危旧桥梁的加固方法选择与适用范围Word下载.docx
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（6加固设计应按下列原则进行承载力验算;
①结构的计算应根据加固后结构的实际应力情况和实际的边界条件进行;
②结构的计算截面积,保留的构件采用基于检测结果的计算截面积,新增构件采用实际有效截面积,并考虑结构在加固后的实际受力程度、加固部分的应变滞后特点,以及加固部分与原结构协同工作的程度;
③加固后使结构恒载增大时,应对被加固的相关结构及基础进行验算。
（7在加固施工中,尽可能减少对桥上和桥下的通行车辆及行人的干扰,采取必要的措施,减小对周围环境的污染;
（8在加固施工过程中,若发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷时,应立即停止施工,会同加固设计方研究,再采取有效措施进行处理后,方能继续施工;
（9加固施工过程中,应采取安全监测措施,确保人员及结构安全。
3.2加固工作程序
加固工作程序应按下图所示进行。
3.2.1桥梁现状评价
桥梁现状评价是建立在对桥梁技术状况、各部位缺陷、病害进行全面细致的检查与检测基础上,对其进行使用功能和承载能力评价。
3.2.1.1使用功能评价
①设计技术标准:
包括原设计荷载标准、桥面净空、孔径、基础埋置深度等是否满足运营要求;
②桥涵各部件完好程度:
各部件能否保持正常使用,如桥面平整度、伸缩缝、泄排水设施、支座、栏杆、人行道等构件的完好状况。
上下部承重结构质量状况,有无裂缝、腐蚀、风化、疲劳等破损现象及挠曲、沉陷等位移变形现象,以及对桥梁整体正常使用功能的影响程度;
③桥梁养护状况及意外事故的分析:
是否经常对桥梁进行检查、养护;
养护难易程度,经常性养护费用及养护材料、机具设备消耗情况;
有无发生过意外事故,发生事故的几率,处理发生事故难易程度等,并对影响桥梁使用功能进行分析,做出评价。
3.2.1.2承载能力评价
①原结构检算原结构检算是基于原设计图纸（无图纸时,应实测有关设计结构尺寸参数,对持久状态桥梁结构承载能力极限状态、正常使用极
验收
限状态和持久状态桥梁地基与基础的承载能力进行验算。
②基于检测结果的承载能力评定根据桥梁结构或构件的检测评判结果,确定承载能力检算系数、恶化系数和截面折减系数以及活载影响修正系数的合理取值,对持久状态桥梁结构承载能力极限状态、正常使用极限状态和持久状态桥梁地基与基础的承载能力进行评定。
③荷载试验鉴定当通过桥梁调查检测与检算分析不足以鉴定桥梁承载能力时,可采取荷载试验测定桥梁在荷载作用下的实际工作状态,结合桥梁调查、检测与检算来评定桥梁的承载能力。
3.2.2加固工程可行性研究报告
根据桥梁使用功能和承载能力评价的情况,如果桥梁主要承重构件需要进行加固,则应委托有加固设计经验的单位进行加固工程可行性研究工作,《公路旧桥加固工程可行性研究报告编制办法》（草案。
3.2.3加固工程施工图设计
加固工程可行性研究报告经评审并补充完善后,经有关部门批准后,方可进行加固工程施工图设计工作
3.2.4加固工程施工、监理招标
加固工程施工图设计评审通过后,进行加固工程施工、监理招标。
3.2.5施工组织设计
由中标施工单位编制加固施工组织设计,经监理批复后,开始施工。
3.2.6施工
施工时应采取确保质量和安全的有效措施,并应遵照有关现行规范进行施工。
3.2.7验收
按《公路旧桥加固工程竣工验收办法》（草稿进行验收。
四、加固设计方案的比选原则与要求
4.1比选原则
当有二个以上的加固设计方案进行比选时,应遵循以下原则:
（1结构检算分析应简单、构造措施应合理、设计经验力求成熟。
（2施工过程中粉尘、噪音、废弃物等对环境的影响要小。
（3施工难度要小、工艺要成熟、质量和工期要易于控制。
（4施工过程中对人身安全、行车安全和结构安全要易于控制。
（5工程费用应经济合理。
（6加固后的结构耐久性要好,后期养护的费用要小。
4.2比选要求
（1各加固设计方案应进行同等深度的比选。
（2针对以上比选原则,应列表进行综合比选。
五、桥跨结构加固（介绍9大类22种加固方法
5.1.1特点及适用条件
桥面补强加固法是通过在桥面板（主梁顶面加铺一层钢筋混凝土层,使其与原有结构形成整体,从而达到增大桥面板或主梁有效高度和受压截面,增加桥面整体刚度,提高桥梁承载能力的一种常用且有效的加固方法。
主梁或桥面板承载力不足,刚度不够,或铰接梁、板的铰缝不能有效传力时,可采用桥面补强加固法进行加固。
受桥面补强层厚度的限制,这种加固方法主要适用于中小跨径的桥梁。
5.1.2附加影响
采用桥面补强进行加固,桥面板或主梁恒载将有所增加,应通过计算判断桥面增厚后是否可以提高桥梁的有效承载能力。
若恒载的增加影响较大,则应考虑采用其他加固方法或与其他方法综合运用。
同时,加铺补强层厚后,桥面高程也将受到影响,连接路面或桥面纵坡应予调整。
为减少补强层增加的恒载,往往必须先将原有的桥面铺装层凿除,并要求对伸缩缝进行改造。
5.1.3材料要求
5.1.3.1钢筋
补强层中通常布设两类钢筋:
一类为加固补强层与原结构的联结而设置的结合钢筋,一端植埋于原结构中,一端伸入补强层中,因锚固长度短,应采用螺纹钢筋以增加握裹力,保证新旧混凝土的有效结合。
另一类是在补强层中布设的构造钢筋,补强层位于构件计算截面受压区,一般不设受力钢筋,因而钢筋直径不应过大,为加强与混凝土的联结,也宜选用螺纹钢筋。
5.1.3.2混凝土
补强层混凝土除应具有粘结力强、收缩小、抗裂性能高外,还应具有足够的韧性、抗冲击能力和抗渗性。
可以从施工工艺上采取适当的措施,改善混凝土的使用性能。
（1使用外加剂,如防水剂,可增加混凝土密实性,提高抗渗性;
掺入膨胀剂可使混凝土产生适度膨胀,增强密实性,或配制补偿收缩混凝土,减少干缩裂缝,提高抗裂防渗能力等。
使用外加剂应注意合理选择品种,进行必要的试验,施工时必须按产品说明书要求采用正确的掺入法,严格控制掺量,并适当延长搅拌时间和加强养护。
（2纤维混凝土具有抗裂性、韧性,延伸率、抗冲击力和抗渗能力高等特点,适合用于桥面补强加固。
纤维一般采用全成纤维和钢纤维,合成纤维应能耐酸碱、高强度、变形能力大、低导热、抗老化和无吸水性和腐蚀性等,施工时不易结团,分散均匀,操作方便。
钢纤维宜采用波形钢纤维,长径比在60~80之间,掺量不应小于0.5%,也不宜超过3%。
采用钢纤维时应注意纤维腐蚀、生锈引起的桥面污染,以及纤维暴露时对车辆轮胎的损害作用。
5.1.3.3植筋胶
植筋胶应具备粘接力强、耐久性好、快硬性和低毒、无害等特性,一般可采用环氧树脂类粘结材料。
5.1.3.4界面剂
由于旧混凝土表面的吸水特性,引起新旧混凝土界面不易粘结,采用界面剂可以增强它们之间的粘结力。
界面剂应对混凝土粘结力强,抗化学腐蚀,强度高,可用于潮湿表面,并有适当的操作时间。
5.1.4力学特点
采用桥面补强层法加固时,加固结构属二次受力结构,加固前原结构已经受力,补强层在加固后并不立即受力,而只有在新增荷载下,即第二次加载情况下才开始受力。
其次,加固结构存在补强层与原结构整体工作、共同受力的问题,混凝土结合面上的强度较整体浇筑的强度要低,必须采取构造措施克服这一弱点。
当混凝土结合面的强度可以保证补强层与原有梁（板的整体受力工作性能时,所形成的加固构件就是组合梁（板,也就具有组合构件的分阶段受力的特点,相应具有“受拉钢筋应力超前”、“后浇混凝土受压应变滞后”和“荷载预应力”等力学特征。
补强层与原有梁（板的结合面处于复合应力状态。
结合面传递压力,一般不存在问题,对于剪力和拉力,由于结合面混凝土所具有的抗剪和抗拉能力弱,易于出现裂缝。
对配置结合钢筋,表面加工成凹凸糙状时,结合面开裂主要是结合面上作用的剪力增大到一定程度而使混凝土中的主拉应力达到其抗拉强度时,沿结合面出现局部水平裂缝。
在斜裂缝开展至结合面引起局部水平裂缝后,随着结合面相对滑移的增大,结合面的裂缝宽度也相应增大,因而使穿过结合面的结合钢筋产生拉应力,而其所产生的反作用力对结合面形成了约束作用,使结合面的裂缝开展受到了抑制,剪力得以通过结合面上混凝土的骨料咬合摩阻力和结合钢筋的销栓作用来传递。
此时,梁（板的承载力由其它强度控制,并不发生沿结合面破坏的情况。
5.1.5施工工序5.1.5.1施工工序
在开展桥面补强层加固施工之前,应做好各项准备工作,必要时应对桥梁质量进行核查,重点查明桥梁主要病害的发展、变化情况和其他隐患,检查结构现状与设计计算所采用的参数、假定等是否相符,哪如差异显著,应重新进行计算、分析。
补强层加固施工项目主要包括结合面处理、补强层混凝土浇筑等,而且由于均在桥面施工,操作方便,施工工序也相对简单,工序详见下图。
5.1.5.2桥面板（主梁结合面处理
结合面处理对保证新旧混凝土整体受力、共同工作具有重要作用。
结合面应凿除原结构表面浮浆,使骨料外露,形成4~6mm自然凹凸粗糙面或用机械刻槽形成粗糙面,并彻底清扫干净。
要求施工时不能损坏原结构混凝土的强度,不应有局部光滑结合面。
对存在缺陷的部位,应进行修补,如空洞,在凿除疏松部分混凝土后,用强度高一级的细石子混凝土填筑密实;
出现钢筋锈蚀引起混凝土胀裂时,先剔除松动开裂的混凝土,再进行钢筋表面除锈和防护等。
5.1.6构造措施
（1桥面板（主梁表面应做成凹凸不小于4~6mm粗糙面,无表面浮浆,骨料外露清晰,亦可在表面涂刷界面剂以加强新旧混凝土的粘结;
（2补强层宜选用较高标号混凝土,其标号不应低于C30及主梁混凝土标号,厚度不宜小于10cm;
（3结合面应设置结合钢筋,结合钢筋宜用螺纹钢筋,直钢筋末端弯成直钩,纵向设置间距不应大于50cm,直径不小于8mm,也不应大于20mm。
结合钢筋植埋于桥面板（主梁的深度符合胶粘材料的要求,伸入补强层的直线长度不宜小于5d（d为结合钢筋直径、大于6cm;
（4补强层与原结构混凝土龄期一般相差较大,为减少和避免补强层出现收缩裂缝,补强层中须设构造钢筋,其间距应不大于20cm,直径宜在6~16mm之间。
5.1.7工序质量控制与加固工程质量检验评定方法5.1.7.1工序质量控制方法
工序质量控制以目视检查为主,重点检查缺陷修补、接合面处理、结合钢筋植埋、补强层混凝土浇筑等工序。
要求缺陷修补后结构尺寸、强度基本恢复,外观接近原样;
处理完的结合面应干净、粗糙,粗糙度符合构造要求;
结合钢筋植埋应使孔径、孔位、孔深合适,钢筋与接合面垂直,外露端高度与埋入段长度符合设计要求;
在结合面充分湿润,或界面剂涂刷好后,方可浇筑补强层混凝土,严格控制混凝土的质量,震捣合理,并及时养护。
5.1.7.2加固工程质量检验评定方法
（1补强层加固所用材料的种类、型号、规格、数量和质量应符合设计要求;
（2按规定的程序施工,胶粘材料的配置、使用时间应严格按产品说明进行控制;
（3结合面处理不得破坏原结构的混凝土强度,钻孔应避让混凝土中的预应力筋束和普通钢筋;
（4补强层不得出现露筋和空洞现象;
（5按设计要求对缺陷进行修补。
5.1.8评述
养生、重铺桥面、安装附属设施、清理现场
开放交通
施工工序
（1桥面补强加固法施工活动全部在桥面进行,操作便利,易于控制工程质量;
（2补强层仅增加受压区混凝土面积,承载能力提高幅度受原结构受拉区钢筋的面积和强度影响而受限制。
宜与其它加固方法如粘钢板、贴碳纤维等结合使用,补强效果更加明显;
（3此加固方法对新旧混凝土结合面和收缩差动变形提出了特殊构造要求,以保证实现加固结构符合叠合结构的受力特征。
5.2.1特点及适用条件
5.2.1.1预应力加固方法的特点
（1施工工艺简单、干扰交通少、所需设备简单、人力投入少、工期短、经济效益明显。
（2能较大幅度提高或恢复桥梁的承载能力。
（3对原结构损伤小,可以做到不影响桥下净空、不增加路面标高。
（4预应力加固需要可靠的防腐设计。
5.2.1.2预应力加固方法的适用条件
（1适用于正截面受弯承载能力不足或正截面受拉区钢筋锈蚀的情况。
（2适用于梁抗弯刚度不足导致的梁挠度超过规范或由于刚度太小导致梁的受拉区裂缝宽度超过规范规定的情况。
（3适用于梁斜截面受剪承载能力不足的情况。
5.2.2附加影响
（1预应力加固法,实际上是改变了梁体原有受力体系,结构加固以后,新的受力体系在荷载作用下的力学行为与原来的结构是有差异的。
预应力加固完成后,由于预应力的作用,原来的受力结构会出现不同程度的卸载现象,导致原结构发生内力重分布。
（2由于预应力筋转向块和锚固点存在着巨大的集中力,这一区域的受力比较复杂。
（3由于预应力加固梁桥时预应力筋布置在梁截面外部,易受环境（如温度、酸性气体等的影响。
5.2.3力学特点
预应力加固方法实际上是使被加固结构成为一个带柔性拉杆的超静定结构,与其他预应力结构或其他加固方法不同的是:
加固前桥梁所受荷载由恒载和活载组成,预应力筋的张拉控制值是在上部结构的恒载作用下读取的,即带载加固。
因此在计算预应力筋荷载作用下的应力增量时,应仅考虑活载的作用。
根据上述受力特点,可将预应力加固梁桥结构分为施加预应力与活载作用两个阶段进行受力分析。
5.2.4施工工序
5.2.4.1原梁体钢筋位置探测
体外索加固施工时需对上锚固点,滑块垫板及跨中预应力钢筋固定支座的位置进行准确的放样定位。
由于梁的顶板和腹板中均有钢筋存在,特别是受力钢筋,一般要适当调整以避开这些钢筋。
位置调整后应对体系重新进行检算。
5.2.4.2加固材料及施工现场准备
加工好体外预应力筋、准备好锚固用器材和施加预应力的机械设备,需要在锚固端设置横梁来锚固体外预应力筋,制备用来粘贴锚固和支承钢垫板的高强粘结剂,设置锚固点,锚栓孔打眼。
5.2.4.3滑块及垫板施工
根据放样的转向块位置,将转向块部位的混凝土凿除2cm左右,涂环氧胶液后用环氧砂浆找平,把支承板粘贴在转向点。
转向块需设置锚栓锚固,以确保安全。
5.2.4.4预应力筋的安装及张拉
检查完施工机具和预应力锚具、夹具后,按照加固设计,安装预应力筋。
张拉程序为:
初张力（10%→逐步加力直到超张拉（105%→稳压两分钟后降回设计预拉力（100%→锚固→卸顶
5.2.4.5防腐处理
加固体系中的主要铁件如水平筋、斜筋、钢丝束、滑块（支承座、垫板、锚固座等均应进行防腐处理。
高强钢丝、钢绞线应采用热挤PE套管防腐。
防腐工作应尽可能在施工准备阶段完成,条件不具备时也要在预应力张拉后尽早完成。
5.2.5构造措施
5.2.5.1平筋
亦称水平拉杆,多由高强螺纹粗钢筋、钢丝束或钢绞线组成,其作用是在梁受拉部位施加纵向预应力,从而使梁截面承载能力提高。
5.2.5.2斜筋
斜筋亦称为斜杆,多由高强粗钢筋或槽钢做成。
斜杆一端通过转向块与水平筋连接,一端锚固于梁端上部或梁端腹板处。
斜杆的作用是提供梁端部位的负弯矩和预剪力。
5.2.5.3锚固点或锚固横梁
根据锚固位置和锚固方法的不同,锚固点的构造是不同的,加固设计时,应当根据被加固梁的实际情况作个别设计。
5.2.5.4转向块
转向块又称竖向支撑。
当斜筋与水平钢筋非同一根钢筋时,通过转向块使两者连接为一体。
当斜筋与水平筋为同一根钢筋时,体外力筋通过转向块转向。
5.2.6评述
预应力加固法是一种主动加固法,能较大幅度的提高构件的承载能力,且施工简单、方便,在加固方法选择过程中,宜优先考虑。
5.3.1特点及适用条件
粘碳纤维（CFRP片材具有轻质高强、操作简单、易于粘贴、不锈蚀的优点,可用于抗弯、抗剪、抗压（偏心受压及抗震等多种形式的加固。
该方法适用于混凝土梁桥、板桥的抗弯和抗剪加固。
对于配筋率较低或钢筋锈蚀严重的旧桥,加固效果尤为显著;
还适用于混凝土墩柱的抗剪、抗压补强,抗震延性补强以及地震破坏后的修复等,其适用性见下表。
CFRP片材对于各种加固类型的适应性
需要注意是,在采用该技术加固时必须严格遵守材料商对碳纤维片材和粘结剂等提供的环境要求（如温度、湿度等
5.3.2力学特点
碳纤维片材受拉时呈线弹性关系直至破坏,其脆性性能与钢筋的延性有明显的区别。
一方面碳纤维片材不具备钢筋所拥有的延性,加固后结构的延性将受到限制;
另一方面由于碳纤维片材的延性缺乏,构件中的应力重分布将受到约束。
因此,在粘贴碳纤维片材的结构设计中不能简单地将碳纤维片材作为钢筋的替代物,必须考虑碳纤维片材的脆性特点。
5.3.3设计原则
（1混凝土桥梁结构自重大,加固时不能完全卸载,必须考虑二次受力;
（2混凝土桥梁结构尺度大,由实验室条件下得到的经验公式不一定都能适用于桥梁结构的加固,因此必需对这些公式进行修正,如修正安全系数等;
（3加固设计计算时,所有的设计状况和荷载组合都必须考虑到,计算过程包括承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算。
一般情况下,正常使用极限状态将控制加固设计。
（4承载力极限状态的验算中要考虑到可能发生的各种破坏形态。
通常将破坏模式分为2大类,即粘贴碳纤维片材后能整体工作的构件与不能整体工作的构件（如发生片材脱落等早期破坏的情况。
（5正常使用极限状态的验算包括:
①应力的限制以避免钢筋的屈服、混凝土的破坏或过度徐变和CFRP的断裂;
②变形的限制;
③开裂的限制（包括粘结界面以保证结构的耐久性与粘结的完整性。
（6意外的设计情况（即特殊的设计应考虑由于撞击、故意破坏或火灾等引起的碳纤维片材的脱落。
5.3.4施工工序
粘贴CFRP片材加固的一般施工工艺流程为:
5.3.5工序质量控制与加固工程质量检验方法
5.3.5.1工序质量控制
工序质量控制以目视检查和锤击为主,重点检查缺陷修补、构件表面处理、涂刷底层树脂和粘贴CFRP片材等工序。
（1CFRP片材在运输、储藏中不得受挤压,以免CFRP片材受损。
也不得直接日晒和雨淋。
粘结材料应阴凉密闭储存。
（2各工序的施工质量,由工长负责指导、监督。
每一道工序完成后督促操作小组自检,确认合格并提请技术员检查认可后才能进行下道工序,否则必须返工至合格为止。
贴片前、后,还要由技术员请业主代表或监理人员检查,作贴片数量与质量的签认。
不贴片的部位,最后一道工序也要由业主代表或监理人员签认。
（3各工序的施工质量应严格按相关规定进行施工。
5.3.5.2加固工程质量检验方法
（1基本要求
①所有进场材料,包括CFRP片材和粘结材料,应符合质量标准,并具有出厂合格证,其各种性能指标及技术参数均应符合设计和相关规范的要
求,适合现场温度、湿度条件。
②应严格按有关规范进行各工序隐蔽工程检验与验收,如施工质量不能满足相关条款要求时,应立即采取补救措施或返工。
③CFRP片材实际粘贴面积、搭接长度等符合设计要求。
④必要时可对施工质量进行现场抽样检验。
⑤必要时可对CFRP片材和配套树脂粘结材料进行现场取样检验。
⑥CFRP片材与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻敲击或手压CFRP片材表面的方法来检查,总有效粘结面积不应低于95%。
当CFRP片材的空鼓面积小于10000mm2时,可采用针管注胶方式进行补救,当空鼓面积大于10000mm2时,宜将空鼓处的CFRP片材切除,重新搭接贴上等量的CFRP片材,搭接长度应不小于100mm。
（2实测项目
实测项目参照《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98相关规定进行检验评定,特殊实测项目见下表。
特殊实测项目
5.3.6评述
（1粘贴CFRP片材加固混凝土桥梁,对于配筋较低或钢筋锈蚀严重的梁、板进行抗弯和抗剪加固,可以取得很好的效果,对于配筋率较高的梁、板,仅采用粘贴CFRP加固往往达不到要求的加固效果,此时可以考虑采用混合加固方法。
（2对于混凝土墩柱,粘贴CFRP片材进行抗压或抗震加固效果显著,对震后墩柱的修复也有较好的效果。
5.4.1特点及适用条件
主梁承载力不足,或纵向主筋出现严重的锈蚀,或梁板桥的主梁出现严重横裂缝,可用粘结剂及锚栓将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以钢板代替增设的补强钢筋,提高桥梁的承载能力。
粘钢加固适用于受弯、受剪和受拉构件,适用的环境温度在-20℃~60℃范围内,相对湿度不大于70%及无化学腐蚀地区。
5.4.2附加影响
（1须对结合面进行处理,并钻埋螺栓孔,对原结构产生损伤。
（2钢板
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