桥梁加固读书报告Word文档格式.docx
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综合来讲加固技术主要有以下几种。
1）粘贴补强材料。
此种方式所涉及的加固手段主要有：
粘钢加固、碳纤维加固等；
2）增大构件的截面。
化学植筋、喷射混凝土等；
3）增加辅助构件。
例如：
增加混凝土构件、增加钢构件、增加体外预应力等；
4）对结构的微小缝隙进行粘结填补。
环氧树脂低压灌缝。
下面是以上加固技术相应手段的基本情况。
2.1粘钢加固
结构粘钢加固是一种建筑结构工程的加固新技术。
用特制的结构胶粘剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面，能达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。
结构粘钢加固方法，与其他的加固方法比较，有许多独特的优点和先进性，主要有以下几方面。
1）坚固耐用：
经过多年来的工程实践，已经证明完全能保证加固工程的质量，结构的强度和刚度都能满足设计的要求。
胶粘剂老化试验耐久性能满足要求。
粘钢加固后的结构试验，也证明强度和刚度的设计方法是正确可靠的；
2）施工快速：
在保证粘钢加固结构质量的前提下，快速完成施工任务，并能根据业务要求，在不停产，不影响使用的情况下完成施工，受到用户的普遍赞扬；
3）简捷轻巧：
与其他加固方法比较，粘钢加固的施工，干净利落，比较简便，现场无湿作业。
完成加固后的结构外观不改变，比较轻巧，钢板薄，结构自重增加极微，不会导致建筑物内其他构件的连锁加固；
4）灵活多样：
粘钢加固法的适应性很强，能够解决生产上和生活上各种有关问题。
粘贴钢板的方案多种多样，灵活巧妙。
还可粘贴型钢、加固钢结构及砖砌体结构等；
5）经济合理：
由于施工快，避免或减少工厂停产时间，节约加固材料，与其他加固方法比较，粘钢加固的费用大为节省，经济效益很高。
适用性：
粘钢加固可用于补充原结构构件中的钢筋量的不足，增强构件的抗弯、抗剪、抗压能力，对所加固构件的刚度提高也具有一定的效果。
在混凝土构件表面粘贴钢板时，增加抗剪螺栓效果更好。
2.2碳纤维加固
碳纤维加固是近年来美日等国家所研发的应用在土木工程中的新型加固补强技术。
该方法采用同一方向排列的碳纤维织物，在常温下用环氧树脂胶粘贴于混凝土结构表面，利用其紧密粘着于混凝土结构表面，使二者作为一个新的整体，共同受力，是一种非常简单且优良的加固补强方法，与传统的粘钢加固不同，碳纤维加固在不增加结构物的荷重的前提下达到高效加固的目的。
碳纤维加固特性有以下几方面。
1）强度高。
碳纤维加固材料强度普遍高于钢材，一些特制强化碳纤维强度可达钢材的数倍以上；
2）超强防水效果。
用环氧树脂胶点附于混凝土结构表面，防水效果好，可抑制钢筋腐蚀生锈；
3）重量轻。
其比重比铝还要轻，在不增加落重的情况下达到高强度的加固效果。
施工简便，碳纤维重量轻,一般只需手工操作，不受施工空间的限制。
施工进度快；
4）不受形状限制。
不论方形、矩形、六角形及各类不规则形，加固后均可保持物体原状，不影响表面装饰。
用于结构梁、板抗弯、抗剪加固，补足原结构构件钢筋的不足，通过粘贴封闭提高柱子轴心抗压能力。
2.3化学植筋
化学植筋技术是运用高强度的化学粘合剂，使钢筋、螺杆等与混凝土产生握固力，从而达到预留效果。
施工后产生高负荷承载力，不易产生移位、拔出，并且密着性能良好，无需作任何防水处理。
由于其通过化学粘合固定，不但对基材不会产生膨胀破坏，而且对结构有补强作用。
化学植筋特点：
高承载力（剪力、拉力）对固定的基材不产生膨胀力，适宜边距、间距小的部位施工。
简便迅速，时间短，安全并符合环保要求。
是建筑工程中钢筋混凝土结构变更、追加、加固的最有效的方法。
钢筋锚固工艺主要用于在原结构上新增构件的钢筋生根工作。
2.4喷射混凝土
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的拌和料，通过管道送并高速喷射到受喷面（岩面、模板、旧建筑物）上凝结硬化而成的一种混凝土，它不是以振动来捣实混凝土，而是在喷射时，由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压实，同时又可采用较小的水灰比（0.4～0.5），因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。
目前比较流行的是喷射合成纤维混凝土也就是在喷射混凝土中掺入三维分布的合成纤维来改善混凝土性能。
喷射合成纤维混凝土除具有备喷射混凝土抗压、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点外，还具有以下特点。
1）较好的抗裂、阻裂性能；
2）较高的抗冲击性能；
3）较好的耐磨、耐腐蚀性能；
4）较好的抗渗、抗冻融性能；
5）较好的抗疲劳性和抗碎裂性；
6）在施工过程中，由于合成纤维尚能提高混凝土材料的粘聚性，因此，在喷射合成纤维混凝土时，回弹率大大降低。
适用于桥台、桥墩、梁、桥板的修复和加固。
2.5环氧树脂低压灌缝
对于结构受力裂缝而言，由于其直接影响结构构件的弯剪承载能力，对结构的安全将起到较大的影响，因此，须进行加固、补强处理。
其处理方法主要包括：
环氧树脂裂缝灌胶封闭裂缝并采用粘贴碳纤维片施工工艺以抑制裂缝的进一步扩展，从而提高结构受力的整体性。
环氧树脂低压灌缝的特性有以下几方面。
1）优异的机械性能、优异的粘合力：
由于环氧树脂具有特强粘接力等优异的物理、力学性能和稳定的化学性能，保证对出现裂缝的混凝土结构实现完美的一体化修复；
2）防化学侵蚀、防水：
固化产物具有极强的抗水、抗化学稳定性，不会受雨水、海水、二氧化碳、硫酸等的浸蚀破坏；
3）很强的渗透性：
环氧树脂低压灌缝具有特强的渗透能力，便于灌缝和涂敷施工，甚至可灌注于0.05mm的裂缝中；
4）强韧性，高耐冲击性：
环氧树脂具有较好的韧性和力学分散性，因此能很好抗震和抗冲，能够适应频繁交通荷载的要求。
各种桥梁的混凝土结构（如桥台、桥墩、梁、桥板、护栏、桥拱等）的粘接、修复和加固。
2.6增加体外预应力
体外预应力是后张无粘结预应力体系的分支之一。
将预应力钢筋布置于混凝土截面之外的技术已在工程中得到了应用，并成为加固既有桥梁的有效方法之一。
采用体外预应力技术加固桥梁结构有很多优点。
1）预应力布置简单，可以调整，简化了后张的操作程序：
2）对桥梁加固施工过程中，可以不封闭交通；
3）增加恒重不多，可以能动地调节原结构中的应力状态，达到有效加固的目的；
4）提高原结构承载能力幅度，使用等级的提高。
主要适用于桥梁的主梁、墩柱的修复和加固。
下文将对体外预应力加固技术做详细介绍。
三、桥梁加固技术选取原则
桥梁加固的方法有多种。
对于具体的、不同的工程如何选用．应依照以下的原则：
1）经济适用性原则。
采用加固方案应考虑耗费少、功快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。
2）安全美观性原则。
补强加固是通过加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力的措施。
因此桥梁加固工作一般以不更改原结构形式为原则，在兼顾经济性的前提下，只有在较复杂的情况下．才可考虑更改结构形式。
如果采用补强加固的方式仍不能达到交通运输要求，则必须考虑进行重建桥梁的部分或全部。
四、体外预应力加固简介
4.1体外预应力的概念及优点
4.1.1体外预应力的概念
体外预应力，就是把预应力索放在梁的主体结构之外，只通过两端的锚固以及梁中的转向装置与梁体相连。
体外预应力技术是后张预应力体系的重要分支,它与体内预应力即传统的布置于混凝土截面内的有粘结或无粘结预应力技术相对应。
采用体外预应力技术加固混凝土结构时体外预应力束一般采用折线形按在梁的跨中部分,体外预应力束布置在腹板下缘,在离支座（1/3～1/4）L处,体外预应力束向上弯起,锚固在梁的两端。
4.1.2体外预应力加固技术的优点
1）施工简单，快速，在施工过程中,无需封锁交通，原结构仍可使用,减少交通压力。
2）运用体外预应力加固时，无需改变截面大小，不会增加结构自重,使得荷载增加。
3）由于预应力筋与混凝土截面分离,提高了混凝土的质量和耐久性，这样便于对混泥土的加固和维修。
4）预应力束基本不占用结构空间,不会因为预留孔的存在而降低结构的承载能力,也避免降低结构的使用功能。
5）体外预应力束在工厂定制，质量有保证。
体外预应力是后张预应力体系的重要分支之一，由于无需后浇混凝土，可避免由此带来的预应力损失。
4.2加固机理和常用方法
体外预应力加固的施力工具通常采用粗钢筋、钢绞线、高强钢丝等材料,其机理现以桥梁为例来说,在体外对桥梁上部结构施加预应力,以预应力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力,从而达到改善桥梁使用性能并提高承载能力的目的.如图1
a）加固前
b）加固后
图-1体外预应力加固
4.3体外预应力加固常用方法
根据施加预应力的方式不同,桥梁体外预应力加固的常用方法有：
横向收紧张拉法、纵向张拉法、竖向张拉法等。
4.3.1横向收紧张拉法
梁的两端间隙很小时,一般采用横向收紧张拉法。
此法是在梁的下缘对称梁中线安装预应力筋,在距梁端适当距离处弯起并通过支点锚于梁端的锚固钢板上,锚固钢板呈Ｕ形套在梁端的下翼缘上。
水平段的预应力筋用撑棍分成若干段,两端的撑棍还起到支点的作用。
在每段中点用拉紧螺栓将两对称筋收紧,拉杆即产生预应力。
4.3.2纵向张拉法
纵向张拉法是沿预应力筋的轴线施加预应力的方法。
预应力筋沿梁底布置,到梁的两端设导向块处弯起,锚固于梁的腹板或顶板上,再沿梁底或梁顶进行纵向张拉,以减小梁端的剪力。
纵向张拉锚固构造主要有两种,梁顶锚固和腹板锚固。
体外预应力筋张拉方法与其构造形式有关,张拉位置可以在梁顶沿斜筋方向张拉,亦可在梁底沿水平方向张拉。
其张拉程序与预制混凝土梁的相同。
4.3.3竖向张拉法
当采用纵向张拉法不便施工时,可采用竖向张拉法。
此法采用在梁肋两侧对称布置预应力筋,一般在梁端肋侧锚固,在预应力筋中部竖直向上张拉,在梁肋底部用小横梁固定预应力。
横梁的作用在于固定竖向张拉产生的钢筋预应力,根据具体情况,横梁可以设计成锚固于梁肋上不能滑动预应力筋的固定支点或可以在梁底活动的活动支点。
4.3.4组合式预应力补强拉杆加固法
这是既布置水平补强拉杆，也布置有下撑式补强拉杆的组合式预应力加固方法。
4.4体外预应力混凝土结构的基本组成
4.4.1体外预应力混凝土结构的基本组成部分
1）体外预应力索、管道和灌浆材料
2）体外预应力索的锚固系统；
3）体外预应力索的转向装置：
4）体外预应力索的防腐系统。
体外预应力索与混凝土结构可能有粘结联系的地方只是在锚固区域和设有转向装置的部分。
4.4.2体外预应力索、管道和灌浆材料
体外预应力混凝土结构所采用的预应力索一般由钢绞线组成，包括与体内预应力混凝土结构完全相同的普通钢绞线以及镀锌钢绞线或外表涂层和外包PE防护的单根无粘结钢绞线。
体外预应力索的管道主要起防腐作用，它通常有两种形式：
一是全部采用钢管道，二是钢管与高密度聚乙烯（珈gllDensityPolycthylene,HDPE）管道相结合的方式即除在锚固段及转向弯曲段采用钢管外在其它直线段均采用HDPE管道。
体外预应力索管道的灌浆材料可分为剐性灌浆材料和非刚性灌浆材料。
刚性灌浆材料通常是指水泥非刚性灌浆材料（如油脂和石蜡）。
水泥灌浆是最简单和常用的，它可以适用于与结构有离散粘结的体外预应力结构也适用于与结构完全无粘结的体外预应力结构。
而油脂和石蜡通常用在由普通钢绞线和钢制管道组成的预应力系统中，以达到钢索与结构无粘结的目的。
图—2和图-3分别为两种典型的体外索形式。
图-2普通钢绞线体外索图-3单根无粘结钢绞线体外索
体外预应力索及管道和灌浆材料的选择标准主要基于以下几个方面的考虑：
1）环境条件和钢索的暴露程度
当结构构件在严重侵蚀性的恶劣环境中，可用图卜3中防护能力较强的钢索形式。
其他环境，可用如2．2所示的钢索，管道和灌浆材料选择受环境的影响不大。
2）钢索索力调整和钢索的调换
不管管道和灌浆材料如何选择只要采用单根无粘结钢绞线组成的钢索就能够满足多次张拉的要求。
如在锚固和转向位置处采用双层管道，不管钢索是何种类型均能达到拆卸或调换的要求。
丽当体外预应力索在锚固及转向位置采用单层管道时，则只能采用无粘结钢索和非刚性灌浆材料才能保证钢索的拆卸和调换。
3）钢索张拉时的摩擦力
钢索与管道之间的摩阻力会引起预应力损失，该项损失与管道不平整系数K和钢索与管道间的摩擦系数芦相关。
体外无粘结钢索的K和Ⅳ值非常小所以往往在特别长或弯道很多的情况下采用。
4.4.3体外预应力索的锚固系统
体外预应力索的锚固体系一般可分成可更换和不可更换两大类。
在可更换的体外预应力锚具中又包括钢索无法放松和可放松两种类型。
使用前者的钢索既可以是普通的钢绞线也可以是单根无粘结钢绞线。
使用普通钢绞线时在管道中灌注非刚性灌浆材料（油脂或石蜡）使用无粘结钢绞线时管道中一般灌注水泥浆。
但两种类型的锚具中均使用防腐材料填密而不使用水泥浆以满足钢索可更换的要求。
可放松的类型在锚具后需预留一定长度的钢索以满足钢索放松的需要。
这种锚具的体外预应力索只能是无粘结钢索。
4.4.4体外预应力索的转向装置
体外预应力混凝土结构中的转向装置是体外预应力索在跨内唯一与混凝士体有联系的构件，并且担负着体外预应力索转向的重要任务，也是体外预应力混凝土结构中最重要、最关键的结构构造之一。
图—4～图-7是体外预应力混凝土结构中最常见的转向装置构造。
图-4块状式转向构造图-5底横肋式转向构造
图-6横竖肋式转向构造图-7钢鞍座式转向构造
图2-4为最简单的块状式转向构造，只能承受钢索的竖向分力，大量应用于跨径较小、采用阶段施工的体外预应力混凝土结构。
图-5为能够承受体外预应力索产生的横向水平分力的转向构造，为承受水平力，转向构造的混凝土在箱梁底板上是贯通的。
这种构造常用于斜、弯的体外预应力结构。
图—6所示的转向构造能够承受较大的钢索分力，这种构造称为转向竖横肋，竖横肋把钢索的转向力传至箱粱腹板和上梗腋，具有较好的受力保障。
由于箱梁采用斜腹板故横肋在底板用另一根横梁贯通以承受该种转向构造产生的水平分力。
如竖向及横向的横肋全部加宽，这样的转向构造就成为转向横梁，常用于钢索转向力特别大的结构中。
图—7所示的体外预应力转向鞍座由较轻的钢构件组成，力学模式与图—7中相同，钢板用于传力及定位，斜杆和水平杆的合力用于抵消体外钢索在转向时产生的竖直及水平分力。
这种轻型钢鞍座转向构造使用灵活、方便也可用于加固结构中。
在这种结构中，转向钢管要承受钢索所产生的向上的弯折力，所以一般需要壁厚较大的钢管。
4.4.5体外预应力索的防腐系统
体外预应力索的防腐系统主要指以下几个方面：
1）钢索本身的防腐
对钢索本身成品的单根无粘结钢绞线是现在最常用及有效的防腐手段。
2）管道与灌浆材料
HDPE管道加水泥浆是最经济的，由于钢索的几何外形简洁，钢索的灌浆条件相对较好，水泥浆能比较可靠地充实全部管道。
目前大部分体外预应力混凝土结构均采用这种方法。
在转向块处采用单层管、钢索采用普通钢绞线，用油脂或石蜡在钢管或PE管内灌浆同样是可靠的防腐手段，这种方法常用在可以更换的体外预应力索的混凝土结构。
在转向块处采用双层管道的体外预应力混凝土结构，一般采用无粘结钢绞线及水泥灌浆，这里的水泥灌浆起隔离作用。
这种防腐形式有三道措施：
一是无粘结钢绞线本身；
二是外层的HDPE管；
三是水泥灌浆材料。
4.5体外预应力计算方法
体外预应力加固旧桥设计。
在概念上既有别于传统桥梁的设计，又有别于新建体外预应力结构的设计。
在新的体外预应力构件设计时，体外预应力筋是基本的受力部件，其设计原理和方法与无粘结部分后张预应力混凝土构件类似。
但是，采用体外预应力进行构件加固时，体外预应力筋只承担一部分弯矩，其余则由普通钢筋、体内顶应力筋或两者共同承担。
而且。
加同时采用的结构刚度和应力、应变水平与新设计的体外顶应力桥梁截然不同。
因此．加固时应依据既有桥粱状态进行分析处理14
4.5.1承载力极限状态下计算
1）正截面抗弯承载力计算
影响体外预应力加固梁正截面抗弯强度的主要因索与体外预应力加固结构正截面抗弯强的大小与原粱的截面尺寸配筋指标材料特性。
加载历史以及预应力筋的预加力的大小等因素有关。
正截面抗弯承载力计算的关键是极限状态下体外预应力极限应力增量的确定，在综合考虑国内外学者的公式后建议采用AASHTO一2004的极限应力增量计算公式进行计算．计算后结果应适当考虑公路桥梁规范的可靠度将极限应力增量适当折减。
加周结构抗弯承载力计算时应根据截面形状和中性轴的位置分两种情况考虑。
对于矩形截面或中性轴位于T形截面翼板内的情况（X≤hi’）：
对于T形截面且中性轴位于截面腹板内的情（X≥hi’）：
2）斜截面抗剪承载力计算
抗剪参照规范（JTG1）62—2004冲抗剪承载力计算公式进行计算。
公式中须加上体外预应力项，按
计算，其中
4.5.2正常使用极限状态计算
体外预应力加固构件的正常使用极限状态计算，包括变形计算和B类构件的裂缝宽度计算。
1）变形计算
体外预应力加固体系基本结构——钢筋混凝土梁的变形包括：
a）恒载弯矩MG产生的挠度fg；
b）有效预加力Npe产生的反拱fp；
c）活载弯矩（不计冲击力）产生的挠度fq；
d）活载引起的体外索拉力增量Np不计冲击力）引起的反拱f△N
上述各项挠度值可按结构力学方法计算，但不同受力情况的刚度取值不同。
恒载挠度按加固前开裂的钢筋混凝土构件计算，刚度取B01=0.85EcJ01．J01为按开裂的钢筋混凝土构件计算的换算截面惯性矩。
在有效预加力作用下，梁全面参加工作，刚度取B0=0.85EcJ0，Jo为按全截面参加工作计算的换算截面惯性矩。
在活载作用下粱体可能处于开裂状态。
开裂前后截面刚度取值不同，其变形应分别汁算。
在开裂弯矩Mcr作用下，阿jJ度取B0=0.85EcJ0；
在M—Mcr作用下，刚度取Bcr=0.85EcJ02，J02为按开裂部分预应力混凝土B类构件计算的换算截面惯性矩。
对加固构件而言。
一般情况下原粱混凝土已经开裂。
只考虑预加力提供的开裂弯矩可按下式计算：
式中：
为在消压力Npo作用下截面受拉边缘的预压应力，近似的取Npo=Npc。
活载弯矩MQK（不计冲击力）产生的挠度计算式为：
活载引起的体外索拉力增量△Np引起的反拱严格讲应按开裂前后的不同刚度分别计算。
但因△N相对较小，近似地按不开裂截面计算。
其计算表达式为：
这样，由活载引起的总挠度为fq_f△N，其数值不应超过规范规定的限值fq—f△N<
1／600。
2）B类构件的裂缝宽度计算
体外预成力加固体系在使用荷载作用下，若原粱处于开裂状态，则属于部分预应力B类构件，应进行裂缝宽度计算。
体外预应力混凝土B类构件的裂缝宽度，可按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ023—85）》给出的钢筋混凝土裂缝宽度计算公式计算：
为在预应力（其中包括活载引起的体外索应力增量）和活载（不计冲击力）作用下，原梁受拉钢筋的应力．ρ为原梁受拉钢筋配筋率。
4.6体外预应力加固实用设计方法
4.6.1体外预应力加固实用设计应满足的要求
1）加固后的构件应具有足够的承载能力在极限状态下应具有一定的安全储备。
2）在预加力和使用荷载作用下的截面应力不超过规范规定的限值。
3）在正常使用情况下构件的变形和裂缝宽度应不超过规范规定的限值。
4）加固后的梁应具有塑性工作性质避免发生脆性破坏。
从理论上讲，满足上述各项要求的设计是个优化设计问题。
对桥梁加固设计受制约的条件多原梁的截面尺寸及配筋已经确定了的已知量，设计所要解决的主要问题是确定能满足上述各项要求的预应力钢筋的数量及布置方案，这样，就将优化设计问题简单化了。
4.6.2体外预应力加固设计步骤
在实际工作中，体外预应力加固设计可按以下步骤进行：
G
1）原梁承载能力验算，合理选择加固方案，并探讨采用体外预应力加固方案实施的可能性，按式
计算加固后梁的最大承载力Mdumax，并与按拟提高后的荷载等效计算的弯矩组合设计值γ0Md相比较，若Mdumax>
γ0Md则说明采用体外预应力加固方案是可行的。
2）综合考虑施工运营及桥下净空等控制条件选择体外预应力布置及张拉方案确定有关计算参数，按式
计算活载引起的体外筋应力增量Δσp。
3）根据加固后使用荷载作用下截面下边缘不得消压的要求确定预应力筋截面面积Ap:
4）将按上式求得的预应力筋截面面积代入式
计算体外预应力筋的极限应力σpu再将其代入式
进行正截面抗弯承载能力校核。
若求得的结构抗力Mdu≥γ0Md，且两者相差不大，即可按式
求得的预应力筋截面面积Ap选择预应力筋;
若Mdu》γ0Md，两者相差较大，极限状态下的安全储备过大，为节省钢筋应改为按式
给出的部分预应力混凝土A类构件，拉应力小于O.8fck控制条件，重新确定所需预应力筋截面面积;
若Mdu<
γ0Md，说明抗弯矩承载力不足，则应按正截面抗弯承载能力要求所需的预应力筋截面积Ap。
此时，应注意验算预加力和恒载作用下的截面应力满足式
的限制条件。
若不能满足上述要求说明预加力过大，应适当降低控制应力。
5）按最后选定的预应力筋配置方案，重新进行预施应力和使用荷载作用阶段的截面应力验算。
6）正常使用阶段的变形和裂缝宽度验算。
4.7体外预应力应用实例
体外索加固技术作为一种主动的加固方法，是以粗钢筋、钢绞线或高强钢丝等钢材作为施力工具，对结构施加体外预应力。
以预加力产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力，从而达到改善结构使用性能并提高其极限承载力的目的。
目前体外预成力加固技术己广泛运用于结构加固工程中，工程实践表明，体外预应力加固技术具有如下优点：
1）在自重很小的情况下，能较大幅度地
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