危旧桥梁的加固方法选择与适用范围.ppt

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危旧桥梁的加固方法选择与适用范围江西省交通科学研究院研究员、教授级高工谌润水江西省公路管理局研究员、教授级高工胡钊芳一、前言对于旧桥的加固改造技术方法的研究和应用，交通部在“六五”和“七五”期间的重点科研项目计划中都安排了一定数量的研究课题。

经过大量的试验研究和实际工程应用，国内外都取得了不少的成功经验和成果，积累了丰富的经验。

旧桥加固改造工程同其它任何事情一样，有其内在的规律，在做某座桥梁的具体加固设计时都有一定的技巧，都要遵循一定的步骤，同时又极具创造性。

所以，我们应通过创造性的工作去尽力解决旧、危桥的加固改造工作。

尽管每座桥梁的修复工程具有各自的特点，但存在可进行比较、评价的一般性概念，以决定采用最实用的技术。

由于这些特点，总是需要在桥梁修复工程中进行创造性的思考和技术革新。

新的产品和技术的不断发展，又提供了更有效、更耐久的维修方法。

常用的改造有缺陷桥梁所用的加固改造技术，包括减轻恒载、加固临界杆件、提供新的补充杆件和改善原来结构体系的方法，以增大桥梁承受活载的能力。

此外，下部结构的稳定、支座和车行道伸缩缝的适当清洁、几何形状的改善以及安全性的改善（如人行道、栏杆柱及扶手的改善），也在改善服务性能和延长现有结构使用寿命中起着重要作用。

二、总则（交通部公路所：

公路旧桥加固成套技术应用指南）

（1）本指南指在为公路管养部门、设计人员和施工人员提供桥梁加固决策、设计和施工的基本要求与准则。

现行的桥梁设计与施工规范，主要是考虑新建桥梁在荷载作用下的安全性与适用性，没有考虑桥梁损伤对桥梁性能的长期影响，而在旧桥加固设计和施工中必须考虑桥梁损伤的影响，并应在设计文件中单独列入基于检测结果的加固设计承载能力评定的内容。

（2）本指南主要适用于普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土桥梁，对于其他类型的桥梁的加固设计和施工，可以参考本指南。

（3）旧桥的加固设计和施工，除本指南已规定的以外，在桥梁设计和施工上尚应参照现行国家标准和行业标准的其他有关规定。

（4）由于桥梁加固的复杂性，本指南所提供的只是一种基于现有认识的判断和估计，适用于通常情况下为满足桥梁结构的安全性、适用性和可加固性的最低要求，设计人员应结合具体加固工程及其所处环境的具体特点，必要时提出更为严格的要求。

三、加固的基本原则与加固工作程序3.1加固的基本原则

（1）桥梁结构由于结构失效或损伤经评估（公路旧桥承载能力评定方法）不满足结构安全或正常使用要求时，必须进行加固。

加固设计的内容及范围，应根据评估结论和委托方提出的要求确定，可以包括整座桥梁，亦可以是指定的区段或特定的构件；

（2）加固后的桥梁结构整体寿命应恢复到原设计的桥梁寿命；（3）加固设计应与施工方法紧密结合，并采取有效措施，保证新老结构连接可靠、协同工作；（4）对于大桥、特大桥，其主要承重构件需要加固补强时，加固设计方案应不少于2个，并进行方案比选和经济评价，完成加固方案可行性研究报告；（5）加固设计及施工尽量不损伤原结构，并保留具有利用价值的构件，避免不必要的拆除或更换；（6）加固设计应按下列原则进行承载力验算；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；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；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。

桥梁现状评价加固工程可行性研究报告加固工程施工图设计加固工程施工、监理招标施工组织设计施工验收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；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；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、正常使用极限状态和持久状态桥梁地基与基础的承载能力进行验算。

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。

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桥面补强层加固法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6080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。

施工工序清理桥面或铲除桥面铺装缺陷、病害处理、结合面处理植埋结合钢筋及布设补强层钢筋网浇筑补强层混凝土养生、重铺桥面、安装附属设施、清理现场开放交通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