公路桥梁加的设计规范课件

1、公路桥梁加固设计规范桥梁? 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

2、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

3、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

4、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： 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

5、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

6、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35月，施工13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

7、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、计算各种桥梁结构加固法方法、构造、计算各种专项加固方法、构造根据我国桥梁结构主要类型，加固工程的设计与施工的经验，以及今后较长时间桥梁加固工程需要，规范对桥梁加固构件主要方法的设计计算及构造提出了要求。 规范涉及内容说明设计内容桥梁加固设计规范主要内容 桥梁加固材料常用构件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

8、构及基础加固桥梁加固设计原则、程序与基本要求 构件加固方法增大截面加固法（第5章）粘贴钢板加固法（第6章）粘贴纤维复合材料加固法（第7章）体外预应力加固法（第8章）改变体系加固法（第9章）设计内容规范涉及内容说明 从桥梁构件承载力和使用功能上进行加固设计，应考虑上述不同加固方法的特点，一般可分类为： 设计内容规范涉及内容说明增大截面粘贴钢板体外预应力加固法粘贴纤维复合材料加固方法直接加固薄弱区，提高构件承载力改变原结构受力体系，调整结构内力设计内容规范涉及内容说明 桥梁加固设计构件包括原构件为钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件、钢筋混凝土受压构件和受拉构件。设计内容规范涉及内容说明 桥梁加固构件

9、承载力计算按公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）规定的计算原则进行。 对桥梁原构件的混凝土强度，按现场检测结果确定。设计计算原则规范涉及内容说明 对桥梁带载加固时，设计上应考虑构件分阶段受力特点进行设计计算。 （1）桥梁加固时，特别是对于被动加固方法，原构件上的作用（恒载、活载等）不可能全部卸除。 封闭交通卸除车辆活载、人群，但恒载不卸除； 封闭交通，卸除部分二期恒载（桥面、填料）构件的恒载作用、部分二期恒载作用未卸除。 加固工作之前，构件已受力，截面上有初应变（力）。 而后补加强材料在桥梁加固后，才与原构件共同工作，用来抵抗荷载作用（恒、活载及其他可变作用）。

10、设计计算原则规范涉及内容说明 因此，规范要求对被动类加固方法的设计计算应按二阶段考虑：第一阶段：构件加固施工时，应考虑作用在原构件上的荷载作用（构件自重、施工荷载等），并且由原构件承担。第二阶段：构件加固全部完成后，应考虑加固后构件自重、二期恒载、车辆活载、人群及其他可变作用的设计组合值，并且由加固后构件承担。设计计算原则规范涉及内容说明 （2）不同受力阶段的截面变形均符合平截面假设； （3）在承载能力极限状态，受弯构件和偏心受力构件的截面受压边缘（一般为原截面边缘）混凝土应变达到极限压应变 ，截面受压区混凝土应力按简化矩形应力分布图计算，应力取原构件实测得到的混凝土抗压强度设计值 ，受压区高

11、度 取为按平截面假定推得的受压区高度。设计计算原则规范涉及内容说明 （4）在承载力极限状态下，后加的钢筋、钢板或纤维复合材料的应力应由其应变确定；而应变根据桥梁加固构件分阶段受力特点，由截面变形条件确定。 设计计算原则规范涉及内容说明桥梁加固计算拱桥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。

12、 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 & Flexible Administration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。 11.3.8 钢筋混凝土箱板（肋）拱桥2 采用支架方式增大主拱混凝土截面加固时可采用下述3种方 法进行 主拱验算： 1）根据加固后的组合截面，按照现行公路圬工桥涵设计规范相关规定 进行混凝土主拱截面强度以及整体“强度稳定”验算。

13、 2）按照现行公路桥涵设计通用规范相关规定，采用作用（荷载）标准 值组合，根据应力叠加计算的新旧混凝土组合截面上下缘不宜出现拉应力， 压应力a 应满足下式要求：（12.3.8） 混凝土强度标准值，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）表3.1.3取值。3）根据新旧组合拱圈模型假定计算原拱圈与新增拱圈的轴力、弯矩，并现行公路圬工桥涵设计规范相关规定分别进行原拱圈与新增拱圈截面强度以及整体“强度稳定”验算。 3 吊架方式增大主拱混凝土截面加固时可按照本规范第12.3.8条第2款第1）、 2）项进行主拱截面验算。 图11.3.8 -1加固过程中新、老拱圈截面受力图

14、示图11.3.8-2 截面内力分配示意图 增大截面法加固的主要结构型式有：增大截面加固法（一）主要加固结构型式1）受弯构件2）受压构件（轴压、偏心受压）增大截面加固法 设计规范针对上述构件的增大截面加固法制订了条文，主要提出的要求为：（1）加固计算的基本公式；（2）相应的新旧混凝土截面构造要求等。增大截面加固法 1）增大截面法加固混凝土受弯构件分在截面受压区和截面受拉区加固型式。 受弯构件截面受压区加固是以增加截面混凝土高度为主，但必须按要求配置构造钢筋；（二）混凝土受弯构件加固设计计算 受弯构件受拉区加固是以增加补充受拉钢筋为主，但必须增设混凝土厚，达到钢筋混凝土保护层厚度的要求。增大截面加

15、固法2）受弯构件在截面受压区加固 （1）根据桥梁特点，加固时受弯构件下不设专门支撑，而是以原梁板为支撑。（二）混凝土受弯构件加固设计计算增大截面加固法（二）混凝土受弯构件加固设计计算增大截面加固法设专门支撑时，按加固后整体截面一次受力计算，不设专门支撑时，应按受力分阶段进行受力计算。（二）混凝土受弯构件加固设计计算增大截面加固法 （2）规范要求按JTG D62-2004规范第8.1条组合式受弯构件要求进行设计计算。计算是按二阶段受力计算。对加固前原梁和加固后组合式受弯构件分别进行正截面承载力、斜截面承载力计算；结合面抗剪计算；使用阶段计算。（二）混凝土受弯构件加固设计计算增大截面加固法 3）受

16、弯构件在截面受拉区加固（1）计算图式与基本公式（二）混凝土受弯构件加固设计计算增大截面加固法受弯构件的抗弯承载力计算（二）混凝土受弯构件加固设计计算增大截面加固法正截面受弯承载力应按下列公式计算（5.2.4-1）混凝土受压区高度应按下式确定（5.2.4-2）混凝土受压区高度尚应符合下列条件（5.2.4-4）（5.2.4-3）（二）混凝土受弯构件加固设计计算增大截面加固法（2）新增纵向普通钢筋拉应变截面应变图（二）混凝土受弯构件加固设计计算增大截面加固法（5.2.6-1） （二）混凝土受弯构件加固设计计算（5.2.6-2）增大截面加固法增大截面加固法4）斜截面抗剪承载力计算（5.2.8） （二）

17、混凝土受弯构件加固设计计算增大截面加固法（1）计算图式与基本公式两侧加厚矩形截面偏心受压构件正截面抗压承载力计算图式（三）钢筋混凝土偏心受压正截面抗压承载力增大截面加固法（5.3.3-1） （5.3.3-2） （5.3.3-3） （5.3.3-4） （5.3.3-5） （三）钢筋混凝土偏心受压正截面抗压承载力增大截面加固法（2）原截面钢筋应力按JTG D62-2004取用。（三）钢筋混凝土偏心受压正截面抗压承载力增大截面加固法（3）新增钢筋的应力 截面受拉边或受压较小边（5.3.5-1） （5.3.5-2） （三）钢筋混凝土偏心受压正截面抗压承载力增大截面加固法应变 的计算： 第一阶段受力时原

18、矩形截面偏心受压构件截面受压较大边缘混凝土压应变 和相应于新增纵向普通钢筋 位置处的应变 按下列公式计算：增大截面加固法原构件为轴心受压构件时（5.3.6-1） （5.3.6-2） 原构件为大偏心受压构件时（5.3.6-3） 当原构件为小偏心受压构件时（5.3.6-4） 运用式（5.3.6-1）式（5.3.6-4）计算时，应变应计入应变符号，拉应变为正号，压应变为负号。增大截面加固法偏心距增大系数（C.1-1）式中 系数，一般可取1.8； 刚度修正系数，按附表C.1-1查得； 混凝土全截面对其重心轴的惯性矩，对矩形截面， 构件在其弯矩作用平面内的计算长度， 分别为构件截面宽度和高度。 增大截面

19、加固法 表C.1-1 系数e值e/h10.050.100.150.200.250.300.35e0.5600.4930.4450.4100.3820.3600.342e/h10.400.500.600.700.800.901.0e0.3270.3030.2850.2710.2600.2510.25注：为轴向力作用点至构件截面重心的距离，即初始偏心值。增大截面加固法小偏心受压构件b1As1As1c1?换算截面重心轴截面几何轴ooyyas1as1h12h12h1As1As1Nd1e0e?s1As1增大截面加固法1原构件截面受压较大边缘混凝土应力： 小偏心受压构件增大截面加固法2. 截面受压较小边钢

20、筋的应力与应变：小偏心受压构件增大截面加固法大偏心受压构件bAs1As1c1?开裂截面中性轴截面几何轴ooas1as1As1As1Nd1ex1h01x1eN换算截面重心轴yye0yy?s1As1h12h12h1增大截面加固法1原构件截面受压较大边缘混凝土的应力与应变：大偏心受压构件增大截面加固法2原构件截面受拉边纵向钢筋 重心处应变 ： 大偏心受压构件增大截面加固法3矩形截面受压区高度 ： 大偏心受压构件增大截面加固法 在受压区增设现浇混凝土加厚层的梁，当符合本规范第5.5.1条、第5.5.3条和第5.5.5条构造要求时，原构件与新增混凝土现浇层之间结合面的抗剪承载力按下式计算： （5.4.1

21、） 在受压区增设现浇混凝土加厚层的板，当在新老混凝土的结合面上不配置抗剪钢筋且符合本规范第5.5.5条的构造时，其结合面抗剪承载力应符合下列要求:（5.4.2-1） （四）新老混凝土结合计算增大截面加固法 当结合面符合本规范第5.5.3条的构造要求，且同一竖向截面配置不少于 （以 计）的竖向结合钢筋时，新老混凝土结合面抗剪承载力应符合下列要求：（5.4.2-2） 在受拉区采用增大截面加固的受弯梁，原构件与新增混凝土现浇层之间结合面的抗剪承载力可按式（5.4.1）计算。（四）新老混凝土结合计算增大截面加固法（1）新浇混凝土要求 强度级别 最小厚度（2）新增钢筋及布置（3）界面处理及植筋 （五）构

22、造要求增大截面加固法通过对构件采用结构胶结剂粘贴钢板以提高构件承载力的方法。从作用原理看,属于被动加固方法，因此，根据桥梁带载加固的分阶段受力，规范提供了受弯构件、偏心受压构件、偏心受拉构件加固计算公式，其计算原理与增大截面法相近。 （一）粘贴钢板加固法设计计算粘贴钢板加固法 1）采用直接涂胶粘贴的钢板厚度不应大于5mm；钢板厚度大于5mm时，应采用压力注胶粘结。 粘贴钢板加固法（二）构造技术要求（二）构造技术要求粘贴钢板加固法 2）对钢筋混凝土受弯构件进行正截面加固时，钢板宜采用条带粘贴，钢板的宽厚比不应大于50。（二）构造技术要求粘贴钢板加固法 3）当粘贴的钢板延伸至支座边缘仍不满足本规范

23、第6.2.5条延伸长度的要求时，应采取下列锚固措施： 对梁，应在延伸长度范围内均匀设置U形箍，且应在延伸长度的端部设置一道加强箍。 对板，应在延伸长度范围内通长设置垂直于受力钢板方向的压条。压条应在延伸长度范围内均匀布置，且应在延伸长度的端部设置一道。（二）构造技术要求粘贴钢板加固法根据我国桥梁加固工程实践与工程研究资料，规范强调了这种加固方法使用于桥梁的受压构件加固，也用于梁、板加固。因而在设计计算方法上有不同处理。 粘贴纤维复合材料加固法（一）加固设计计算1）对受压构件，全长无间隔环向连续粘贴纤维复合材料提出了正截面承载力计算方法及延性加固计算方法。2）对受弯构件，仍认为是属于桥梁带载加固

24、的被动加固方法。因此，与粘贴钢板法类似给出了考虑分阶段受力的加固计算方法。（一）加固设计计算粘贴纤维复合材料加固法 1） 一般规定 （1）宜粘贴成条带状，非围束时板材不宜超过2层，布材不宜超过3层。 （2）对钢筋混凝土柱，条带应粘贴成环形箍，且纤维方向应与柱的纵轴线垂直。 加固大偏心受压构件，可将纤维复合材料粘贴于构件受拉区边缘混凝土表面,纤维方向应与柱的纵轴线方向一致。 （二）构造技术要求 加固受拉构件，纤维方向应与构件受拉方向一致。 采用封闭式粘贴或U型粘贴对梁、柱构件进行斜截面加固，纤维方向宜与构件轴线垂直或与其主拉应力方向平行。 粘贴纤维复合材料加固法2） 梁、板加固 对梁、板抗弯加固

25、，可在纤维复合材料两端设置U型箍或横向压条。 其切断位置距其充分利用截面的距离不应小于按下式计算得出的粘结长度纤维复合材料的粘贴延伸长度 （二）构造技术要求粘贴纤维复合材料加固法 当纤维复合材料延伸至支座边缘仍不满足粘结长度 的规定时，应采取以下锚固措施：（二）构造技术要求粘贴纤维复合材料加固法体外预应力加固法是通过增设体外预应力束对原混凝土构件施加体外预应力，改善结构的使用性能和提高承载力。 体外预应力加固法（一）主要加固构造型式连续梁的体外预应力加固（一）主要加固构造型式体外预应力加固法简支梁的体外预应力加固 在钢筋混凝土和预应力混凝土梁使用较多，规范针对体外预应力加固梁提出设计计算方法和技术要求。（一）主要加固构造型式体外预应力加固法 增设的预应力钢束与梁体混凝土之间实质是无粘的，同一截面内的体外预应力钢束与混凝土之间不存在简单的变形协调关系。 一般情况下加固梁达到承载力极限状态时，体外预应力筋的应力达不到其强度设计值。（二）加固体系结构特点体外预应力加固法（三）体外预应力加固梁的设计计算体外预应力加固法1）转向装置采用钢部件、现浇混凝土块体或附加钢锚箱结构。规范根据设计要求并总结国内外相关