橋梁結(jié)構(gòu)加固-外包鋼加固和增大截面及配筋加固

1、外包鋼加固特點及適用范圍外包鋼加固法施工簡便、效果直觀明顯、對施工環(huán)境影響小、成本低，不顯著增大原構(gòu)件截面尺寸和自重，但可大幅度提高其承載能力。外包鋼加固法適用于提高受壓為主構(gòu)件（橋墩、拱肋、桁架桿等）的承載力、剛度及延性。適用的環(huán)境溫度在-20°C?60°C范圍內(nèi)，相對濕度不大于70%及無化學(xué)腐蝕地區(qū)。附加影響（1）須對結(jié)合面進行處理，并鉆埋螺栓孔，對原結(jié)構(gòu)有一定損傷。（2）鋼材需作防腐處理，增加了日后養(yǎng)護的費用。材料要求（1）鋼材外包鋼采用的型鋼、鋼板、扁鋼和鋼管以3號鋼、16錳鋼為宜，鋼材、連接螺栓及焊縫的強度設(shè)計值，應(yīng)按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定采用。（2）混凝土被加固構(gòu)件混凝土強度不宜低于C20，表面應(yīng)鑿除疏松雜質(zhì)，露出新鮮密實混凝土。（3）連接材料濕式外包鋼法中，當采用化學(xué)漿液灌漿連接時，其漿液組成在工程應(yīng)用前應(yīng)進行試配，選擇可灌性好、收縮性小、粘結(jié)強度高、固化時間可調(diào)整，耐久性好，且材料是無毒或低毒的漿液。外包鋼材與原混凝土宜采用膨脹螺栓或植鋼筋連接，以保證兩者協(xié)同工作，其質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)標準的規(guī)定。力學(xué)特點干式外包鋼加固法受力簡單直觀，外包鋼可以按剛度比分擔(dān)原結(jié)構(gòu)的荷載，加固效果明顯。濕式外包鋼加固法除角鋼可以分擔(dān)原結(jié)構(gòu)的荷載，外套扁鋼箍可以對核心混凝土產(chǎn)生約束作用，提高其受壓強度，加固效果較干式外包鋼加固法好。2、增大截面和配筋加固法特點和適用條件該加固方法是在構(gòu)件表面加大混凝土尺寸，增加受力鋼筋，使其與原結(jié)構(gòu)形成整體，從而增大構(gòu)件有效高度和受力鋼筋面積，增加構(gòu)件的剛度，提高橋梁整體承載能力，這種加固方法廣泛應(yīng)用于梁（板）橋及拱橋拱肋的加固。附加影響加大構(gòu)件截面時，會使上部結(jié)構(gòu)恒載增加，對原結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)承載能力有一定影響。材料要求優(yōu)先選用早強沙漿和早強混凝土，或膨脹混凝土。配制混凝土用的石子宜用堅硬耐久的卵石或碎石，其最大粒徑不宜大于20mm當采用鋼筋補強時，縱向受力鋼筋的直徑不宜12mm；封閉式箍筋直徑不宜小于8mm。U型箍筋直徑宜與原有箍筋直徑相同。當采用型鋼和鋼板補強時，應(yīng)將其和原結(jié)構(gòu)的鋼筋進行聯(lián)結(jié)，或采用錨栓與原結(jié)構(gòu)聯(lián)系，切實保證力的有效傳遞和能夠參與原結(jié)構(gòu)共同受力。力學(xué)特點增大主梁混凝土截面和增加配筋后，使主梁成為二次受力的疊合構(gòu)件，原主梁的混凝土和鋼筋除了已有的應(yīng)力外，還需要承受后期恒載和活載產(chǎn)生的應(yīng)力。因此需按二次受力的疊和梁進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的演算。如果橋面鋪裝部分得到加固，可適當考慮部分鋪裝層參與受力。施工工序為了加強新、舊混凝土的結(jié)合，應(yīng)對原構(gòu)件混凝土存在的缺陷清理至密實部位，并將構(gòu)件表面鑿毛，要求打成麻坑或溝槽，溝槽深度不宜小于6mm，間距不宜大于箍筋的間距或200mm；當采用三面或四面外包方法加固舊橋構(gòu)件時，應(yīng)將構(gòu)件的棱角敲掉，同時應(yīng)除去浮碴、塵土；原有混凝土表面應(yīng)沖洗干凈，澆筑混凝土前，原混凝土表面應(yīng)以水泥漿等界面劑進行處理，以加強新、舊混凝土的結(jié)合。對原有和新設(shè)受力鋼筋應(yīng)進行除銹處理；有條件時，在受力鋼筋施焊前采取卸荷或支頂措施，并逐根分區(qū)分段分層進行焊接，以減少原受力鋼筋的熱變形，使原結(jié)構(gòu)的承載力不致遭受較大影響；外包混凝土加固法施工不如整澆混凝土構(gòu)件方便，必須采取措施，保證模板搭設(shè)、鋼筋安置以及新混凝土的澆筑和振搗的質(zhì)量，以達到混凝土密實要求。同時，應(yīng)加強新澆混凝土的養(yǎng)護，養(yǎng)護期最好達14d以上。增焊主筋法當結(jié)構(gòu)因主筋應(yīng)力超過容許范圍而又受到橋下凈空限制不宜加大截面高度時，可采用只增焊主筋的方法進行加固。其要點如下：1)增焊主筋首先鑿開梁的混凝土保護層，露出主筋，將原箍筋切斷拉直，再把新增鋼筋焊在原主筋上，增焊鋼筋的斷頭宜設(shè)在彎矩較小的截面。為減少焊接時的溫度應(yīng)力，采用斷續(xù)雙面焊縫，從跨中向兩端依次施焊。（2）增設(shè)箍筋如果原橋梁的箍筋不足，梁腹出現(xiàn)剪切裂縫，則加固過程中，在增焊主筋的同時，應(yīng)在梁的側(cè)面增加箍筋。具體作法是在梁腹上埋上梢釘，把補充的箍筋固定起來，并把箍筋上端埋入橋面板中。（3）卸除部分恒載加固時為了減少原結(jié)構(gòu)的截面應(yīng)力，使新增加的鋼筋充分發(fā)揮作用，有條件時應(yīng)采取多點起頂措施，將梁頂起，或鑿除部分橋面鋪裝，然后再進行加固（起頂位置和噸位由計算來確定）。（4）恢復(fù)保護層鋼筋焊接好并接長箍筋后，應(yīng)重新做好保護層。材料最好是用環(huán)氧樹脂小石子混凝土（砂漿）或膨脹水泥混凝土（砂漿）。修復(fù)保護層，通常有三種可供選擇使用的方法：涂抹法、壓力灌注法、噴護法。采用噴護法時，應(yīng)采取分層噴護水泥砂漿，每次噴涂厚度為1?3cm為宜，待砂漿達到一定的強度后，最后進行表面整修。構(gòu)造措施（1）采用增大混凝土截面法加固橋梁時，新澆混凝土的最小厚度不應(yīng)小于40mm，用噴射混凝土施工時不應(yīng)小于50mm；（2）加固的受力鋼筋與原結(jié)構(gòu)的受力鋼筋間的凈距不應(yīng)大于20mm，并采用短筋焊接連接；箍筋應(yīng)采用封閉式或U形箍筋；（3）當加固的受力鋼筋與構(gòu)件的受力鋼筋采用短筋焊接時，短筋的直徑不應(yīng)小于20mm，長度不小于5d（d為新增縱筋和原有縱筋直徑的小值），各短筋的中距不大于50mm；（4）當用單側(cè)或雙側(cè)加固時，應(yīng)設(shè)置U型箍筋。U型箍筋應(yīng)焊在原有箍筋上，單面焊縫長度為10d,雙面焊縫為5d（d為U型箍筋直徑）。U型箍筋還可焊在增設(shè)的錨釘上，或直接伸入錨孔內(nèi)錨固，錨釘直徑d不應(yīng)小于10mm，錨釘距構(gòu)件邊沿不小于3d，且不小于40mm。錨釘錨固深度不小于10d，并采用環(huán)氧砂漿或高標號水泥砂漿將錨釘錨固于原構(gòu)件內(nèi)，鉆孔直徑應(yīng)大于錨釘直徑4mm?？偨Y(jié)采用該加固方法，主梁的受力明確，計算簡