影長(zhǎng)度，可取；剪跨比，；內(nèi)力偶臂，可取。綜合修正系數(shù)反映將按開裂的鋼筋混凝土彈性體計(jì)算的后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板的彈性抗剪能力，推廣用于斜截面抗剪承載力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)的受力差異。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，偏于安全地取=0.8。將給出的和計(jì)算表達(dá)式，和前面給出的表達(dá)式代入公式（4-12），并取并取=0.8，即可求得橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算公式：=0.8，即可求得橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算公式： （4-14）式中：加固前未出現(xiàn)斜裂縫者

49、，??；加固前斜裂縫寬度小于0.2mm者，??；加固前斜裂縫跨度大于0.2mm者，?。划愄?hào)彎矩影響系數(shù)，對(duì)連續(xù)梁（或懸臂梁）中間支點(diǎn)承受異號(hào)彎矩區(qū)段取；受壓翼緣影響系數(shù)，對(duì)矩形截面，對(duì)具有受壓翼緣的t形或工字形截面，取。加固后承受的二期荷載產(chǎn)生的剪力設(shè)計(jì)值。剪跨比，。與斜裂縫相交的箍筋截面面積；與斜裂縫相交的彎起鋼筋截面面積；與斜裂縫相交的后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板的截面面積，若后加補(bǔ)強(qiáng)鋼板為豎直方向布置，應(yīng)用代替。對(duì)于采取粘貼其他纖維復(fù)合材料加固的構(gòu)件，應(yīng)以換算截面面積代替，后加補(bǔ)強(qiáng)材料的換算截面面積按下式計(jì)算，其中為與斜裂縫相交的后加斜向布置的纖維復(fù)合材料的截面面積。其余常規(guī)符號(hào)的意義見的有關(guān)規(guī)定。最后應(yīng)特

50、別指出，上面給出的橋梁加固薄弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算公式，是以剪壓破壞形態(tài)的受力特征為基礎(chǔ)建立的。為此，構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)滿足下列要求： （4-15）式中：由擬提高的荷載標(biāo)準(zhǔn)求得的計(jì)算截面的最大剪力組合設(shè)計(jì)值。公式（4-15）實(shí)際上是規(guī)定了采用粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）進(jìn)行斜截面加固補(bǔ)強(qiáng)的上限值。設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)按公式（4-15）進(jìn)行截面尺寸復(fù)核，只有在滿足以式（4-15）要求的前提下，采用粘貼鋼板（或纖維復(fù)合材料）進(jìn)行斜截面加固才是有效的。且不可不加分析的用盲目增加粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）截面面積的方法，無(wú)限制地提高斜截面的抗剪承載力，這樣將發(fā)生脆性斜壓破壞，設(shè)計(jì)是不安全的。4.4例

51、題分析有一跨徑為20m的鋼筋混凝土t形梁橋，原設(shè)計(jì)荷載為汽-20，掛-100。因道路改建，要求將設(shè)計(jì)荷載提高為城-a級(jí)。試進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。（一）原橋的基本情況原橋?yàn)榭鐝?0m的鋼筋混凝土t梁橋，設(shè)計(jì)荷載為汽-20，掛-100。計(jì)算跨徑lj=19.5m，橋面凈梁為凈13+21m。全橋由8片梁組成，主梁間距為1800mm，主梁高度為1000mm。主梁跨中截面尺及配筋情況示于圖4-2。圖4-2 原梁跨中截尺寸及配筋原梁設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c30，跨中截面配有1232 hrb400（級(jí)鋼筋），as=9651.6mm2?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原梁混凝土表面光滑，除跨中截面下緣受拉區(qū)有少量豎直裂縫（裂縫寬度0.

52、15mm）外，未發(fā)現(xiàn)其它裂縫，混凝土碳化不明顯。用回彈超聲綜合法測(cè)得的混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度為2832mpa。綜合分析認(rèn)為原橋混凝土質(zhì)量較好，耐久性可以得到保證。（二）加固設(shè)計(jì)要求按加固后承受城-a級(jí)荷載計(jì)算的內(nèi)力為：（1）跨中彎矩恒載彎矩 =912.58kn.m汽車荷載彎矩 =1227.96kn.m人群荷載彎矩 =87kn.m彎矩組合設(shè)計(jì)值kn.m結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) =1（2）剪力支點(diǎn)剪力組合設(shè)計(jì)值vd.0=649.96kn（其中二期荷載剪力設(shè)計(jì)值vdz=425.56kn）跨中剪力組合設(shè)計(jì)值 =128.83kn（三）原梁承載力校核原梁承載力校核，按有關(guān)規(guī)定計(jì)算。綜合分析現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和原梁設(shè)計(jì)資料，混凝土強(qiáng)度等級(jí)仍取c30，mpa；hrb400鋼筋，=330mpa，b=0.53。（1） 跨中正截面抗彎承載力校核?？箯澇休d力計(jì)算的基本方程為 （4-16） （4-17）由（4-16）求得mmm=4