桥梁加固规范讲稿-向中富.ppt

公路桥梁加固设计规范向中富 桥梁 桥梁是用于跨越障碍物 如河流 海峡 山谷 道路等 而使道路保持连续的人工构造物 俗称道路咽喉 桥梁既是一种交通功能性的结构物 也是一座立体的造型艺术工程 桥梁往往是一个城市或一个国家 地区 的象征 中国已成桥梁强国 1988年 全国共有桥梁124000座 3400公里2008年 全国共有桥梁550000座 21000公里20年来 中国建造的桥梁数量比世界上任何一个国家都要多两三倍 四大类桥梁中有三类最大跨径在中国 中国已成为桥梁大国 中国是桥梁强国 NO 中国还称不上世界桥梁强国的原因是 质量不能完全令人信服桥梁质量评价体现在 安全 功能 美观 环保 等 其中 安全性 保证桥梁服役期没有风险 功能性 保证桥梁正常服役 中国是桥梁强国 NO 桥梁质量问题主要源自 桥梁建设科学发展不到位 规范不够完善 设计 施工对工程的责任意识不够 上海外白渡桥等则不同 监理不到位 管理养护不到位 服役桥梁存在的主要问题 缺少标志 标牌 管理失控 超载 火灾 桥面防排水失效 影响正常安全行车 导致结构安全隐患 铺装 栏杆破损 残缺 影响行车 行人安全 车辆冲击增加结构受力负担 服役桥梁存在的主要问题 支座安全精度差 伸缩装置 支座破损 失效 改变桥梁结构受力模式 危及结构稳定及受力安全 桥梁结构开裂 破损 结构强度降低 危及结构承载能力安全 桥梁强度 稳定和刚度不满足使用要求 危及结构使用安全 服役桥梁存在的主要问题 混凝土桥梁加速下挠 桥梁破坏的前兆 必须及时评估判断 1977年建造的世界最大跨径混凝土梁桥 241米 1993年测得的跨中下挠1 4米 1996年3月采用8根体外预应力加固 6个月后垮塌 桥梁基础冲刷 危及桥梁安全 服役桥梁存在的主要问题 桥梁火灾 重庆某桥被严重烧伤 服役桥梁存在的主要问题 船只撞击垮塌 广东某桥 江苏某桥 服役桥梁存在的主要问题 超载导致垮塌 山西某桥在182吨重负下终于未能挺住 服役桥梁存在的主要问题 桥梁洪灾 辽宁某桥被洪水冲垮 服役桥梁存在的主要问题 地震灾害 服役桥梁存在的主要问题 施工质量太差导致桥梁垮塌 服役桥梁存在的主要问题 桥梁钢结构结构缺陷 锈蚀 疲劳等导致垮塌 服役桥梁存在的主要问题 桥梁混凝土涂装保护不够 主要针对腐蚀环境中的钢筋混凝土结构 以日本为例 混凝土涂装的发展经历了较长过程 60年代混凝土结构大量使用 曾认为不需维护70年代混凝土裂纹 钢筋锈蚀80年代腐蚀严重 国土交通部制定混凝土修复标准90年代高速道路管理集团制定 混凝土涂装及FRP补修基准 2000年路桥集团制定了 混凝土块剥落防止对策手册 桥梁维护加固的重要性 即使是设计 施工质量均好的桥梁 其使用价值 特别是安全性 随着桥梁的使用时间增加而不断降低 当使用价值降至安全限值时 必须通过维修加固 维持 提高其使用价值 该过程在设计期限内持续发生 为了确保桥梁健康 安全 养护不容忽视 如果养护到位 使用价值维持过程发生频度就会低得多 假如桥梁设计 施工质量均好 养护就相对容易 遗憾的是 材料仍然会有缺陷 许多构件的寿命有限 支座和伸缩缝需要保健 更换 例如 斜拉索的寿命至少50年 要能达到该寿命 定时的检测和养护是不可或缺的 养护的程序和时程都应该在设计时予以充分考虑 养护和更换部分构件的成本也应该考虑 如果设计未考虑 管养部门应予以补充 桥梁维护加固的重要性 对于设计寿命一百年 有的要求达到150年 的桥梁 因为设计 施工 养护质量的不到位 致使桥梁寿命降低 提前重建 例如仅30年就重建 就相当于损失了70 的经济效益 如此大的损失 社会是难以负担的 这实际上是把维修 重建 甚至危害遗留给我们的下一代 极不公平 应当引起大家的重视 桥梁维护加固的重要性 建设速度快 设计 施工 监理难免不到位 桥梁工程先天性质量值得高度重视 桥梁设计3 5月 施工1 3年 管养则需100年 可见 桥梁能否100年安全使用的关键就落到维护与加固上 搞好桥梁维护加固的对策 作好十到位 认识到位 组织到位 人才到位 经费到位 技术到位 专业到位 条件到位 规范到位 信息到位 监管到位 完善管养 监测 检测 评估 加固 规范化 严格监测 检测 评估 加固设计与实施管理 提高从业人员素质 确保管养专业力量 保证投入 改善条件 积极引进新的理念 技术 工艺 管理工程学的研究与兴起 桥梁加固设计规范颁布的意义 树立桥梁维护加固意识统一桥梁维护加固认识规范桥梁维护加固行为提高桥梁维护加固质量保证桥梁维护加固效益 桥梁加固设计规范体系 总则 一般规定 通用材料 各种构件加固方法 构造 计算 各种桥梁加固方法 构造 计算 桥梁加固设计规范主要内容 梁桥加固 桥梁加固材料 常用构建加固 各类桥梁加固 混凝土裂缝处理 支座 伸缩缝更换 桥梁抗震加固 桥梁下部结构及基础加固 桥梁加固设计原则 程序与基本要求 桥梁加固设计规范 总则 背景 贯彻国家有关政策法规 规范 提高加固及设计水平 目的 满足安全适用 技术可靠 经久耐用 经济合理 环境保护的要求 范围 各类公路桥梁恢复使用功能 提高承载能力 增强安全性和耐久性的加固设计 桥梁加固设计规范 总则 前提 桥梁技术状况 承载能力评定 建设方案的社会 经济 技术比较 特殊要求 有特殊要求的桥梁荷载标准 加固设计基准期 功能要求由委托方提出 特别提示 除满足本规范外 加固设计尚应符合国家 行业现行标准 规范 桥梁加固设计规范 基本规定 一般规定 桥梁的可加固性 委托方的要求 不损伤原结构 不造成新的损伤 加固设计得针对性 抗震等专门验算 加固实施应充分考虑结构倾斜 失稳 坍塌等可能性 加固方案的论证及技术 经济比选 桥梁加固设计规范 基本规定 综合经济性优秀的设计强调全寿命成本最底 桥梁维护加固也存在投入与效果的关系问题 维护加固本身就比新建难度大 方案制定应充分考虑维护加固后的使用效果与寿命 美国钢筋混凝土维护费用的五倍定律 少投入1美圆开始出现锈蚀5美圆顺钢筋开裂25美圆钢筋严重锈蚀125美圆 桥梁加固设计规范 基本规定 设计计算基本假定 分阶段受力原则 平截面假定 在极限状态下 原结构受压区边缘混凝土的应变达到极限值 截面受压区应力可以简化为矩形计算 抗压强度取混凝土设计强度 在极限状态下 原结构受拉区钢筋仍为理想弹塑性材料 抗拉强度取抗拉设计强度 混凝土结构加固后的极限承载力 应以原结构截面中混凝土或钢筋设计强度值控制 桥梁加固设计规范 基本规定 基本原则与程序 依据原桥梁竣工图或设计图及检测评估报告 必要的现场核对 应考虑病害影响 材料劣化 新旧材料的结合性能及材性差异 加固设计应进行各施工阶段构件的强度 稳定及结构变形验算 加固后的结构验算应考虑附加荷载 温度变化等 的影响 改变结构体系加固时不宜出现超越材料允许的应力值 加固验算应根据桥梁建设年代的设计荷载 材料性能进行相应计算 加固可研 含估算 初步设计 含概算 施工图设计 含预算 桥梁加固材料 选用原则 1 桥梁加固用材料的品种 规格及使用性能 应符合国家 行业相关标准的规定 并满足设计要求 2 采用纤维复合材料加固桥梁结构时 应采用与此纤维材料相配套的树脂类找平 粘结和表面防护材料 3 桥梁加固用新材料必须通过相关管理部门组织的技术鉴定 桥梁加固材料 混凝土 1 等级要求 桥梁结构加固用混凝土的强度等级应比原结构构件提高一级 采用普通混凝土加固时 不得小于C30 采用预应力混凝土加固时 不得小于C40 2 其他要求 水泥的品种 性能和质量 骨料的品种和质量 拌和用水质量 掺加粉煤灰质量 外加剂质量 桥梁加固材料 钢材 1 基本要求 普通钢筋 钢板 型钢 扁钢 钢管 预应力钢材 焊接材料 螺栓均应满足国家 行业现行相关规范及设计要求 2 体外预应力索 应采用防腐性能可靠的产品 宜采用成品索 若采用环氧涂层预应力钢材 应检测涂层的质量和主要性能指标 桥梁加固材料 纤维复合材料 2 加固用纤维复合材料与胶粘剂应进行适配性检验 抗拉强度标准值 纤维复合材料与混凝土正拉粘结强度 层间剪切强度 桥梁加固材料 胶粘剂 1 根据所加固结构的重要程度分为A级胶与B级胶 A级胶 用于重要结构或构件的加固B级胶 用于一般结构或构件的加固2 混凝土桥梁加固用胶粘剂其钢 钢粘接抗剪性能必须经过湿热老化检验合格 经湿热老化后的试件 应在常温条件下进行钢 钢粘接拉伸抗剪试验 其强度降低的百分率 应符合下列要求 A级胶不得大于10 B级胶不得大于15 桥梁加固材料 胶粘剂 3 桥梁加固用浸渍 粘贴纤维复合材料的胶粘剂所采用的底胶与修补胶应与之相适配 不得采用不饱和聚酯树脂 醇酸树脂 4 粘贴钢板用胶粘剂与植筋锚固用胶粘剂在安全性能指标上是有区别的 不能混用 植筋锚固用胶粘剂其填料须在工厂制胶时添加 严禁在施工现场加入 5 混凝土桥梁加固用胶粘剂应进行毒性检验 不得使用乙二胺作为固化剂 不得在其中掺入挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂 6 寒冷地区桥梁加固用胶粘剂应通过耐冻融性能检验 桥梁加固材料 裂缝修补材料 裂缝修补用胶 注射剂 安全性能指标 桥梁加固材料 裂缝修补材料 裂缝修补用聚合物水泥注浆料安全性能指标 桥梁加固材料 混凝土表面修补材料 梁式桥加固 加固对象与方法 施加体外预应力 需进行加固 构件强度不满足 桥梁稳定性不满足 桥梁耐久性不满足 构件刚度不满足 改变结构体系 增大截面 粘贴钢板 粘贴纤维复合材料 更换主梁 增强横向整体性 梁式桥加固 简支梁 板桥 梁式桥加固 连续梁 连续刚构 梁式桥加固 加固计算要点 齿板 牛腿 转向装置等构造局部应力分析宜按空间结构计算 横向分布 空间计算 整体计算 增强横向整体性 加强桥面横向联系 增设主梁 粘贴法或增大截面加固部分主梁 板 的横向分布计算 应计入增强后结构刚度的变化 结构加固后应进行整体计算 并应考虑加强部分对结构刚度的贡献 梁式桥加固 加固构造要求 更换混凝土铺装层 应将原有混凝土调平层和桥面铺装清除 在原桥面板上设置齿形剪力槽或采取植筋的措施来增强结合面的抗剪强度 更换 新增 主梁 板 加固时 应清除拟更换 新增 主梁 板 梁侧各1 0m范围内的桥面铺装 采用体外预应力加固时 箱梁齿板应尽量靠近承托布置 增强横向联系宜在梁 板 端部及其他控制截面进行 新增横梁 横隔板 应采取措施与原结构可靠锚固 其他构造要求见相关加固方法的构造要求 44 概况4 28 2 40 5 5 28米预应力混凝土连续弯梁 R 125m 变截面 直腹板 单箱单室支架现浇 主要缺陷底板裂缝 max 1 5mm 腹板裂缝 主要原因预应力布设不足刚度和强度均不足 主孔跨中截面梁高1 5m 支点截面梁高2 0m 梁式桥加固 预应力混凝土弯箱梁桥加固实例 45 加固方案新增曲线预应力 2 2 15 15 24 加厚腹板局部粘贴钢板裂缝灌浇 封闭 梁式桥加固 预应力混凝土弯箱梁桥加固实例 46 工程概况主跨140m 240m 140m预应力混凝土连续刚构变截面 直腹板 单箱单室 箱宽22m 悬臂浇筑 梁式桥加固 预应力混凝土连续刚构加固实例 47 主要缺陷主跨跨中下挠31 7cm腹板与底板交接处裂缝 3mm 主跨80至160m范围腹板开裂箱梁顶板纵向开裂 主要原因墩顶索布设不足截面选择不佳 剪力滞效应明显 无下弯索 竖向预应力损失估计不足 加固方案墩顶增设体外预应力钢束 12 19 15 24 局部粘贴钢板裂缝灌浇 封闭 梁式桥加固 预应力混凝土连续刚构加固实例 48 1 2 1 2 梁式桥加固 预应力混凝土连续刚构加固实例 49 梁式桥加固 预应力混凝土连续刚构加固实例 50 梁式桥加固 预应力混凝土连续刚构加固实例 拱式桥加固 加固方法 增大主拱截面 调整拱上建筑恒载 增强横向整体性 增大截面或改变截面形式 粘贴钢板及纤维复合材料增强横向整体性 增强横向整体性 粘贴钢板及纤维复合材料 施加体外预应力以及增大构件截面 增大截面 调整拱上建筑恒载 增加拱肋 增强横向整体性以及粘贴纤维复合材料 外套钢管混凝土增大截面 粘贴纤维复合材料 更换吊杆或系杆 改善桥面系结构以及增强横向整体性 圬工拱桥 双曲拱桥 桁架 刚架拱桥 钢筋混凝土箱板 肋 拱桥 钢管混凝土拱桥 拱式桥加固 加固计算 吊架方式新增主拱圈截面混凝土恒载由原拱承担 支架方式新增主拱圈截面混凝土恒载由加固后的组合截面拱承担 加固中临时卸除荷载的恢复及使用荷载由加固后的组合截面拱承担 增大主拱混凝土截面或在主拱圈上粘贴钢板和纤维复合材料加固时应分阶段计算受力 采用混凝土增大主拱圈截面或在主拱圈上粘贴钢板或纤维复合材料加固时 根据平截面假定计算原拱圈和新增部分的应力 计算参数 分阶段受力 吊架 支架施工 内力 应力 重分布 增大主拱截面加固时 新浇混凝土与原混凝土或砌体结合面的抗剪能力应满足要求 应计入新增混凝土收缩徐变引起的结构内力 应力 重分布 Unified FlexibleAdministration 平截面假定 计算应考虑结构损伤 材料劣化 新旧材料的结合性能及材性差异等因素的影响 材料 几何等参数应通过实测确定 53 工程概况2 120米中承式钢管混凝土拱桥哑铃型钢管 高强钢丝吊杆桥面系为简支纵横梁体系 加固方案更换吊杆 调整桥面铺装标高钢管拱肋 风撑防护新增K撑横梁及桥台裂缝灌浆 修补 拱式桥加固 钢管混凝土拱桥加固实例 54 新增K撑构造 拱式桥加固 钢管混凝土拱桥加固实例 55 钢管拱肋 风撑防护示意 吊带安装构造示意 拱式桥加固 钢管混凝土拱桥加固实例 悬索桥 斜拉桥加固 加固对象与设计要点 加固更换 悬索桥加劲梁 索塔或整体刚度不足 悬索桥吊索 杆 索损伤或承载力不足 斜拉桥斜拉索损伤或承载力不足 斜拉桥主梁 桥塔或整体刚度不满足 悬索桥 斜拉桥加固 加固方法 悬索桥常用加固方法 整体加固 更换吊索 杆 增设斜拉索设置中央扣加强加劲梁风构等局部加固 更换加劲梁构件增大截面粘贴钢板粘贴纤维复合材料等 斜拉桥常用加固方法 整体加固 更换斜拉索增设辅助墩增设纵 横向主梁限位装置增设斜拉索减振装置等局部加固 增大截面粘贴钢板粘贴纤维复合材料等 58 工程概况240m的单跨钢桁架加劲梁悬索桥悬索矢跨比为1 10华伦式钢桁加劲梁 门式桥塔吊索 高强度镀锌钢丝主缆 由19根高强镀锌索股组成 悬索桥加固实例 59 主要原因桥区山体裂隙发育 影响锚室安全主梁横向刚度过小 刚构件破损吊杆及缆索破损 索力损失塔顶索鞍偏位 抵死 悬索桥加固实例 60 加固方案对钢桁梁局部增加钢构件 提高钢横梁的刚度调整或更换部分吊杆及节点更换桥面板及铺装层对主缆进行除湿及防腐处理 悬索桥加固实例 钢桥 钢混组合桥加固 加固对象与设计要点 进行加固 构件强度不满足 构件疲劳不满足 构件变形不满足 稳定性不满足 加大截面法 加焊钢板 型钢 粘贴碳纤维复合材料 加大连接强度 增设体外预应力 改变结构受力体系 减轻荷载及阻止裂纹扩展等方法 钢桥 粘贴钢板 增加混凝土桥面板厚度 施加体外预应力或粘贴碳纤维复合材料等方法 几何偏差不满足 钢 混组合桥 钢桥 钢混组合桥加固 钢结构加固计算原则 结构内力分析时 应考虑结构的实际有效截面面积和结构加固受力特点 确保新增部分与原结构共同工作 计算截面抗弯承载力时 须考虑加固材料的应变滞后效应 当采用新增杆件并导致结构体系发生变化或重量增加时 应对结构及桥梁基础进行验算 对钢桥或钢 混凝土组合梁桥进行正常使用极限状态的应力 变形和疲劳计算时 应取用各种作用效应的标准值 对其承载能力极限状态的强度验算时 应取用各种作用效应的设计组合值 桥梁下部结构加固 加固部位与方法 盖梁 台身 墩柱 采用施加体外预应力 增大截面 粘贴钢板或纤维复合材料等方法加固 采用增大截面 钢套管内灌混凝土 粘贴纤维复合材料或钢板等方法加固 采用外包钢筋混凝土套箍 更换台后填土 增设辅助挡土墙 框架梁加注浆锚杆等方法加固 基础 基础冲刷 地基 采用增大基础底面积 增大桩头面积增加基桩 增设支撑梁等方法加固 可采用高压旋喷注浆 土体注浆等方法加固 基础冲刷过大 可采用抛石 砌石防护 石笼 板桩防护 上游设导流坝 下游设拦砂坝等方法加固 64 某预应力混凝土T梁桥 下部结构为柱式墩 桩基础主要病害 桩柱连接处混凝土严重破损 钢筋锈蚀加固方案