橋梁結構常見病害ppt課件

1、橋橋 梁梁 結結 構構 常常 見見 病病 害及其害及其FRP防護、加固、修復新技術防護、加固、修復新技術張 錫 祥重慶交通大學復合資料橋梁研討所代 彤林同棪國際重慶工程咨詢摘摘 要要 系統(tǒng)引見橋梁構造的常見病害及其纖維加強聚合物復合資料FRP防護、加固、修復新技術 研討指出FRP技術是未來橋梁構造病害處治的開展方向12主主 要要 內內 容容 橋道梁常見構造病害及其FRP防護、加固、修復新技術 橋梁墩柱常見構造病害及其FRP防護、加固、修復新技術 橋梁索桿構造常見病害及其FRP防護、加固、修復新技術 結論1234 1. 1. 橋道梁常見構造病害及其橋道梁常見構造病害及其 FRPFRP防防護、加固

2、、修復新技術護、加固、修復新技術l 1.1 混凝土(RC)梁式、板式橋l 1.2 鋼箱梁橋l 1.3 鋼桁架橋1.1 1.1 混凝土混凝土RCRC梁式、板式橋梁式、板式橋 1.1.1 RC梁式、板式橋橋道梁、板常見構造病害 1.1.2 RC梁式、板式橋橋道梁、板FRP防護、加固修復新技術 1.1.1 RC梁式、板式橋橋道梁、板常見構造梁式、板式橋橋道梁、板常見構造病害病害 a非自然病害：設計、施工缺陷及超載、改動用途、不可抗力破壞等作用 構造強度、剛度缺乏，裂痕寬度超限，延性降低 構造承載才干極限形狀 及正常運用極限形狀的平安條件不滿足； b) 自然病害：自然環(huán)境及老化影響 混凝土外表碳化、破

3、碎、腐蝕剝落 構造耐久性、平安性降低 1.1.2 RC梁式、板式橋橋道梁、板FRP防護、加固、修復新技術 1.1.2.1 RC梁、板FRP防護、加固、修復構造 1.1.2.2 RC梁、板FRP防護、加固、修復技術性能 1.1.2.3 RC梁、板FRP防護、加固、修復施工技術略 1.1.2.1 RC 1.1.2.1 RC梁、板梁、板FRPFRP防護、加固、修復構造防護、加固、修復構造 RC RC-FRP-FRP復合梁、板構造構造復合梁、板構造構造 a) RC梁、板受拉區(qū)外緣粘貼滿面粘貼或條帶間隔粘貼FRP層合板抗彎及延性加固型RC-FRP復合梁、板構造圖1 a； bRC梁、板受剪區(qū)側面粘貼滿面粘

4、貼或條帶間隔粘貼FRP層合板抗剪及延性加固型RC-FRP復合梁、板構造圖1 b； c RC梁、板截面周邊包覆橫向延續(xù)包覆FRP層合殼抗彎抗剪及延性、耐久性加固 型RC-FRP復合梁、板構造圖1 c；a型RC-FRP梁b型RC-FRP梁c型RC-FRP梁圖1 FRP加固RC梁截面構造GRPGRP層合板層合板RC RC 梁梁GRPGRP層合板層合板RC RC 梁梁RC RC 梁梁GRPGRP層合板層合板 1.1.2.2 RC 1.1.2.2 RC梁、板梁、板FRPFRP防護、加固、修復技術性能防護、加固、修復技術性能 RC RCFRPFRP復合梁板技術性能復合梁板技術性能構造性能 a)以梁中鋼筋適

5、筋梁到達屈服極限作為比較規(guī)范；型RC-GFRP復合梁及型RC-CFRP復合梁的極限承載才干可分別提高20及40左右，型RC-CFRP復合梁的極限承載才干可提高50以上承載才干極限形狀比較； b)以梁的最大裂痕寬度作為比較規(guī)范，型RC-GFRP復合梁荷載到達規(guī)定的時，裂痕寬度減小3040；以規(guī)定的裂痕寬度來確定梁的承載才干，型RC-GFRP復合梁比RC梁的承載才干可提高1530左右正常任務極限形狀比較； c)以梁的撓度控制造為比較規(guī)范，在RC梁破壞前，型RC-GFRP復合梁的撓度比RC梁的撓度減小不多，型RC-CFRP復合梁的撓度可減小1030，型RC-GFRP復合梁的撓度可減小2030，并且，

6、型RC-GFRP復合梁破壞前RC比梁具有更大的撓度，使RC梁的延性添加，但應留意，型RC-CFRP復合梁的延性比RC梁降低正常任務極限形狀比較； d)以梁的抗剪承載才干作為比較規(guī)范；型RC-GFRP復合梁及型RC-CFRP復合梁的極限承載力比RC梁可分別提高1030及2040；型RC-CFRP復合梁的極限承載力可提高3070； e)以梁的動態(tài)疲勞性能作為比較規(guī)范，型RC-GFRP梁隨著疲勞次數(shù)的添加，加固加強的效果愈明顯。疲勞循環(huán)50萬次后，型RC-GFRP復合梁與RC梁相比，鋼筋最大應變減小約15，跨中撓度減小約40，開裂高度減小約15，裂痕寬度減小約70，疲勞循環(huán)200次的壽命增大約2倍。

7、防護性能 FRP資料本身耐腐蝕、耐老化，在對RC梁、板進展修復和抗彎、抗剪、抗裂、抗振、抗疲勞加固的同時，能對RC梁、板外表進展封閉防護，阻止有害氣體和雨水進入裂痕腐蝕鋼筋，還能防止混凝土外表碳化，提高構造的耐久性。1.2 1.2 鋼箱梁橋鋼箱梁橋 1.2.1 鋼箱梁常見構造病害 a)自然病害：主要表現(xiàn)為鋼箱銹蝕呵斥的壁厚減薄、強度、剛度、穩(wěn)定性及耐久性下降； b)非自然病害：主要表現(xiàn)為設計施工缺陷及構造超載、改變用途，不可抗力等要素作用呵斥的構造強度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性缺陷 1.2.2 鋼箱梁FRP防護、加固、修復新技術 1.2.2.1 鋼箱梁FRP防護、加固、修復構造 1.2.2.2 鋼

8、箱梁FRP防護、加固、修復技術性能 1.2.2.3 鋼箱梁FRP防護、加固、修復施工技術略 1.2.2.1 1.2.2.1 鋼箱梁鋼箱梁FRPFRP防護、加固、修復構造防護、加固、修復構造 集鋼箱梁S箱梁防護、加固、修復為一體的有效方法，是沿鋼箱梁的截面周邊包覆FRP層合殼構成S-FRP復合箱梁圖2圖2 S-FRP復合箱梁截面構造單箱單室鋼箱梁單箱單室鋼箱梁FRPFRP層合殼層合殼單箱單室鋼箱梁單箱單室鋼箱梁FRPFRP層合殼層合殼 1.2.2.2 1.2.2.2 鋼箱梁鋼箱梁FRPFRP防護、加固、修復技防護、加固、修復技術性能術性能 a S-FRP復合箱梁的強度、剛度由S箱梁的剩余強度、剛

9、度及新增FRP箱殼的補充強度、剛度合成，決議復合箱梁的承載、跨越才干； b FRP箱殼既是復合箱梁的承力構造之一，又是復合箱梁的圍護構造，二者既能銜接結實、變形協(xié)調、共同任務并提高箱梁的抗振、抗疲勞性能，還能一勞永逸地處理S箱梁的防銹問題并提高構造的耐久性； c FRP箱殼壁厚較薄，自重較輕，對原S箱梁的構造自重及截面尺寸增加可忽略不計，但其阻止了S箱梁因銹蝕導致的壁厚繼續(xù)減薄、強度、剛度下降的構造病害發(fā)生，實踐提高了S箱梁的構造平安性； d CFRP的強度是構造鋼材的10倍，彈性模量與其相當，GFRP的強度是構造鋼材的8倍，彈性模量為其1/3左右，二者的耐疲勞性能均優(yōu)于鋼材，故FRP箱殼對S

10、箱梁既不會構成附加約束而添加約束內力，也不會先于S箱梁破壞而使構造防護、加固、修復失效。1.3 1.3 鋼桁架橋鋼桁架橋 1.3.1 鋼桁架橋常見構造病害 a) 自然病害：主要表現(xiàn)為桁架固銹蝕呵斥的桁架桿件截面尺寸減小、構造強度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性下降； b) 非自然病害：主要表現(xiàn)為設計、施工缺陷及構造超載、改動用途、不可抗力破壞等要素作用呵斥的桁架部分或整體構造強度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性缺陷 1.3.2 鋼桁架橋FRP防護、加固、修復新技術 1.3.2.1鋼桁架FRP防護、加固、修復構造 1.3.2.2鋼桁架FRP防護、加固、修復技術性能 1.3.2.3鋼桁架FRP防護、加固、修復施工技術

11、略 1.3.2.1 1.3.2.1鋼桁架橋鋼桁架橋FRPFRP防護、加固、修復構造防護、加固、修復構造 a) 桁架桿件防護、加固、修復技術想象圖3 b) 桁架整體封鎖防護、加固、修復構造圖4圖4 復合桁箱梁截面構造圖3 復合桁架桿件截面構造聚氨酯硬質泡沫聚氨酯硬質泡沫GRPGRP層合殼層合殼角角 鋼鋼GRPGRP層合殼層合殼空空 間間 鋼鋼 桁桁 架架1.3.2.2 1.3.2.2 鋼桁架鋼桁架FRPFRP防護、加固、修復技術性能防護、加固、修復技術性能 a) 復合桁架桿件構造，基于單根桁架桿件的防護、加固和修復，以提高單根桁架桿件的剛度增大桁架構造的總剛度，修復后桁架的外輪廓外形不變、構造受

12、力方式不變，仍是經(jīng)過結點傳力的桿件受力體系； b)復合桁箱梁構造，基于整體桁架的防護、加固和修復，以新增FRP外箱殼補充原桁架的強度、剛度、穩(wěn)定性并兼作圍護構造，修復后的橋梁外形、構造受力方式有較大改動，由經(jīng)過結點傳力的桿件受力體系變?yōu)橐詶U件為加勁肋的肋板復合箱梁構造； c)兩種構造都能很好地封鎖桁架桿件，防止水、氣介質腐蝕鋼桁架，防止其截面尺寸銹蝕減小，強度、剛度消弱的構造隱患，還能省卻鋼桁架日常養(yǎng)護的除銹蝕刷漆繁重任務和大量費用； d)復合桁架桿件構造設計簡單，施工復雜、費用較高，仍處于研討實驗階段，效果有待于實際檢驗； e)復合桁箱梁構造設計復雜、施工簡單、費用較低，已用于橋梁防護、加固

13、、修復工程、效果較好。 2. 2. 橋梁墩柱常見構造病害及其橋梁墩柱常見構造病害及其FRPFRP防護、防護、加固、修復新技術加固、修復新技術 2.1 橋梁墩柱常見構造病害 主要表現(xiàn)為振動時易發(fā)生剪切脆性破壞，混凝土易壓碎、劈開和剪切裂痕較多。 2.2 橋梁墩柱FRP防護、加固、修復新技術 2.2.1 RC墩柱FRP防護、加固、修復構造 2.2.2 RC墩柱FRP防護、加固、修復技術性能 2.2.3 RC墩柱FRP防護、加固、修復施工技術略2.2.2 RC2.2.2 RC墩柱墩柱FRPFRP防護、加固、修復技術性能防護、加固、修復技術性能 構造性能 a) 墩柱受壓時，F(xiàn)RP層合殼約束阻止RC墩柱

14、橫向膨脹，可以提高混凝土的抗壓強度，并改善混凝土的變形性能，從而提高墩柱的極限承載力提高1080，并減緩墩柱的破壞過程； b) 墩柱受剪時，F(xiàn)RP外殼可防止RC柱中縱向鋼筋切斷截面周圍的剪切破壞，對混凝土的約束作用比箍筋對混凝土的約束作用更為直接和有效，同時使墩柱的延性顯著改善提高30以上，從而對減輕地震引發(fā)的橋梁墩柱剪切脆性破壞具有明顯的改善作用。 防護性能 a) FRP外殼既是RC-FRP復合墩柱的外層承力構造，又是RC墩柱的外層圍護結構； b) FRP外殼對RC墩柱構成密貼封鎖防護，可防止RC墩柱混凝土外表碳化和腐蝕介質滲入裂痕銹蝕鋼筋，提高構造的耐久性。 2.2.1 RC 2.2.1

15、RC墩柱墩柱FRPFRP防護、加固、修復構造防護、加固、修復構造 a) 先對RC墩柱裂痕壓注EP修復，再根據(jù)墩柱的受力特點采用環(huán)向包覆FRP層合殼或環(huán)向包覆FRP層合殼加縱向粘貼FRP層合板構成RC-FRP復合墩柱； b)對于環(huán)向包覆FRP層合殼的矩形截面RC墩柱的柱角要先倒圓角再纏包，以減小角點應力集中。拱橋立柱CFRP抗壓、抗剪加固實例 3. 3. 橋梁索桿構造常見病害及其橋梁索桿構造常見病害及其FRPFRP防護、防護、加固、修復新技術加固、修復新技術 3.1 橋梁索桿構造常見病害 主要表現(xiàn)為構造受力和環(huán)境腐蝕呵斥的索、桿外表防護失效，危及構造平安運用。 3.2 橋梁索桿構造FRP防護、加

16、固、修復新技術 3.2.1 橋梁索桿構造FRP防護、加固、修復構造 3.2.2 橋梁索桿構造FRP防護、加固、修復技術性能 3.2.3 橋梁索桿構造FRP防護、加固、修復施工技術略 3.2.1 3.2.1 橋梁索桿構造橋梁索桿構造FRPFRP防護、加固、修復構造防護、加固、修復構造 a) 新橋索桿的外表防護構造 在張緊的高強鋼絲束或高強粗鋼筋束的外圍直接擠拉成型與鋼絲、鋼筋束連成構造整體的FRP索桿外殼構成外表防護； b) 舊橋索桿的防護、加固、修復構造 在橋梁運用形狀下，現(xiàn)場纏繞成型與索桿已損傷的PE護殼連成整體的FRP外殼，對索桿進展防護、加固和修復。吊橋吊索的GFRP防護外殼構造GRP防

17、護套管A-A橋梁鋼拉吊索GRP護套管外殼t1=12GRP護套管內殼t2=23A吊橋吊索吊索護套管立面吊索護套管立剖聚氨酯泡沫錐形體減振塊緊固螺栓橡膠減振塊橋頂面A 3.2.2 3.2.2 橋梁索桿構造橋梁索桿構造FRPFRP防護、加固、修復技術防護、加固、修復技術性能性能 a) FRP吸振、消能、抗斷裂、耐疲勞的性能優(yōu)于高強鋼筋、鋼絲和PE，故比PE更能與索桿鋼筋、鋼絲共同任務、協(xié)調變形，即使在長期疲勞振動形狀下，也不易開裂和疲勞失效，不會發(fā)生PE那種在高應力形狀和動態(tài)疲勞下的界面剝離及外表龜裂景象，從而杜絕水、氣滲入索桿鋼筋、鋼絲的通道，一勞永逸地處理橋梁拉索、吊索、吊桿的防銹問題； b)F

18、RP與高強鋼絲束或高強粗鋼筋復合而成的復合索桿，因鋼絲束或粗鋼筋與FRP外殼之間加有縱向FRP纖維，一方面增大了索桿的縱向強度和剛度，另一方面還增大了鋼絲束或粗鋼筋與FRP外殼之間的銜接效果，故在復合索桿中起著 承力與防護的雙重作用； c)對于受損的橋梁索桿，可在橋梁運營形狀下對索桿外包縱橫向加強的FRP外殼對索桿進展補強加固和修復。橋梁索桿構造橋梁索桿構造FRPFRP防護、加固、修復工程例如防護、加固、修復工程例如 4. 4. 結論結論 4.1 FRP用于混凝土橋的防護、加固和修復，不僅可封鎖裂痕和提高極限承載才干，更重要的是使原橋的延性增大，開裂減弱，下?lián)险髡酌黠@，動態(tài)疲勞性能提高，防止混凝土橋因超載、地震等要素呵斥的突發(fā)脆性破壞等災難性事故； 4.2 FRP用于鋼橋的防護、加固和修復，不僅可防止構造尺寸因銹蝕減薄、強度、剛度下降的構造加固效果，提高鋼橋的運用壽命，還可一勞永逸地處理鋼構造的防銹問題，節(jié)約日常維涵養(yǎng)護費用； 4.3 FRP用于橋梁墩柱及索桿構造的防護、加固和修復，外