混凝土橋梁加固設計及案例分析綜合報告課件

混凝土橋梁加固設計及案例分析綜合報告1混凝土橋梁加固設計及案例分析綜合報告1目錄一、橋梁加固維修的重要意義二、上部結構加固方法Ⅰ、增大截面法Ⅱ、體外預應力加固技術Ⅲ、粘貼鋼板加固技術Ⅳ、粘貼碳纖維片材加固法Ⅴ、增強橋梁整體性的加固技術Ⅵ、改變結構體系加固法三、下部結構加固方法Ⅰ、基礎加固技術Ⅱ、橋墩加固技術Ⅲ、橋臺加固技術Ⅳ、橋梁頂升加固技術四、結束語2目錄一、橋梁加固維修的重要意義2一、橋梁加固維修的重要意義1、我國公路橋梁的現狀與加固技術改造需求隨著經濟的飛速發(fā)展，我國橋梁事業(yè)蓬勃發(fā)展，截至2005年底，全國通車公路中，現有各種橋梁共計33.66萬座，累計長度為1474.75萬延米，但主要以中小橋梁為主具體統(tǒng)計數據見下圖表。特大橋大橋中橋小橋數量/千座0.87623.971.7240.7累計長度/萬延米145.96512.53393.74422.53橋型結果3一、橋梁加固維修的重要意義1、我國公路橋梁的現狀與加固技術改截止2004年底，全國普查出危橋13,303座，達468,888延米（具體數據見下表）。國道省道縣道鄉(xiāng)道合計危橋數量/座93115964257572013,303累計長度/米56,26784,400154,733159,422468,888

由以上統(tǒng)計數據我們可知，我國公路橋梁總量大，但大多數都是早期設計的橋梁。這些橋梁技術標準低、通行能力及技術狀況差，設計荷載標準低，經過近些年的重載交通頻繁運行，普遍老化、衰退嚴重，絕大多數橋梁處于“帶病”堅持工作狀態(tài)。這些橋梁現有技術狀況差、承載能力低，無法滿足現在交通運輸的需求，形成公路運輸的“瓶頸”，嚴重影響整條線路的暢通，要想提高路網通行能力，保證現有橋梁的安全運營，就必須對其進行技術改造。近期修建的現代橋梁，從使用情況來看，不少橋梁均不同程度地存在安全與耐久性方面的隱患。如預應力梁橋普遍出現預應力損失偏大，撓度過大，斜向和縱橫向開裂等病害。又如高速公路中常用的空心板、小箱梁普遍出現梁端支撐受力不均，鉸縫縱向開裂嚴重，橫向連接削弱整體性差等現象。這些橋梁存在極大的安全隱患，亟需對其采取必要的技術改造措施，以提高其安全性和耐久性。4截止2004年底，全國普查出危橋13,303座，達468,8此外，由于橋梁結構的荷載改變（如有超重車的通行）也必需對其進行加固維修，確保重車的安全通行。超重車過橋及加固措施5此外，由于橋梁結構的荷載改變（如有超重車的通行）也必需對其進2、橋梁加固技術改造的目的及意義

確保橋梁安全、完整、適用與耐久橋梁結構長期受自然環(huán)境的侵蝕，在運營使用過程中難免不發(fā)生病害或損傷。為了確保結構物的安全與完整就要及時進行維修，若未得到及時的維修，由于病害的擴大，不但導致橋梁建筑物的提前破壞，勢必影響公路運輸的暢通，給國家與人民帶來重大的損失。2001年11月7日凌晨4點，從四川南部宜賓進入云南的咽喉要道宜賓南門大橋(長江大橋)發(fā)生懸索及橋面斷裂事故2004年6月10日6時50分，遼寧省盤錦市境內田莊臺大橋突然發(fā)生垮塌。62、橋梁加固技術改造的目的及意義確保橋梁安全、完整、適用與2007年05月14日凌晨5時15分，232省道位于常州漕橋附近的運村運河大橋，西半幅橋在一輛超載車輛過后突然坍塌，2007年5月9日中午12時50分左右，江西省鉛山縣鵝湖鎮(zhèn)傍羅大橋瞬間轟然倒塌。72007年05月14日凌晨5時15分，232省道位于常州漕橋2007年07月03日，一輛掛江蘇鹽城牌照的“斯太爾”大貨駛至江蘇無錫玉祁鎮(zhèn)北九頃橋橋面時，8根橋欄柱和約15米長、3米寬的半幅橋面突然坍塌，貨車墜入河中。2004年5月17日上午7時20分左右，一輛牌照為浙HD0712的重型罐式貨車，滿載水泥途經浙江龍泉境內西獨線5KM+600M周村一橋梁時，橋梁被壓塌，斷裂的橋梁連同車子一同墜入河中。82007年07月03日，一輛掛江蘇鹽城牌照的“斯太爾”大貨駛

提高原有橋梁的通行能力與承載力為了適用交通運輸發(fā)展的要求，需對橋梁結構進行拓寬加固，增加行車道寬度提高通行能力。對原設計荷載等級較低的橋梁，應根據實際情況，采用各種加固方法對舊橋加以改造，使原橋承載能力得到提高。舊橋加固的社會經濟效益 從目前我國基本建設投資來看，大量的資金用于新建高等級公路，用于國、省道，特別是縣鄉(xiāng)道路的技術改造的資金相當有限。由于資金短缺，不可能對技術狀況差的橋梁進行拆除重建，因為這樣做不僅要耗費大量的資金，而且工期也較長，因此世界各國都按照充分利用和革新的原則，對舊橋采取適當的加固改造措施，以滿足橋梁運營和延長其使用年限的需要。 國內舊橋加固或改造的經驗表明，在一般情況下，橋梁加固費用約為新建橋梁費用的10％～20％；雙曲拱橋的加固改造費用約為新建橋梁費用的20％～40％。舊橋加固改造措施可以在不中斷交通的條件下實施。因此，如何充分利用現有橋梁，對其進行有效的技術改造，將是今后相當長的一段時期內我國公路橋梁建設面臨的一個緊迫而特殊的任務。9提高原有橋梁的通行能力與承載力舊橋加固的社會經濟效益93、國外舊橋加固維修現狀1981年4月聯合國經濟合作與發(fā)展組織（OECD）主持召開了關于“道路橋梁維修與管理”會議，提出了如下六個方面的問題要求加以研究：a、如何正確評價現有橋梁的實際承載能力安全度的問題；b、如何及早地檢查橋梁產生的損傷及異?，F象，正確地檢定結構物的損傷程度，從而采用合理的維修加固方法問題c、橋梁損壞與維修加固的實際應用問題d、橋梁維修加固技術e、橋梁設計與維修管理的關系f、橋梁維修加固的未來展望。由此可見，對舊橋、危橋的加固維修，以及如何提高其承載力的問題研究、試驗與推廣，己經引起了世界性的關注。很多資料還表明，當前有些交通發(fā)達的國家，橋梁建設重點放在舊橋加固與改造方面，而新建橋梁己降為次要地位。據日本有關設計資料表明，結構建筑物包括公路橋梁在投入使用后一般分兩個周期對其承載能力和使用性能進行檢測、評價，一是投入使用后約20年，稱為小周期；二是約60年左右，稱為大周期。小周期對結構進行檢測的目的是確保結構建筑物處于完好的技術狀態(tài)；大周期是對結構建筑進行鑒定，判定其使用狀態(tài)，以便做出相應的對策。103、國外舊橋加固維修現狀1981年4月聯合國經濟合作與發(fā)展組二、上部結構加固方法Ⅰ、增大截面法

當梁的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不能滿足時，通常采用增大截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。這種方法是增大梁底面或側面的尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗彎強度，從而提高橋梁的承載能力。該方法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋。主要有以下幾種加固方式：（1）加厚橋面板加固法。即將原有橋面鋪張拆除，在原橋面上澆筑鋼筋混凝土補強層，以提高橋梁結構的抗彎剛度和承載力。（2）增焊主筋加固法。當梁的主筋應力超過容許范圍，而又受到橋下凈空限制時，可采用只增焊主筋的方法進行加固。（3）增加梁腋法。即將梁的下翼緣加寬加高，擴大梁的斷面，在新增加斷面中增設主筋（如右圖所示）11二、上部結構加固方法Ⅰ、增大截面法

當梁的強度、剛度增大截面加固法的優(yōu)缺點優(yōu)點：可以在橋下施工，簡單易行，有較明顯的效果。缺點：A、使混凝土的截面增大，結構自重增加較多；B、現場濕工作量大，養(yǎng)護時間較長，抗腐蝕性差；C、占用橋下凈空大，不適用于要滿足橋下有足夠凈空通航要求的橋；D、在混凝土施工時，影響交通。12增大截面加固法的優(yōu)缺點12加固實例1－紫坭大橋引橋加固

工程概況 紫坭大橋位于廣州市番禺區(qū)紫坭鎮(zhèn)，始建于1986年，全長420m，跨徑組合為7×20m+40m+60m+40m+7×20m，主橋為預應力混凝土T型剛構，引橋為20m普通鋼筋混凝土T梁橋。設計荷載等級汽-20、掛-100。根據2001年11月廣東省公路工程質量監(jiān)督站提供的橋梁檢測報告發(fā)現，紫坭大橋橋面系嚴重破損，引橋部分T梁多處出現裂縫。 由于船只撞擊，主橋中跨牛腿附近有豎向貫通裂縫，8#墩墩身有多處水平裂縫。根據建設單位要求，為配合道路改造對原橋進行加固補強。

加固方案設計及選比原橋引橋為20m普通鋼筋混凝土T梁,原梁截面如右圖所示。為使引橋加固達到恢復原荷載等級,且施工方便且費用節(jié)約的要求，提出3個加固方案進行比選。原T梁截面

13加固實例1－紫坭大橋引橋加固工程概況加固方案設計及選比原方案一：體外預應力法加固如下圖所示，預應力鋼筋采用精軋螺紋鋼筋。在梁端設置端錨塊，以夾持預應力鋼筋，斜筋與水平筋的轉接通過轉向塊完成，轉向塊設置滑動墊板以利滑動。預應力施加通過張拉水平筋完成。體外預應力加固方案圖14方案一：體外預應力法加固體外預應力加固方案圖14方案二：粘貼鋼板法加固如下圖所示，在T梁底部粘貼鋼板以提高抗彎能力，在梁端附近粘貼抗剪斜向鋼板。鋼板通過粘結劑及錨桿與原梁形成一體，共同受力。粘貼鋼板加固方案圖15方案二：粘貼鋼板法加固粘貼鋼板加固方案圖15方案三：增大截面法加固如下圖所示，在原梁外灌注混凝土及布置受力鋼筋，以增大原結構的截面，達到提高承載能力的目的。增大截面加一般構造圖16方案三：增大截面法加固增大截面加一般構造圖16三種方案選比綜合考慮施工難易程度、加固效果、長期性能及工程造價等因素，選擇增大截面法加固T梁。三種加固方案的綜合比較

體外預應力粘貼鋼板增大截面加固效果較好較好好施工難易程度較難較容易較難造價便宜高較便宜長期性能不確定可能銹蝕穩(wěn)定

增大截面法加固20mT梁，梁抗彎能力主要通過增加主受力鋼筋實現，在跨中增設8根Φ25mm的鋼筋。主筋端部逐根彎起以提供抗剪能力，在梁端1／4L范圍內布置U形箍筋與彎筋共同提供抗剪能力。主筋、彎筋、箍筋通過貫穿梁體的錨筋與原梁聯系，混凝土結合面充分鑿毛，以達到協同工作的目的。17三種方案選比三種加固方案的綜合比較體外預應力粘貼鋼板

加固設計結構分析為了考察增大截面法的有效性，分別對加固前與加固后的跨中抗彎承載力及斜截面抗剪能力進行了計算分析。加固設計結構計算分析中采用的是廣州市政設計院的BRCAD5.1，（計算模型及結果見下圖）。

計算結果匯總列于下表，從表中可能看出加固設計使20mＴ梁的承載力得到明顯的提高。該橋經過三個月的加固施工于2003年11月通車。經過廣東省公路工程質量監(jiān)督站動靜試驗表明，加固達到了設計目的，加固效果良好。計算值加固前設計值加固后設計值承力提高彎矩kN-mMj=1676.0Mu=2347.8Mu=3141.733.8%1/4L剪力kNQj=312.8Qu=429.9Qu=660.053.5%加固設計承載力對比表18加固設計結構分析計算結果匯總列于下表，從表中可能看出加結論通過紫坭大橋引橋加固的工程實踐，主要得到以下的結論與體會：(1)工程實踐表明增大截面法是加固普通鋼筋混凝土T梁的有效加固方法。 結構分析與復核計算證明抗彎、抗剪極限承載力有較大幅度的提高。(2)動靜載試驗表明，T梁整體情況良好，跨中最大撓度不到5mm。加固后運 營已近五年，效果良好。(3)由于橋梁規(guī)范對橋梁加固的設計計算方法沒有明確的規(guī)定。使加固設計 參照新橋設計的方法，應用時存在一定困難。設計驗算時，假定新舊混 凝土完全協同工作，這與實際情況有多大的的差異沒有量化的指標，成 為加固過程的不確定因素。(4)增大截面法施工還是比較麻煩，尚需仔細研究方便施工的方法。19結論19加固實例2－番禺蕉門大橋

工程概況廣州市番禺區(qū)蕉門大橋位于省道S257線上，為10跨16m簡支T梁橋，鉆孔灌注樁基礎，輕型橋臺。檢測單位的檢測報告表明，蕉門大橋主梁裂縫多且寬，需進行加固處理；6#立柱橫向裂縫，需加固處理；墩臺身、蓋梁砼破損、網裂嚴重，需進行加固處理；橋面鋪裝、伸縮縫破損，泄水孔堵塞等應處理。根據以上報告結論及現場勘察情況對蕉門大橋T梁、橋墩立柱采用增大截面法進行加固。加固設計簡圖如下：20加固實例2－番禺蕉門大橋工程概況20

加固設計結構分析加固設計結構計算分析中采用的是廣州市政設計院的BRCAD5.1，通過對結構加固前后進行建模計算分析（計算模型見下圖）。分析結論如下表，從表中可以看出加固前原設計滿足抗彎抗剪要求，增大截面加固后，抗彎抗剪能力大大提高，撓度也大大減少，增加了安全儲備。階段跨中所受到最大彎矩/kN·m跨中截面抗彎承載力/kN·m距支座1/2h0處斜截面最大剪力/kN距支座1/2h0處斜截面抗剪承載力/kN最大位移/mm（恒+汽20，掛100）（恒+汽20，掛100）（恒+汽超20，掛120）（恒+汽20，掛100）（恒+汽超20，掛120）加固前1157.5

1676329

623.3恒載活載-6.84-9.3加固后1259.71435.92363368.1420.51035.8-4.3-4.7計算結果比較分析計算分析模型21加固設計結構分析階段跨中所受到最大彎矩/kN·m跨中截面Ⅱ、體外預應力加固技術

1、加固機理

體外預應力加固法是通過梁體外布設鋼拉桿或撐桿，并與被加固的梁體錨固聯結，然后施加預應力，強迫后加的拉桿或撐桿受力，從而改變原結構的內力分布，并降低原結構應力水平，式結構總承載力顯著提高，且可減少結構的變形、裂縫的寬度。此方法簡單示意圖如下：2、技術特點及適用范圍

體外預應力加固法的特點就是通過對預應力索、拉桿施加預應力，改變原結構內力分布并降低原結構的應力水平，使一般加固結構中所特有的應力應變滯后現象得以完全消除，因此，后加部分與原結構能較好地共同工作，結構的總體承載能力可顯著提高。預應力加固法具有加固、卸荷、改變結構內力的三重效果，適用于采用一般方法無法加固或加固效果很不理想的較高應力狀態(tài)下的大跨度橋梁加固。22Ⅱ、體外預應力加固技術2、技術特點及適用范圍223、體外預應力筋的構造

體外預應力加固法構造設計的關鍵是拉桿（力筋）的錨固及與構件的連接，其設計準則是錨固承載力必須大于拉桿本身的承載力。從構造形式上看，主要由以下幾部分組成。

1、水平力筋（如圖2-1所示）水平力筋多由鋼筋、高強螺紋粗鋼筋、鋼絲束或鋼絞線組成。其作用是在梁底部位施加縱向預應力。從而對梁體產生反向彎矩，以抵消部分自重及活載產生的正彎矩，從而提高承載力。

2、斜筋（如圖2-1所示）斜筋亦稱斜拉桿，多由高強粗鋼筋或槽鋼做成。其作用是為梁端附近提供負彎矩和負剪力，從而提高梁的承載力。

圖2-1采用摩擦-黏結型錨固裝置的加固示意圖

233、體外預應力筋的構造233、上錨固點 （1）梁頂錨固（如圖2-2所示）（2）腹板錨固（如圖2-3所示）

圖2-2梁頂錨固構造示意圖圖2-3腹板鋼銷錨固構造示意圖

4、滑塊（板）（如圖2-4所示）

圖2-4楔形滑塊（板）構造示意243、上錨固點 圖2-4楔形滑塊（板）構造示

5、U形承托（如圖2-5所示）

6、水平筋固定座（如圖2-6所示)

圖2-5U形承托構造示意圖圖2-6水平筋固定支座構造示意圖25254、體外預應力加固法的優(yōu)缺點

優(yōu)點：A、作為一種主動的加固方法效果明顯，能大幅度改善原結構的受力狀況；B、自重增加很小，對墩臺基礎影響??；C、對橋梁運營影響小，可在不限制交通條件下施工；D、對橋梁損傷小,可做到不影響橋下凈空不抬高路面標高；E、可做為重車通行的臨時加固手段，又可以作為提高橋梁荷載等級的永久措施。

缺點：A、造價較高；B、對設備、施工技術要求高；C、由于轉向裝置和錨固點受到約束,行車時容易引起體外索的振動,預應力索的自由長度受到限制；D、體外索防護耐久、防腐性能差，容易受到意外的破壞;E、從力學特性上來講體外預應力索與周圍結構主體在同一截面上的變形是不協調的。264、體外預應力加固法的優(yōu)缺點26加固實例1－番禺紫坭大橋

工程概況及加固設計紫坭大橋位于廣州市番禺區(qū)，全長420m，跨徑組合為7×20m+40m+60m+40m+7×20m，主橋為預應力混凝土T型剛構，引橋為20m普通鋼筋混凝土T梁橋。根據2001年11月廣東省公路質監(jiān)站提供的橋梁檢測報告發(fā)現，紫坭大橋橋面系破損嚴重，引橋部分T梁出現裂縫。由于船只撞擊，主橋中跨牛腿附近有豎向貫通裂縫，8號墩墩身有多處水平裂縫。根據建設單位要求，為配合道路改造，原橋梁荷載等級擬提高到汽車一超20級，掛車一120。經結構分析驗算，必須對原結構進行加固補強。紫坭大橋及擴橋現狀27加固實例1－番禺紫坭大橋工程概況及加固設計紫坭大橋及擴橋現

根據檢測單位相關報告結論及現場勘察情況，采取相應的加固措施：（A）洪奇瀝第二大橋T構主梁采用體外預應力法加固，在牛腿抽蕊鉆直徑6cm孔，預應力鋼束穿過孔洞，錨固于T構主梁牛腿。并設置轉向橫隔墻。（B）

8號墩采用增大截面法加固，7號墩采用纏繞芳綸纖維布修復，主梁牛腿采用粘鋼加固，8號主跨掛梁采用粘貼復合材料布修復。（C）引橋加固方案一為粘貼鋼板加固，方案二為截大截面法加固。。（D）全橋重做鋪裝層、更換伸縮縫，鑿除舊人行道及欄桿，新做防撞欄。加固設計簡圖如下：體外預應力索布置立面圖28根據檢測單位相關報告結論及現場勘察情況，采取相應的加體外預應力索布置平面圖29體外預應力索布置平面圖29

紫坭大橋T構主橋加固計算分析

使用BRCAD計算分析軟件建立有限元分析模型，共計68個單元，73個結點（如下圖），分別對加固前后結構各階段進行分析。計算模型計算結果表明，體外預應力張拉時，應力最不利，最大壓應力為10Mpa。假定主梁為25號混凝土（從現場看情況較差，固按25號混凝土計算），則，則最大壓應力，運營使用階段（汽超－20，掛－120）最大壓應力為，根據規(guī)范要求，則。則體外預應力加固從施工階段到運營使用階段都能滿足要求。從計算結果可知體外預應力加固后，整個主梁截面壓應力水平提高，最大最小應力都增加1Mpa左右。增加了安全儲備。（加固前后結構應力比較見下頁）30紫坭大橋T構主橋加固計算分析使用BRCAD計算分加固前結構應力圖加固后結構應力圖31加固前結構應力圖加固后結構應力圖31

牛腿局部應力分析

通過結構分析可得到各施工階段混凝土應力情況。從圖中看出最大的壓應力5.5Mpa。最大拉應力5.8Mpa，發(fā)生在中腹板負彎矩區(qū)。若考慮頂、底參與承載及邊界約束作用，該處拉應力減半，則為2.9Mpa。普通鋼筋混凝土梁名義拉應力小3Mpa，在正常配筋的情況下，結構安全。鋼束張拉后牛腿應力圖

計算分析基本結論：1、按設計的施工體外預應力，在施工中及運營情況均能滿足規(guī)范要求。2、采用體外預應力加固（設計荷載等級：汽超－20、掛－120）較未加固（設計荷載等級：汽－20、掛－100）安全儲備增加，承載能力提高。3、通過牛腿局部應力分析，在體外預應力作用下，牛腿結構安全。32牛腿局部應力分析通過結構分析可得到各施工階段混

加固設計總結（１）加固后橋梁外觀美觀，修復如新。車輛荷載作用下，橋梁的性能良好，撓度較少、整體剛度較大。該橋的加固投入使用，極大地緩解了周邊道路的壓力。橋上的車流大且很多是重車。加固維修的意義重大。（２）加固費用得到有效控制，橋梁得到翻新，承載能力得到提高，經濟與社會效益明顯。（３）從現場情況看，引橋的承載力提高的幅度是較大的。從檢測單位的報告來看，橋梁在試驗荷載作用下的撓度很小，說明整體剛度大，加固效果直觀明顯。雖然其它指標并未完全滿足要求，但其它指標都是間接指標，受環(huán)境及邊界條件影響較大。所以引橋的加固效果是應該得到充分肯定的。（４）體外預應力加固橋梁是一種有效的加固方法，加固效率比較高。動靜載試驗結果表明，主橋加固效果良好。而主橋每個Ｔ構的加固僅用了１２束１５－６鋼絞線就達到了目的。施工快速簡單，錨固可靠。（５）設計單位與施工單位的充分溝通是非常必要的，加固設計為非常規(guī)設計，很多東西是在實踐中摸索，本次設計在與施工單位的相互交流的過程中解決了很多現場的問題，并優(yōu)化了設計方案。（６）體外預應力加固的應用一個主要障礙就是張拉控制，本次設計除張拉時采用雙控外，還在現場橋梁的整體情況進行監(jiān)控，邊張拉邊控制。這種方法值得推廣，以消除對體外預應力加固的畏懼心理。（７）本次橋梁加固是成功的，但是由于原橋本來的缺陷，還是要加強常規(guī)的定期檢查，以確保橋梁的安全暢通。33加固設計總結（１）加固后橋梁外觀美觀，修復如新。車輛荷載加固實例2－番禺洪奇瀝第二大橋

工程概況及加固設計廣州南沙洪奇瀝第二大橋（瀝心沙特大橋）位于南沙經濟技術開發(fā)區(qū)瀝心沙鎮(zhèn)。大橋全長787m，主跨為55m+85m+55mT型剛構帶掛孔結構（掛孔為25m預應力砼簡支T梁）；引橋為16m跨普通鋼筋砼簡支T梁及30m跨預應力砼簡支T梁兩種結構。根據檢測單位相關報告結論及現場勘察情況，采取相應的加固措施：（A）洪奇瀝第二大橋T構主梁采用體外預應力法加固，在T構箱梁內設置并張拉縱向體外預應力束，每個T構共設置4束9φs15.24的預應力鋼絞線成品索，控制張拉應力為930MPa，錨具采用OVM15—9成套錨具。牛腿箱梁頂板、腹板采用粘貼鋼板加固。（B）洪奇瀝第二大橋主橋T構主墩采用增大截面法加固。（C）關鍵部位裂縫采用壁可法灌漿修復。加固設計簡圖如下：34加固實例2－番禺洪奇瀝第二大橋工程概況及加固設計34主橋箱梁體外預應力加固示意圖35主橋箱梁體外預應力加固示意圖35體外預應力牛腿處錨固塊構造圖立面圖平面圖剖面圖36體外預應力牛腿處錨固塊構造圖立面圖平面圖剖面圖36錨具構造示意圖37錨具構造示意圖37墩頂預應力索鞍座構造示意圖38墩頂預應力索鞍座構造示意圖38

加固設計計算分析加固設計過程中采用BRCAD和橋梁博士分別按85規(guī)范、04規(guī)范進行建模驗算，此外還采用大型橋梁專用軟件MIDAS對橋墩加固前后結構振型分析,采用通用有限元軟件Ansys對牛腿等結構關鍵部位進行細部分析。具體分析結果如下：BRCAD計算分析(按85規(guī)范)計算模型計算結果表明：A、原橋在汽-20，掛-100作用下，在正常使用極限狀態(tài)以及承載力極限狀態(tài)下，應力驗算和抗彎抗剪驗算都能符合要求。B、在汽超－20，掛-120作用下，加固前后分析對比。

Ⅰ.在正常使用極限狀態(tài)下組合應力（正應力、主應力）對比如下表所示：結果表明加固后各截面的正應力，主壓應力有不同程度的增加，同時主拉應力有不同程度的減少。39加固設計計算分析BRCAD計算分析(按85規(guī)范)計算模型原橋與加固后兩階段階段相同截面組合應力（主應力）對比原橋與加固后兩階段階段相同截面組合應力（正應力）對比40原橋與加固后兩階段階段相同截面組合應力（主應力）對比原橋與加Ⅱ.在承載能力極限狀態(tài)下，T構懸臂主要截面抗彎，抗剪加固前后對比如下表所示：位置29號節(jié)點32號節(jié)點36號節(jié)點T構根部截面T構懸臂1/3截面T構懸臂2/3截面驗算內容剪力/KN彎矩/KN.m剪力/KN彎矩/KN.m剪力/KN彎矩/KN.m原橋(Y)8998.4240800.56650128686.54478.846728.6加固后(J)9071.1255757.87673.8146712.95499.355570.8(J-Y)/Y0.8％6.2％15％14％22.7％18.9％

小結：在汽超－20，掛－120的承載能力極限狀態(tài)下進行對比，加固后關鍵截面的抗力有不同程度的增加，其中抗剪能力最大增幅達22.7％，抗彎達18.9％。41Ⅱ.在承載能力極限狀態(tài)下，T構懸臂主要截面抗彎，抗剪加固前后（按2004規(guī)范、城－A荷載標準、橋梁博士分析軟件）計算模型計算結果表明：A、經驗算原橋在正常使用極限狀態(tài)以及承載力極限狀態(tài)下，梁體各截面抗彎、抗剪承載力均滿足《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTJD62-2004)規(guī)范要求。B、加固前后城-A級荷載組合應力對比取原橋和加固后T構主梁一側上緣正應力進行對比，對比位置如圖所示：42（按2004規(guī)范、城－A荷載標準、橋梁博士分析軟件）計算模城市－A級原橋與加固后組合應力比較（上緣）

通過以上驗算及分析對比洪奇瀝大橋加固前后的情況，加固后恒載作用下橋體各截面拉應力有不同程度的減少，而壓應力相對有一定的提高，因而提高了橋的應力儲備。在正常最不利荷載組合作用下其下邊緣受拉區(qū)域有較大的減少，能夠減少裂縫及提高梁體承載力。所以體外預應力加固達到了效果。階段正應力/MPa節(jié)點號123456789101112原橋(Y)最小6.156.858.58.17.737.446.796.426.14.913.341.67加固后(J)6.297.028.738.428.167.977.457.237.045.873.781.83(J-Y)/Y%2.32.52.745.67.19.712.615.419.613.29.6C、加固前后撓度變化對比原橋在城－A級荷載下T構最大懸臂端的撓度為9.17cm（向下）。加固后在城－A級荷載下T構最大懸臂端的撓度為7.39cm（向下）。進行加固前后對比：

說明加固后T構最大懸臂端的撓度減小。43城市－A級原橋與加固后組合應力比較（上緣）通過以上驗算T構牛腿分析（通用有限元軟件Ansys）分別采用三種荷載作用，對牛腿進行分析：1、掛梁恒載，2、偏心荷載，3、對稱荷載

計算實體模型1、掛梁恒載作用下，牛腿的受力圖在掛梁恒載作用下，牛腿出現拉應力，最大拉應力為4.44MPa，最大壓應力為5.64MPa44T構牛腿分析（通用有限元軟件Ansys）計算實體模型1、掛梁2、偏心荷載作用下，牛腿的受力圖3、對稱荷載作用下，牛腿的受力圖在對稱荷載作用下，最大拉應力為5.09MPa，最大壓應力為6.47MPa。在偏心荷載作用下，最大拉應力為5.3MPa，最大壓應力為6.61MPa；452、偏心荷載作用下，牛腿的受力圖3、對稱荷載作用下，牛腿的受加固實例3－博羅石洲大橋

工程概況博羅石洲大橋位于惠州市博羅縣園洲鎮(zhèn)境內，是博羅進入東莞市石排鎮(zhèn)的一座橋梁，該橋全長598.42m，跨徑組合為和25m預應力砼T梁，下部結構為灌注樁基礎。園洲岸為U形橋臺，石排岸為雙柱式橋臺。該橋設計荷載為汽車-20級，掛車-100，于1991年7月26日交工驗收后正式開放通車。該橋經廣東省公路工程質量監(jiān)測站檢測發(fā)現：該橋的主橋T構施工縫的開裂、漏水、滲白漿的現象較嚴重，其中牛腿第一節(jié)最嚴重。腹板多處出現斜裂縫，個別裂縫≥0.3mm，故建議對T構進行加固處理。根據檢測單位報告結論及現場勘察情況，采用體外預應力法加固T構箱梁；新增預應力拉桿法加固牛腿；增大截面法加固主墩以及其他方法對石洲大橋主橋部分進行加固。加固設計簡圖如下：46加固實例3－博羅石洲大橋工程概況46主橋加固總體示意圖47主橋加固總體示意圖47主橋箱梁體外預應力加固示意圖48主橋箱梁體外預應力加固示意圖48牛腿及腹板豎向預應力加固示意圖49牛腿及腹板豎向預應力加固示意圖49Ⅲ、粘貼鋼板加固技術

1、加固機理粘帖鋼板加固法一般采用環(huán)氧樹脂系列粘結劑將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結構物的受拉緣或薄弱部位，使之與原結構物形成整體共同受力，達到改善原結構的鋼筋及混凝土的應力狀態(tài)，限制裂逢、缺陷的進一步發(fā)展，從而達到加固補強、提高橋梁承載能力的目的。

2、技術優(yōu)點具有良好的強度、剛度，結構承載力提高較大，耐疲勞效果好；為彈性材料，具有良好的延性，不會發(fā)生結構脆性破壞；對于規(guī)則構件，施工較為簡便，僅增加少部分結構恒載及斷面尺寸；能有效封閉混凝土裂縫及缺陷；對結構的美觀影響較小。50Ⅲ、粘貼鋼板加固技術1、加固機理2、技術優(yōu)點50

3、技術缺點

耐潮濕及耐化學腐蝕性較差；因自重較大，粘貼時工藝較復雜，需要依賴錨固措施方可保證粘貼牢固。4、適用范圍

對于受彎構件，適用于受拉區(qū)、受壓區(qū)及抗剪要求的加固；對于受壓構件，適用于環(huán)向、側向加固。

受拉區(qū)抗剪要求513、技術缺點受拉區(qū)抗剪要求51

5、材料與構造要求

（1）加固所用的粘結劑必須是粘結強度高、耐久性好、具有一定彈性；（2）加固使用的鋼板，一般以3號鋼或16錳鋼為宜。鋼板、連接螺栓及焊接的強度設計值應按現行《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）規(guī)定采用；（3）粘鋼加固結合面的粘結強度，除粘結劑本身強度應確保外，主要取決與被加固構件混凝土強度。因此，粘結加固基層混凝土強度等級不應低于C15；（4）對于受壓區(qū)粘鋼加固，當采用梁側粘帖時，鋼板寬度不宜大于梁高的1/3；（5）粘帖鋼板在加固點外的錨固長度，除滿足計算外，尚應保證一定的構造要求:對于受拉區(qū)，不得小于200t（t為鋼板厚度），亦不得小于600mm；對于受壓區(qū)，不得小于160t，亦不得小于480mm；同時，錨固區(qū)尚宜增設U型箍板或螺旋等附加錨固措施；（6）為防止鋼板銹蝕，延緩粘結劑的老化，鋼板表面應作密封防水防腐處理。

5252加固實例－魚窩頭跨線橋

工程概況 魚窩頭跨線橋位于廣州市番禺區(qū)X303線南沙大道市橋通往南沙的一座跨線橋，該橋上部結構為連續(xù)箱梁，全長425.6m，橋跨組合為：25×17m。支座類型為橡膠支座（板式、盆式），下部結構為單柱式墩，鉆孔灌注樁基礎。設計荷載為汽－超20級、掛－120。 相關檢測單位報告表明：該橋箱梁腹板、底板的裂縫較多，應盡快封閉、加固。根據報告結論及現場勘察情況對魚窩頭跨線橋箱梁及橋墩進行加固，對局部進行維修。加固設計主要包括以下三方面：1、魚窩頭橋箱梁采用粘貼鋼板法加固。2、魚窩頭橋橋墩采用新增橫梁法加固。3、其它破損、裂縫采用相應的維修措施處理。加固設計示意圖如下：53加固實例－魚窩頭跨線橋工程概況53連續(xù)箱梁粘貼鋼板加固圖54連續(xù)箱梁粘貼鋼板加固圖54粘貼鋼板加固大樣圖55粘貼鋼板加固大樣圖55Ⅳ、粘貼碳纖維片材加固法1、加固機理碳纖維布加固修復技術是二十世紀八十年代開始在國際上出現的一種混凝土外部補強新技術。1981年瑞典人Meier首先采用粘貼碳纖維片材加固Ebach橋梁。這項技術在我國起步較晚，1997年開始理論研究，1998年有碳纖維加固實例。在這短短幾年的時間里該項技術迅速發(fā)展，得到了較深入的研究。它是通過粘結劑使碳纖維這種質輕、耐腐蝕、片材很薄、抗拉強度較高的材料與被加固部位共同受力，從而達到提高橋梁的承載力和限制裂縫寬度的目的。工程實踐應用56Ⅳ、粘貼碳纖維片材加固法1、加固機理工程實踐應用562、碳纖維復合材料 碳纖維片材具有輕質高強、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)異的物理力學性能，且施工簡單便捷是舊橋加固補強的理想材料。

碳纖維布碳纖維板材料碳纖維二級鋼筋比較結果抗拉強度3550MPa340MPa約10倍彈性模量235GPa200GPa較為接近572、碳纖維復合材料碳纖維布碳纖維板材料碳纖維二級鋼筋比較結果3、粘結材料A級碳纖維膠修平膠

外貼碳纖維加固技術的成功應用主要依賴于粘結劑的性能。碳纖維布的配套樹脂主要有底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂三種。底層樹脂的作用是通過滲透入混凝土來強化混凝土表面，提高混凝土表面的粘結性能；找平材料的作用是修補混凝土的缺陷部位以提高混凝土與碳纖維的粘結質量；浸漬樹脂的作用是充分浸潤碳纖維布，保證各碳纖維絲共同受力，同時保證碳纖維布與混凝土之間的共同工作。583、粘結材料A級碳纖維膠修平膠 外貼碳纖維加固技術的4、碳纖維加固技術特點(1)與其它加固方法相比，采用碳纖維布加固法不增加恒載和斷面尺寸，不影響結構外觀，不減小橋下凈空。(2)該法施工簡便，工期短，無需大型設備，不受空間限制，且因碳纖維布的隨型性極強的特點，可以適應不同構件的各種形狀，成型方便。(3)加固時碳纖維布通過環(huán)氧樹脂等粘結材料與原有構件有效粘結，不需設置錨栓及鑿開混凝土等，不會損傷原構件。(4)由于碳纖維材料優(yōu)異的物理力學性能，在對混凝土結構加固補強過程中可充分利用其高強度、高模量的特點來提高構件的承載力，改善其受力性能，達到高效加固的目的。(5)碳纖維布粘貼在混凝土表面，能有效封閉混凝土表面的裂縫，并能約束混凝土結構裂縫的生成與擴展。(6)碳纖維材料幾乎無腐蝕性和磁性，并具有較好的耐熱性，且其化學性質穩(wěn)定，不能與酸、堿、鹽等化學物質發(fā)生反應，具有良好的耐久性。(7)碳纖維布能在一個部位重疊粘貼，充分滿足構件的補強要求。594、碳纖維加固技術特點(1)與其它加固方法相比，采用碳纖維布在碳纖維加固施工過程中，要注意下列幾個方面：(1)被加固構件的基面應平整且具有一定強度，一般基面混凝土強度不低于C15。(2)加固用的碳纖維布一般不宜采取沿主纖維方向的搭接，特別是對受拉構件和受彎構件受拉區(qū)的加固。搭接部位應避開構件應力最大區(qū)段，搭接長度不應小于100mm，且搭接端部應平整無翹曲；多層搭接的各層接口位置不應在同一截面，每層接口位置的凈距宜大于200mm。(3)應注意底涂膠、找平膠、粘貼主膠、罩面膠等膠粘劑間的相容性。(4)粘貼施工應在氣溫高于5℃且為晴天時進行。(5)施工人員應注意保護，施工現場應做好防火等安全措施。5、碳纖維加固施工工藝構件表面處理涂刷底層樹脂找平修補表層防護粘帖RFP片材60在碳纖維加固施工過程中，要注意下列幾個方面：5、碳纖維加固施粘帖碳纖維布前的修平工作貼碳纖維加固施工現場61粘帖碳纖維布前的修平工作貼碳纖維加固施工現場61加固實例1－洪奇瀝大橋加固

工程概況洪奇瀝大橋位于廣珠東線番禺境內。該橋全長966.2米，橋跨組合為：12×16米＋7×30米＋52米＋80米＋52米＋5×30米＋16×16米，橋面凈寬為14.2米，主橋上部結構為單箱單室連續(xù)箱梁，引橋為16米普通鋼筋砼簡支T梁和30米預應力砼簡支T梁。下部結構主橋為空腹式箱型橋墩，引橋為雙柱式橋墩。 62加固實例1－洪奇瀝大橋加固工程概況62

主要病害洪奇瀝主線跨線橋主橋、引橋部分梁有多條豎向裂縫。加固措施對裂縫進行表面封閉、第21跨主梁貼碳纖維布（加固設計簡圖如下）。0#、43#橋臺掏空處填片石、灌注水泥砂漿。63主要病害63加固實例2－冼莊互通立交加固

工程概況冼莊互通立交主要包括主線跨線橋、匝道跨線橋和1～7#通道橋等橋梁。其中，主線跨線橋為上、下行兩座分離式橋梁，上部結構采用簡支預應力空心板，橋跨組合為6×21米+3×27米+21米，全長207米。下部結構采用獨柱墩和鉆孔灌注樁基礎。每座橋面凈寬11.75米，總寬26.20米。加固后荷載為汽車—超20級、掛車—120。

主要病害由于空心板梁簡支，而人行道挑板連續(xù)澆筑，所以墩頂位置的人行道挑板底面有開裂現象。匝道跨線橋的結構比主線跨線橋復雜，在0#臺處箱梁端部的橫梁發(fā)現有開裂現象。

加固措施對裂縫進行灌漿處理，對4#墩立柱頂箱梁底板裂縫進行粘貼碳纖維布封閉處理。（加固設計簡圖見下頁）64加固實例2－冼莊互通立交加固工程概況64箱梁底板裂縫進行粘貼碳纖維布封閉處理碳纖維布構造詳圖65箱梁底板裂縫進行粘貼碳纖維布封閉處理碳纖維布構造65Ⅴ、增強橋梁整體性的加固技術

有些橋梁，梁的主體性能好，但因橫向聯系薄弱，整體性差，而使承載能力降低，可采取加強橫向聯系的措施，增強橋梁的整體性，以達到提高承載能力的目的。常見的加固措施有：（1）加強橫隔板（梁）:增大橫隔板截面，或設置橫向拉緊鋼筋，加強橫梁與 縱梁的聯接作用。（2）增設橫隔板（梁）（3）鋪設橋面補強層:在新增橋面 混凝土中設置鋼絲網，或摻入 鋼纖維，使整體性增強。加強橫隔板66Ⅴ、增強橋梁整體性的加固技術有些橋梁，梁的主體性能好，但因加固實例－魚窩頭跨線橋

工程概況 魚窩頭跨線橋位于廣州市番禺區(qū)X303線南沙大道市橋通往南沙的一座跨線橋，該橋上部結構為連續(xù)箱梁，全長425.6m，橋跨組合為：25×17m。支座類型為橡膠支座（板式、盆式），下部結構為單柱式墩，鉆孔灌注樁基礎。設計荷載為汽－超20級、掛－120。 相關檢測單位報告表明：該橋箱梁腹板、底板的裂縫較多，應盡快封閉、加固。根據報告結論及現場勘察情況對魚窩頭跨線橋箱梁及橋墩進行加固，對局部進行維修。加固設計內容如下：1、魚窩頭橋箱梁采用新增鋼桁梁法加固。2、其它破損、裂縫采用相應的維修措施處理。加固設計示意圖如下：67加固實例－魚窩頭跨線橋工程概況67新增鋼桁梁加固示意圖68新增鋼桁梁加固示意圖68新增鋼桁梁斷面圖69新增鋼桁梁斷面圖69新增鋼桁梁細部構造圖70新增鋼桁梁細部構造圖70Ⅵ、改變結構體系加固法1、加固機理

改變結構體系加固橋梁通常是指是增設附加構件和進行技術改造，使橋梁的受力體系和受力狀況發(fā)生變化，從而起到減小承重構件構件的應力，改善橋梁的性能，達到提高橋梁承載能力的目的。2、技術方法

改變結構體系加固法是一種“變被動加固為主動加固”的方法。該方法需要對原結構的現狀進行仔細的調查，對其承載潛能進行正確的評價，用周密、細致可靠的計算分析確定體系轉換的方法和施工工藝流程，以達到加固、修復病橋的目的。改變結構體系加固常用的方法有以下幾種：（1）變簡支梁為連續(xù)梁法；（2）將多跨簡支梁改造為橋面連續(xù)簡支梁法；71Ⅵ、改變結構體系加固法1、加固機理71（3）增加輔助墩法；（4）八字支撐法；72（3）增加輔助墩法；（4）八字支撐法；72（5）將梁式橋轉換為梁拱組合體系法；（6）改橋為涵洞法；（7）鋼索斜拉加固法。73（5）將梁式橋轉換為梁拱組合體系法；（6）改橋為涵洞法；73

3、構造要求

（1）梁（板）端頭結構應無破損現象；（2）為保證橋面鋪裝與原梁體共同參與結構作用，梁頂要鑿毛，有條件還要設置抗剪、栓釘，橋面鋪裝采用收縮較小的混凝土；（3）梁端間隙截面也要鑿毛，有利于膨脹混凝土的添塞密實；（4）對于焊縫連接鋼筋，焊縫滿足規(guī)范要求；（5）新增負彎矩鋼筋可綁扎或焊接在外露的箍筋上，若無箍筋可用栓釘固定；

（6）對于簡支梁空心板，其簡支變連續(xù)時的新增抗負彎矩筋及混凝土澆筑結構如右圖所示。空心板梁橋簡支變連續(xù)體系結構示意圖74空心板梁橋簡支變連續(xù)體系結構示意圖74

4、施工工序鑿除橋面鋪裝，拆除伸縮縫，梁頂鑿毛鑿開連接部混凝土保護層要連接的相鄰梁端用膨脹混凝土添實焊接梁端頂層外露縱向鋼筋配置剩余負彎矩鋼筋重新安裝伸縮縫，澆筑橋面鋪裝75鑿除橋面鋪裝，拆除伸縮縫，梁頂鑿毛鑿開連接部混凝土保護層要加固實例－佛山三山南橋

工程概況 三山南橋全長132.8m，分跨形式為25.6+40.0+40.0+25.6m，為預應力混凝土組合式連續(xù)梁橋，下部結構為雙柱式鉆孔灌注樁基礎和橋梁墩臺，橋面全寬11.0m，機動車道8.0m，人行道2×1.5m，原設計荷載等級為汽車－20，掛車－100，人群荷載3.5kN/m2。

主要病害 根據北京市市政工程研究院深圳分院的《佛山市南海區(qū)三山南橋外觀檢測及靜動載試驗評估報告》，知三山南橋地區(qū)的交通量較大，而橋梁的設計荷載僅為汽-20，橋梁處于超載運營狀態(tài)。加固前全橋立面圖76加固實例－佛山三山南橋工程概況加固前全橋立面圖76

加固設計根據北京市市政工程研究院深圳分院的《佛山市南海區(qū)三山南橋外觀檢測及靜動載試驗評估報告》，知三山南橋地區(qū)的交通量較大，而橋梁的設計荷載僅為汽-20，橋梁處于超載運營狀態(tài)，建議對該橋進行加固。加固后設計荷載：汽超－20級，掛車－120。加固措施如下：

a、縱梁采用增設鋼管樁支撐加固；

b、橫梁采用粘貼鋼板法加固；

c、增鋪橋面鋪裝層，內布雙層鋼筋網。

加固后全橋立面圖77加固設計加固后全橋立面圖77新增支點立面圖78新增支點立面圖78

計算分析1、模型的建立本次驗算主要針對全橋上部結構進行，采用空間桿系梁格法，共劃分單元522個單元，505個節(jié)點；斜撐、立柱、主墩與承臺固結；橫梁與縱梁鉸接，結構離散圖（加固后）如下圖所示。計算分析有限元模型79計算分析計算分析有限元模型792、驗算截面為了計算能更有效地指導加固方案的設計，本文選擇關鍵截面作為控制點，結構橋梁各結構受力情況和規(guī)范要求對結構進行混凝土結構極限承載力分析。具體驗算截面部位如下：截面編號123456關鍵部位跨中斜撐頂部墩頂主墩根部斜撐根部立柱考慮到三山南橋地區(qū)的交通量較大，需要提高荷載標準，因此采用驗算荷載等級：汽超－20，掛－120。驗算截面位置三山南橋驗算的關鍵部位802、驗算截面截面編號123456關鍵部位跨中斜撐頂部墩頂主墩3、驗算結果通過結構計算，加固前后承載力對比分析結果如下表所示，可知加固前，結構不滿足極限承載力要求，加固后，結構的受力得到改善，結構的極限承載力得到提高，加固效果明顯。三山南橋加固前后彎矩對照表（KN·M）序號加固前加固后后/前*100﹪14969.2451372.77627.623069.7562329.92475.833412.524764.50122.4橫梁承載力878.6481501.932170.9三山南橋加固前后剪力對照表(KN)序號加固前加固后后/前*100﹪11156.415922.3479.721719.065556.69832.33878.801198.91622.6橫梁承載力795.3891106.522139.1三山南橋加固前后柱壓力對照表(KN)序號加固前加固后后/前*100﹪42347.5861983.83984.555150.6371872.91536.36559.324320.19157.2結構受力對比813、驗算結果三山南橋加固前后彎矩對照表（KN·M）序號加固前4、計算結論 通過橋梁結構分析軟件建立混凝土組合式連續(xù)拱梁橋結構分析模型，計算確定了結構受力最大的部位，這與裂縫出現部位相吻合。對跨中增設鋼管樁及橫梁采用粘貼鋼板的加固方法進行計算分析。通過加固前后的受力對比，得出以下結論，表明了加固設計對提高該橋的承載能力作用是很明顯的。1、三山南橋加固后設計能夠滿足汽超－20、掛－120的的設計要求。2、采用邊跨和中跨增設鋼管支撐的方法，主梁截面減小了正彎矩、剪力，增加安全儲備，提高抗彎、抗剪承載力。3、由于鋼管支撐的影響，和原橋相比，斜撐、立柱、主墩受力減小。4、盡管汽車荷載等級提高，截面彎矩反而減小，因而提高了主梁的承載能力儲備，達到了加固效果。824、計算結論82三、下部結構加固方法擴大基礎加固法；鋼筋混凝土套箍加固法；增補樁基加固法；人工地基加固法；Ⅰ、基礎加固技術擴大基礎加固法增補樁基加固法人工地基砂樁加固法

墩臺基礎在使用過程中，由于車輛荷載的加重以及自然作用的影響，會引起基礎產生沉降、墩臺出現傾斜和過大裂縫。為此，根據墩臺基礎不同的損壞程度，不同的結構狀況進行維修加固，以延長橋梁使用壽命。常見的加固方法有：83三、下部結構加固方法Ⅰ、基礎加固技術擴大基礎加固法增補樁基加Ⅱ、橋墩加固技術

橋墩在使用過程中會出現：（1）水平、豎向和網狀裂縫；（2）混凝土剝落、空洞和老化；（3）鋼筋外露、銹蝕；（4）結構變形、移位移等。因此，根據橋墩不同的損壞程度，不同的結構狀況進行維修加固，以延長橋梁使用壽命。常見的加固方法有：

a.貼鋼板加固法；

b.

鋼筋混凝土套箍加固法；

c.

加樁（柱）加固法；

d.水泥灌漿加固法；

e.化學灌漿加固法。用鋼筋砼圍帶加固橋墩84Ⅱ、橋墩加固技術橋墩在使用過程中會出現：（1）加固實例－龍崗大橋

工程概況 龍崗大橋位于廣州市白云區(qū)Y013線上，中心樁號為K4+214，在當地龍崗村跨越流溪河。該橋建于1993年，是一座彎橋，全長185m，橋面寬度為16m（2m人行道+12m行車道+2m人行道）。本橋上部結構為（5×15）m簡支T梁+（30+40+30）m普通鋼筋砼雙箱連續(xù)剛構梁；下部結構為薄壁墩，基礎為鋼筋砼承臺和鉆孔灌注樁；橋臺為鋼筋砼橋臺，鉆孔灌注樁基礎。

主要病害樁基砼保護層嚴重剝落、鋼筋籠銹蝕嚴重。1＃墩樁基病害

85加固實例－龍崗大橋工程概況1＃墩樁基病害85

2＃墩樁基出現砼剝落、露筋現象

4#墩樁基病害照片，斷面嚴重削弱，鋼筋銹蝕不見

862＃墩樁基出現砼剝落、4#墩樁基病害照片，斷面嚴重削弱，

加固方案設計及比選設計方共提供8個加固方案，具體如下表，經過綜合選比最終選擇方案一。方案名稱方案優(yōu)點方案缺點估算造價方案一（新承臺在舊承臺頂面）施工較方便，承臺不用水下施工橋下施工空間較低313萬元方案二（新承臺在舊承臺底面）不需進行預應力施工需進行水下施工，承臺工程量較大，造價較高364萬元方案三（新承臺在舊承臺兩側）施工較方便，承臺工程量較小，造價較低

預應力管道成孔難度大、對原承臺破壞較大，存在不安全因素297萬元方案四（1＃及2＃墩采用擴大基礎）樁基工程量較小鋼板樁及封底砼工程量較大，造價較高421萬元方案五（原樁修復利用）工程造價較低方案成立尚有待檢測、論證171萬元方案六（采用微樁加固基礎）與原結構接近工程造價較高，僅加固基礎350萬元方案七（采用微樁加固基礎）與原結構接近工程造價較高，僅加固基礎304萬元方案八（橫向托換樁基）兩側施工較方便水下施工，工程造價較高。334萬元87加固方案設計及比選方案名稱方案優(yōu)點方案缺點估算造價方案一

加固方案設計圖88加固方案設計圖88

加固方案計算分析1、計算方案針對修復方案一，做對比計算，計算一，原結構計算；計算二，原承臺、樁基不參與結構計算，換為新承臺、樁基；計算三，原承臺、樁基和新承臺、樁基共同參與結構計算。

2、結構計算軟件及計算內容本次結構計算運用橋梁博士V3.03進行計算，對三個計算方案，分別進行全橋二維平面桿系建模，模型考慮了樁基剛度對結構計算的影響。計算荷載內容包括：結構恒載、砼收縮、砼徐變、汽車活載、溫度力及基礎沉降等。三個計算方案采用完全相同的荷載工況。89加固方案計算分析1、計算方案893、計算結果A、計算（原橋梁計算）節(jié)點節(jié)點位置彎矩（kN*m）軸力（kN）剪力（kN）豎向位移（mm）水平位移（mm）9＃單元右截面（10）邊跨跨中2.72E+040886-29.8-1524＃單元左截面（24）薄壁墩墩頂箱梁截面-5.50E+044033.09E+03-12.8-8.527＃單位右截面（28）薄壁墩墩頂箱梁截面-5.18E+04-5251.97E+03-12.8-7.4743＃單元右截面（44）中跨跨中2.87E+04-55.1539-31-22.187＃單元左截面（24）薄壁墩墩頂-3.49E+031.04E+04846-12.8-8.590＃單元左截面（28）薄壁墩墩頂3.97E+038.92E+03-992-12.8-7.47B、計算（加固后）節(jié)點節(jié)點位置彎矩（kN*m）軸力（kN）剪力（kN）豎向位移（mm）水平位移（mm）9＃單元右截面（10）邊跨跨中2.64E+040-140-29.2-14.224＃單元左截面（24）薄壁墩墩頂箱梁截面-5.79E+048745.31E+03-12.5-7.5527＃單位右截面（28）薄壁墩墩頂箱梁截面-5.25E+04-1.05E+033.01E+03-12.5-6.543＃單元右截面（44）中跨跨中2.82E+04-650-594-30.2-21.887＃單元左截面（24）薄壁墩墩頂-4.33E+039.02E+031.33E+03-12.5-7.5590＃單元左截面（28）薄壁墩墩頂5.02E+038.09E+03-1.57E+03-12.5-6.5903、計算結果A、計算（原橋梁計算）節(jié)點位置彎矩（kN*m）Ⅲ、橋臺加固技術增建輔助擋墻加固法撐壁法加固埋置式橋臺

根據橋臺不同的損壞程度，不同的結構狀況，常用的加固方法有：后臺加孔減載或換填土加固法；后臺增設拉桿、撐墻或擋土墻加固法；鋼筋混凝土圍帶或鋼箍加固法錨定板加固法撐壁法加固埋置式橋臺錨定板加固法91Ⅲ、橋臺加固技術增建輔助擋墻加固法撐壁法加固埋置式橋臺1、橋梁頂升技術的背景與意義

在國內，由于橋梁沉降、通航等級提高、下穿道路等級提高、路線改造等引起橋下凈空不足時，在這種情況下，一般是采用正常的施工方法－拆除、重建。而舊橋的拆除耗時、費力，并面臨施工期長、對原有交通影響大、成本高及危害環(huán)境等嚴重問題的困擾。Ⅳ、橋梁頂升加固技術南安舊美林大橋的拆除惠州西枝江大橋的拆除921、橋梁頂升技術的背景與意義Ⅳ、橋梁頂升加固技術南安舊美林

橋梁頂升技術抬升舊橋僅需幾個月，可以最大限度地減輕阻斷交通所帶來的交通壓力，且對環(huán)境影響較小，最重要的是其投資較少，相對于建一座新橋經濟劃算，所以其優(yōu)點是十分顯著的。

圖片說明：自1968年底通車以來，30多年以來一直是溝通中國大江南北最繁華的通道，最大日車流量曾達到創(chuàng)紀錄的6.54萬輛，為原設計通車能力的4.36倍。這座在新中國建橋史上有著特殊意義的大橋的存廢去留，成為各界人士關注的焦點。其中東南大學的李愛群教授提出采用大橋整體頂升的辦法，在保留長江大橋的原貌基礎上，從根本上解決橋下凈空不足的問題。南京長江大橋93 橋梁頂升技術抬升舊橋僅需幾個月，可以最大限度地減輕以天津獅子林橋為例進行比較：我國第一座采用整體抬升技術改造的橋梁工程：獅子林橋主橋成功回梁就位，該橋被整體抬升1.27m

。見下表加固方案總投資施工周期拆除重建4196.5萬元約八個月整體頂升1532.3萬元一個半月比較：整體頂升方案拆除重建方案要省2664.2萬元，時間上節(jié)省六個半月，整體頂升方案優(yōu)勢明顯。天津獅子林橋加固方案比較

所以綜上所述：尋求一種既快速可靠的，又可以最大限度減少施工的不良影響的舊橋改造新技術－橋梁頂升技術是十分有必要的，而且也是十分迫切的。94以天津獅子林橋為例進行比較：我國第一座采用整體抬升技術改造的2、橋梁頂升技術的定義和優(yōu)點定義：橋梁頂升技術是指通過千斤頂及其他輔助設備，在保證橋梁結構安全的情況下，將其頂起升高至設計高度的一種新型的橋梁加固復位技術。在橋梁頂升過程中，要求做到不損害橋梁原結構，使頂升后的橋梁結構和頂升前的結構同樣穩(wěn)定、安全、完整。橋梁頂升技術主要有以下優(yōu)點：

1.對交通影響較小、甚至可以不中斷交通，有利于社會穩(wěn)定；

2.對環(huán)境污染較小、對環(huán)保有利；

3.施工快速、比其他方法省錢；

4.該方法操作主動、安全、易于控制；

5.修復效果顯著、經濟性明顯。952、橋梁頂升技術的定義和優(yōu)點定義：橋梁頂升技術是指通過千斤3、橋梁頂升復位系統(tǒng)組成橋梁頂升復位系統(tǒng)大致由幾部分組成：

1.千斤頂系統(tǒng)；

2.頂升限位系統(tǒng)；

3.頂升臨時支撐系統(tǒng)；

4.頂升反力系統(tǒng)；

5.頂升監(jiān)控系統(tǒng)。立式液壓千斤頂液壓千斤頂3.1千斤頂系統(tǒng)963、橋梁頂升復位系統(tǒng)組成橋梁頂升復位系統(tǒng)大致由幾部分組成：3.2頂升限位系統(tǒng)橫向限位裝置縱向限位裝置973.2頂升限位系統(tǒng)橫向限位裝置縱向限位裝置973.3頂升臨時支撐系統(tǒng) 在橋梁頂升過程中，為了使頂升順利完成，需在千斤頂液壓缸周圍布設臨時鋼支撐。橋墩頂升抱柱梁及支撐布置圖3.4頂升反力系統(tǒng)（1）頂升基礎：盡量利用原有承臺或蓋梁作為頂升反力基礎；（2）抱柱梁（3）頂升分配梁 具體位置見上圖所示983.3頂升臨時支撐系統(tǒng)橋墩頂升抱柱梁及支撐布置圖3.4頂3.5頂升監(jiān)控系統(tǒng) 橋梁頂升過程是一個動態(tài)過程，隨著蓋梁的提升，蓋梁的縱向偏差、立柱傾斜率、伸縮縫處的板梁間隙等會發(fā)生變化，為此要設置一整套監(jiān)控系統(tǒng)保證橋梁的整體姿態(tài)。監(jiān)控包括結構的平動、轉動和傾斜。計算機同步監(jiān)控系統(tǒng)及頂升系統(tǒng)

同步控制系統(tǒng)流程如下所示：人機控制電子控制系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)橋梁頂升傳感器993.5頂升監(jiān)控系統(tǒng)計算機同步監(jiān)控系統(tǒng)及頂升系統(tǒng)同步

4、國內外研究發(fā)展現狀

橋梁的頂升技術在國外已經應用多年，大部分關鍵性原理和技術已經成熟，目前已有大量成功的范例。①．2002年在美國，BalfourBetty建筑公司和ENERPAC（恩派克）公司利用液壓控制同步頂升系統(tǒng)在不中斷交通的情況下對美國最高的大橋——金門大橋進行了抗震改造。②．法國米勞大橋是世界上最高的大橋。美國實用動力集團公司運用頂升技術解決大橋總重36000噸的鋼結構橋面平移就位難題。金門大橋米勞大橋1004、國內外研究發(fā)展現狀 橋梁的頂升技術在國外已經頂升技術在國內的應用北京首都機場機庫網架屋面提升上海證券大廈鋼天橋整體提升東方航空公司雙機位機庫整體提升上海大劇院6075噸鋼屋架整體提升101頂升技術在國內的應用北京首都機場機庫網架屋面提升上海證券大廈

天津獅子林橋改造工程運用同步頂升技術，使橋梁能滿足VI級航道標準的要求，解決了橋梁通航凈空不足的難題。該方案對舊橋凈空改造效果明顯有效。天津獅子林橋102天津獅子林橋改造工程運用同步頂升技術，使橋梁能滿足VI級加固實例－內環(huán)路廣園西立交B線

工程概況 廣州市內環(huán)路廣園西立交B線NB22b--NB28b軸橋梁上部結構為5X24+22m普通鋼筋砼連續(xù)箱梁，該橋于1999年建成。由于地鐵五號線西草區(qū)間隧道盾構施工導致NB22b--NB28b聯橋梁各墩產生了不同程度的沉降，箱梁的底板和腹板均產生較多裂縫（頂板無從觀測），嚴重威脅到橋梁的使用安全。墩頂標高及沉降如下表所示：樁號設計圖墩頂高程（m）竣工圖墩頂高（m）實測墩頂高程（m）（長勘院）絕對沉降（mm）相對沉降（mm）NB22b32.02732.02731.971-56-19NB23b32.30132.30132.264-370NB24b32.9332.9332.838-92-55NB25b33.20533.20532.918-287-250NB26b-132.13632.13631.986（北側）-150-113NB26b-232.088（南側）-48-11NB27b-131.68531.68531.598（北側）-87-50NB27b-231.628（南側）-57-20NB28b-131.0231.0230.958（北側）-62-25NB28b-230.968（南側）-52-15103加固實例－內環(huán)路廣園西立交B線工程概況樁號設計圖墩頂高程（

加固設計 根據檢測單位相關檢測報告結論及現場勘察情況對廣園西立交NB22b－NB28b軸上部結構（鋼筋砼連續(xù)箱梁)提出以下加固方案。①在NB24b-NB26b支座處架設臨時支撐；②頂升NB25b墩，調整NB26b墩支座；③粘貼碳纖維布（方案一）；④箱梁腹板和底板處貼鋼板（方案二）；⑤裂縫采用壁可法進行封閉。頂升復位設計示意圖見下頁。104加固設計104斷樁頂升復位設計示意圖105斷樁頂升復位設計示意圖105斷樁頂升復位設計示意圖106斷樁頂升復位設計示意圖106B、在恒載+限載（5t小汽車）+支承強迫沉降位移后，結構的彎矩和剪力包絡圖如下所示。剪力包絡圖(kN·m)彎矩包絡圖(kN·m)107B、在恒載+限載（5t小汽車）+支承強迫沉降位移后，結構的彎C、在恒載+汽-20+支承強迫沉降位移后，結構的彎矩和剪力包絡圖如下所示。剪力包絡圖(kN·m)彎矩包絡圖(kN·m)108C、在恒載+汽-20+支承強迫沉降位移后，結構的彎矩和剪力包2、計算結論與建議 通過對各種方案的計算分析，可以得到以下結論：（1）根據地鐵19號累計沉降值和現場施工實際情況，當NB26b軸北側墩梁底 頂升400kN時，梁體北側脫離支座。理論計算得出NB26b軸北側與南側 的不均勻沉降差為59mm。 （2）各施工階段支座反力表 （3）在NB24b、NB25b軸墩頂斷開，結構內力調整重新分布，變化較大，施 工過程中應注意。1092、計算結論與建議109謝謝！110謝謝！110混凝土橋梁加固設計及案例分析綜合報告111混凝土橋梁加固設計及案例分析綜合報告1目錄一、橋梁加固維修的重要意義二、上部結構加固方法Ⅰ、增大截面法Ⅱ、體外預應力加固技術Ⅲ、粘貼鋼板加固技術Ⅳ、粘貼碳纖維片材加固法Ⅴ、增強橋梁整體性的加固技術Ⅵ、改變結構體系加固法三、下部結構加固方法Ⅰ、基礎加固技術Ⅱ、橋墩加固技術Ⅲ、橋臺加固技術Ⅳ、橋梁頂升加固技術四、結束語112目錄一、橋梁加固維修的重要意義2一、橋梁加固維修的重要意義1、我國公路橋梁的現狀與加固技術改造需求隨著經濟的飛速發(fā)展，我國橋梁事業(yè)蓬勃發(fā)展，截至2005年底，全國通車公路中，現有各種橋梁共計33.66萬座，累計長度為1474.75萬延米，但主要以中小橋梁為主具體統(tǒng)計數據見下圖表。特大橋大橋中橋小橋數量/千座0.87623.971.7240.7累計長度/萬延米145.96512.53393.74422.53橋型結果113一、橋梁加固維修的重要意義1、我國公路橋梁的現狀與加固技術改截止2004年底，全國普查出危橋13,303座，達468,888延米（具體數據見下表）。國道省道縣道鄉(xiāng)道合計危橋數量/座93115964257572013,303累計長度/米56,26784,400154,733159,422468,888

由以上統(tǒng)計數據我們可知，我國公路橋梁總量大，但大多數都是早期設計的橋梁。這些橋梁技術標準低、通行能力及技術狀況差，設計荷載標準低，經過近些年的重載交通頻繁運行，普遍老化、衰退嚴重，絕大多數橋梁處于“帶病”堅持工作狀態(tài)。這些橋梁現有技術狀況差、承載能力低，無法滿足現在交通運輸的需求，形成公路運輸的“瓶頸”，嚴重影響整條線路的暢通，要想提高路網通行