桥梁上部结构加固

1、黄培彦黄培彦 公路桥梁维修加固与改造技术公路桥梁维修加固与改造技术 目 录 1 1 加固的基本原则与加固程序加固的基本原则与加固程序 2 2 加固设计方案的比选原则与要求加固设计方案的比选原则与要求 3 3 桥梁加固技术经济指标论证分析方法与桥梁加固技术经济指标论证分析方法与 评定原则评定原则 4 4 加固方法加固方法 5 5 加固效果评价方法加固效果评价方法 一、桥梁加固技术指南一、桥梁加固技术指南 1 1 加固的基本原则与加固程序加固的基本原则与加固程序 1.1 1.1 基本原则基本原则 （1）尽量减少对原结构的损伤； （2）技术可靠，具有长期加固效应，能满足结构耐久性 要求； （3）施工

2、设备简单，施工操作方便； （4）材料用量少，费用低； （5）养护工作量少； （6）加固施工时尽量不中断交通； （7）加固设计应与施工方法紧密结合； （8）加固设计应进行* ； （9）加固施工对新发现缺陷的处理。 * 加固设计应按下列原则进行承载力验算加固设计应按下列原则进行承载力验算： 结构的受力计算应根据加固后结构的结构的受力计算应根据加固后结构的实际应力实际应力 情况和实际的边界条件情况和实际的边界条件进行。进行。 关于结构的截面积计算，保留的构件采用基于关于结构的截面积计算，保留的构件采用基于 检测结果的截面积计算，新增构件采用实际有检测结果的截面积计算，新增构件采用实际有 效截面积，并

3、考虑结构在加固后的效截面积，并考虑结构在加固后的实际受力实际受力程程 度及加固部分的度及加固部分的应变滞后应变滞后特点，以及加固部分特点，以及加固部分 与原结构与原结构协同工作协同工作的程度。的程度。 加固后使构件加固后使构件重量增大重量增大时，应对被加固的相关时，应对被加固的相关 构件及基础进行验算。构件及基础进行验算。 1.2 加固程序加固程序 (1)(1) 桥桥 梁梁 现现 状状 评评 价价 (2)(2) 加加 固固 工工 程程 可可 行行 性性 研研 究究 报报 告告 (3)(3) 加加 固固 工工 程程 施施 工工 图图 设设 计计 (4)(4) 加加 固固 工工 程程 施施 工、工

4、、 监监 理理 招招 标标 (5)(5) 施施 工工 组组 织织 设设 计计 (6)(6) 施施 工工 (7)(7) 验验 收收 （1 1）桥梁现状评价）桥梁现状评价 使用功能评价使用功能评价： 技术标准 构件完好程度 桥梁养护状况及意外事故分析 承载能力评价承载能力评价： 原结构复算 基于检测结果的承载能力评定 荷载试验鉴定荷载试验鉴定 （2 2）加固工程可行性研究报告加固工程可行性研究报告 概述概述 桥梁现状评价及发展环境桥梁现状评价及发展环境 * * 交通量预测交通量预测 * * * 加固技术标准加固技术标准 建设条件与加固方案选择建设条件与加固方案选择 投资估算及资金筹措投资估算及资金

5、筹措 实施方案实施方案 经济评价经济评价 问题与建议问题与建议 桥梁现状评价及发展环境桥梁现状评价及发展环境 * n原设计概况 n在交通运输网中的作用 n存在的问题 n基于检测结果的使用功能评价 n基于检测结果的承载能力评价 n加固的必要性和紧迫性 交通量预测交通量预测 * n拟加固桥梁所在地区的经济特征 n桥上通行车辆调查及分析 n相关路线交通量调查与分析 n交通量预测思路与方法 n加固期交通量预测 n加固后交通量预测 n活载折减系数的确定 （7 7）验）验 收收 一般规定一般规定： 桥梁加固工程只分为竣工验收一个阶段 竣工验收工程质量等级分为合格和不合格 竣工验收工程质量评定采用100分制

6、 验收条件验收条件：试运营1年后 对加固工程已进行全面检测 竣工决算、审计已完成 各参建单位完成工作报告 工程质量评定工程质量评定： 加固工程竣工验收工程质量采取加权平均法计算得分，加固工程竣工验收工程质量采取加权平均法计算得分， 质量监督部门根据施工过程中的抽检资料评定得分权质量监督部门根据施工过程中的抽检资料评定得分权 值为值为0.3，竣工验收工程质量鉴定得分权值为，竣工验收工程质量鉴定得分权值为0.7。 2 2 加固设计方案比选原则与要求加固设计方案比选原则与要求 2.1 2.1 比选原则比选原则 n结构检算分析简单、构造措施合理、设计经验成熟结构检算分析简单、构造措施合理、设计经验成熟

7、; ; n施工过程中粉尘、噪音、废弃物等对环境影响小施工过程中粉尘、噪音、废弃物等对环境影响小; ; n施工难度小、工艺成熟、质量和工期易于控制施工难度小、工艺成熟、质量和工期易于控制; ; n施工过程对人身安全、行车安全和结构安全影响小施工过程对人身安全、行车安全和结构安全影响小; n工程费用经济合理工程费用经济合理; ; n加固后结构耐久性好，后期养护费用少。加固后结构耐久性好，后期养护费用少。 2.2 2.2 比选要求比选要求 n各加固设计方案应进行同等深度的比选； n针对上述比选原则，要求列表进行综合比 选。 3 3 桥梁加固技术经济指标论证分析方法桥梁加固技术经济指标论证分析方法 与

8、评定原则与评定原则 3.1 3.1 一般规定一般规定 为项目决策提供依据为项目决策提供依据; 本办法适用于桥梁加固工程中的大中型项目本办法适用于桥梁加固工程中的大中型项目; 宏观经济分析与微观经济分析宏观经济分析与微观经济分析; 技术经济评价采用加固费用系数和加固寿命系技术经济评价采用加固费用系数和加固寿命系 数。数。 3.2 3.2 桥梁改造的宏观经济分析桥梁改造的宏观经济分析 (1) 客货运输成本损失 (2) 客货运输时间损失 (3) 附近相关道路的拥挤损失 (4) 车辆绕行里程增加导致的绕行损失 (5) 事故损失 * 桥梁改造的宏观经济费用桥梁改造的宏观经济费用 =(1)+(2)+(3)

9、+(4)+(5) 3.3 3.3 桥梁改造的微观经济分析桥梁改造的微观经济分析 （1）收费公路上桥梁由于车辆绕行或限速造成的收 费损失： 收费损失=日平均收费损失额施工工期 （2）桥梁加固或新建工程费用： 完成该技术标准加固或新建方案的投资估算， 依照有关定额进行，新建方案还应包括拆除桥梁 构件所涉及到的费用。 * 桥梁改造的微观经济费用桥梁改造的微观经济费用=收费损失+工程费用 3.4 3.4 桥梁加固技术经济评定原则桥梁加固技术经济评定原则 n加固费用系数加固费用系数=加固费用/新建费用 n 加固费用=宏观经济总损失+ 微观经济总损失 n 新建费用=宏观经济总损失+ 微观经济总损失 n加固

10、寿命系数加固寿命系数=（桥梁原设计使用寿命- 桥梁已运营时间）/桥梁原设计使用寿命 评定原则评定原则 n加固技术经济确定原则为：加固寿命系数加固寿命系数=n2 时，加固费用系数加固费用系数n1。 桥梁上部结构加固常用方法桥梁上部结构加固常用方法 （1 1）粘贴钢板加固技术；）粘贴钢板加固技术； （2 2）FRPFRP； （3 3）增大构件截面加固技术；）增大构件截面加固技术； （4 4）体外预应力加固技术；）体外预应力加固技术； （5 5）改变结构体系加固技术；）改变结构体系加固技术； （6 6）增设主梁加固技术；）增设主梁加固技术； （7 7）增强桥梁整体性加固技术；）增强桥梁整体性加固技术

11、； （8 8）裂缝修补加固技术。）裂缝修补加固技术。 二二. 桥梁上部结构加固改造技术桥梁上部结构加固改造技术 1. 粘贴钢板加固技术 粘贴钢板加固技术 其他特点（略其他特点（略） 优点优点：简单、快速、施工较方便；：简单、快速、施工较方便； 缺点缺点：易腐蚀，需长期养护、增加构件自重：易腐蚀，需长期养护、增加构件自重 、价格偏高；加固部位受限。、价格偏高；加固部位受限。 适用范围适用范围 梁底及支承端附近粘贴钢板梁底及支承端附近粘贴钢板梁底及支承端附近粘贴纤维片材梁底及支承端附近粘贴纤维片材 2. 粘贴粘贴FRPFRP加固法加固法 （1）特点及适用范围）特点及适用范围 受力特点受力特点： 将

12、纤维增强复合材料（简称将纤维增强复合材料（简称FRP）粘贴于构件受拉部位）粘贴于构件受拉部位 或者薄弱部位的面层，使其与结构形成整体，共同承受荷载。或者薄弱部位的面层，使其与结构形成整体，共同承受荷载。 原结构的恒载内力由原构件承担，新增原结构的恒载内力由原构件承担，新增FRP只承受粘贴加固只承受粘贴加固 后的荷载产生的应力。通常由于加固前一期恒载等作用，原后的荷载产生的应力。通常由于加固前一期恒载等作用，原 构件混凝土及钢筋的应力、将构件混凝土及钢筋的应力、将FRP粘贴于构件受拉部位或者粘贴于构件受拉部位或者 薄弱部位的面层，使其与结构形成整体，共同承受荷载。原薄弱部位的面层，使其与结构形成

13、整体，共同承受荷载。原 结构的恒载内力由原构件承担，新增结构的恒载内力由原构件承担，新增FRP只承受粘贴只承受粘贴 加固后的荷载产生的应力。通常由于加固前一期恒载加固后的荷载产生的应力。通常由于加固前一期恒载 等作用，原构件混凝土及钢筋的应力、应变已经有了等作用，原构件混凝土及钢筋的应力、应变已经有了 相当的储备，在加固后的二期恒载及活载作用下，原相当的储备，在加固后的二期恒载及活载作用下，原 构件混凝土及钢筋的应变积累值往往大于新增混凝土构件混凝土及钢筋的应变积累值往往大于新增混凝土 及及FRP的应变，使得原构件的钢筋达到屈服时，新增的应变，使得原构件的钢筋达到屈服时，新增 FRP的强度还达

14、不到其抗拉强度。的强度还达不到其抗拉强度。 适用范围适用范围： （2）材料要求材料要求（纤维材料、砼、粘胶剂）（纤维材料、砼、粘胶剂） （3）设计内容设计内容: : 可对以下构件进行加固可对以下构件进行加固： 1）在梁、板受弯构件的受拉区粘贴）在梁、板受弯构件的受拉区粘贴FRP，使纤维方向与，使纤维方向与 加固处的受拉方向一致进行抗弯加固；加固处的受拉方向一致进行抗弯加固； 2）采用封闭式粘贴、）采用封闭式粘贴、U型粘贴或侧面粘贴，纤维方向与型粘贴或侧面粘贴，纤维方向与 构件轴向垂直进行抗剪加固；构件轴向垂直进行抗剪加固； 3）采用封闭式粘贴，纤维方向与构件轴向垂直对受压构）采用封闭式粘贴，纤

15、维方向与构件轴向垂直对受压构 件进行加固。件进行加固。 （4）施工要点施工要点（主要工序主要工序） 优点优点： 1 1）纤维布纤维布：弹性阶段的工作性能提高幅度不大：弹性阶段的工作性能提高幅度不大 ，一般需粘贴，一般需粘贴2-32-3层，导致界面多、粘结胶用层，导致界面多、粘结胶用 量大、施工时间较长；量大、施工时间较长； 2 2）纤维板纤维板：施工性不好、材料规格少；：施工性不好、材料规格少； 3 3）碳纤维：价格较贵；）碳纤维：价格较贵； 4 4）核心技术：无自主知识产权。）核心技术：无自主知识产权。 新型新型FRPFRP片材片材纤维薄板加固技术简介纤维薄板加固技术简介 3. 增大截面加固

16、法增大截面加固法 （1）受力特点及适用范围 受力特点受力特点： 适用范围： （2 2）材料要求（钢筋、砼）材料要求（钢筋、砼） （3 3）加固设计（钢筋砼或预应力砼受弯、偏心构件，）加固设计（钢筋砼或预应力砼受弯、偏心构件， 主要计算内容）主要计算内容） （4 4）施工要点）施工要点 （主要工序）（主要工序） 优点优点：经济、工艺较成熟经济、工艺较成熟； 缺点缺点：增加构件自重、减少使用空间、：增加构件自重、减少使用空间、 工期较长工期较长 特别需要注意：钢筋的焊接、新旧混凝土面的结合特别需要注意：钢筋的焊接、新旧混凝土面的结合 4. 4. 改变结构体系法改变结构体系法 （1） 简支梁改连续梁法简支梁改连续梁法 （2） 多跨简支梁改桥面连续简支梁法多跨简支梁改桥面连续简支梁法 （3） 增加辅助墩法增加辅助墩法 （4） 八字支撑法八字支撑法 （5） 梁式桥转梁拱组合体系法梁式桥转梁拱组合体系法 （6）钢索斜拉加固法钢索斜拉加固法 （7）桥改为涵洞法桥改为涵洞法 5. 预应力加固法预应力加固法 （1 1）受力特点及适用范围）受力特点及适用范围 受力特点: 适用范围适用范围： 2 2）材料要