橋梁結(jié)構(gòu)病害分析與改造加固設(shè)計(jì)(3)

1、橋梁結(jié)構(gòu)病害分析與改造加固設(shè)計(jì)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(jì)至2003年底，全國公路網(wǎng)中尚有危橋10443座，378439延米。要實(shí)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(chǎng)的巨大潛力，吸引了國內(nèi)外眾多有遠(yuǎn)見卓識(shí)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(jìn)加固技術(shù)大量涌進(jìn)中國加固市場(chǎng)，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(jìn)了我國橋梁改造工作的發(fā)展。 提高橋梁改造加固設(shè)計(jì)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(jì)是比新建橋梁設(shè)計(jì)復(fù)雜得多的系統(tǒng)工程。我國目前的狀況是“有實(shí)力的大設(shè)計(jì)院無暇顧及，不愿意干，技術(shù)力量較差的小型設(shè)計(jì)單位又干不了”，橋梁改造加固設(shè)計(jì)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(duì)橋梁加固設(shè)計(jì)不熟悉。橋梁改造加固設(shè)計(jì)審核制度不規(guī)范，沒有明確的加固設(shè)計(jì)資質(zhì)要求，橋梁加固設(shè)計(jì)市場(chǎng)管理混亂。整頓和規(guī)范橋梁加固市場(chǎng)，提高橋

3、梁改造加固設(shè)計(jì)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(jì)存在的主要問題是： （1）基層養(yǎng)護(hù)管理和設(shè)計(jì)部門，橋梁病害診斷技術(shù)力量薄弱，橋梁檢測(cè)手段落后。橋梁病害診斷是進(jìn)行橋梁加固設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)，只有診斷清楚，才能對(duì)癥下藥。橋梁檢測(cè)是橋梁病害診斷與分析的重要手段，檢測(cè)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(jì)相結(jié)合。 （2）考慮結(jié)構(gòu)損傷影響的承載力評(píng)估方法還不夠完善。 （3）橋梁改造加固總體設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)思路不夠開闊，應(yīng)用技術(shù)單一，設(shè)計(jì)深度不夠。 （4）個(gè)別橋梁加固設(shè)計(jì)生搬硬套國外或國內(nèi)其他行業(yè)的設(shè)計(jì)方法，忽略了橋梁帶載加

4、固分階段受力的特點(diǎn)。有些加固設(shè)計(jì)只做宏觀的定性分析，缺少科學(xué)地定量分析計(jì)算，設(shè)計(jì)帶有很大的隨意性。 針對(duì)我國目前橋梁改造加固加固市場(chǎng)的混亂局面，加強(qiáng)橋梁養(yǎng)護(hù)、管理及設(shè)計(jì)與施工技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)是整頓橋梁加固市場(chǎng)的重要內(nèi)容之一。特別是在全國基層的橋梁養(yǎng)護(hù)、管理及設(shè)計(jì)與施工人員中，普及橋梁病害診斷與加固設(shè)計(jì)知識(shí)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(píng)估第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)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(cuò)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(jì)、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(dòng)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(jìn)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(hù)鋼筋免遭酸性介質(zhì)的侵蝕，起到了“鈍化”保護(hù)作用。碳化的實(shí)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(huì)發(fā)生銹蝕。2 氯離子的侵蝕 氯離子對(duì)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(duì)混凝土的侵蝕屬于化學(xué)侵蝕，對(duì)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(huì)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯開裂，所以有時(shí)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(qiáng)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(gè)邊緣出現(xiàn)不平狀態(tài)（錯(cuò)臺(tái)）；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(shí)間來判斷，堿骨料反應(yīng)裂縫出現(xiàn)的時(shí)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(shí)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(qiáng)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(shí)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(shí)采取修補(bǔ)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(duì)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(huì)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(shí)間的推移，腐蝕會(huì)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(duì)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(jìn)一步退化的惡化循環(huán)。因此，對(duì)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(qiáng)混凝土的密實(shí)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(hù)層的厚度，防止由于混凝土保護(hù)層碳化引起鋼筋鈍化膜的破壞。對(duì)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(bǔ)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(shí)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(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)，首先應(yīng)從對(duì)結(jié)構(gòu)的裂縫調(diào)查、檢測(cè)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(kuò)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(shí)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，即會(huì)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(shí)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(duì)

14、裂縫原因的分析是裂縫危害性評(píng)定，裂縫修補(bǔ)和加固的依據(jù)，若對(duì)裂縫不經(jīng)分析研究就盲目進(jìn)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(xiǎn)。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(qiáng)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(shí)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(shí)踐證明，在正常條件下，裂縫寬度小于0.3mm時(shí)，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(jiǎn)稱）規(guī)定：鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)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(jiǎn)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(jì)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(diǎn)（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(jì)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(xiǎn)，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(jì)錯(cuò)誤和施工方法不當(dāng)所造成的。例如：鋼筋錨固長度不足、計(jì)算圖式與實(shí)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(diǎn)錯(cuò)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?；A(chǔ)不均沉降引起的上部結(jié)構(gòu)的裂縫，實(shí)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(duì)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(jìn)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(shí)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(hù)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(shí)，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(shí)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?；炷帘砻媸湛s變形受到混凝土內(nèi)部約束或其他約束限制時(shí)，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(hù)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(qiáng)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)，在混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，即會(huì)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(chǎng)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(shí)，構(gòu)件截面受到均勻溫差的作用，可忽略橫截面兩個(gè)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(shí)，在混凝土內(nèi)部就會(huì)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(shí)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(shí)清理，使伸縮縫和支座失靈等，當(dāng)溫度急劇變化時(shí)，結(jié)構(gòu)伸長受到約束，上部橋跨結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)這種截面均勻溫差裂縫，嚴(yán)重者還可能造成墩臺(tái)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(shí)，會(huì)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(jiǎn)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(qiáng)度極限值時(shí)，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(hù)時(shí)，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(huì)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(duì)超靜定結(jié)構(gòu)還會(huì)產(chǎn)生阻止撓曲變形的約束應(yīng)力。有時(shí)此溫度應(yīng)力是相當(dāng)大的，尤其是混凝土早期強(qiáng)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(diǎn)： 裂縫發(fā)生在板上時(shí)，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(cuò)。 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(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，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(píng)估2-1 在役混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力與耐久性評(píng)估的基本概念 2-2 考慮鋼筋腐蝕影響的承載能力評(píng)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(píng)估的基本概念 混凝土結(jié)構(gòu)受到損傷后，需要對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的原因和程度進(jìn)行分析，對(duì)損傷對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性的影響進(jìn)行評(píng)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(píng)估 在役結(jié)構(gòu)剩余使用壽命評(píng)估 在評(píng)估分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)濟(jì)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(píng)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(píng)定通常采用以下三個(gè)途徑： 根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求對(duì)照橋梁的存在的缺陷及病害進(jìn)行綜合評(píng)定例如我國中對(duì)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(hù)第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評(píng)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(píng)估的基本概念 管理部門推廣使用的也屬于綜合評(píng)估方法，這種評(píng)估方法只能給出宏觀的分析結(jié)果。 現(xiàn)場(chǎng)

26、荷載試驗(yàn)評(píng)估方法 通過現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)（靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)）可直接檢測(cè)結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力。荷載試驗(yàn)與理論計(jì)算分析相結(jié)合是比較符合實(shí)際的承載力評(píng)定方法，但試驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)難度高，經(jīng)費(fèi)支出大，目前尚難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。 理論計(jì)算分析評(píng)估方法 在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和病害檢測(cè)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(jì)算結(jié)構(gòu)承載力是國內(nèi)采用的承載力評(píng)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(píng)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(píng)估的基本概念 結(jié)構(gòu)的剩余使用壽命預(yù)測(cè)是耐久性評(píng)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(píng)估是個(gè)目前尚未很好解決的科研課題，它涉及到鋼筋銹蝕破壞機(jī)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(duì)在役結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)估和剩余壽命預(yù)測(cè)，大多還是依賴有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員作出經(jīng)驗(yàn)性評(píng)價(jià)和處理意見。第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評(píng)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(píng)估方法1、鋼筋銹蝕對(duì)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(qiáng)度降低； 鋼筋腐蝕后，混凝土保護(hù)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(qiáng)度和極限強(qiáng)度 鋼筋腐蝕對(duì)其力學(xué)性能的影響取決于腐蝕程度。試驗(yàn)研究表明，腐蝕鋼筋的屈服強(qiáng)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(píng)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(píng)估方法 牛荻濤 在綜合分析試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上，給出了腐蝕鋼筋實(shí)際屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度計(jì)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(píng)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(píng)估方法 （2）腐蝕鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能退化對(duì)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(duì)變形鋼筋橫肋的銹蝕將降低鋼筋和混凝土之間的機(jī)械咬合力，保護(hù)層混凝土銹脹開裂甚至脫落，則降低外圍混凝土對(duì)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(shí)，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(píng)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(píng)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(duì)鋼筋腐蝕引起的粘結(jié)力退化規(guī)律及其對(duì)受拉鋼筋強(qiáng)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(gè)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(yàn)研究表明，鋼筋的截面損失率大于10%時(shí)，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(jì)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(píng)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(píng)估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評(píng)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(píng)估方法 對(duì)使用多年的在役結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力評(píng)估時(shí)，應(yīng)考慮鋼筋腐蝕的影響。其承載力計(jì)算基本方程與一般鋼筋混凝土構(gòu)件基本相同，只是在計(jì)算鋼筋應(yīng)力項(xiàng)時(shí)，應(yīng)采用腐蝕鋼筋的實(shí)際屈服強(qiáng)度和腐蝕后的有效截的面積，并計(jì)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(jì)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(píng)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(píng)估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評(píng)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(jì)算簡(jiǎn)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(píng)估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評(píng)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(píng)估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評(píng)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(píng)估方法 應(yīng)該指出，公式（2-4）和（2-5）是針對(duì)受拉鋼筋腐蝕的單筋T形截面導(dǎo)出的，由于計(jì)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(jì)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(shí)，則應(yīng)考慮其對(duì)承載力的影響。2、斜截面抗剪承載力 對(duì)在役結(jié)構(gòu)的斜截面抗剪承載力計(jì)算，應(yīng)考慮斜裂縫對(duì)混凝土抗剪承載力的影響，及鋼筋銹蝕對(duì)箍筋和彎起鋼筋抗剪承載力的影響。斜截面抗剪承載力計(jì)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(píng)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(píng)

34、估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評(píng)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(píng)估方法第二章 混凝土結(jié)構(gòu)承載能力及耐久性評(píng)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(jì) 3-1 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)的原則3-2 型橋梁加固方案評(píng)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(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(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

35、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(jì)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(jì)的原則 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

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(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。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)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(jì)的原則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)、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(duì)薄弱構(gòu)件進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)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(jì)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(jì)的原則 在受拉區(qū)直接增設(shè)抗拉補(bǔ)強(qiáng)材料，例如：補(bǔ)焊鋼筋，粘貼鋼板，粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維（碳纖維、芳綸纖維）等。這種加固方法，設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮橋梁帶載加固分階段受力特點(diǎn)。后加補(bǔ)強(qiáng)材料的強(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值。特別是采用直接粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維加固時(shí)，在極限狀態(tài)下，復(fù)合纖維的高強(qiáng)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(fèi)。若不考慮分階段受力特點(diǎn)，過高的估計(jì)了后加補(bǔ)強(qiáng)材料的作用，設(shè)計(jì)是不安全的。 采用預(yù)加力原理進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，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(bǔ)強(qiáng)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(jì)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(jì)的原則 應(yīng)該指出，在進(jìn)行橋梁加固方案設(shè)計(jì)時(shí)，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(duì)受拉區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)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(duì)配筋率較大，單純采用受拉區(qū)加固補(bǔ)強(qiáng)，仍不能滿足設(shè)計(jì)荷載要求時(shí)（例如：設(shè)計(jì)荷載由汽15，提高到公路級(jí)），可采用加厚橋面的方法同時(shí)對(duì)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(jì)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(jì)的原則 加強(qiáng)橋面鋪裝層與原梁翼板的整體連接，設(shè)計(jì)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(jì)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(bǔ)強(qiáng)工作量壓縮到最少。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月49精選ppt3-2 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見圖31，原橋?yàn)榭鐝絃=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。第三章

41、 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月50精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述（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(jì)2005年1月年1月年1月51精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述（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

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(qiáng)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(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。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月52精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述（4）方案評(píng)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(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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)復(fù)合纖維，增強(qiáng)混凝土的抗裂能力。 第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月53精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述2洪河1號(hào)橋 設(shè)計(jì)單位：原哈爾濱建筑

44、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。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月54精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述 （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

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(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原橋橋臺(tái)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(jì)2005年1月年1月年1月55精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述（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(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，新加基礎(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)身插入錨固鋼筋。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月56精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述（4）方案評(píng)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(qiáng)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(jì)2005年1月年1月年1月57精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述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(jiǎn)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(jì)2005年1月年1月年1月58精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述 原橋的設(shè)計(jì)荷

48、載為汽13級(jí)。國道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。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月59精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述（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

49、加固補(bǔ)強(qiáng)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(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，鋼絞線束采用鋼套管保護(hù)。（見圖3-4） 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。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月60精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述 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

50、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。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月61精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述 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 該加固設(shè)計(jì)巧妙地利用了原橋?yàn)?/p>

51、變高度連續(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。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月62精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述 施工中采用游動(dòng)錨中間張拉方案，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，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(dòng)裝置的專用OVM錨具，錨孔端部應(yīng)擴(kuò)孔為喇叭型，以防

52、止鋼筋振動(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，我國一般采用PE管外套，內(nèi)裝黃油保護(hù)層。第三章 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)2005年1月年1月年1月63精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述4安徽五河淮河大橋加固加寬設(shè)計(jì)10（1）加固加寬設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn) 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(jiǎn)支T梁5片，高1.9m，間距2.0m，頂寬同箱梁，見圖3-5。設(shè)計(jì)荷載汽車15級(jí)，掛80，人群荷載2

53、.5kN/m2，設(shè)計(jì)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(yùn)23年之后，2001年計(jì)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(jí)，掛車120，人群荷載3.5kN/m2，設(shè)計(jì)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(jì)2005年1月年1月年1月64精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)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(hù)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(jì)2005年1月年1月年1月65精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)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(hù)。 計(jì)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(jì)2005年1月年1月年1月66精選ppt3-2 型橋梁加固方案評(píng)述（2）方案評(píng)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(jì)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(jì)，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(jì)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(jì)計(jì)算 4-1 橋梁加固薄弱構(gòu)件分階段受力特點(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 4-3 橋梁加固薄弱構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算4-4 體外預(yù)應(yīng)力加固

57、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件 實(shí)用設(shè)計(jì)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(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，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(duì)構(gòu)件的受拉區(qū)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，或采用體外預(yù)應(yīng)力對(duì)構(gòu)件受拉區(qū)進(jìn)行間接補(bǔ)強(qiáng)。第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)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(diǎn) 直接加筋類加固構(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)。 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(jì)算，并應(yīng)考慮分階段受力特點(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(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)

59、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)。第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)算 在試驗(yàn)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(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)；第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)算第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)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(jì)算第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算 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(jì)算第四章 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)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