橋梁結(jié)構(gòu)病害分析與改造加固設(shè)計(3)

1、橋梁結(jié)構(gòu)病害分析與改造加固設(shè)計哈爾濱工業(yè)大學(xué)張樹仁 教授2005年1月年1月年1月0精選ppt 我國橋梁改造加固任務(wù)繁重，據(jù)交通部統(tǒng)計至2003年底，全國公路網(wǎng)中尚有危橋10443座，378439延米。要實現(xiàn)交通部規(guī)劃的2005年底基本消滅國、省干線公路危橋的目標(biāo)，所需資金約為90億元。中國橋梁改造加固市場的巨大潛力，吸引了國內(nèi)外眾多有遠(yuǎn)見卓識的工程技術(shù)人員和企業(yè)家把注意力轉(zhuǎn)移到這方面來，國外的先進加固技術(shù)大量涌進中國加固市場，各種加固公司像雨后春筍相應(yīng)而生，成功地創(chuàng)建了一批橋梁改造加固的優(yōu)秀范例，推進了我國橋梁改造工作的發(fā)展。 提高橋梁改造加固設(shè)計質(zhì)量，是確保加固工程質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)。橋梁改

2、造加固設(shè)計是比新建橋梁設(shè)計復(fù)雜得多的系統(tǒng)工程。我國目前的狀況是“有實力的大設(shè)計院無暇顧及，不愿意干，技術(shù)力量較差的小型設(shè)計單位又干不了”，橋梁改造加固設(shè)計基本上由科研單位、高等院校和。2005年1月年1月年1月1精選ppt 各類專業(yè)公司來承擔(dān)。各類專業(yè)公司的技術(shù)水平差異較大，值得慶幸的是，近幾年來我國確已出現(xiàn)一批技術(shù)能力較高的專業(yè)化加固公司，完成一批橋梁加固工程的優(yōu)秀范例，他們代表了中國橋梁改造加固的主導(dǎo)方向。但是，有些專業(yè)公司以銷售加固材料為主，業(yè)務(wù)單一，對橋梁加固設(shè)計不熟悉。橋梁改造加固設(shè)計審核制度不規(guī)范，沒有明確的加固設(shè)計資質(zhì)要求，橋梁加固設(shè)計市場管理混亂。整頓和規(guī)范橋梁加固市場，提高橋

3、梁改造加固設(shè)計質(zhì)量是提高橋梁改造加固工程質(zhì)量的重要措施之一。 從技術(shù)角度分析，目前我國橋梁改造加固設(shè)計存在的主要問題是： （1）基層養(yǎng)護管理和設(shè)計部門，橋梁病害診斷技術(shù)力量薄弱，橋梁檢測手段落后。橋梁病害診斷是進行橋梁加固設(shè)計的前提和基礎(chǔ)，只有診斷清楚，才能對癥下藥。橋梁檢測是橋梁病害診斷與分析的重要手段，檢測應(yīng)重在2005年1月年1月年1月2精選ppt 分析，并應(yīng)與橋梁加固設(shè)計相結(jié)合。 （2）考慮結(jié)構(gòu)損傷影響的承載力評估方法還不夠完善。 （3）橋梁改造加固總體設(shè)計方案的設(shè)計思路不夠開闊，應(yīng)用技術(shù)單一，設(shè)計深度不夠。 （4）個別橋梁加固設(shè)計生搬硬套國外或國內(nèi)其他行業(yè)的設(shè)計方法，忽略了橋梁帶載加

4、固分階段受力的特點。有些加固設(shè)計只做宏觀的定性分析，缺少科學(xué)地定量分析計算，設(shè)計帶有很大的隨意性。 針對我國目前橋梁改造加固加固市場的混亂局面，加強橋梁養(yǎng)護、管理及設(shè)計與施工技術(shù)隊伍建設(shè)是整頓橋梁加固市場的重要內(nèi)容之一。特別是在全國基層的橋梁養(yǎng)護、管理及設(shè)計與施工人員中，普及橋梁病害診斷與加固設(shè)計知識是十分必要的。2005年1月年1月年1月3精選ppt第一章 橋梁病害診斷第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算講授提綱2005年1月年1月年1月4精選ppt 第一章 橋梁病害診斷1-1 環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞1-2 混凝土

5、結(jié)構(gòu)的裂縫分析基本內(nèi)容2005年1月年1月年1月5精選ppt 混凝土結(jié)構(gòu)的病害表現(xiàn)形式多種多樣，引起病害的原因錯綜復(fù)雜，從引起病害的原因來分析，可以將其劃分為兩大類： 第一類為由環(huán)境作用引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷與破壞。由于混凝土的缺陷（例如裂隙、孔道、汽泡、孔穴等），環(huán)境中的水及侵蝕性介質(zhì)就可能滲入混凝土內(nèi)部，與混凝土中某些成份發(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng)，引起混凝土損傷，影響結(jié)構(gòu)的受力性能和耐久性。 第二類為由荷載作用或設(shè)計、施工不當(dāng)造成的混凝土結(jié)構(gòu)損傷。例如，由于超載作用引起的裂縫，動力沖擊作用引起疲勞破壞。構(gòu)造措施和施工方法不當(dāng)引起結(jié)構(gòu)裂縫等。 第一章 橋梁病害診斷2005年1月年1月年1月6精選pp

6、t1-1 環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞1 混凝土的碳化 混凝土的碳化是指混凝土中氫氧化鈣與滲透進混凝土中的二氧化碳或其它酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。一般情況下混凝土呈堿性，在鋼筋表面形成堿性薄膜，保護鋼筋免遭酸性介質(zhì)的侵蝕，起到了“鈍化”保護作用。碳化的實質(zhì)是混凝土的中性化，使混凝土的堿性降低，鈍化膜破壞，在水分和其它有害介質(zhì)侵入的情況下，鋼筋就會發(fā)生銹蝕。2 氯離子的侵蝕 氯離子對混凝土的侵蝕是氯離子從外界環(huán)境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯離子的主要來源，北方寒冷地區(qū)冬季道路 、橋面撒鹽化雪除冰都有可能使氯離子滲入混凝土中。氯離子對混凝土的侵蝕屬于化學(xué)侵蝕，對結(jié)構(gòu)的危害是多方面的，

7、但最終表現(xiàn)為鋼筋的銹蝕。第一章 橋梁病害診斷2005年1月年1月年1月7精選ppt1-1 環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞3 堿骨料反應(yīng) 堿骨料反應(yīng)一般指水泥中的堿和骨料中的活性硅發(fā)生反應(yīng)，生成堿硅酸鹽凝膠，并吸水產(chǎn)生膨脹壓力，造成混凝土開裂。 堿骨料反應(yīng)引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞程度，比其他耐久性破壞發(fā)展更快，后果更為嚴(yán)重。堿骨料反應(yīng)一旦發(fā)生，很難加以控制，一般不到兩年就會使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯開裂，所以有時也稱堿骨料反應(yīng)是混凝土結(jié)構(gòu)的“癌癥”。 堿骨料反應(yīng)破壞的最重要特征之一是混凝土表面開裂，裂縫的形態(tài)與結(jié)構(gòu)中鋼筋形成的限制和約束狀態(tài)有關(guān)：鋼筋限制、約束力強的混凝土形成順筋裂縫；鋼筋限制約束作用弱的混

8、凝土形成網(wǎng)狀或地圖狀裂縫，在裂縫處有白色凝膠物滲出。堿骨料反應(yīng)裂縫與其他原因裂縫的主要區(qū)別是：第一章 橋梁病害診斷2005年1月年1月年1月8精選ppt1-1 環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞堿骨料反應(yīng)引起混凝土局部膨脹，裂縫的兩個邊緣出現(xiàn)不平狀態(tài)（錯臺）；是堿骨料反應(yīng)裂縫的特有現(xiàn)象；堿骨料反應(yīng)與環(huán)境濕度有關(guān)，在同一工程中潮濕部位出現(xiàn)裂縫，而干燥部位卻安然無恙，是堿骨料反應(yīng)裂縫區(qū)別與其他原因裂縫的外觀特征差別之一。從裂縫出現(xiàn)的時間來判斷，堿骨料反應(yīng)裂縫出現(xiàn)的時間較晚，多在施工后510年內(nèi)出現(xiàn)，而混凝土收縮裂縫出現(xiàn)的時間較早，一般在施工后若干天內(nèi)出現(xiàn)。4 凍融循環(huán)破壞 滲入混凝土中的水在低溫下

9、結(jié)冰膨脹，從內(nèi)部破壞混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。經(jīng)多次凍融循環(huán)后，損傷積累將使混凝土剝落酥裂，強度降低。凍融循環(huán)破壞的混凝土第一章 橋梁病害診斷2005年1月年1月年1月9精選ppt1-1 環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞 剝落，開始時在混凝土表面出現(xiàn)粒徑為2-3mm的小片剝落，隨著使用年限的增加，剝落量及剝落塊直徑增大，剝落由表及里，發(fā)展速度很快。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)凍融引起的混凝土剝落，必需密切注意剝落的發(fā)展情況，及時采取修補措施。 北方地區(qū)采用撒鹽除冰，由于鹽類與凍融循環(huán)的共同作用引起的鹽凍破壞是凍融循環(huán)破壞的一種特殊形式。鹽凍破壞是靜水壓及鹽溶液的滲透壓和結(jié)晶壓共同作用的結(jié)果，因此，鹽凍破壞要比單純的凍融

10、破壞嚴(yán)酷得多。 鹽凍破壞區(qū)別于其他破壞形式的主要特征是： 表面分層剝落，骨料暴露，但剝落層下面的混凝土完好； 破壞速度快，對未采用防鹽凍措施而使除冰鹽者，第一章 橋梁病害診斷2005年1月年1月年1月10精選ppt1-1 環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞 少則一冬，多則幾冬，即可產(chǎn)生嚴(yán)重鹽凍破壞； 在沒有干擾的剝蝕表面或裂縫中可見到白色鹽結(jié)晶體；5 鋼筋銹蝕 混凝土中鋼筋腐蝕的首要條件是鈍化膜壞，混凝土的碳化及氯離子侵蝕都會造成覆蓋鋼筋表面的堿性鈍化膜的破壞，加之有水分和氧的侵入，就可能引起鋼筋的腐蝕。鋼筋腐蝕伴有體積膨脹，使混凝土出現(xiàn)沿鋼筋的縱向裂縫，造成鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力破壞，鋼筋

11、截面面積減少，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力降低，變形和裂縫增大等一系列不良后果，并隨著時間的推移，腐蝕會逐漸惡化，最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的完全破壞。第一章 橋梁病害診斷2005年1月年1月年1月11精選ppt1-1 環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞 值得注意的是，上述所有侵蝕混凝土和鋼筋的作用都需要有水作介質(zhì)。另一方面，幾乎所有的侵蝕作用對混凝土結(jié)構(gòu)的破壞都與侵蝕作用引起的混凝土膨脹，最終導(dǎo)致混凝土的開裂有關(guān)。而且當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)開裂后，腐蝕速度將大大加快。形成導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進一步退化的惡化循環(huán)。因此，對新建結(jié)構(gòu)而言，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本途徑是增強混凝土的密實度，防止和控制混凝土開裂，阻止水分的侵

12、入；加大混凝土保護層的厚度，防止由于混凝土保護層碳化引起鋼筋鈍化膜的破壞。對于在役結(jié)構(gòu)而言，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本思路是在清除病害根源的基礎(chǔ)上，封堵裂縫，修補破損混凝土；增設(shè)防水層，防止水分的侵入。第一章 橋梁病害診斷2005年1月年1月年1月12精選ppt1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析 實踐表明，混凝土結(jié)構(gòu)的任何損傷與破壞，一般都是首先在混凝土中出現(xiàn)裂縫，裂縫是反映混凝土結(jié)構(gòu)病害的晴雨表。所以，對混凝土結(jié)構(gòu)的損傷檢測，首先應(yīng)從對結(jié)構(gòu)的裂縫調(diào)查、檢測與分析入手。 混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是由材料內(nèi)部的初始缺陷、微裂縫的擴展而引起的。引起裂縫的原因很多，但可歸納為兩大類： 第一類：由外荷載引起的裂縫，稱

13、為結(jié)構(gòu)性裂縫（又稱為受力裂縫），其裂縫的分布及寬度與外荷載有關(guān)。這種裂縫的出現(xiàn)，預(yù)示結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在其他嚴(yán)重問題。第一章 橋梁病害診斷2005年1月年1月年1月13精選ppt1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析 第二類：由變形引起的裂縫，稱為非結(jié)構(gòu)性裂縫，如溫度變化、混凝土收縮等因素引起的結(jié)構(gòu)變形受到限制時，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強度極限值時，即會引起混凝土裂縫，裂縫一旦出現(xiàn)，變形得到釋放，拉應(yīng)力也就消失了。 兩類裂縫有明顯的區(qū)別，危害效果也不相同，有時兩類裂縫融在一起。調(diào)查資料表明，在兩類裂縫中以變形引起的裂縫占主導(dǎo)的約占80%；以荷載引起的裂縫占主導(dǎo)的約占20%。對

14、裂縫原因的分析是裂縫危害性評定，裂縫修補和加固的依據(jù)，若對裂縫不經(jīng)分析研究就盲目進行處理，不僅達(dá)不到預(yù)期的效果，還可能潛藏著突發(fā)性事故的危險。第一章 橋梁病害診斷2005年1月年1月年1月14精選ppt1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析1結(jié)構(gòu)性裂縫（受力裂縫） 眾所周知，混凝土的抗拉強度很低，抗拉極限應(yīng)變大約為 第一章 橋梁病害診斷換句話說，混凝土即將開裂的瞬間，鋼筋的應(yīng)力只有 事實上，在正常使用階段鋼筋的應(yīng)力遠(yuǎn)大于此值，所以說在正常使用階段鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是避不可免的。因而，習(xí)慣上又將這種裂縫稱為正常裂縫。實踐證明，在正常條件下，裂縫寬度小于0.3mm時，鋼筋不致生銹。為確保安全，允許裂縫寬度

15、還應(yīng)2005年1月年1月年1月15精選ppt 小一些。新頒布的JTG D62-2004（以下簡稱）規(guī)定：鋼筋混凝土構(gòu)件計算的特征裂縫寬度不應(yīng)超過下列規(guī)定的限值： 類及類環(huán)境 0.2mm 類及類環(huán)境 0.15mm 圖1-1所示為鋼筋混凝土簡支梁的典型結(jié)構(gòu)性裂縫分布示意圖。第一章 橋梁病害診斷1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析圖1-1 鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)裂縫2005年1月年1月年1月16精選ppt 圖1-1中所示的跨中截面附近下緣受拉區(qū)的豎向裂縫，是最常見的結(jié)構(gòu)性裂縫。在正常設(shè)計和使用情況下，裂縫寬度不大，間距較密，分布均勻。若豎直裂縫寬度過大，預(yù)示結(jié)構(gòu)正截面承載力不足；圖1-1中所示為支點（或腹板寬度變化

16、處）附近截面由主拉應(yīng)力引起的斜裂縫。在正常設(shè)計和使用情況下很少出現(xiàn)斜裂縫，即使出現(xiàn)裂縫寬度也很小。若斜裂縫寬度過大，預(yù)示結(jié)構(gòu)的斜截面承載力不足，存在發(fā)生斜截面脆性破壞的潛在危險，應(yīng)引起足夠的重視。 另外，鋼筋混凝土墩柱受壓構(gòu)件由于縱向壓力過大引起的縱向裂縫、預(yù)應(yīng)力筋錨固區(qū)由于局部應(yīng)力過大引起的劈裂裂縫等都屬于結(jié)構(gòu)性裂縫。第一章 橋梁病害診斷1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析2005年1月年1月年1月17精選ppt 有些結(jié)構(gòu)性裂縫（受力裂縫）是由設(shè)計錯誤和施工方法不當(dāng)所造成的。例如：鋼筋錨固長度不足、計算圖式與實際受力不符、次內(nèi)力考慮不全面和施工安裝構(gòu)件支承吊點錯誤等都可以使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。 在超靜結(jié)構(gòu)中

17、基礎(chǔ)不均勻沉降，將引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。基礎(chǔ)不均沉降引起的上部結(jié)構(gòu)的裂縫，實質(zhì)上是屬于結(jié)構(gòu)性裂縫（受力裂縫）范疇，裂縫的分布和寬度與結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)不均沉降情況及大小等多種因素有關(guān)。這種裂縫對結(jié)構(gòu)安全性影響很大，應(yīng)在基礎(chǔ)不均勻沉降停止或采用加固地基方法消除后，才能進行上部結(jié)構(gòu)的裂縫處理。第一章 橋梁病害診斷1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析2005年1月年1月年1月18精選ppt2非結(jié)構(gòu)性裂縫 混凝土的非結(jié)構(gòu)性裂縫根據(jù)其形成的時間可分為：混凝土硬化前裂縫、硬化過程裂縫和完全硬化后裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生受混凝土材料組成、澆筑方法，養(yǎng)護條件和使用環(huán)境等等多種因素影響。 （1）收縮裂縫

18、在混凝土凝固過程中，由于多余水分蒸發(fā)，引起的混凝土體積縮小稱為干縮。同時，水泥與水起水化作用逐漸硬化而形成的水泥骨架不斷緊密，引起的混凝土體積縮小稱為凝縮。收縮中以干縮為主，占總收縮量的8/109/10。收縮量隨時間增長而不斷加大，初期收縮較快，爾后日趨緩慢。普通混凝土在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的極限收縮變形約為(34)104。第一章 橋梁病害診斷1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析2005年1月年1月年1月19精選ppt 當(dāng)混凝土成形后，表面水份蒸發(fā)，這種水份蒸發(fā)總是由表及里逐步發(fā)展，截面內(nèi)外溫度不等，內(nèi)外收縮量不一樣。混凝土表面收縮變形受到混凝土內(nèi)部約束或其他約束限制時，即在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起混凝土開裂。尤

19、其是混凝土早期養(yǎng)護不當(dāng)，混凝土表面直接受到風(fēng)吹日曬的影響，表面水份蒸發(fā)過快，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，混凝土早期強底低，很容易出現(xiàn)收縮裂縫。 收縮裂縫發(fā)生在混凝土面層，裂縫淺而細(xì)，寬度多在0.050.2mm之間。對板類構(gòu)件多沿短邊方向，均勻分布于相鄰兩根鋼筋之間，方向與鋼筋平行。對高度較大的鋼筋混凝土梁，由于腰部水平鋼筋間距過大，在腰部（或腹板）產(chǎn)生豎向收縮裂縫，但多集中在構(gòu)件中部，第一章 橋梁病害診斷1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析2005年1月年1月年1月20精選ppt 中間寬兩頭細(xì)，至梁的上、下緣附近逐漸消失，梁底一般沒有裂縫。大體積混凝土在平面部位收縮裂縫較多，側(cè)面也有所見。收縮裂縫對構(gòu)件承載力影響

20、不大，主要影響影響結(jié)構(gòu)外觀和耐久性。 （2）溫度裂縫 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形，這種溫度變形受到約束時，在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強度極限值時，即會引起混凝土裂縫，這種裂縫稱為溫度裂縫。按結(jié)構(gòu)的溫度場不同、溫度變形、溫度應(yīng)力不同，溫度裂縫可分為三種類型： 截面均勻溫差裂縫第一章 橋梁病害診斷1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析2005年1月年1月年1月21精選ppt 一般橋梁結(jié)構(gòu)為桿件體系長細(xì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度變化時，構(gòu)件截面受到均勻溫差的作用，可忽略橫截面兩個方向的變形，只考慮沿梁長度方向的溫度變形，當(dāng)這種變形受到約束時，在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，出現(xiàn)裂縫。例

21、如：連續(xù)梁預(yù)留伸縮縫的伸縮量過小，或有施工時散落的混凝土碎塊等雜物嵌入伸縮縫，或堆集于支座處沒有及時清理，使伸縮縫和支座失靈等，當(dāng)溫度急劇變化時，結(jié)構(gòu)伸長受到約束，上部橋跨結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)這種截面均勻溫差裂縫，嚴(yán)重者還可能造成墩臺的破壞。 截面上、下溫差裂縫 以橋梁結(jié)構(gòu)中大量采用的箱形梁為例，當(dāng)外界溫度驟然第一章 橋梁病害診斷1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析2005年1月年1月年1月22精選ppt 變化時，會造成箱內(nèi)外的溫度差，考慮到橋梁為長細(xì)結(jié)構(gòu)，可以認(rèn)為在沿梁長方向箱內(nèi)外的溫差是一致的，沿水平橫向沒有溫差。將三維熱傳導(dǎo)問題簡化為沿梁的豎向溫度梯度來確定，一般假設(shè)梁的截面高度方向、溫差呈線性變化。 在

22、這種溫差作用下，梁不但有軸向變形，還伴隨產(chǎn)生彎曲變形。梁的彎曲變形在超靜定結(jié)構(gòu)中不但引起結(jié)構(gòu)的位移，而且因多余約束存在，還要產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度應(yīng)力。當(dāng)上、下溫差變形產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強度極限值時，混凝土就要出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱為截面上、下溫差裂縫。第一章 橋梁病害診斷1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析2005年1月年1月年1月23精選ppt 截面內(nèi)外溫差裂縫 水泥在水化過程產(chǎn)生一定的水化熱，其大部分熱量是在混凝土澆筑后3天以內(nèi)放出的。大體積混凝土產(chǎn)生的大量水化熱不容易散發(fā)，內(nèi)部溫度不斷上升，而混凝土表層散熱較快，使截面內(nèi)部產(chǎn)生非線性溫度差。另外，預(yù)制構(gòu)件采用蒸氣養(yǎng)護時，由于混凝土升溫或降溫過快，致

23、使混凝土表面劇烈升溫或降溫，也會使截面內(nèi)部產(chǎn)生非線性溫度差。在這種截面內(nèi)外溫差作用下，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生彎曲變形，截面縱向纖維因溫差的伸長將受到約束，產(chǎn)生溫度自應(yīng)力。對超靜定結(jié)構(gòu)還會產(chǎn)生阻止撓曲變形的約束應(yīng)力。有時此溫度應(yīng)力是相當(dāng)大的，尤其是混凝土早期強度比較較低，很容易造成混凝土裂縫。第一章 橋梁病害診斷1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析2005年1月年1月年1月24精選ppt 混凝土溫度裂縫有以下特點： 裂縫發(fā)生在板上時，多為貫穿裂縫；發(fā)生在梁上多為表面裂縫。 梁板式結(jié)構(gòu)或長度較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多是平行于短邊。 大面積結(jié)構(gòu)（例如橋面鋪裝）裂縫多是縱橫交錯。 裂縫寬度大小不一，且沿結(jié)構(gòu)全長沒有多大變化。 預(yù)防

24、溫度裂縫的主要措施是合理設(shè)置溫度伸縮縫，在混凝土組成材料中摻入適量的磨細(xì)粉煤灰，減少水化熱，加強混凝土養(yǎng)護，嚴(yán)格控制升溫和降溫速度。第一章 橋梁病害診斷1-2混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析2005年1月年1月年1月25精選ppt第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估2-1 在役混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力與耐久性評估的基本概念 2-2 考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法 基本內(nèi)容2005年1月年1月年1月26精選ppt2-1 在役混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力與耐久性評估的基本概念 混凝土結(jié)構(gòu)受到損傷后，需要對結(jié)構(gòu)損傷的原因和程度進行分析，對損傷對結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性的影響進行評估，其主要內(nèi)容是： 考慮結(jié)構(gòu)損傷影響的承載

25、能力評估 在役結(jié)構(gòu)剩余使用壽命評估 在評估分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)濟技術(shù)條件，制定科學(xué)的維修加固方案，提出結(jié)構(gòu)處理措施。 評估現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的安全可靠性的核心問題是確定考慮結(jié)構(gòu)病害損傷后的結(jié)構(gòu)承載能力。橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力評定通常采用以下三個途徑： 根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求對照橋梁的存在的缺陷及病害進行綜合評定例如我國中對橋梁技術(shù)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)和裂縫寬度，都做了規(guī)定。依此標(biāo)準(zhǔn)將橋梁技術(shù)狀況劃分為四類。公路養(yǎng)護第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估2005年1月年1月年1月27精選ppt2-1 在役混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力與耐久性評估的基本概念 管理部門推廣使用的也屬于綜合評估方法，這種評估方法只能給出宏觀的分析結(jié)果。 現(xiàn)場

26、荷載試驗評估方法 通過現(xiàn)場荷載試驗（靜載試驗和動載試驗）可直接檢測結(jié)構(gòu)的實際承載力。荷載試驗與理論計算分析相結(jié)合是比較符合實際的承載力評定方法，但試驗設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)難度高，經(jīng)費支出大，目前尚難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。 理論計算分析評估方法 在現(xiàn)場調(diào)查和病害檢測分析的基礎(chǔ)上，考慮結(jié)構(gòu)病害、損傷的影響，按現(xiàn)行規(guī)范計算結(jié)構(gòu)承載力是國內(nèi)采用的承載力評估的主要方法。第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估2005年1月年1月年1月28精選ppt2-1 在役混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力與耐久性評估的基本概念 結(jié)構(gòu)的剩余使用壽命預(yù)測是耐久性評估的核心內(nèi)容。結(jié)構(gòu)的剩余壽命系指在不加維修或正常維修及正常使用條件下，結(jié)構(gòu)可能繼續(xù)

27、使用的年限。鋼筋銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的重要因素，因此， 一般將鋼筋銹蝕作為判斷混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命終結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)?；炷两Y(jié)構(gòu)剩余壽命評估是個目前尚未很好解決的科研課題，它涉及到鋼筋銹蝕破壞機理和鋼筋銹蝕脹力模型的研究和耐久性終結(jié)標(biāo)準(zhǔn)的確定。目前，對在役結(jié)構(gòu)的耐久性評估和剩余壽命預(yù)測，大多還是依賴有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員作出經(jīng)驗性評價和處理意見。第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估2005年1月年1月年1月29精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法1、鋼筋銹蝕對結(jié)構(gòu)承載力的影響 混凝土中的鋼筋腐蝕是造成混凝土結(jié)構(gòu)損傷，影響結(jié)構(gòu)承載能力的最主要因素，其主要表現(xiàn)是： 鋼筋腐蝕后，

28、使鋼筋的有效截面面積減少； 鋼筋腐蝕后，力學(xué)性能劣化，強度降低； 鋼筋腐蝕后，混凝土保護層開裂甚至脫落，使混凝土的有效斷 面減少； 鋼筋腐蝕后，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能退化，影響鋼筋與混凝土的共同工作。 （1）腐蝕鋼筋的屈服強度和極限強度 鋼筋腐蝕對其力學(xué)性能的影響取決于腐蝕程度。試驗研究表明，腐蝕鋼筋的屈服強度與相應(yīng)的截面損失率之間的關(guān)系，基本上服從線性關(guān)系。第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估2005年1月年1月年1月30精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法 牛荻濤 在綜合分析試驗資料的基礎(chǔ)上，給出了腐蝕鋼筋實際屈服強度和極限強度計算表達(dá)式為第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐

29、久性評估（2-1） （2-2） 2005年1月年1月年1月31精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法 （2）腐蝕鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能退化對承載力的影響。 混凝土中的鋼筋腐蝕后，在鋼筋與混凝土接口上生成疏松的銹層，破壞鋼筋表面與混凝土之間的化學(xué)膠結(jié)力，并降低了鋼筋與混凝土之間的摩擦力；對變形鋼筋橫肋的銹蝕將降低鋼筋和混凝土之間的機械咬合力，保護層混凝土銹脹開裂甚至脫落，則降低外圍混凝土對鋼筋的約束，所有這些因素都將導(dǎo)致鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能退化。 鋼筋腐蝕引起的鋼筋與混凝土之間粘結(jié)性能退化，將導(dǎo)致鋼筋與混凝土不能很好的協(xié)同工作。鋼筋發(fā)生嚴(yán)重腐蝕時，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力顯

30、著降低，鋼筋與混凝土之間共同工作能力減弱，梁的受力第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估2005年1月年1月年1月32精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法 特征接近于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力拉桿或配有普通鋼筋的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁。由于目前人們對鋼筋腐蝕引起的粘結(jié)力退化規(guī)律及其對受拉鋼筋強度發(fā)揮的影響程度還不十分清楚，因此，現(xiàn)今只能用一個協(xié)同工作降低系數(shù)來考慮粘結(jié)退化的影響。協(xié)同工作降低系數(shù)與鋼筋銹蝕量或銹脹裂縫寬度有關(guān)。冶金建筑科學(xué)研究院的試驗研究表明，鋼筋的截面損失率大于10%時，鋼筋與混凝土之間的粘著力顯著降低，應(yīng)考慮鋼筋與混凝土協(xié)同工作降低系數(shù)的影響，建議將其承載力乘以0.80.9的系數(shù)。

31、2、考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力計算（1）正截面抗彎承載力 按規(guī)定，構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的基本方程式為：第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估2005年1月年1月年1月33精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估（2-3） 2005年1月年1月年1月34精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法 對使用多年的在役結(jié)構(gòu)進行承載能力評估時，應(yīng)考慮鋼筋腐蝕的影響。其承載力計算基本方程與一般鋼筋混凝土構(gòu)件基本相同，只是在計算鋼筋應(yīng)力項時，應(yīng)采用腐蝕鋼筋的實際屈服強度和腐蝕后的有效截的面積，并計入?yún)f(xié)同工作降低系數(shù)，考慮鋼筋與混凝土之間粘結(jié)性能退化的影

32、響。 考慮鋼筋銹蝕影響的受彎構(gòu)件正截面承載力計算的基本方程可由內(nèi)力平衡條件求得 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估2005年1月年1月年1月35精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估圖2-1 考慮鋼筋腐蝕影響的受彎構(gòu)件正截面承載力計算簡圖 2005年1月年1月年1月36精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估 （2-4） （2-5） 公式的適用條件是 （2-6） 2005年1月年1月年1月37精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估（2-7） 2

33、005年1月年1月年1月38精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法 應(yīng)該指出，公式（2-4）和（2-5）是針對受拉鋼筋腐蝕的單筋T形截面導(dǎo)出的，由于計算中不考慮受拉區(qū)混凝土的抗拉作用，因此，在公式中未計入鋼筋腐蝕引起的混凝土截面損傷。如果受壓區(qū)混凝土截面損失較大時，則應(yīng)考慮其對承載力的影響。2、斜截面抗剪承載力 對在役結(jié)構(gòu)的斜截面抗剪承載力計算，應(yīng)考慮斜裂縫對混凝土抗剪承載力的影響，及鋼筋銹蝕對箍筋和彎起鋼筋抗剪承載力的影響。斜截面抗剪承載力計算表達(dá)式可改寫為下列形式。 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估2005年1月年1月年1月39精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評

34、估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估（2-10） （2-9） （2-8） 2005年1月年1月年1月40精選ppt2-2考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評估2005年1月年1月年1月41精選ppt第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計 3-1 橋梁改造加固方案設(shè)計的原則3-2 型橋梁加固方案評述基本內(nèi)容2005年1月年1月年1月42精選ppt基本內(nèi)容 在對橋梁結(jié)構(gòu)病害檢測分析和鑒定評估的基礎(chǔ)上，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟條件和使用要求，有針對性地制定加固方案。 2005年1月年1月年1月43精選ppt3-1橋梁改造加固方案設(shè)計的原則1分清加固的性質(zhì) 根據(jù)橋梁病害檢測分析和鑒

35、定評估結(jié)果，橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計應(yīng)分為：承載力加固（強度加固）、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，注意新加補強材料與原結(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，主要是對活載變形或振動過大的構(gòu)件，加大截面尺寸，增加截面剛度，以滿足結(jié)構(gòu)使用功能要求。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月44精選ppt3-1橋梁改造加固方案設(shè)計的原則 耐久性加固是指對結(jié)構(gòu)損傷部位進行修復(fù)和補強，以阻止結(jié)構(gòu)損傷部分的性能繼

36、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，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。2橋梁加固與加寬設(shè)計相結(jié)合 在公路改造設(shè)計中，很多情況下橋梁加固和加寬是同時進行的。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)到加固補強的目的。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月45精選ppt3-1橋梁改造加固方案設(shè)計的原則3注意各種加固補強方法的綜合應(yīng)用 橋梁加固補強的方法很多，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、簡支梁改為連續(xù)結(jié)構(gòu)、增加縱梁數(shù)目、

37、調(diào)換梁位、加大新建邊梁截面尺寸，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。 對薄弱構(gòu)件進行加固補強的方法很多，從作用原理可分為兩大類：第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月46精選ppt3-1橋梁改造加固方案設(shè)計的原則 在受拉區(qū)直接增設(shè)抗拉補強材料，例如：補焊鋼筋，粘貼鋼板，粘貼高強復(fù)合纖維（碳纖維、芳綸纖維）等。這種加固方法，設(shè)計時，必須考慮橋梁帶載加固分階段受力特點。后加補強材料的強度發(fā)揮程度受原梁變形的限制，一般情況下是達(dá)不到其抗拉強度設(shè)計值。特別是采用直接粘貼高強復(fù)合纖維加固時，在極限狀態(tài)下，復(fù)合纖維的高強抗拉性能根本無法充分發(fā)揮作用

38、，“大馬拉小車”是一種極大的浪費。若不考慮分階段受力特點，過高的估計了后加補強材料的作用，設(shè)計是不安全的。 采用預(yù)加力原理進行加固補強，例如：體外預(yù)應(yīng)力加固，韓國M.S公司的SRAP加固工藝等。由于預(yù)加力的作用，改善了原梁的應(yīng)力狀態(tài)，提高了原梁的承載能力和抗裂性能。采用預(yù)加力加固，可以充分發(fā)揮加固補強材料的力學(xué)性能，提高了材料的利用效率。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月47精選ppt3-1橋梁改造加固方案設(shè)計的原則 應(yīng)該指出，在進行橋梁加固方案設(shè)計時，應(yīng)特別注意的是：在保持原梁截面尺寸不變的前提下，采用上述對受拉區(qū)進行補強的方法，加固后截面所能承擔(dān)的最大承載力是有限的。承

39、載力提高的幅度取決于原梁的配筋率，與所采用的加固方法無關(guān)。在某些情況下，由于原梁的高度較小，相對配筋率較大，單純采用受拉區(qū)加固補強，仍不能滿足設(shè)計荷載要求時（例如：設(shè)計荷載由汽15，提高到公路級），可采用加厚橋面的方法同時對梁的受壓區(qū)加固，增加梁的有效高度，亦可達(dá)到提高原梁承載力的目的。通常的作法是結(jié)合橋面鋪裝層維修，采取有效的構(gòu)造措施，第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月48精選ppt3-1橋梁改造加固方案設(shè)計的原則 加強橋面鋪裝層與原梁翼板的整體連接，設(shè)計中可考慮部分橋面鋪裝層混凝土參與主梁共同工作。 此外，橋梁加固設(shè)計應(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

40、地減輕原梁的負(fù)擔(dān)，將加固補強工作量壓縮到最少。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月49精選ppt3-2 典型橋梁加固方案評述1鞍千9號橋加固設(shè)計 設(shè)計單位：原哈爾濱建筑工程學(xué)院 實施時間：1987年 （1）原橋的基本情況和加固設(shè)計要求 鞍千9號橋位于遼寧省鞍山至千山公路上見圖31，原橋為跨徑L=12m的單跨二梁式鋼筋混凝土簡支梁橋，設(shè)計荷載為汽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。 鞍千公路擴建為二級路，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)計荷載提高為汽20，掛100。第三章

41、 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月50精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述（2）橋梁現(xiàn)場調(diào)查和承載力檢算 現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，原梁混凝土質(zhì)量良好，未有發(fā)現(xiàn)可見裂縫，實測混凝土強度在26Mpa以上。經(jīng)檢算原梁可以滿足原設(shè)計荷載汽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)計圖紙和現(xiàn)場實際核對，原橋為座落于巖盤上的小沉井基礎(chǔ)，橋臺混凝土質(zhì)量良好，經(jīng)檢算認(rèn)為原橋基礎(chǔ)具有較大的超載潛力。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月51精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述（3）加固設(shè)計要點 利用原橋基礎(chǔ)的承載潛力，采用插入錨固鋼筋，加大橋臺蓋梁懸

42、臂長度。 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)。為了加強新加寬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。計入6cm橋面鋪裝層參與主梁工作，即梁的有效高度增加6cm。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月52精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述（4）方案評述 該方案充分利用了原橋沉井基礎(chǔ)的承載潛力，采用插

43、入錨固鋼筋，接長墩臺蓋梁懸臂，節(jié)省了大量的下部結(jié)構(gòu)工量費用。 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)和橋面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）改進建議 蓋梁懸臂接長，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，加強兩者之間的連接，應(yīng)設(shè)置錨固短鋼筋，橋面鋪裝層應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)或摻入高強復(fù)合纖維，增強混凝土的抗裂能力。 第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月53精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述2洪河1號橋 設(shè)計單位：原哈爾濱建筑

44、工程學(xué)院 實施時間：1988年 （1）原橋的基本情況和加固設(shè)計要求 洪河1號橋位于黑龍江省二龍山至撫遠(yuǎn)公路，原橋為跨徑8m的單跨裝配式鋼筋混凝土簡支板梁橋，全橋由7塊寬度為100cm板組成。設(shè)計荷載為汽15，掛80，橋面凈空為凈7，下部結(jié)構(gòu)為混凝土輕型橋臺，擴大基礎(chǔ)。 二撫公路擴建為二級公路，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)計荷載提高為汽20，掛100。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月54精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述 （2）橋梁現(xiàn)場調(diào)查和承載力檢算 現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)原梁的混凝土質(zhì)量良好，經(jīng)回彈測定混凝土強度

45、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)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原橋橋臺前墻混凝土質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)不均勻沉降現(xiàn)象。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月55精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述（3）加固設(shè)計要點 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算，靠邊第2、3塊板受力最大，邊板位于人行道下面，受力較小。為此，將原橋邊板（1號和7號）塊分別移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（A

46、、B或C、D），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。 原橋橋臺及基礎(chǔ)雙側(cè)加寬，新加基礎(chǔ)部分基底設(shè)50cm的水撼砂墊層。為了加強橋臺臺身新舊混凝土之間的連接，在原橋臺臺身插入錨固鋼筋。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月56精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述（4）方案評述 采用調(diào)換梁位的方法，合理利用原板的承載潛力，最大限度地發(fā)揮新板的作用。 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。

47、 陶礫混凝土橋面鋪裝中應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)或摻入適量的高強復(fù)合短纖維，提高橋面鋪裝的抗裂能力。 第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月57精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述3坂頭大橋 設(shè)計單位：交通部第一公路工程總公司設(shè)計所4廈門市公路局5 實施時間：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估 板頭大橋位于國道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，外加一跨鋼筋混凝土簡支梁，其跨度劃分及橋梁橫斷面如圖3-3所示。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月58精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述 原橋的設(shè)計荷

48、載為汽13級。國道324線廈門段改擴建工程要求將橋梁的設(shè)計荷載提高為汽超20級。為了探討原橋加固利用的可行性，1995年對原橋進行詳細(xì)的外觀檢查和荷載試驗。試驗結(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，強度等級均在C25以上； 連續(xù)梁各支點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，必需進行加固補強。 各跨中截面的實測撓度值，均小規(guī)范規(guī)定允許值。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月59精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述（2）加固設(shè)計要點 針對原橋為變高度連續(xù)梁的特點和只需對跨中正截面抗彎承載力進行

49、加固補強的要求，采用沿橋梁全長布置的直線型體外預(yù)應(yīng)力束加固。在每個梁肋兩側(cè)跨中截面下緣處對稱布置515.2鋼絞線，鋼絞線束在梁端張拉，采用OVM錨錨固，鋼絞線束采用鋼套管保護。（見圖3-4） 該橋第一次加固于1995年完成，據(jù)文獻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錨板處斷裂。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月60精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述 應(yīng)該指出文獻5介紹的橋梁加固施工的情況與文獻4介紹的加固設(shè)計方案（圖3-4）略有不同。實際實施時，體外預(yù)應(yīng)力筋束張拉改為采用自行

50、設(shè)計的游動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5認(rèn)為施工中采用的錨具選型不當(dāng)，游動錨板固定差，鋼絞線防護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，做了以下改進： 取消中間的游動錨板，仍采用通常布置的直線鋼絞線束，鋼鉸線束在一端橋臺張拉，另一端為固定端，采用OVM錨具。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月61精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述 取消鋼鉸線束外面的防護鋼套管，改為聚乙烯塑料包裹，并做好固定措施。 1999年按上述改進方案對所有8根體外預(yù)應(yīng)力筋束進行了更換。到目前使用情況良好。（3）方案評述 該加固設(shè)計巧妙地利用了原橋為

51、變高度連續(xù)梁的縱向布置特點和只需對跨中截面抗彎承載力加固的設(shè)計要求，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)力筋加固補強的原設(shè)計方案基本上是合理的。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月62精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述 施工中采用游動錨中間張拉方案，構(gòu)造不夠合理。，中間游動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。為了避免在橋臺端進行張拉的施工不便，可在連續(xù)梁支點截面下方設(shè)置錨固裝置，預(yù)應(yīng)力鋼筋分段設(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)用采用具有防松動裝置的專用OVM錨具，錨孔端部應(yīng)擴孔為喇叭型，以防

52、止鋼筋振動時，卡緊斷絲。 為了減少體外預(yù)應(yīng)力筋束的振動影響，對于較長的體外預(yù)應(yīng)力筋束，每隔610m，應(yīng)設(shè)置一個固定裝置。 體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采用專門生產(chǎn)的具有防腐蝕保護鋼絞線，我國一般采用PE管外套，內(nèi)裝黃油保護層。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月63精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述4安徽五河淮河大橋加固加寬設(shè)計10（1）加固加寬設(shè)計與施工要點 五河淮河公路大橋于1978年建成，60m+490m+60m帶掛孔T形剛構(gòu)。懸臂長度30m，橫斷面為變高度單箱雙室箱梁，掛孔30m簡支T梁5片，高1.9m，間距2.0m，頂寬同箱梁，見圖3-5。設(shè)計荷載汽車15級，掛80，人群荷載2

53、.5kN/m2，設(shè)計行車速度60km/h。該橋使用狀態(tài)良好，只是T構(gòu)懸臂撓度略大。營運23年之后，2001年計劃利用舊橋，加寬到4車道橋面總寬17.8m，荷載標(biāo)準(zhǔn)提高到汽車超20級，掛車120，人群荷載3.5kN/m2，設(shè)計車速100km/h。幾經(jīng)研究，擬采用在箱梁兩側(cè)將懸臂板加厚并加寬到4.72m，T構(gòu)墩頂設(shè)一矮塔，兩邊張拉斜拉索加固的方法，如圖3-6所示。 第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月64精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述 方案1：索塔兩邊各拉兩根繞過矮塔的斜拉索，每根拉索由22束415.2mm外包PE防護層鋼絞線組成，OVM5-4夾片錨。 方案2：采用一根繞過

54、矮塔的斜拉索，由2束OVM200-15-37型拉索組成，LSM15-37素錨具。 該橋采用部分卸載加固，主要施工步驟如下： 拆除原橋的人行道、欄桿及橋面鋪裝混凝土； 拆除原橋掛孔T梁的橫向聯(lián)系，卸下T梁； 鑿除原橋T構(gòu)箱梁的部分?jǐn)嗝?，在箱?nèi)增設(shè)用于錨固斜拉索的鋼筋混凝土錨固橫梁，加大箱梁翼緣板懸臂長度，加大T構(gòu)懸臂端支承橫梁（牛腿）的長度。澆筑T構(gòu)墩頂主塔； 安裝和張拉懸臂端斜拉索；第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月65精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述 安裝掛孔T梁； 澆筑橋面鋪裝混凝土，設(shè)置防水層和瀝青混凝土面層，安裝人行道及欄護。 計算結(jié)果表明，由于斜拉索的作用，改

55、變了原梁T構(gòu)的受力狀態(tài)，減輕了原梁T構(gòu)的負(fù)擔(dān)，在不增加原梁T構(gòu)斷面尺寸和配筋的情況下可以滿足汽超20，掛120的受力要求。加固后T構(gòu)懸臂的活載撓度值明顯減少。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月66精選ppt3-2 型橋梁加固方案評述（2）方案評述 將斜拉索結(jié)構(gòu)用于橋梁改造加固，結(jié)構(gòu)構(gòu)思新穎，加固效果顯著。由于斜拉索的作用，改變了結(jié)構(gòu)體系和截面應(yīng)力分布狀態(tài)，減輕了原結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，在保持原結(jié)構(gòu)斷面尺寸和配筋基本不變的前提下，可以大幅度地提高設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)。 該橋采用部分卸載加固方案，提高了加固材料斜拉索的利用效率。二期恒載（掛孔T梁及橋面鋪裝、人行道攔桿梁）和活載由加固后的索梁組合

56、體系承擔(dān)，充分發(fā)揮了斜拉索的作用。如果將原橋的掛孔30m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁改為鋼或鋼混凝土組合梁結(jié)構(gòu)，將橋面鋪裝層改為輕質(zhì)陶礫混凝土可以大幅度的降低二期恒載，將原橋T構(gòu)的加固工作量壓縮到最小。 重視T構(gòu)箱梁內(nèi)部新加結(jié)構(gòu)的構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計，采用植筋技術(shù)，保證新加鋼筋的牢固錨固。是新舊結(jié)構(gòu)整體工作的基礎(chǔ)。箱梁翼板加長部分，應(yīng)配置橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋。 第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計2005年1月年1月年1月67精選ppt第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算 4-1 橋梁加固薄弱構(gòu)件分階段受力特點 4-2 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算 4-3 橋梁加固薄弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算4-4 體外預(yù)應(yīng)力加固

57、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件 實用設(shè)計方法基本內(nèi)容2005年1月年1月年1月68精選ppt4-1 橋梁加固薄弱構(gòu)件分階段受力特點 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)件承載力計算，應(yīng)考慮分階段受力的特點，按兩階段受力構(gòu)件計算。 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面補強加固方法很多，從加固部位上可劃分為加筋類和加砼類兩種： 加筋類：采用加焊鋼筋、粘貼鋼板或其他纖維復(fù)合材料，對構(gòu)件的受拉區(qū)進行補強，或采用體外預(yù)應(yīng)力對構(gòu)件受拉區(qū)進行間接補強。第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算2005年1月年1月年1月69精選ppt4-1 橋梁加固薄弱構(gòu)件分階段受力

58、特點 直接加筋類加固構(gòu)件的受力特點是，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，后加補強材料的強度不能充分發(fā)揮作用，加固構(gòu)件的破壞由原梁受拉鋼筋控制，設(shè)計時應(yīng)考慮分階段受力的特點。 體外預(yù)應(yīng)力加固構(gòu)件應(yīng)按混凝土梁與體外預(yù)應(yīng)力筋組成的組合體系計算，并應(yīng)考慮分階段受力特點。 加砼類：采用加厚橋面板的方法，對混凝土受壓區(qū)進行補強，增加梁的有效高度，亦可達(dá)到提高構(gòu)件承載力的目的。對受壓區(qū)加砼類構(gòu)件來說，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構(gòu)件計算。 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行補

59、強。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)計時亦應(yīng)考慮分階段受力特點。第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算2005年1月年1月年1月70精選ppt4-2 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算 在試驗研究的基礎(chǔ)上，引入下列基本假設(shè)作為直接加筋類橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算的依據(jù)： 橋梁帶載加固應(yīng)考慮分階段受力特點。一期荷載效應(yīng)（自重及恒載效應(yīng)）由原梁承擔(dān)，構(gòu)件處于彈性工作階段，截面應(yīng)力（或應(yīng)變）按材料力學(xué)公式計算；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)；第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算2005年1月年1月年1月71

60、精選ppt4-2 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算圖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算圖式2005年1月年1月年1月72精選ppt4-2 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算 加固薄弱構(gòu)件正截面抗彎承載力計算公式，由內(nèi)平衡條件求得（圖3-1）：（4-1） （4-2） 公式的適用條件： （4-3） 2005年1月年1月年1月73精選ppt4-2 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計計算2005年1月年1月年1月74精選ppt4-2 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面