桥梁加固方案毕业设计.docx

1、桥梁加固方案毕业设计学生毕业设计课题名称：桥梁加固工程方案设计系部： 建筑工程系班级： 15路桥工程01班学生姓名： 黄兴指导老师： 肖磊完成日期： 2016年11月18日前言根据广州诚安路桥检测有限公司C290线高增大桥检测报告（报告编号：J200804B017）（以下简称报告）关于高增大桥检查结果，对高增大桥进行维修、加固设计。目前社会主义建设如火如荼，交通量日益增大，桥梁建设更是以一个前所未有的速度在飞速发展，为了改善人们的出行、提高运输效率、加快国家发展桥梁数量越来越多。在发展的同时也出现了一些问题，例如裂缝、下挠及结构承载能力不足导致危桥险桥的数量的也急剧的增多，有相当多的桥梁已经到

2、了非加固不可的地步，研究总结桥梁工程的加固技术，确保加固质量与施工过程的安全，对桥梁加固工程施工具有普遍的指导意义。摘要我国现有桥梁大部分修建于20世纪60至70年代，而且随着时间的推移桥梁的数量日益增长，随着桥梁使用年限的增长以及桥梁负荷的日趋增大,我国很多桥梁均出现了破损，因此研究如何修复这些桥梁已成为当今桥梁设计的重要课题。通过对目前我国大部分桥梁修复的实例分析,桥梁加固是维修病害桥梁、提高桥梁承载能力的最基本、最常用的方法,本文提出了桥梁加固的目的，论述了桥梁加固的常见方法及特点，给出了桥梁加固的方案选择和加固效果评价。桥梁是公路的咽喉,其使用功能的好坏直接影响整条线路的畅通,既有公路

3、中由于受到当时局限的设计、施工加固等各方面的影响，严重制约了公路事业的发展,加上不能适应现在交通量飞速增长，使得旧桥检测和旧桥加固技术显得非常迫切。结合工程实际和网上资料查询，根据桥梁加固设计原理及方法详细介绍了桥梁维修、加固设计过程中出现的某些问题。并对桥梁加固技术的探索和研究。关键词：桥梁加固、桥梁维修、施工工艺、加固设计、桥梁病害ABSTRACTMost of the existing bridges in China were built in the 20th century 60 to 70, and the number of bridges increased with tim

4、e, and with the increase of bridge service life and the increasing of bridge load, many bridges in our country have been damaged, so it is an important task to study how to repair these bridges. Through the analysis of most of the bridge repair cases in China at present, bridge reinforcement is the

5、most basic and commonly used method to repair disease bridge and improve the bearing capacity of bridge, this paper puts forward the purpose of bridge reinforcement, discusses the common methods and characteristics of bridge reinforcement, and gives the scheme selection of bridge reinforcement and t

6、he evaluation of reinforcement effect. The bridge is the throat of the highway, the function of its use directly affect the smooth flow of the whole line, due to the limitation of the design, construction and other aspects of the impact of the road, the development of the road, coupled with the inab

7、ility to adapt to the current rapid increase in traffic, make the old bridge detection and old bridge reinforcement technology is very urgent. Based on the engineering practice and on-line data query, some problems in bridge maintenance and reinforcement design are introduced in detail according to

8、the principle and method of bridge reinforcement design. The research and exploration of bridge reinforcement technology are also studied.KEY WORDS: Bridge, bridge maintenance and construction processes, design, bridge diseases第一章 设计依据1.1设计依据根据广州诚安路桥检测有限公司C290线高增大桥检测报告（报告编号：J200804B017）（以下简称报告）关于高增大

9、桥检查结果，对高增大桥进行维修、加固设计。1.2 工程概况1.2.1桥梁概况高增大桥位于广州市白云区境内C290线上，跨越流溪河。根据有关资料，高增大桥于1990年由湖南省交通科学研究所设计室设计，约于1996年建成通车时间。2003年本桥因广州市白云区国际新机场110千伏电缆工程需要从桥上通过，广州市公路工程质量检测中心对高增大桥进行全桥现状质量检查（检查结果详见广州市白云区人和镇高增大桥现状检查结果报告）。高增大桥全长183.5m，桥宽为净721.0m。设计荷载等级：汽车15级，挂车80，人群荷载：3.5KN/m2。上部构造为530m空腹式无铰钢筋混凝土钢筋混凝土拱桥，拱轴系数m=2.81

10、4，矢跨比：1/6，主跨每拱共设6片拱肋5片拱波，腹拱采用混凝土板拱，靠近墩台的腹拱设计成三铰拱，其余腹拱设计成无铰拱，施工时腹拱未按设计要求进行，所有腹拱均按无铰拱进行施工。下部构造桥墩采用高桩墩帽，桥台为高桩承台与箱形后座组合式。高增大桥主要构件材料为：拱肋、拱板、横隔板及腹拱拱圈采用25号混凝土；拱波采用10砂浆砌25号混凝土预制构件；侧墙及腹拱横立墙采用10砂浆砌块石或15混凝土预制块，墩帽、承台及桩基采用25号混凝土，箱形后座采用15号片石混凝土。1.2.2. 桥梁病害及分析（一）上部构造1、部分拱肋表面存在蜂窝、麻面、剥落及空洞，局部露筋，钢筋锈蚀，拱肋混凝土保护层偏薄（10mm）

11、；2、部分拱波出现混凝土破碎，裂缝，拱波与拱肋间砂浆不饱满；3、部分腹拱拱顶、拱脚出现横向贯通裂缝；4、全桥侧墙砌筑砂浆不饱满，空洞较多。（二）下部构造1、全桥桥墩钢护筒锈蚀严重、部分已经脱落，桩基混凝土剥落，露筋，钢筋严重锈蚀，1号墩3号桩基还存在桩基倾斜偏位。2、墩帽混凝土局部剥落，空洞，表面露筋；3、桥梁上游不远处存在一小型截流坝，加剧桥下河床冲刷；4、0号桥台前排桩基外露，钢筋严重锈蚀（5号桥台桩基未外露）。（三）桥面系及附属设施；1、桥面出现多处裂缝，最大裂缝宽度为2mm，局部出现坑槽；2、人行道及护栏、栏杆立柱出现混凝土脱落露筋现象；3、全桥泄水孔堵塞；（四）其他0号桥头路面下沉达

12、8cm，5号桥头路面出现一处坑槽，面积为3030cm，多处破损。高增大桥主要构件初步分析病害产生原因为：1、拱肋出现的病害、拱波破碎是由于施工质量问题，拱肋混凝土保护层偏薄，钢筋锈胀，混凝土剥落。2、腹拱出现裂缝为施工时未按原设计要求将墩台处腹拱做成三铰拱以释放桥梁变形而引起的。3、拱波出现病害主要原因为施工质量较差。4、桩基出现病害主要是桩基混凝土质量差，钢筋保护层偏薄，河水冲刷引起的。根据报告本桥检测结果为四类桥，本桥应尽快大修。特别是本桥下部桩基、墩柱出现的病害严重影响了桥梁的结构安全及全桥的使用性能，桥梁下部桩基、墩柱急需进行维修、加固。1.3设计标准与设计规范1、中华人民共和国行业标

13、准公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004；2、中华人民共和国行业标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范JTGD62-2004；3、中华人民共和国行业标准公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63-2007；4、中华人民共和国国家标准混凝土结构加固设计规范GB 50367-2006；5、中华人民共和国行业标准公路桥涵施工技术规范JTJ0412000； 6、钢筋混凝土结构工程植筋锚固技术暂行规定(建设部建筑物鉴定与加固规范管理委员会2002年9月) 第二章 维修、加固设计方案2.1主要材料桥面铺装采用C40防水混凝土，防水混凝土抗渗等级采用W4。桩基外包层混凝土采用凝土采用C30混凝土

14、，新增系梁混凝土、拱波及拱板采用C25混凝土。结构混凝土剥落、脱落采用丙乳（NSF）砂浆修补,对孔洞深度超过6cm的深层混凝土脱落及疏松混凝土块采用高强度丙乳（NSF）细石子混凝土修补。在使用丙乳砂浆或丙乳细石子混凝土修补混凝土表面缺陷时，应严格按由南京水利科学研究所研发的NBS水泥改性剂（丙乳）产品说明和港口工程混凝土粘结修补技术规程（JTJ 271-99）执行。桥梁圬工勾缝砂浆采用M15水泥砂浆。0号桥台防冲刷挡墙采用M7.5号浆砌片石砌筑。桥位下游拦水坝采用柴排抛石法砌筑。结构混凝土的耐久性应满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范( JTG D62-2004）中表1.0.7中I类环

15、境的要求：最大水灰比0.55，最小水泥用量275Kg/m3，最低混凝土强度等级C25，最大氯离子含量0.30%，最大碱含量3.0Kg/m3。桥面防水材料桥面防水层采用三涂FYT-1改进型防水层钢材R235、HRB335钢筋应分别符合GB 13013-1991和GB 149998的规定。凡钢筋直径12mm者，应采用HRB335热轧螺纹钢；凡钢筋直径12mm者，采用R235热扎光圆钢筋。粘贴钢板、螺栓等钢材应采用符合GB70088规定的Q235钢。焊条应符合国标（GB）981-76要求的焊接低碳钢焊条，焊条型号应与主体金属相适应。碳纤维布材料满足碳纤维片材加固混凝土结构技术规程CECS146:20

16、03的要求。结构胶水封闭裂缝采用日本SOBON101胶，灌注裂缝采用树脂类灌注胶 。灌注钢板结构胶选用进口品牌优质A级无溶剂型改性环氧树脂类粘钢灌注胶Araldite XH7307，封边胶采用Araldite爱牢达 XH111-1Fast A。阻锈剂阻锈剂宜采用喷涂型阻锈剂，承重构件应采用烷氧基类或氨基类喷涂型阻锈剂。喷涂型阻锈剂质量应符合下表1规定：喷涂型阻锈剂的质量 表1烷氧类阻锈剂氨基类阻锈剂检测项目合格标准检测项目合格标准外观透明、琥珀色液体外观透明、微黄色液体浓度0.88g/ml相对密度（200C时）1.13PH值1011PH值1012黏度（200C时）0.95mPa.s黏度（200

17、C时）25mPa.s烷氨基复合物含量98.9氨基复合物含量15硅烷氧含量0.3氯离子CL无挥发物有机物含量400g/L挥发物有机物含量200 g/L喷涂型阻锈剂的性能指标应符合下表2规定：喷涂型阻锈剂的性能指标 表2检验项目合格指标检验方法标准氯离子降低率90JTJ 275-2000盐水渗渍试验无锈蚀，且电位为0-250mVYB/T 9231-1998干湿冷热循环试验60次，无锈蚀YB/T 9231-1998电化学试验电流应小于150A，且破样检查无锈蚀YBJ 222现场锈蚀电流检测喷涂150天后现场测定的电流降低率80混凝土结构加固设计规范GB 50367-2006 的附录R桩基、拱肋破损界

18、面锈蚀钢筋的修复所采用喷涂阻锈剂不得采用以亚硝酸为主成分的阳极型阻锈剂。2.2维修、加固设计要点2.2.1上部结构维修、加固本桥为双曲拱桥，上部构造拱波出现的病害较为严重（见报告），若需要全部根除拱波病害时，桥梁维修、加固投入巨大，施工麻烦，工期长，经济效益不明显。据此，我公司与业主进行沟通后决定采用局部更换拱波的方法进行维修上部构造。本次上部构造维修、加固方法如下：拱肋结构混凝土剥落、脱落采用丙乳（NSF）砂浆修补,对孔洞深度超过6cm的深层混凝土脱落及疏松混凝土块采用高强度丙乳（NSF）细石子混凝土修补。对拱肋出现露筋及保护层偏薄病害采用丙乳砂浆处理后粘贴碳纤维布进行处理。对拱肋钢筋严重锈

19、蚀的局部采用灌注钢板进行加固。破碎拱波、叶脉形裂缝及严重裂缝拱波（裂缝宽度大于0.2m长度大于15cm）采用更换进行维修。其他裂缝拱波采用封闭或灌注裂缝进行处理。悬半波严重裂缝采用灌注钢板进行加固。破损的拱波采用丙乳（NSF）砂浆或高强度丙乳（NSF）细石子混凝土修补。更换拱波需要部分破除桥面，桥面采用局部修复进行处理。病害桥面采用局部修复处理，原桥面混凝土板间胀缝清除缝内杂物后重新灌热沥青填料。腹板拱出现的裂缝采用灌注裂缝处理。栏杆、栏杆立柱及人行道采用小石子混凝土进行修补。桥头引道路面沉降采用钢筋混凝土板进行修复。对桥梁侧墙圬工病害空洞、砂浆不饱满采用砂浆修复及重新勾缝。修复桥面排水设施、

20、清除桥上滋生植物及其他杂物。混凝土缺陷采用丙乳砂浆修补，拱肋及拱波灌注钢板及拱肋粘贴碳纤维布，裂缝处理施工工艺参见说明施工要点、工艺及技术要求。2.2.2下部结构维修、加固本次桥梁下部维修、加固方法如下：在13号桥墩桩基增一根系梁，系梁原则上应位于现有河床面以下及原设计冲刷线以上。对出现钢护筒锈蚀脱落、混凝土剥落及钢筋严重锈蚀的桥墩桩基采用外包20cm厚的钢筋混凝土层进行修补、加固。对钢护筒锈蚀未脱落的桩基须拆除锈蚀护筒至冲刷线处，检查桩基后根据桩基病害情况进行有效处理。4号桥墩原桥设有系梁(如图22)，本次维修、加固不需要增设系梁，施工时应检查系梁下桩基病害情况后根据病害情况进行处理。0号桥

21、台前排桩基混凝土剥落，钢筋严重锈蚀，采用外包20cm厚的钢筋混凝土层进行修补、加固。浇注外包层混凝土前应凿除桩、柱混凝土松散体，对露出钢筋进行除锈，并涂钢筋阻锈剂，对墩柱、桩基出现的裂缝进行灌注或封闭。0号桥台后排桩基及5号桥台桩基未露出，施工时可以根据需要是否进行探测其病害。本次桥梁下部维修、加固特点是：由于原桥原始资料不全，桩基无地质资料及终孔桩长，桩基不清楚是摩擦桩还是支承桩，无法进行桩基承载能力验算。但根据原桥河床冲刷严重，桩基混凝土剥落、主筋锈蚀极为严重等现象推断桩基承载能力有所降低，安全系数有所降低。然而，桥梁病害并非一日形成，桥梁发现病害前桥上仍然未进行交通限制，仍能带病运营。据

22、此，该桥经维修、加固后桥上通行能力至少可以维持至限制交通前运营水平。本次维修、加固拟在桥墩河床下设一根系梁，增强了桥墩的整体稳定性，同时对露筋桩基进行处理，有效的抑制了桩基病害的进一步。 第三章 施工工艺及技术要求3.1拱波施工工艺 需要更换的拱波基本特征为：拱波为破碎状，裂缝严重呈叶脉状，拱波裂缝宽度超过0.2mm，长度超过拱波长度的1/3。拱脚处拱波更换采用直接破除病害拱波及其上的拱板后，在拱波原位处绑扎6mm钢筋网（间距为1010cm，钢筋外侧保护层为净3cm）,后浇注拱波混凝土，待拱波混凝土达到设计强度的80以上时浇注拱板混凝土。拱顶处更换拱波施工工艺：准确定位需要更换的拱波，确定破除

23、桥面位置及大小，破除桥面后开挖拱腔填料，破除拱板及拱波，在拱波原位处绑扎6mm钢筋网（间距为1010cm，钢筋外侧保护层为净3cm）,后浇注拱波混凝土，待拱波混凝土达到设计强度的80以上时浇注拱板混凝土。拱板强度达到设计强度的70，拱板上设置防水层，防水层可采用原桥梁采用的三油二毡的方法设置，并注意与原桥防水层搭接紧密以防漏水。防水层设置完成后，回填拱腔填料（采用与原桥拱腔一致填料）并水冲密实，拱腔填料宜分层处理至密实，每层厚度不宜大于20cm。为避免拱腔填料难以压实，拱腔填料也可采用轻质陶粒混凝土材料。填料填至桥面铺装底面时，设置防水层，防水层宜三涂FYT-1改进型防水层，以保证防水效果。该

24、防水层设置好后，可以绑扎桥面铺装层钢筋网进行浇注桥面防水混凝土。破除旧桥结构或挖除拱腔填料时不得采用重型机械，宜采用人工或小型机械进行拆除或挖除。破除桥面不得大面积施工,应施工好一处后方可进行下一处施工。更换拱波所需要破除桥面范围应尽量缩小，桥面铺装宜整块进行更换浇注。本次更换拱波全桥暂定50块的工程数量，实际数量应根据现场实际发生的数量确定。拱波其他病害处理参见相关的病害处理措施进行。3.2拱肋病害处理拱肋混凝土缺陷（混凝土剥落、脱落及空洞）采用丙乳（NSF）砂浆进行修补,对孔洞深度超过6cm的深层混凝土脱落及疏松混凝土块采用高强度丙乳（NSF）细石子混凝土修补。对拱肋出现露箍筋及保护层偏薄

25、的病害部位进行钢筋除、防锈处理及其面处理后抹上23 cm丙乳砂浆，然后再粘贴碳纤维布进行处理。对拱肋主钢筋严重锈蚀的病害部位进行钢筋除、防锈处理及其面处理后采用灌注钢板进行加固。拱肋粘贴碳纤维布及灌注钢板范围为拱肋三面包裹，长度宜超出病害范围1m。拱肋粘贴碳纤维布或灌注钢板前应处理混凝土缺陷部位。拱肋混凝土缺陷修补、粘贴碳纤维布及灌注钢板施工工艺参见相关说明。3.3桩基外包层及系梁施工 1、系梁及外包层施工前，须将桩基松散混凝土凿除至混凝土密实处，有裂缝的用裂缝修补剂进行修补，锈蚀钢筋除锈后涂阻锈剂并根据需要帮焊钢筋。桩基植筋须上下排错位呈梅花布置。植筋施工工艺详见普通钢筋及螺杆植筋施工工艺及

26、材料性能指标说明。植筋按照5的比例进行抽检，保证钢筋与桩身有可靠的连接。系梁与外包层宜采用微膨胀混凝土浇注。2、本桥目前桩位河床面标高与原河床设计冲刷线标高相对位置有三种情况：第一种为河床面位于冲刷线以上；第二种为河床面与冲刷线基本一致；第三种为河床面低于冲刷线。本桥无地质资料及桩基竣工图，桩基性质及承载能力很难判断，开挖检查河床下桩基病害情况时，原则上桩基开挖检查病害的最大深度为河床面至冲刷线处，若河床开挖困难时，可根据实际情况调整开挖深度。若现河床面已经低于设计冲刷线，开挖桩位处河床存在一定的风险，而本桥桥墩新增系梁需要埋置于河床面以下，需要开挖河床，开挖深度原则上不得大于2m，若有特殊情

27、况时，可由施工单位会同业主、现场监理及设计单位相关人员现场确定河床开挖深度。3、桩基维修、加固施工应逐个桥墩进行，不得全桥同时施工。4、凿除病害桩基松散混凝土时须采用人工轻凿，严禁使用风镐。5、系梁应埋设于河床下面。3.4裂缝处理公路桥涵养护规范(JTG H11-2004)对裂缝的处理分为两种情况：当裂缝宽度在限值范围内时，可进行封闭处理，一般涂刷环氧树脂胶。当裂缝宽度大于限值规定时，应采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶或其它灌缝材料。本次维修工程裂缝的处理根据裂缝宽度进行：a. 对宽度小于0.15mm的裂缝采取表面封闭法进行封闭；b. 对宽度大于等于0.15mm的裂缝采取压力注浆法进行灌注。裂缝处

28、理（封闭或灌注）所采用的裂缝修补胶的安全性能应符合下表4规定：灌注或封闭裂缝采用的修补胶安全性能指标 表4检验项目性能指标试验方法标准钢-钢拉伸抗剪强度标准值（MPa）10GB/T 7124胶体性能抗拉强度（MPa）20GB/T 2568受拉弹性模量（MPa）1500GB/T 2568抗压强度（MPa）50GB/T 2569抗弯强度（MPa）30(且不得呈脆性（碎裂状）破坏)GB/T 2570不挥发物含量（固体）99GB/T 146831、裂缝封闭处理先将钢丝刷刷清裂缝口表面浮浆并打毛，然后用空气压缩机除尘。用工业丙酮、二甲苯或无水酒精擦拭缝口，也可用清水冲洗，但是必须保证基面充分干燥。缝口处

29、理好并干燥后反复涂刷日本SOBON101结构胶水，每隔35分钟涂刷一次，涂层厚度达1mm左右为宜。封闭裂缝也可采用107胶或801建筑胶水泥浆（掺入白水泥）刮抹，要求颜色与原混凝土颜色将近，外观平整。2、灌注裂缝施工工艺灌注胶性能须符合上表4规定。灌注裂缝施工工艺流程如下：裂缝处理埋设灌浆咀封闭裂缝密封检查配制浆液压力灌浆缝口处理质量检查1 裂缝处理采用刮刀或扁铲沿裂缝方向将粘附在混凝土表面上的灰浆、尘土铲去，并沿裂缝开凿“V”形槽，后用高压空气吹干净，若有油污则应采用丙酮进行清洗。缝口混凝土表面保持干爽。2 埋设灌浆咀根据裂缝情况确定注浆咀的位置，裂缝宽度为0.151mm时，注浆咀间距为15

30、35cm,按裂缝越细间距越小、缝越宽间距越疏的原则考虑，每条裂缝不得少于2个注浆咀，即至少有一个进浆孔和一个出气孔。将注浆咀粘贴面用砂纸擦亮，清洗干净， 检查开关是否完好，揭去设咀处的胶布，将注浆咀跨缝粘牢。3闭裂缝 采用环氧胶泥（或水泥砂浆）配置封缝用浆，用刷子将封缝浆涂刷于注浆咀与裂缝表面上进行封闭裂缝，对于贯通的裂缝，要同时对两侧进行封闭。封闭裂缝应使裂缝形成一个密闭性的空缝。4 密封检查为保证密闭空缝的密闭性及承受灌浆压力作用，应检查封缝效果。办法可采用待封闭环氧胶泥固化后，沿缝涂一层肥皂水，并从压浆嘴向缝中通入压缩空气，若无冒泡现象则表示密封效果良好，否则应进行封闭修补。5 配制浆液

31、根据现场气温、裂缝情况选用合适的压力灌浆液。每次浆液不宜多配，以免短时间内使用不完，导致粘度变大变大而无法施工或失效，造成浪费。6 压力灌浆将浆液倒入压浆罐，盖好盖子，用扳手拧紧螺盖不得漏气，大开空气压缩机送气阀门，待压浆罐内压力达到要求时（一般压力为0.250.35 MPa），打开出浆阀门进行灌浆。压灌次序须先低后高，即由低位压浆咀向高位压浆咀依次进行压浆，要使相邻的高位压浆咀流出浆液，确定两压浆咀间的裂缝已经被浆液充满，方能关闭该压浆咀，依次压浆直到把整条裂缝灌满，并保持一段时间以后，方可对下条裂缝压浆。7 压浆后的封口处理压浆完成后，关上压浆咀阀门，待缝内浆液初凝不外流时，可拆下压浆咀，并清除其上的浆液，完好的注浆咀可备重复使用。待浆液固化后，可采用环氧胶泥封闭压浆口，并抹平。8 压浆质量检查压浆密实情况，可采用超声波法测定灌浆前后的声波速度变化，并结合进浆量，确定灌浆密实程度。若达不到预期效果