连续刚构加固指南.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除目 录1 概述21.1xx地区连续刚构的现状21.2连续刚构加固的目的21.3连续刚构加固的必须满足的基本条件31.4连续刚构加固的设计原则31.5连续刚构加固的特点41.6连续刚构加固的技术要求52 连续刚构主要病害成因分析62.1连续刚构跨中下挠62.2连续刚构梁体开裂82.3连续刚构检测及技术状况评价123 连续刚构的复核计算123.1持久状况承载能力极限状态计算133.2持久状况正常使用极限状态计算133.3持久状况和短暂状况构件的应力计算144 针对病害的主要加固方法164.1加固方案的确定原则164.2体外预应力加固技术184.3增大构件截面加固技术194.4粘贴钢板加固技术204.5粘贴碳纤维片材加固技术214.6裂缝修补技术224.7其他相关加固技术235 加固方法的工程评价和验收标准245.1体外预应力检验评定标准245.2粘帖钢板加固混凝土检验评定标准255.3碳纤维加固混凝土检验评定标准255.4植筋技术检验评定标准265.5增大截面检验评定标准27附录一 xx境内主要连续刚构桥一览29附录二 广东虎门大桥辅航道桥加固实例301 概述1.1 xx地区连续刚构的现状xx地区素有我国“桥都”的美称，随着我国社会主义建设事业的发展，xx的公路桥梁建设也取得了很大的成就，已建成和在建的桥梁总数在6000座以上。由于大部分桥梁需要跨越长江、嘉陵江等主要水系，所需跨径较大，连续刚构作为主跨100300米的主要桥型，有整体性好、跨越能力强、施工方便、节省造价、行车舒适、维修养护费用低等优势,在xx地区桥梁建设中得到了广泛的应用，主跨超过一百米的就有几十座，其中主跨200米以上的就有20座。已建成通车的石板坡长江大桥复线桥主跨330米，创造了连续刚构跨径的世界记录。可是随着该桥型投放运营期的增长，一些桥梁出现了跨中下挠过大、梁体开裂等问题，有的甚至影响了桥梁的正常使用，需要开展了新一轮的连续刚构加固热潮。本指南针对连续刚构目前普遍存在的病害提出各种加固措施和检验标准，旨在提高连续刚构的耐久性和使用功能，令其发挥更大的作用。1.2 连续刚构加固的目的连续刚构桥梁的安全度是以结构的强度、刚度、稳定性及耐久性等指标来衡量的。桥梁结构由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、施工质量的分散性以及计算假定的近似性等原因，其实际安全度往往是一个不确定值。有的桥梁由于设计与建造荷载指标偏低，现实运行重车增多、行车密度增加而不适应；有的桥梁由于采用计算假定不尽合理，导致结构实际受力状态与计算假定不完全相符，有的桥梁在施工时质量控制不严、管理不善而造成不应有的缺陷；有的则因不注意经常性检查、维修整治导致结构产生缺陷而不能维持正常的工作条件。连续刚构加固通过对桥梁结构的补强加固等工作，改善结构性能，恢复和提高桥梁的安全度，提高桥梁的承载能力和通过能力，以延长它们的使用寿命，满足并适应进一步发展的交通运输需要。1.3 连续刚构加固的必须满足的基本条件连续刚构加固必须满足的基本条件：1、 桥梁经加固后，原结构缺陷得到修复，结构性能、承载能力与耐久性等都能满足使用上的要求。2、 具有明显的经济效益。加固改造的经济效益就反映其耗资明显低于新建，对重建与加固进行综合经济效益分析时，应当包括相应交通受阻的经济损失以及拆除原桥所需的费用等。一般认为加固比重建能节省50%60%以上时，采用加固方案为宜。1.4 连续刚构加固的设计原则连续刚构加固必须先进行详细的设计计算，对关键的技术措施应尽量在事先进行必要的实验，以掌握其关键技术要求及检验方法。一般加固设计应遵循以下基本原则：1、 应按现行公路桥涵设计规范进行设计，并参考本指南第三节中对结构提出的各种控制指标。加固后的桥梁在使用荷载作用下，原有结构构件及新增结构各部构件的强度、刚度及裂缝限值等均应符合规范和第三节中控制指标的要求。2、 设计时应周密考虑并采取必要措施保证新旧结构的整体性。新旧混凝土往往会由于收缩不同而导致结构内力重分布，从而引起新旧混凝土结合面拉应力较大，在设计中应注意采取相应的措施尽量减少混凝土收缩的不利影响。3、 当原有结构的应力已接近或超过容许限值，需要桥梁卸去部分恒载或增加原结构构件的断面。4、 当原结构承载力严重不足时应首先考虑提高结构承载力的加固方法，对于连续刚构最为有效的是采用体外预应力加固方法，其他粘贴钢板、增大截面等方法可在需要时同时采用。5、 当原结构开裂较严重时，应先采取有效措施修补裂缝，尽量恢复结构刚度，并为其他加固方法提供有利条件。1.5 连续刚构加固的特点连续刚构加固技术改造通常要求在不中断交通或尽量少中断交通的条件下进行施工。加固施工现场狭窄、拥挤，常受原有结构物的制约，并对原有结构及相邻结构构件产生不利影响，工程较烦琐零碎，并常常隐含许多不安全因素,在设计和施工中要特别注意。如当需要配置体外预应力刚束时，需要在原结构上植筋设置体外束的转向装置，植筋对原结构有一定程度的损伤，而且在未张拉之前转向装置的重量要加到原结构上，增加了原结构的负担。另外如主梁下挠较多，需要在跨中适当增加桥面铺装厚度以改善线形，增加了结构的恒载，也会对原结构产生不利影响。1.6 连续刚构加固的技术要求连续刚构加固有以下技术要求:1、 加固应做到加固后的结构可靠、安全、耐久，满足使用要求。2、 加固方案及施工应尽量减少对原结构的损伤，充分利用原有结构构件，保证原有结构保留部分的安全性与耐久性。加固方案的拟定与设计计算要充分考虑新、旧结构的强度、刚度与使用寿命的均衡，以及新、旧结构的共同工作。3、 加固工程的技术经济指标应包括由于交通受阻所带来的损失。4、 加固工程的施工应是技术上可行，施工方便，所要求的机具设备尽量简单。5、 对于某些因下部结构或基础的不均匀沉降或由于其他偶然因素导致的上部结构损伤，在补强加固的同时考虑采取消除、减小或抵御这些不利因素的措施，以免在加固后的结构物中继续受这些因素的影响。2 连续刚构主要病害成因分析目前我国连续刚构存在一些较为常见的病害，主要有两大类，一为跨中下挠；二是梁体开裂。2.1 连续刚构跨中下挠连续刚构的跨中下挠是一个较普遍的现象，而且跨中下挠与梁体跨中区段垂直裂缝或大量斜裂缝伴随出现，其下挠可达到相当大的数值，如建成较早的某长江大桥（162.5m+3X245m+162.5m）加固前跨中下挠33.5cm，折合跨径1/731，某黄河大桥（105m+4X140m+105m）加固前跨中下挠22cm，折合跨径1/636，病害均较严重。大跨度连续刚构跨中下挠过大不仅影响其外观及行车，而且对其受力也产生一定影响。其原因分析有以下几点：（1） 设计上缺乏主动控制梁桥恒载下挠值的意识设计中非常重视施工各阶段的强度和应力验算，但对于各阶段控制挠度的必要性认识不充分，没有有意识地主动控制施工阶段下挠值。研究可知，徐变下挠与恒载弹性下挠大体成正比，恒载挠度越大，徐变挠度也越大，设预拱度是被动的，可以抵消一部分下挠，但丝毫不能减小徐变下挠总量。（2） 对混凝土徐变的严重性和长期性认识不足。混凝土的徐变是连续刚构下挠的重要原因之一，大跨径桥的恒载内力占总内力的80%、甚至90%以上。由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范可知，箱形板件越薄，理论厚度就越小，就有较大的徐变系数。在具有较大弹性下挠的情况下，徐变挠度很大。（3） 片面强调缩短施工周期预应力混凝土连续刚构桥受工期控制，一般混凝土在浇筑34天就开始了预应力加载并确定了梁顶标高，而过去的设计图纸上往往也只强调混凝土的强度达到设计要求强度的多大百分比后，即可张拉预应力，而没有对混凝土的加载龄期提出要求。这可能引起两个后果，一为早期混凝土弹性模量的增长滞后于强度的增长，混凝土虽达到规定强度要求，但弹性模量仅达到设计值的70%甚至更小，施工阶段弹性下挠值增加；二是早期加载，使混凝土徐变增大，主梁下挠值加大。（4） 预应力损失大大超过设计计算值，有效预应力不足有研究表明，徐变变形随预应力度增大有明显减少的趋势。由于不正确的压浆操作和潮湿气候的侵蚀等原因，使箱梁内许多预应力钢绞线后期发生严重锈蚀，有效预应力不足。在现场检查连续刚构病害时，发现个别桥部分预应力锚头外露，预应力管道的压浆也存在不饱满或浆体离析现象。（5） 梁体自重超过设计施工时结构尺寸的加大和桥面铺装等桥面系结构的重量增加实际增加了结构的恒载，引起挠度的增大。如广东某大桥桥面铺装厚度平均比设计厚8cm左右，这部分增厚的调平层会使跨中下挠3.6cm，而引起的收缩徐变又会使跨中下挠10.3cm，此部分荷载在跨中产生的拉应力，也会使跨中应力储备减少。（6） 荷载长期效应的影响过去，徐变挠度只对恒载而言，已出现跨中严重下挠的桥梁均采用旧规范（JTJ023-85）设计，该规范计算混凝土受弯构件的挠度是不考虑荷载长期效应影响的。现在在繁忙交通路段上，桥上车流日夜不断，部分活载也实际成了“恒载”，也会产生徐变挠度，导致下挠增加。现行规范中明确提出了按荷载短期效应组合计算的挠度值，应乘以挠度长期增长系数。（7） 梁体开裂，挠度加大梁体在下挠的同时开裂，不论是斜裂缝还是垂直裂缝，都会导致梁的刚度降低，下缘混凝土失效，结构形心轴上移，加速箱梁的下挠，尤其在较严重的斜裂缝和垂直裂缝时。2.2 连续刚构梁体开裂桥梁结构遇到的最多的病害损伤就是裂缝，有些裂缝甚至对结构的耐久性及承载力构成很大的威胁，以下主要结合裂缝的发展形式重点研究连续刚构常见的几种裂缝。(1) 箱梁弯曲裂缝多发生在正弯矩的梁底和负弯矩的梁顶，正弯矩引起的底板裂缝一般贯穿底板全宽,甚至延伸到腹板，负弯矩引起的顶板裂缝，由于弯矩重分布而有减小趋势。裂缝产生的原因有设计导致的先天裂缝（截面不足、温差、预应力损失估计不足、二期恒载过重等）；施工导致的原生裂缝（施工荷载超标、支架变形、预应力不当等）；运营期间的后期裂缝（超重车辆过多、结构老化等）。(2) 腹板斜裂缝这是大跨径连续刚构出现最多的裂缝，往往出现在剪应力最大的支座附近，与梁轴线呈2550开裂，并随时间的推移，不断向受压区发展，裂缝数量也会增加，裂缝区向跨中方向发展。其产生的原因有以下几个方面： 按平面问题分析，主拉应力偏小。现在设计中通常仅从纵向和竖向二维来分析主拉应力，没有考虑横向的影响。其实箱梁中横向应力往往不能忽略，活载、温度梯度、张拉底板预应力钢束引起的径向力都会产生腹板竖向拉应力，此外，由于采用箱型截面，扭转、翘曲、畸变也会使腹板中的剪应力增大，从而增大主拉应力。 弯起钢束设置不足。在一段时间中，连续刚构主要用纵向预应力和竖向预应力来克服主拉应力，这样可以方便施工，但竖向预应力钢筋长度短，预应力损失大，有效预应力得不到保证，出现了较多的斜裂缝。现行的设计中，已充分认识到弯起刚束的重要性，利用其弯起角度克服主拉应力，同时再增加竖向预应力的有效补充，尽量避免设计中的不足。 腹板特别是根部区段腹板偏薄，配置箍筋偏少。 竖向预应力操作不规范，有效预应力严重不足，有的锚头松动，甚至没有张拉。 个别桥梁施工质量差，悬臂施工盲目抢时间，施工中挂蓝下挠，节段界面上缘开裂，造成新桥即需压浆修补裂缝，在通车后不久出现严重的斜裂缝。(3) 锚固处裂缝锚下劈裂裂缝发生在梁端时，裂缝基本与预应力钢束方向一致；锚固短束的齿板如果靠近箱梁横向中部，过大的集中力还会使较薄的顶底板产生裂缝。主要原因是应力过于集中，锚下防裂钢筋设置不足，施工阶段锚固区混凝土浇筑不密实和设计中未把齿板尽量靠近腹板所致。(4) 腹板收缩裂缝大都在脱摸后23天发生，施加预应力后一般会闭合。此种裂缝多为混凝土收缩和温差所致，另一方面，若箱梁浇筑后模板保留时间太长，两侧模板比顶底板的模板对结构约束大得多，引起错动开裂。(5) 箱梁构造裂缝在箱梁中，如果腹板的厚度比顶、底板大得多，即使在同时浇筑时，较薄的顶底板降温和收缩速度都比腹板快，加之腹板的刚度远大于顶底板，顶底板的收缩无法带动腹板同时收缩，只能引起自身开裂裂缝。(6) 曲线崩裂由于预应力钢束在底板的曲线布置，使径向力成为附加的法向荷载，致使混凝土的局部劈裂，尤其是在跨中部位曲率半径最小，而箱梁底板也最薄，此种裂缝最为严重。主要原因是设计中防崩钢筋设计不足和施工中钢束管道变形的影响。(7) 合拢浇筑段裂缝在合拢段浇筑时，两侧挠度不断变化，再加上温度变化使合拢段的早龄期混凝土承受反复的挠曲与拉压，容易形成早期裂缝。而且合拢段是连续刚构桥梁中承受活载弯矩较大的部位，早期裂缝在运营过程中很容易发展成受力裂缝。(8) 基础不均匀沉降裂缝若刚构主墩发生了不均匀沉降，各截面就产生了相应的附加弯矩，典型的竖向裂缝形式是两主墩开展方向相反。(9) 混凝土翼缘板裂缝由于大悬臂箱梁悬臂根部负弯矩较大,受力钢筋配置不足，容易产生翼缘板顶部的纵向裂缝。2.3 连续刚构检测及技术状况评价桥梁评定分为一般评定和适应性评定。一般评定是依据桥梁定期检查资料，通过对桥梁各部件技术状况的综合评定，确定桥梁的技术状况等级，提出各类桥梁的养护措施。适应性评定包括以下内容：依据桥梁定期及特殊检查资料，综合实验与结构受力分析，评定桥梁的实际承载能力、通行能力、抗洪能力，提出桥梁养护、改造方案。一般评定由负责定期检查者进行，将桥梁分为一类、二类、三类、四类、五类，其总体及部件技术状况评定标准可参见公路桥涵养护规范（JTJ H11-2004）中评定标准。连续刚构的检测及评定应包括以下几个方面：1、桥梁所处环境条件影响的分级2、结构表观缺损状况检测3、混凝土强度与碳化深度评定4、钢筋锈蚀电位检测5、混凝土中氯离子含量的评定6、混凝土电阻率测试7、混凝土保护层厚度及钢筋分布测试3 连续刚构的复核计算连续刚构的复核计算是加固设计中第一步，也是极其重要的环节，直接关系到加固措施的选择和加固的效果，需要计算以下内容。3.1 持久状况承载能力极限状态计算主梁正截面承载能力极限状态和斜截面承载能力极限状态计算应按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）进行，除应满足规范要求外，还应注意以下问题：1、大跨径预应力混凝土连续刚构一般采取挂篮施工，结构的恒载内力对结构的后期运营至关重要。计算中应计入允许的施工误差引起的自重增加部分的内力。2、要按悬臂施工的步骤，逐步骤计算内力并累加，并计入收缩徐变影响，形成恒载内力。不应按桥梁形成时的图式一次性地计算内力，以避免根部负弯矩偏小现象的产生。3、主梁的承载能力计算时不能考虑普通钢筋的受力，预应力度的不足会直接导致后续计算比如结构的抗裂计算等指标无法满足要求。4、主梁的承载能力计算要考虑施加预应力产生的次内力的影响。目前，较为通用的桥梁结构计算软件都按新规范考虑了这一点，在调整结构的预应力时要注意预应力引起的次内力对结构的影响。3.2 持久状况正常使用极限状态计算主梁正截面抗裂和斜截面抗裂计算应按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）进行，由于连续刚构由主拉应力过大引起的斜裂缝十分常见，所以在计算主拉应力时应考虑箱梁自重在腹板产生的应力、箱梁室内外温差对腹板产生的应力、活载、活载偏载在箱梁腹板产生的应力、张拉箱梁顶板横向预应力在腹板产生的应力、底板纵向预应力的径向力对腹板产生的应力等不利影响。跨中下挠过大是大部分需要加固的连续刚构面对的问题，计算中往往发现理论结果与实测结构有较大偏差，通过对多座大跨径连续刚构跨中挠度的计算分析，发现施工误差、预应力的有效性、计算收缩徐变所选用的计算模式和参数、结构超方等因素均对跨中下挠产生一定的影响。考虑以上不利因素后，提出连续刚构恒载挠度的控制指标如下：主梁的主跨跨中在自重、二期荷载、预应力等除混凝土收缩徐变以外的永久作用下的下挠值尽可能小，最大值宜L/4000（L为连续刚构桥主跨跨径）复核计算中如发现原结构的挠度值超过以上限值，应引起重视，结合实际检测资料，仔细分析原因，在加固设计中尽量消除引起挠度过大的不利影响，并对加固后的结构的挠度有较为明确和切实的估计。3.3 持久状况和短暂状况构件的应力计算在运营阶段，主梁应按照全预应力混凝土构件设计，且考虑最不利荷载效应后，跨中下缘应有适量的压应力储备，在进行正截面应力复核计算中除应考虑结构尺寸、施工荷载和规范规定的各种荷载外，还应考虑施工误差引起的超方对结构应力的影响。如发现主梁跨中下缘压应力储备偏小甚至出现拉应力，应采取有效措施增加跨中下缘压应力的储备，一般情况下跨中下缘压应力宜（1+L/100）MPa（L为主跨跨径，单位：m）。最不利荷载效应指按照公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）中的荷载组合内容，取荷载标准值进行最不利组合。主拉应力的计算是结构复核计算中重要的一项，各截面腹板最大主拉应力有可能位于腹板中性轴、腹板上倒角下缘或腹板下倒角上缘，应计算出其最大值，以免遗漏。在考虑斜截面抗裂计算中的各项不利因素后，按照荷载标准值进行最不利组合后，计算出的主梁最大主拉应力宜满足下列规定： 混凝土的抗拉强度标准值。此规定比现行规范稍严，主要是考虑目前连续刚构病害中斜截面开裂是比较普遍的现象，在加固设计中要引起足够的重视。横向分析是大跨径连续刚构桥的一个重要环节，建议判断整个桥跨范围内的箱梁薄弱断面，对箱梁薄弱断面进行横向分析，确保每个断面在荷载作用下横向的安全性。横向分析时，可以考虑框架模型计算，必要时采用空间实体单元模型计算。建议考虑自重、桥面铺装超方、活载、活载偏载和超载、底板预应力钢束的径向力及箱内外温差等因素对结构的影响，验算顶板、底板跨中下缘、底板根部上缘、腹板内侧的安全性。横向计算时，箱内外宜考虑不小于5的温差。除按照公路桥涵设计通用规范（ JTG D60-2004）第4.3.2中的考虑1.3的冲击系数外，建议根据业主意见，适当的考虑超载。短暂状况构件的应力计算按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62-2004）第7.2条相关条文控制。4 针对病害的主要加固方法4.1 加固方案的确定原则桥梁结构经可靠性鉴定确认需要加固时，应根据鉴定结论和委托方提出的要求，由有资格的专业技术人员进行加固设计。加固后的结构安全等级，应根据结构破坏后果的严重性、结构的重要性和加固设计的使用年限，由委托方与设计方按实际情况共同商定。加固方案的确定一般应遵循以下原则：1、 重视收集资料在确定桥梁需要加固后，需要搜集以下资料，为以后的加固设计提供重要的理论依据:桥梁施工图和竣工图纸；桥梁日常检查资料；桥梁检测报告；桥梁荷载实验资料2、 加强病害分析大跨径连续刚构在近二三十年中发展很快，有着广阔的前景，然而由于各种原因，连续刚构都或多或少地出现了跨中下挠过大、裂缝急剧增加、预应力损失过大等病害。本文第二章已对这些病害做了详细的分析，但需要注意的是，有些病害是由不同原因叠加而成。如跨中下挠问题基本上是每个在役连续刚构面临的主要病害之一，出现此种问题的原因也是多方面的，有超载引起承载力不足的原因，有收缩徐变的作用，或者是预应力损失过大引起的有效预应力不足所致。在加固设计中，应透过现象看到本质，加强病害分析，抓住主要矛盾，才能提出切实有效的方案，达到加固的目的。3、 斟选加固方案适合连续刚构桥梁加固的方法很多，加固中往往多种方案并用。如刚刚完成的广东虎门大桥的加固，针对原桥病害，结合现有的施工方法，确定了增设底板体外预应力、压浆封闭箱梁裂缝和腹板、底板粘贴碳纤维布等方法结合使用，取得了良好的加固效果。成熟的加固设计者应先根据桥梁病害程度预先设定可行的加固目标，通过采取不同的加固方法，验算是否能达到预先设定的目标，该过程是个动态的循环过程，需要不断地调整加固方法，修正加固设计目标，最终达到平衡状态,确定加固方案。4、 注重社会效益和经济效益桥梁发生的各种病害会给广大人民群众带来生产和生活的不便，甚至危及到国家和人民群众的生命和财产安全，应引起有关管理部门的重视。在选择加固方案时，应充分考虑该方案的社会效益和经济效益，尽量减少对交通的影响，提高原桥的耐久性和使用寿命，达到加固目的。4.2 体外预应力加固技术当主梁的正截面承载能力不足造成主梁跨中挠度过大，甚至在跨中底板出现横向裂缝时，部分裂缝已延伸至腹板和底板横向裂缝连成“U”型，或者在1/4跨径附近主拉应力偏大，腹板出现大量斜裂缝时，首先考虑体外预应力加固技术。体外预应力加固属于主动加固法，是把预应力筋布置在主体结构之外，其实质是以粗钢筋、钢绞线或高强钢丝等钢材作为施力工具，对桥梁上部结构施加体外预应力，以预应力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力，从而达到改善旧桥使用性能并提高其极限承载能力的目的。工程实践表明，用体外预应力加固桥梁具有如下优点：（1）能够较大幅度地提高旧桥承载能力、应力储备，并能改善跨中下挠过大的线形。加固后所能达到的荷载等级与原设计标准及安全储备有关，一般情况下可将原桥承载力提高30%40%。如广东某大桥（150m+270m+150m）通过中跨底板增设7对2715.24mm（0.6英寸）钢绞线束，跨中应力可增加9.3MPa,跨中引起的位移为向上3.2cm。某黄河大桥（105m+4X160m+105m）通过增加腹板体外预应力钢束，主拉应力减少2MPa左右，明显改善了腹板开裂等病害。（2）体外预应力索加固技术所需设备简单，人力投入少，施工工期短，经济效益明显。（3）在加固过程中，可以实现不中断交通或短时限制交通。（4）对原桥损伤较小，可以做到不影响桥下净空，且不增加路面标高。在体外预应力的端头或者弯曲位置，需要增设齿板和转向板，需要用剪力槽配合植筋与原结构混凝土相连，保证受力的整体性。为防止桥面行车引起体外钢束过大的震动，最好沿纵向每隔45米设置一道防震定位装置，该装置由钢板、螺杆和减震橡胶等构件组成。4.3 增大构件截面加固技术有一部分桥梁，由于修建年代对荷载等级要求不高，因此这些按当时荷载等级设计的桥梁，面对今天交通事业的发展已表现出荷载等级偏低、承载能力不足的弱点。对于这部分桥梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，可以采用增大构件截面的方法进行加固。增大构件截面的途径有增加受力主筋截面、加大混凝土截面、加厚桥面板和喷锚加固四种方法,一般是在梁的顶面、底面或侧面加大尺寸，增加主筋，提高梁的有效高度和抗弯、抗剪强度，从而提高桥梁的承载力。该法属于被动加固法，构件原截面要承受加固前本身的自重及因增大截面产生的自重作用，新增部分只承受加固后的荷载作用。如广州市某大桥（110m+190m+100m）由于跨中附近腹板厚度仅有35厘米，腹板斜裂缝较为严重，加固中在腹板较薄的位置内侧浇筑20厘米厚的微膨胀混凝土，提高箱梁的抗剪能力。增大截面法加固构件时，对受弯构件来说增加抗弯刚度的效果好，对偏心受压构件来说，在增加强度、刚度、稳定性方面效果都较好，但有一共同的缺点是新增混凝土会增加原构件的负担，养护时间长、浇筑不便、工期相对长些。如果全跨增加重量较多，还要考虑下部结构及基础的承载力是否满足。4.4 粘贴钢板加固技术粘帖钢板法是采用环氧树脂系列粘接剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉缘或薄弱部位，使之与结构物形成共同受力的整体，以提高其刚度，改善原结构的钢筋混凝土的应力状态，提高结构的承载能力，达到补强效果的一种加固方法。用粘帖钢板来加固连续刚构桥梁，在国内已得到的广泛的应用，这是因为这种加固方法有如下优点：（1） 不需要破坏被加固的原有结构物；（2） 加固工程几乎不增大原结构的尺寸；（3） 尽管工程质量要求很高，但施工时并不需要高级的专门技术人员操作；（4） 能在短期内完成加固工程；（5） 几乎可以不改变具有历史价值建筑物的原有艺术特点。其缺点是后期养护费用较高，且对混凝土粘贴表面平整度要求较高。施工时一般是用环氧树脂作为粘结材料和保护层，将直径不超过8mm的钢板粘贴于受拉区面层，为了保证粘贴质量，最好再用锚筋连接。如果是先凿开旧钢筋的混凝土保护层，露出一部分主钢筋，将新增钢板焊于旧主钢筋上，再将钢板保护起来，也属此类。如某黄河大桥和在腹板内侧粘贴钢板，避免斜裂缝的开展。4.5 粘贴碳纤维片材加固技术自上世纪七十年代末，欧洲进行纤维增强复合材料（FRP）在土木工程中的应用研究以来，具有极好的比强度和比刚度、优秀耐腐蚀性的纤维增强复合材料已广泛应用于混凝土结构的粘贴加固工程，形成了纤维增强复合材料补强加固已有混凝土桥梁的新技术，其中碳纤维增强复合材料（CERP）应用最多。在桥梁加固工程中，纤维复合材料主要用于混凝土桥梁的基本构件的加固补强，其加固的效果主要是提高构件的抗弯承载力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力。相对于传统的加固方法，用纤维复合材料加固桥梁构件，不仅具有轻质高效、高弹模、耐腐蚀、耐久性好、抗冲击等优点，而且拥有施工便捷、无需大型机械、工期短等优势。粘贴纤维复合材料（主要指碳纤维、芳纶纤维及玻璃纤维）加固与粘贴钢板加固有所不同因纤维复合材料的弹性模量与混凝土及钢材的弹性模量有所不同，相当于混凝土截面内由三种材料复合而成。由于加固常用的纤维片材的抗拉强度远大于钢材的抗拉强度，一般情况下要让原受拉钢筋达到屈服后，纤维材料的高强度才能发挥出来。设计时要充分考虑分阶段受力的特点，注意以下几点：（1） 由于碳纤维强度较高，在提高结构受弯承载力的同时还会影响受弯结构的破坏形态，由塑性破坏转变为脆性破坏，同时影响结构的延性。碳纤维材料应根据构件相应极限状态时所达到的应变，按线弹性应力-应变关系确定其极限状态时的应力。（2） 由于其强度高，进行受弯加固的构件，尚应验算构件的抗剪承载力，避免受剪破坏先于受弯破坏。（3） 能较大地提高结构的极限抗弯承载能力，但对正常使用极限状态，基本不能发挥作用。对裂缝能起封闭作用，但不能有效地限制裂缝的发展。具体可对以下构件加固：（1）在梁受弯构件的受拉区粘贴纤维复合材料，使纤维方向与加固处的受拉方向一致进行抗弯加固，如连续刚构跨中下缘。（2）采用封闭式粘帖、U型粘贴或侧面粘贴，纤维方向与构件轴向垂直进行抗剪加固，如连续刚构的腹板。4.6 裂缝修补技术混凝土裂缝是最常见的工程病害，若裂缝宽度大于一定值，空气中的水分、氯离子及二氧化碳易渗入引起钢筋腐蚀，影响结构的耐久性。大部分裂缝都可以通过修补使混凝土结构物恢复原有功能，目前常用的裂缝修补技术为压力注浆法、开槽填补法和涂膜封闭法。压力注浆法适用于宽度为0.23mm的混凝土裂缝修补，施工中应注意采用慢速低压连续灌浆，以确保树脂注入裂缝细微部位，并应根据裂缝大小，注入状况的需要，调整压力。开槽填补法是沿混凝土裂缝开凿成槽，用聚合物水泥砂浆将其填补封闭的方法，适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝，如墩台或路面混凝土的裂缝。涂膜封闭法是在混凝土表面涂刷防水涂膜以封闭微细裂缝的修补方法，适用于宽度小于0.2mm的微细裂缝的修补，也可用于混凝土外表面的装饰和防水处理，以及防止混凝土保护层的碳化和有害离子对混凝土的腐蚀。三种修补方法可以单独使用，也可以同时使用。例如裂损连续刚构桥梁的修补，先将大于0.2mm的裂缝用注浆法修补，然后将全部混凝土外表面涂膜处理，复盖所有的细小裂缝。而对于路面和墩台的粗大裂缝用开槽填补法为宜；滨海的混凝土桥梁，为了防止钢筋锈蚀，防止混凝土受到有害离子的腐蚀，可以单独采用涂膜防水处理。4.7 其他相关加固技术在连续刚构加固中可以考虑在墩顶向上修建桥塔，拉上索以后形成矮塔斜拉桥体系，增加了预应力的弹性支点，可大大改善连续刚构的内力状态，此法属于改变体系加固法。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裹力，从而达到预期效果。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，无需做任何防水处理。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。施工简便迅速，安全并符合环保要求，是桥梁结构加固的有效办法之一。连续刚构采用体外预应力加固时新浇注的齿板和转向装置均需靠种植钢筋保证新增混凝土与原结构紧密结合，共同受力。5 加固方法的工程评价和验收标准桥梁加固完成后，应依据评估指南对混凝土表面裂缝、混凝土强度、混凝土的完整性、体外预应力的有效性、桥梁结构的刚度逐条进行检验验收。特别注意验证加固设计中提出的加固目标是否能够实现，同时应加强加固后的长期观测，及时发现问题，确保加固质量。5.1 体外预应力检验评定标准体外无粘接预应力混凝土结构分项工程验收时应提供下列文件和记录：1、文件资料。包括加固设计文件，原材料质量合格证件，无粘接预应力筋和锚具出厂质量合格证件、出厂检验报告和进厂复检报告。2、记录。包括隐蔽工程验收记录；张拉时混凝土立方体抗压强度同条件养护试件实验报告；加工、组装无粘接预应力筋张拉端和固定端质量验收记录；无粘接预应力筋安装质量验收记录和张拉记录；封锚记录。另外，体外无粘接预应力混凝土工程的验收除检查有关文件记录外，尚应进行外观抽查。5.2 粘帖钢板加固混凝土检验评定标准撤除临时固定设施后，用小锤轻轻敲击钢板是否有空鼓现象，由声音效果判断是否密实，或用超声波法探测粘接密实度，如锚固区小于，非锚固区小于时，粘接件无效，应重新粘接。对于重大工程，为了真实检验其加固效果，尚需抽样进行荷载试验，一般仅做标准使用荷载试验，即在标准荷载作用下，加固结构的变形和裂缝开展应满足设计的使用要求。5.3 碳纤维加固混凝土检验评定标准在开始施工前应确认碳纤维片材及配套树脂类粘贴材料的产品合格证、产品质量出厂检测报告，各项性能指标应符合碳纤维片材加固混凝土结构技术规程(CECS146:2003)的要求。加固修复时，应严格按照上述技术规程的有关条款进行隐蔽工程的检验和验收。碳纤维片材实际粘帖面积应不小于设计量，位置偏差应不大于10mm。碳纤维片材与混凝土之间的粘接质量可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面的方法来检查，总有效粘贴面积不小于95%，当碳纤维布的空鼓面积小于10000mm2时，可采用针管注胶的方法进行补救。空鼓面积大于10000mm2时,宜将空鼓处的碳纤维片材切除，重新搭接贴上等质量的碳纤维片材,搭接长度不小于100m。必要时应按碳纤维片材加固混凝土结构技术规程(CECS146:2003)附录B方法对施工质量进行现场检验。5.4 植筋技术检验评定标准植筋质量检查应包括下述内容：、文件资料检查。包括设计施工图纸及相关文件、锚固胶的出厂质量保证书（或实检证明，其中应有主要组成及性能指标，生产日期，产品标准号等等）、锚杆的质量合格证书（含钢号、尺寸规格等等）、施工工艺记录及操作规程和施工自检人员的检查结果等文件。、锚孔质量检查：包括锚孔的位置、直径、孔深和垂直度，当采用预扩孔型锚栓时，尚应检查扩孔部分的直径和深度；锚孔的清孔情况；锚孔周围混凝土是否存在缺陷、是否已基本干燥、环境温度是否符合要求；钻孔是否伤及钢筋。、锚固质量检查：应对照施工图检查植筋位置、尺寸、垂直（水平）度及胶浆外观固化情况等；用铁钉刻划检查胶浆固化程度，以手拔摇方式初步检验被连接件是否锚牢锚实等。如有条件，最好进行植筋抗拔承载力现场检验，该检验分为非破坏性检验和破坏性检验。对于一般结构，可采用非破坏性检验，对于重要结构及生命线工程，应采用破坏性检验。现场检验方法可参照混凝土结构后锚固技术规程附录A。5.5 增大截面检验评定标准1新旧混凝土接触面凿毛时应尽量用小锤轻击，不能用力过大，以免损伤箱梁。为保证维护新浇混凝土与原结构混凝土结合良好并共同受力，凿除面应保持毛面；凿除混凝土时宜从凿除区表面中间开凿，凿除区内原结构的构造钢筋不得剪除，浇注加固混凝土时按原样予以连接恢复。为尽量减少车辆震动影响混凝土初凝以及新老混凝土的结合效果，采用和易性良好的自流性、高性能混凝土，配合带有附着式振捣器的轻型钢模板，浇注前应进行充分准备，确保一次浇注成形，以免产生施工缝，如出现施工缝应立即采用压浆处理封闭裂缝，确保新旧混凝土结合良好。考虑箱内空间限制及尽量减少施工荷载，混凝土采用箱外拌和及泵送工艺。加固所用混凝土应尽量缩短初凝时间。为保证浇注混凝土施工顺利进行，应预先进行混凝土配合比，强度及弹性模量试验，并注意实验养生条件与实际的差异。在满足设计标号的前提下尽量减小水灰比，降低水泥用量，最大水灰比应控制在0.35以内，混凝土扩散度半径大于50cm，最大水泥用量不得超过450kg/m3，采用骨料粒径和级配应符合规范要求。在混凝土养生时限内，应确保混凝土任何表面长期处于湿润状态，养生操作应严格按照公路桥涵施工技术规范有关规定进行。为验证新浇混凝土与原结构混凝土结合情况，施工完成后，应及时进行取芯试验，钻孔应小心，选取安全部位，严格控制孔深，取芯后用60#微膨胀混凝土填孔恢复。附录一 xx境内主要连续刚构桥一览序号桥名桥梁长度主跨(m)结构类型跨越地物竣工时间1石板坡长江复线大桥110087.75+4138+330+133.75预应力混凝土连续刚构嘉陵江20052鱼洞长江大桥810145+2260+145预应力混凝土连续刚构长江在建3嘉华嘉陵江大桥528138+252+138预应力混凝土连续刚构内河20064马鞍石嘉陵江大桥1237146+3250+146预应力混凝土连续刚构长江支流20015黄花园嘉陵江大桥1208137+3250+137预应力混凝土连续刚构綦江在建6水土嘉陵江特大桥646138.5+245+138.5预应力混凝土连续刚构郁江在建7高家花园嘉陵江大桥960140+240+140预应力混凝土连续刚构嘉陵江20018江津长江大桥1360140+240+140预应力混凝土连续刚构乌江20049龙溪河大桥624140+240+140预应力混凝土连续刚构干溪沟在建10汤溪河特大桥950130+230+130预应力混凝土连续刚构阿蓬江在建11北碚碚东嘉陵江大桥1681130+230+130预应力混凝土连续刚构龙洞河在建12东阳嘉陵江大桥860135+220+135预应力混凝土连续刚构小河在建13石马河特大桥949106+2200+106预应力混凝土连续刚构乌江在建14土坎乌江特大桥537110+200+110预应力混凝土连续刚构乌江在建15杨家岭特大桥796112+200+112预应力混凝土连续刚构小河在建16月亮包特大桥735110+200+110预应力混凝土连续刚构杨家岭在建17共和乌江特大桥1032113+200+113预应力混凝土连续刚构桥乌江在建18黄草乌江特大桥785113+200+113预应力混凝土连续刚构桥石马河在建19巴阳2号特大桥577100+180+100预应力混凝土连续刚构嘉陵江200220龙洞河特大桥46895+180+95预应力混凝土连续刚构嘉陵江在建21阿蓬江特大桥50990+170+90预应力混凝土连续刚构汤溪河在建22干溪沟2号特大桥77590+170+90预应力混凝土连续刚构龙溪河200123武隆乌江三桥88494+170+94预应力混凝土连续刚构长江199724渝澳大桥90296+160+96预应力混凝土连续刚构嘉陵江200125郁江1桥49690+160+90预应力混凝土连续刚构桥嘉陵江在建26新滩綦江大桥78075+130+75预应力混凝土连续刚构嘉陵江199927万州大桥68675.4+3120+75.4钢管砼组合桁架连续刚构桥嘉陵江200128广阳岛内河长江大桥1126115.5+210+115.5预应力混凝土连续刚构长江嘉陵江在建29石忠高速忠县长江大桥2174112+200+112+205+460+205预应力混凝土连续刚构+斜拉桥长江在建30白果渡嘉陵江大桥1433.81040+130+230+130+1340预应力混凝土连续刚构长江2006附录二 广东虎门大桥辅航道桥加固实例一、 现有结构病害情况及分析广东虎门大桥辅航道桥位于广东省东莞市，桥孔径布置为150+270+150m预应力混凝土连续刚构，单幅桥箱梁为单箱单室截面，箱梁顶面宽15m，箱宽7m，顶板悬臂宽度4m，主梁根部梁高为14.8m，在跨中位置梁高5m，其间梁高按抛物线变化。箱梁采用三向预应力结构，纵横向预应力采用钢绞线束施加，竖向预应力采用精轧螺纹粗钢筋施加。主桥下部结构为双薄壁墩身，群桩基础。自从1997年建成运营至今，出现了一些病害，病害主要表现在跨中底板出现横向裂缝和下挠以及边跨和1/4中跨附近出现较少量的腹板斜裂缝。下面就这两个主要病害进行分析。1、跨中出现下挠和开裂（1）对收缩徐变的认识由于原设计对收缩徐变认识不够，实际上混凝土的收缩徐变可能要大，那么跨中下缘混凝土的储备会减少，会促使底板产生横向裂缝和跨中下挠。（2）施工过程中桥面调平层混凝土加厚通过检测，梁体在施工过程中有较大的超方，桥面混凝土调平层厚度比设计的厚度平均增厚8cm多，这部分增厚的调平层会使跨中下挠3.6cm，而其引起的收缩徐变又会使跨中下挠10.3cm，此部分荷载在跨中产生拉应力，也会使跨中应力储备减少。（3）温度荷载的影响不同的温度梯度变化对于跨中下缘应力储备也是不同的。综合以上三点，通过计算分析，跨中下缘在（恒载+预应力+收缩徐变+活载+降温负温差）组合下，中跨跨中下缘有2.3MPa的拉应力，这也表示跨中混凝土已开裂。另外计算分析可知，铺装加厚与收缩、徐变的估计不足以及铺装加厚引起的收缩、徐变共使跨中产生3.6+2.8+10.316.7cm的下挠值。由于跨中下挠也会加剧箱梁的开裂，而箱梁开裂引起下缘混凝土失效，结构形心轴上移，又会加速箱梁的下挠，跨中开裂与跨中下挠是互相影响的，这也从理论上分析了辅航道桥出现主要病害的根本原因。2、现状桥主拉应力考虑桥面铺装混凝土加厚和原设计对收缩、徐变的估计不足，在不考虑竖向预应力情况下各截面最大主拉应力为2.1MPa，考虑竖向预应力后的主拉应力为0.59MPa，腹板主拉应力值并不大；另外从全桥腹板斜裂缝分析来看，虽然裂缝在整个桥跨结构的纵向分布形态中有一定的对称性，但在箱梁上、下游腹板上的对应关系并不显著。因此腹板出现少量斜裂缝不是设计原因，而是竖向预应力的有效应力没有保证所致。二、 加固设计目标根据本桥现阶段的病害情况，通过方案比选和初步设计评审以及施工图评审，最终维护的目标主要确定在以下几方面：1在原有预应力钢绞线在维护后使用年限内损失10与不损失两种情况下，确保该