橋梁檢測評定與加固技術(shù)（第2版） 課件 第8章 8.8 改變結(jié)構(gòu)體系加固技術(shù)

第八章橋梁上部結(jié)構(gòu)的改造與加固技術(shù)——改變結(jié)構(gòu)體系加固技術(shù)南京林業(yè)大學江蘇·南京改變結(jié)構(gòu)體系加固技術(shù)技術(shù)原理與特點改變結(jié)構(gòu)體系加固技術(shù)是采用改變結(jié)構(gòu)受力圖式，使外荷載在結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳遞、分布發(fā)生改變，達到原結(jié)構(gòu)的截面內(nèi)力發(fā)生改變或轉(zhuǎn)移，使受力控制截面得到緩解該技術(shù)提高了結(jié)構(gòu)的承載能力、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)剛度，從而達到加固的目的通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系以減小梁內(nèi)力的一種加固方法常見類型匯總方法簡支變連續(xù)將多孔簡支梁改為連續(xù)粱減小跨徑法將單孔簡支粱改為支撐梁拱-斜拉組合體系將中、下承式拱改為拱斜拉組合體系梁變矮塔斜拉橋?qū)⑦B續(xù)粱、連續(xù)剛構(gòu)改變?yōu)閹炝篢形剛構(gòu)封閉鉸支承，改變?yōu)檫B續(xù)剛構(gòu)鋼桁（箱）梁橋增加纜索成為自錨式吊橋斜拉橋、吊橋相互增加纜索成為索拉組合結(jié)構(gòu)中承式、下承式拱橋增加系桿承受推力成為無推力系拱橋改變結(jié)構(gòu)體系加固的特點特點原因承載力提高大結(jié)構(gòu)內(nèi)力通常有著根本性的變化病害橋梁結(jié)構(gòu)分析復雜邊界條件的改變，施工及使用的損傷缺失導致傳力路徑和承載能力復雜增加新的構(gòu)件，使之形成材料各異、剛度不一的新老組合構(gòu)件簡支變連續(xù)此方法是將原兩跨及兩跨以上簡支梁梁端連續(xù)起來使受力體系由原來的簡支轉(zhuǎn)換為連續(xù)，減小跨中正彎矩，提高結(jié)構(gòu)的承載能力，同時減小伸縮縫數(shù)量，提高行車舒適性。適用于多跨簡支梁因配筋不足、截面尺寸偏小，使橋梁跨中截面抗彎承載能力明顯不足及下彎撓度較大的情況簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁加固方法簡支梁變連續(xù)梁原理該方法應用在舊橋橋梁加固中，通過對梁端進行結(jié)構(gòu)改造，形成墩頂連續(xù)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換，充分利用原有結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力，橋梁跨中的彎矩顯著減小（a）改造前彎矩圖（b）改造后彎矩圖簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁彎矩分布變化拆除附屬結(jié)構(gòu)暴露梁端鋼筋梁端填塞焊連負筋恢復附屬結(jié)構(gòu)配置負鋼拆除附屬結(jié)構(gòu)：鑿除橋面鋪裝，拆除伸縮縫，梁頂鑿毛暴露梁端鋼筋：鑿開簡支梁要做連續(xù)的端部上緣混凝土保護層，使梁端頂層縱向鋼筋及箍筋外露梁端填塞：相鄰梁端間隙用膨脹混凝土添塞密實焊連負筋：焊接梁端頂層外露縱向鋼筋，作為支點負筋部分配置負筋：繼續(xù)配置剩余負彎矩鋼筋恢復附屬結(jié)構(gòu)：重新安裝伸縮縫，澆筑橋面鋪裝簡支變連續(xù)工藝根據(jù)現(xiàn)有支座以及伸縮縫計算適宜的聯(lián)系跨數(shù)，或先定出連續(xù)跨數(shù)最后驗算伸縮縫以及支座是否滿足要求計算簡支梁恒載、欄桿、人行道荷載計算橋面鋪裝在體系轉(zhuǎn)變后的連續(xù)梁上的內(nèi)力計算活載在連續(xù)梁體系上的內(nèi)力根據(jù)內(nèi)力組合計算沿梁頂增設的縱向受力鋼筋數(shù)量進行強度驗算設計計算步驟與要點技術(shù)特點加固后橋梁能夠體現(xiàn)連續(xù)結(jié)構(gòu)具有的結(jié)構(gòu)整體剛度好、伸縮縫少、行車平順舒適、跨中彎矩小、抗震性能好等優(yōu)點改變以往簡支梁橋由于長年運營所形成的橋面連續(xù)較差,變形較大,耐久性差等缺點增設支撐法八字撐架加固法是在原橋主梁下加設八字形斜撐作支撐，使一跨簡支梁變?yōu)閺椥灾С械娜邕B續(xù)梁，其下端支撐在橋墩上或者承臺頂面及河床上，其上端支承于梁底，中部有時加設托梁各片主梁下斜撐及托梁均設置橫系梁，以加強整體性減小跨徑法減少跨徑法示意圖

依靠原橋墩在橋墩兩側(cè)修筑矮塔，支柱頂面布置剛性或柔性拉索，拉吊起橋底已布置的鋼梁或加強后的梁橫隔板，為原橋上部結(jié)構(gòu)提供彈性支撐，使原簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁斜拉加固法斜拉加固法示意圖鑿除墩頂處梁端翼緣板或墩頂處人行道板為矮塔留出空間原橋墩帽作為矮塔基礎，設置栓釘或嵌入鋼筋，修筑矮塔對支點梁上緣進行補強加固布置斜拉索并施加預應力錨固于已設置的鋼橫梁施工工序斜拉加固法適用范圍

適用于梁撓度過大，承載能力不足的情況，特別適用于簡支跨多，墩低的梁橋

矮塔斜拉加固方法是將原有連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構(gòu)、T構(gòu)改變?yōu)榘崩庸谭椒ㄟB續(xù)梁（連續(xù)剛構(gòu)、T構(gòu)）變?yōu)榘崩瓨蜻B續(xù)梁變?yōu)榘崩瓨蚣庸谭ㄊ疽釺構(gòu)變?yōu)榘崩瓨蚣庸谭ㄊ疽猓╝）兩對拉索方案（b）一對拉索方案該橋梁原為帶掛孔T形剛構(gòu)橋梁，后進行了加寬和荷載等級提高的加固，擬采用在箱梁兩側(cè)將懸臂板加厚并加寬、T構(gòu)墩頂設一矮塔，兩邊張拉斜拉索加固的方法連續(xù)梁（連續(xù)剛構(gòu)、T構(gòu)）變?yōu)榘崩瓨蚣庸碳夹g(shù)優(yōu)缺點優(yōu)點缺點提高結(jié)構(gòu)承載能力，降低撓度計算難度大方法新穎獨特，加固效果顯著超靜定次數(shù)增多具有景觀效應新建橋塔構(gòu)造復雜施工難度大梁拱組合加固法梁拱組合加固法示意其他結(jié)構(gòu)體系變換法在既有墩臺處補砌墩臺，設置拱座采用外加預應力或用千斤頂使梁體產(chǎn)生一定的上拱度，對原橋部分卸載，以減小橋梁的恒載應力裝配預制的拱肋或現(xiàn)澆拱肋卸除千斤頂或部分拆除預應力索，使新老結(jié)構(gòu)共同作用，由梁式橋轉(zhuǎn)為拱梁組合體系增設縱梁加固法采用增設承載力高、剛度大的新縱梁，新梁與舊梁相連接，共同受力。荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布，使原有梁中所受荷載減少，加固后的橋梁承載能力和剛度得到提高（a）原T梁結(jié)構(gòu)（b）增設縱梁方案1（c）增設縱梁方案2某國道竣工于1970年11月,橋梁總長為1070.4m。橋面凈寬7m+2×0.75m人行道;上部結(jié)構(gòu)為裝配式鋼筋混凝土T型梁,每孔5片T梁,T梁間設有5道橫隔板。下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土雙柱式墩,鉆孔灌注樁基礎簡支變連續(xù)加固T梁應用實例裝配式鋼筋混凝土T梁原結(jié)構(gòu)斷面圖中支點處T梁應新增橫系梁(1)利用原橋墩臺,在墩頂處將簡支梁形成6孔一聯(lián)的連續(xù)結(jié)構(gòu)體系,

墩頂采用預應力連續(xù)結(jié)構(gòu)和單支座支撐形式(2)對主梁采用粘貼玻璃纖維布加固適當提高截面的承載能力;橫隔板局部澆注形成剛結(jié);對于寬度大于0.25mm的裂縫進行封閉注膠處理綜合考慮后采取如下的加固措施裝配式鋼筋混凝土T梁原結(jié)構(gòu)T梁立面圖(3)橋面鋪裝全部鑿除,重新澆注混凝土及攤鋪瀝青混凝土;損壞的T梁翼緣,鑿除其損壞部分,現(xiàn)澆翼緣混凝土(4)變換支座位置,并全部更換為普通橡膠支座；原鋼板伸縮縫更換為XF80伸縮縫簡支變連續(xù)加固裝T梁方案（單位：cm）普特桑德大橋建成于1970年，是一座采用懸臂施工法修建的預應力混凝土單室箱梁橋，跨中設鉸，由兩側(cè)填充巖石、各長28m的橋臺段來平衡主跨重量由于懸臂過量下?lián)?，普特桑德大橋在其設鉸處，正經(jīng)受著嚴重的坡度不連續(xù)性問題，主跨中心處下?lián)霞s450mm，該橋的某些部位抗剪能力也不足連續(xù)梁變矮塔斜拉橋加固挪威普特桑德大橋結(jié)構(gòu)及病害將原結(jié)構(gòu)改建成矮塔斜拉橋，在原結(jié)構(gòu)主跨原支點處采用倒Y形鋼橋塔及在每一部分懸臂上設置2對斜拉索的設計方案“主跨”與“背跨”的斜拉索分別在上部結(jié)構(gòu)箱梁底板外緣及填充巖石的錨碇段(橋臺)處張拉加固方法普特桑德大橋連續(xù)梁變矮塔斜拉橋加固方案在主跨原支點處設置倒Y形鋼橋塔完成效果1完成效果2普特桑德大橋連續(xù)梁變矮塔斜拉橋加固過程及效果東明黃河公路大橋是我國首座長聯(lián)大跨徑預應力混凝土剛構(gòu)—連續(xù)組合體系梁式橋，于1993年10月建成。主梁采用單箱單室三向預應力箱梁結(jié)構(gòu)該橋主橋腹板出現(xiàn)與頂板呈40°?60°夾角的斜向裂縫，多數(shù)分布在跨長L/4和3L/4附近，箱梁還存在如底板橫向裂縫、頂板縱向裂縫及橫隔板U形裂縫等其他形式的裂縫為了有效地改善主橋的受力狀況和抬升跨中截面高度，于2014年提出采用斜拉體系加固方案對該橋進行加固剛構(gòu)—連續(xù)組合梁變矮塔斜拉橋加固加固施工方案東明黃河公路大橋剛構(gòu)—連續(xù)組合梁變矮塔斜拉橋加固方案新增樁基礎托梁與托架該斜拉體系主要由新增樁基礎、橋塔、托梁、托架、箱內(nèi)鋼支撐及斜拉索等結(jié)構(gòu)組成新增樁基礎共32根，以承擔橋塔荷載加固施工細節(jié)索鞍斜拉索與索鞍吊裝索鞍鞍體承擔斜拉索豎向力，其鞍體通過滾輪組件與鞍體底板連接，鞍體底板與索鞍底板通過高強螺栓連接索鞍鞍體下部為標準鋼箱籠，中塔采用多層鋼錨箱形式，錨箱設置于橋塔上部斜拉索錨固區(qū)每半跨設置短索和長索各1對（共64根斜拉索），長索主梁錨固端距橋跨中心線22.15m，長、短索間距為10.2m對稱布置，通過托梁錨固端搭設的張拉平臺進行斜拉索張拉施工梁端錨頭牽引矮塔斜拉結(jié)構(gòu)完成效果加固改造后，橋梁受力得到改善，跨中截面高度得到抬升，結(jié)構(gòu)自振頻率得到極大改善，結(jié)構(gòu)豎向位移響應也明顯減少，加固效果明顯思考題增大截面加固技術(shù)的技術(shù)原理和主要特點有哪些？請簡述增大截面加固技術(shù)的施工工藝。增大截面加固技術(shù)有哪些主要設計構(gòu)造要求？增大截面加固技術(shù)與新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的計算原理有哪些不同？粘貼鋼板加固技術(shù)的技術(shù)原理和主要特點有哪些？簡述粘貼鋼板加固技術(shù)的施工工藝。粘貼鋼板加固技術(shù)有哪些主要設計構(gòu)造要求？纖維復合材料（FRP）具有哪些力學性能特點？粘貼FRP加固技術(shù)具有哪些優(yōu)缺點？常用纖維復合材料（FRP）有哪些種類和形式？思考題簡述粘貼纖維復合材料（FRP）加固技術(shù)的施工工藝。粘貼FRP抗剪加固的粘貼形式？粘貼FRP抗彎加固技術(shù)有哪些主要設計構(gòu)造要求？簡述粘貼纖維復合材料（FRP）加固技術(shù)與粘貼鋼板加固技術(shù)的技術(shù)原理和施工工藝的異同點。體外預應力加固技術(shù)的基本原理是什么？有哪些優(yōu)缺點？簡述體外預應力加固施工的一般工藝流程？體外預應力加固技術(shù)應注意哪些設計構(gòu)造？體外預應力加固技術(shù)的轉(zhuǎn)向塊有哪些類型及具體形式？鋼絞線網(wǎng)—聚合物砂漿加固技術(shù)的原理和特點？簡述鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固技術(shù)的施工流程？思考題簡述預應力鋼絲繩—聚合物砂漿加固技術(shù)的原理與特點？預應力鋼絲繩—聚合物砂漿加固技術(shù)應注意哪些設計構(gòu)造？簡述預應力鋼絲繩—聚合物砂漿加固技術(shù)的施工流程？比較鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固技術(shù)與預應力鋼絲繩-聚合物砂漿加固技術(shù)的技術(shù)原理和施工工藝的異同點。改變結(jié)構(gòu)體系加固技術(shù)的技術(shù)原理是什么？有哪些具體的方式？改變結(jié)構(gòu)體系加固技術(shù)具有哪些特點？何謂簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁加固方法？繪圖說明連續(xù)梁變?yōu)榘崩瓨蚣庸谭椒ǖ脑聿⒄f明其應用場景？如何對橋梁加固方案評價其合理性？橋梁上部結(jié)構(gòu)有哪些常用加固技術(shù)？試簡要比較分析其各自優(yōu)缺點。思政課堂我國“雙碳”戰(zhàn)略目標是我國為世界貢獻中國智慧與中國力量。為順利實現(xiàn)“雙碳目標”，土木工程行業(yè)是節(jié)能減排的關(guān)鍵和重點領域。對在役橋梁進行高效加固，延長橋梁的使用壽命，減少了橋梁拆除與新建的碳排放量，符合可持續(xù)發(fā)展的理念思政課堂橋梁加固技術(shù)方法多樣，各有其優(yōu)缺點和適用場景，沒有某種單一加固技術(shù)能夠獨打天下，橋梁工程師應破除迷信，辯證分析實際工程問題，優(yōu)化選擇針對性加