公路旧桥加固第一讲课件

公路旧桥加固第一讲林

立2015.111.5增大截面和配筋加固法

1.5.1特点及适用条件

该加固方法是在构件表面加大混凝土尺寸，增加受力钢筋，使其与原结构形成整体，从而增大构件有效高度和受力钢筋面积，增加构件的刚度，提高桥梁整体承载能力。1.5.2附加影响加大构件截面时，会使上部结构恒载增加，对原结构及基础承载能力有一定影响。增大截面加固法示意1.5.3力学特点

（1）增大主梁混凝土截面和增加配筋后，使主梁成为二次受力的叠合构件，原主梁的混凝土和钢筋除了已有的应力外，还需要承受后期恒载和活载产生的应力。因此,需按二次受力的叠合梁进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算。（2）如果桥面铺装部分得到加固，可适当考虑部分铺装层参与受力。

1.5.4评述

采用该加固方法，主梁的受力明确，计算简单方便，加固后主梁的强度、刚度、稳定性得到明显提高，裂缝可以得到修补。在桥下施工，加固工作量较小，不影响原有桥梁的整体效果。现场作业养护期较长；加固期间需适当中断交通；桥下净空有所减小。增大截面和配筋加固法示例-1增大截面和配筋加固法示例-2增大截面和配筋加固法示例-3增大截面和配筋加固法示例-4增大截面和配筋加固法示例-4

增大截面和配配筋加固法示示例-52.6预应力加固法法2.6.1特点及适用条条件（1）预应力加固固方法的特点点①施工工艺简简单、干扰交交通少、所需需设备简单、、人力投入少少、工期短、、经济效益明明显。②能较大幅度度提高或恢复复桥梁的承载载能力。③对原结构损损伤小，可以以做到不影响响桥下净空、、不增加路面面标高。④预应力加固固需要可靠的的防腐设计。。（2）预应力加固固方法的适用用条件①适用于正截面面受弯承载能能力不足或正正截面受拉区区钢筋锈蚀的的情况。②适用于梁抗抗弯刚度不足足导致的梁挠挠度超过规范范规定或由于于刚度太小导导致梁的受拉拉区裂缝宽度度超过规范规规定的情况。。③适用于梁斜斜截面受剪承承载能力不足足的情况。2.6.2附加影响（1）预应力加固固法，实际上上是改变了梁梁体原有受力力体系，结构构加固以后，，新的受力体体系在荷载作作用下的力学学行为与原来来的结构是有有差异的。预预应力加固完完成后，由于于预应力的作作用，原来的的受力结构会会出现不同程程度的卸载现现象，导致原原结构发生内内力重分布。。（2）由于预应力力筋转向块和和锚固点处存存在着巨大的的集中力，这这一区域的受受力比较复杂杂。（3）由于预应力力加固梁桥时时预应力筋布布置在梁截面面外部，易受受环境（如温温度、酸性气气体等）的影影响。2.6.3力学特点预应力加固方方法实际上是是使被加固结结构成为一个个带柔性拉杆杆的超静定结结构，与其他他预应力结构构或其他加固固方法不同的的是：加固前前桥梁所受荷荷载由恒载和和活载组成，，预应力筋的的张拉控制值值是在上部结结构的恒载作作用下读取的的，即带载加加固。因此，在计算算预应力筋荷荷载作用下的的应力增量时时，应只考虑虑活载的作用用。根据上述述受力特点，，可将预应力力加固梁桥结结构分为施加加预应力与活活载作用两个个阶段进行受受力分析。2.6.4评述预应力加固法法是一种主动动加固法，能能较大幅度地地提高构件的承载载能力，且施施工简单、方方便，在加固固方法选择过程中，宜宜优先考虑。。预应力加固法法示例-1预应力加固法法示例-2预应力加固法法示例-3预应力加固法法示例-4预应力加固法法示例-52.7增加构件加固固法2.7.1增加辅助横梁梁加固2.7.1.1特点及适用条条件对于某些横向向整体性较差差的梁式桥，，在加固时可可采取增加横横梁的办法来来加强各纵梁梁之间的横向向联结。一般情况下这这种加固方法法是其他加固固方法的辅助助方法，特别别适用于少横横隔板或无横横隔板的梁式式桥。2.7.1.2评述此方法往往与与其他方法一一起共同来加加固桥梁，才才能起到更为有效效的效果。2.8改变结构受力力体系加固法法2.8.1综述（1）一般说明改变结构体系系加固旧桥通通常是指增设设附加构件和和进行体系改造，，使桥梁的受受力体系和受受力状况发生生改变，以减小构件的的应力，改善善桥梁性能，，提高承载能能力。（2）常用方法①简支转连续续法；②将多跨简支支梁改造为桥桥面连续简支支梁体系；③增加辅助墩墩法。④八字支撑法法；⑤将梁式桥转转换为梁拱组组合体系；⑥改桥为涵洞洞加固；⑦钢索斜拉加加固。（2）常用方法(续）其中③～⑦加加固方案形式式各有不同的的要求，但加加固实质相同，，即均是为所所加固的桥梁梁加入新的支支撑点，缩短梁的计算算跨径。（3）一般规定与与注意事项①加固时往往往需要在桥下下操作，设置置永久设施，，影响桥下净空，，所以必须考考虑对通航及及排洪能力的的影响；②加固时改变变了受力体系系，使原本只只承受正弯矩矩的简支梁在部分分位置出现负负弯矩，所以以要注意加强强梁上缘配筋；③应注意由各各种方法带来来的其他不利利的附加影响响。2.8.2简支梁改变为为连续梁体系系加固法2.8.2.1特点及适用条条件此加固方法是是将原两跨及及两跨以上简简支梁的梁端端连接起来，使受受力体系由原原来的简支转转换为连续，，减小跨中正弯矩，提提高结构的承承载能力，同同时减小了伸伸缩缝数量，提高了行行车舒适性。。这种方法主主要适用于多多跨简支梁（板）因桥桥跨中截面抗抗弯承载能力力明显不足及及下弯挠度过大的情况况，见图2-31所示。P612.8.2.2附加影响（1）由多跨简支支改为连续，，必将拆除、、更换伸缩缝缝，伸缩量需重新新计算。（2）原简支梁一一边为固定支支座一边为活活动支座，改改变体系后双支座座形式会对上上下部结构产产生一定影响响。（3）必须考虑原原桥的地基条条件，防止由由于基础沉降降等对新形成的连连续体系上部部结构产生不不利影响。（4）因为伸缩缝缝与支座的影影响，建议连连续跨数不超超过4跨，最好为2～3跨一联，具体体要依据伸缩缩缝与支座计计算。（5）本加固方案案需要凿除部部分梁端桥面面铺装，加固固后势必要做好新新旧铺装的连连接。（6）梁端在变换换体系后会有有负变矩，梁梁端连接不好好会直接影响加固固效果。2.8.2.3力学特点（1）桥面铺装与与汽车活载在在跨内产生的的正弯矩比简简支梁体系小，起起到卸载及提提高承载能力力的作用。（2）由于桥面铺铺装混凝土参参与结构受力力，截面高度度增加，提高了结结构抗弯能力力与刚度。（3）体系改变成成中间支撑为为双支座支撑撑的连续梁，，减少中间支撑上上的负弯矩，，即相对与单单支点有削减减负弯矩峰值的作用，，见图2-32所示。P622.8.2.4评述内力计算与截截面设计计算算简单明确，，加固后体系系改变大大减减少了原结构构所承受的内内力，加固效效果显著。施工过程较复复杂，包括凿凿去桥面铺装装及梁端混凝凝土，加强梁梁端部配筋，，伸缩缝、桥桥面铺装的更更新等。在加固施工全全过程中要中中断交通。2.8.3多跨简支改为为桥面连续简简支梁体系2.8.3.1适用条件及技技术特点适用于桥面铺铺装破损较严严重，且伸缩缩缝处不平整整的简支梁桥桥。桥面连续续可提高行车车舒适性和减减少车辆荷载载对桥梁的冲冲击影响，也也可使荷载横横向分布趋于于合理。2.8.3.2附加影响（1）在温度升高高时连续桥面面连接点处可可能发生拱起起，引起桥面面破坏。（2）桥面连续必必将拆除部分分伸缩缝，而而剩余伸缩缝缝将因缩量不不足而需要更更换，伸缩量量需重新计算算。（3）因为伸缩缝缝与支座的影影响，建议跨跨数不超过6跨，最好为3～5跨一联，具体体要依据伸缩缩缝与支座计计算。2.8.3.3力学特点（1）受力体系未未发生本质改改变，但使过过于集中的荷荷载分布趋于合合理，梁体在在横向共同受受力，减小每每片梁荷载横向分布；；（2）减少了不必必要的车辆冲冲击力；（3）由于桥面铺铺装参与结构构受力，结构构截面高度提提高，提高了抗抗弯刚度与抗抗弯能力。2.8.3.4设计计算改造加固后，，仅仅是桥面面连续的简支支梁体系，恒恒载及活载内力计计算还是按简简支梁的要求求来计算。2.8.3.8评述内力计算与截截面设计计算算简单，加固固后加强了横横向联系，对对结构承载能能力略有提高高，并使行车车更舒适。从某方面说起起到了桥面铺铺装养护作用用，对桥下净净空、墩台及及原桥景观无无影响。但要要凿去桥面铺铺装及梁端混混凝土，而且且在施工期间间需全过程中中断交通。2.8.4加辅助墩法2.8.4.1特点及适用条条件增设支点后改改变了结构体体系，减小了了梁的跨径及及荷载作用下下跨中的弯矩矩，从而能较较大幅度地提提高承载能力力。适用于梁（板板）挠度过大大、承载能力力明显不足的的钢筋混凝土土梁桥或要求求通行重载而而要加固的桥桥，此加固方方案同时可减减轻下部结构构及基础的受受力，但要求求不受桥下净净空及排洪影影响，见图2-34所示。P662.8.4.2附加影响（1）新墩柱占用用了桥下净空空，影响了排排洪或通行。。（2）新加设墩处处预加顶升力力值不易求得得，应根据实实际情况适当当加力，仅以以新墩与梁紧紧密结合即可可。（3）新加设墩支支点处组合弯弯矩难以保证证为正弯矩，，为确保安全全，支点处上上缘应适当采采用其他方法法补强加固。。（4）新墩柱上需需要设新支座座，要求为活活动支座。（5）若桥下净空空过高，加设设墩修筑费用用加大。2.8.4.3力学特点（1）原结构自重重产生的内力力，仍由原T梁结构自行承承受。（2）新加设墩上上的预加顶升升力只是改善善原梁非弹性性变形，并使新墩墩与梁密切结结合，新墩不不承受恒载作作用。（3）活载是由新新墩与主梁组组成的连续梁梁体系承受。。2.8.4.4设计计算计算时将立柱柱新增支点按按刚性支点考考虑，即忽略略竖向变位，，所受荷载直直接传给立柱柱，内力组合合步骤如下：：（1）恒载在改变变体系前为简简支体系下的的内力。2.8.4.4设计计算（续）（2）活载内力按按三跨连续梁梁计算，算出出活载对立柱柱的最大竖向向力N。（3）对（1），（2）工况进行内内力组合（计计算简图及内内力叠加见图图2-35所示）。P67（4）检验比较看看新支点截面面是否出现过过大负弯矩值值。（5）计算新支点点处抗弯、抗抗剪强度。对支柱的设计计算算，按钢筋混凝土土轴心受压构件来来计算，支柱下的的地基加固计算按按一般基础设计来来计算。2.8.4.5施工工序（1）根据地质条件与与原桥墩台基础情情况修筑新墩基础础。（2）采用粘贴钢板法法等对支点梁上缘缘进行补强加固。。（3）修筑新墩台及墩墩台帽至梁底面。。（4）在墩台帽上用千千斤顶顶升主梁，，用于消除主梁部部分非弹性变形引引起的过大挠度，，并为放置支座提提供空间。（5）设置支座，除去去千斤顶。2.8.4.6构造要求（1）新加设墩基础要要求不能破坏原桥桥墩台基础。（2）新桥墩形式一般般要与原桥墩形式式相同。（3）新桥墩高度不易易超过5m，否则加固方案不不经济。（4）支座采用板式橡橡胶支座。2.8.4.7质量控制与加固工工程质量检验评定定方法（1）工序质量控制严格按照施工工序序及构造措施要求求来保证施工质量量，加固施工的质量控控制按《公路桥涵施工技术术规范》（JTJ041-2000）要求进行，重点点控制千斤顶顶升升主梁和负弯矩区上缘补强处理。。（2）加固工程质量检检验评定方法①基本要求所用材料应符合有有关规范及设计要要求；按设计要求求的程序施工，新基基础、顶升主梁工工艺应符合设计要要求。②实测项目实测项目参照《公路工程质量检验验评定标准》（JTGF80/1-2004）相关规定进行检检验评定，特殊实实测项目见表2-13。P682.8.4.8评述内力计算与截面设设计计算简单，加加固后体系改变，，减少了原结构在在荷载作用下产生生的内力，加固效效果显著。如果设计合理则无无需对原梁上缘进进行补强加固，且且可使施工期间交交通部分中断；否否则将加大施工难难度及延长交通中中断时间。要增设桥墩，新建建桥墩基础，工程程量大，影响桥下下净空及排洪，使使桥梁景观受到影影响。加辅助墩法示例1加辅助墩法示例2加辅助墩法示例32.8.5八字支撑法2.8.5.1特点及适用条件在简支梁桥孔增设设八字支撑，为原原桥上部结构提供供两个弹性支撑，，从而使原来的一一跨简支梁变为三三跨连续梁。结构构体系的改变使结结构受力得到改善善，减小了梁的跨跨径及跨中的弯矩矩，从而可以提高高承载能力。适用于梁（板）挠挠度过大，承载能能力明显不足的钢钢筋混凝土梁桥或或要求通行重载而而需加固的桥。因因增加的斜支撑可可直接支撑在原墩墩台基础上或墩台台身上，是辅助墩墩法的一种补充，，但对墩台基础要要求有足够承载力力及抗推刚度，见见图2-36所示。P69图2-36八字撑架法加固示示意2.8.5.2附加影响（1）八字撑架占用了了桥下净空，对排排洪或通行有一定定影响。（2）撑架支点处组合合弯矩难以保证为为正弯矩，为确保保安全，支点处上上缘应适当采用其其他方法补强加固固。（3）要求设置四氯板板式橡胶支座，用用以提供无水平阻阻力的弹性支撑。。（4）钢筋混凝土撑架架因收缩徐变，会会与梁体接触不紧紧密，应提前预制制受压，使其收缩缩徐变完全。（5）撑架支撑于墩台台基础上，最好对对称布置，用来相相互抵消对墩的水水平推力，对于桥桥台则应适当加固固。（6）斜撑构造比墩柱柱轻细，但每片主主梁下均有斜撑，，数量较多。2.8.5.3力学特点同增加辅助墩加固固法的力学特点相相似，即：（1）原结构自重产生生的力，由原主梁梁结构自行承受，，撑架不承受恒载载作用；（2）活载是由撑架与与主梁组成的连续续梁体系共同承受受，活载内力由于于是连续梁体系承承受，使跨中弯矩矩减少，支点处出出现活载负弯矩。。要求新墩支点处处的活载负弯矩与与恒载正弯矩组合合最终为正。2.8.5.4设计计算因八字撑架的水平平杆件与主梁不能能结合成整体，所所以活载的内力是是通过承架支点传传递到八字撑架的的。这样可通过一一般的结构力学方方法加以求解，而而不需按斜腿刚构构结构体系来求，，计算步骤如下：：（1）恒载在改变体系系前为简支体系下下的内力；（2）活载内力按三跨跨连续梁计算，算算出活载对斜撑的的最大压力N；（3）对（1）、（2）工况进行内力组组合；（4）检验新支点截面面是否出现过大负负弯矩，同时检验验跨中弯矩是否减减少到满足截面强强度要求。（5）计算新支点处抗抗弯、抗剪强度。。2.8.5.5施工工序（1）改造原桥墩台基基础或承台顶面作作为支撑基础。（2）采用如粘贴钢板板法等其他方法对对每片梁新支点上上缘进行补强加固固，同时主梁新支支点下缘安装活动动支座。（3）各片梁下安置预预制好的斜支撑，，支撑上支点与支支座紧密接触。（4）安置主梁下缘水水平撑及各斜撑间间的横系梁。2.8.5.6构造要求（1）基础主要利用原原桥良好的基础，，只需砌筑或开凿凿出放置支撑下支支点的沟槽即可。。（2）斜支撑截面宽度度大于等于梁肋，，一般用正方形截截面，水平撑、横横系梁要求与支撑撑截面尺寸相同或或相近。（3）斜支撑、水平撑撑、横系梁配筋要要满足构造要求。。（4）斜支撑长度不宜宜超过8m。（5）支座是固定在主主梁下缘的，即颠颠倒安置；选用高高度低的活动支座座如四氯乙烯活动动支座。2.8.5.7质量控制与加固工工程质量检验评定定方法（1）工序质量控制按照施工工序及构构造措施要求保证证施工质量，加固施工的质量控制制按《公路桥涵施工技术术规范》（JTJ041-2000）要求进行，重点点控制斜撑、水平平撑、活动支座和负弯矩区上上缘补强处理。（2）加固工程质量检检验评定方法①基本要求所用材料应符合有有关规范及设计要要求；按设计要求求的程序施工，新的构构造应符合设计要要求。②实测项目实测项目参照《公路工程质量检验验评定标准》（JTGF80/1-2004）相关规定进行检检验评定，特殊实实测项目见表2-14。P712.8.5.8评述内力计算简单，加加固后体系桥梁跨跨径和原结构所承承受的内力减小，，加固效果显著。。如果无需对原梁上上缘进行补强加固固，且施工期交通通部分中断，否则则将加大施工难度度及延长交通中断断时间。影响桥下净空及排排洪，使桥梁景观观受到一定影响。。2.8.6梁拱组合加固2.8.6.1特点及适用条件对于梁桥，当原桥桥承载能力严重不不足，需要较大幅幅度地提高荷载等等级，而原桥墩台台地基应力及稳定定性均满足要求时时，可采用对梁式式体系加入拱式体体系而改变为梁拱拱组合体系的加固固法，对梁桥进行行加固改造，见图图2-37所示。P71适用于基础条件好好，对桥下净空无无要求的简支梁桥桥。2.8.6.2附加影响（1）加入拱圈和立柱柱占用了桥下净空空，对排洪或通行行有一定影响。（2）主梁新支点处组组合弯矩难以保证证为正弯矩，为确确保安全，新支点点处主梁上缘应适适当采用其他方法法补强加固。（3）主梁支点处一般般要求设置活动支支座，以提供无水水平阻力支撑。（4）钢筋混凝土拱圈圈因收缩徐变，会会与梁体接触不紧紧密，应提前预制制受压，使其收缩缩徐变完全。（5）拱脚支撑于墩台台基础上，对同一一桥墩拱脚位置应应对称布置以抵消消对墩的水平推力力，对于桥台则应应适当加固。2.8.6.3力学特点与增加辅助墩加固固法的力学特点相相似，即：（1）原结构自重产生生的力，由原主梁梁结构承受。（2）主梁新支点处预预加顶升力只是改改善原梁非弹性变变形，并使承架与与梁紧密结合，可可不考虑其对主梁梁恒载的卸载作用用，即拱桥不承受受原主梁恒载作用用；（3）活载由拱桥与主主梁组成的组合体体系共同承受，活活载内力由组合体体系承受，使跨中中弯矩减少，新支支点处出现负弯矩矩。要求新支点处处的活载负弯矩与与恒载正弯矩组合合最终为正。2.8.6.4设计计算主要为组合体系的的活载内力计算，，而梁、拱内力组组合要分开计算，，拱桥按设计新桥桥进行，内力计算算步骤如下：（1）计算原梁恒载在在改变体系前即简简支体系下的内力力及拱桥自身恒载载内力；（2）活载内力按组合合体系计算，分别别得出梁、拱活载载内力；（3）对（1）、（2）工况分别进行内内力组合得出梁、、拱组合内力；（4）检验新支点截面面是否出现较大负负弯矩值，同时检检验跨中弯矩是否否减少到满足截面面强度要求。（5）计算新支点处抗抗弯、抗剪强度。。2.8.6.5施工工序（1）利用原桥墩良好好的基础，在主梁梁下砌筑拱圈或拱拱肋。（2）按设计要求对新新支点处梁上缘进进行补强处理。（3）修筑新立柱及盖盖梁至梁底面。（4）在盖梁上用千斤斤顶顶升主梁，以以消除主梁部分非非弹性变形引起的的过大挠度。（5）设置支座，撤去去千斤顶。2.8.6.6构造要求（1）利用原桥的基础础，砌筑或开凿出出放置拱脚的沟槽槽即可，放置拱圈圈后浇筑混凝土封封死，做成拱脚。。（2）其他构造选材与与一般拱桥相似。。2.8.6.7质量控制与加固工工程质量检验评定定方法（1）工序质量控制按照施工工序及构构造措施要求施工工，加固施工的质质量控制按《公路桥涵施工技术术规范》（JTJ041-2000）要求进行，重点点控制千斤顶顶升升主梁和负弯矩区区上缘补强处理。。（2）加固工程质量检检验评定方法①基本要求所用材料应符合有有关规范及设计要要求；按设计要求求施工，修筑新基基础、千斤顶顶升升主梁工艺应符合合设计要求。②实测项目实测项目参照《公路工程质量检验验评定标准》（JTGF80/1-2004）相关规定进行检检验评定，特殊实实测项目见表2-15。P732.8.6.8评述加固效果良好，当当在桥下增加拱桥桥时，需要加强桥桥墩台，拱圈施工工期间需中断交通通，影响桥下净空空。2.8.7斜拉加固法2.8.7.1特点及适用条件此方法是依靠原桥桥墩在桥墩两侧修修筑矮塔作为支柱柱，支柱顶面布置置刚性或柔性拉索索，吊起桥底已布布置的钢梁或加强强后的梁横隔板，，为原桥上部结构构提供一个或几个个弹性支撑，使原原简支梁变为连续续梁，从而提高结结构承载能力。适用于梁挠度过大大、承载能力不足足的情况，特别适适用于简支梁、墩墩低的梁桥，在墩墩侧重新修筑基础础建造矮塔，或利利用桥墩伸出的墩墩帽在墩帽上修筑筑矮塔。此方法适适用于窄桥，梁数数不超过5片，见图2-38。P742.8.7.2附加影响（1）为给矮塔提供空空间，需要凿除部部分边梁梁端翼板板及其上部的附属属构造，拉索穿过过翼板的地方要凿凿孔。（2）加固所用索、塔塔均在桥面系上部部，加固迹象明显显。（3）梁底部支点要成成对出现，而塔是是对称布索，靠近近桥台边跨的一个个支点要由辅助墩墩来组成，见图2-38所示。（4）对于柱式墩要对对墩帽适当加固。。2.8.7.3力学特点与增加辅助墩加固固法的力学特点相相似，即：（1）原结构自重产生生的力，由原T梁结构自行承受。。（2）支点处预加拉力力只是改善原梁非非弹性变形，并使使承架与梁紧密结结合，可不考虑其其对梁恒载的卸载载作用，即拉索不不承受原梁恒载作作用。（3）活载由斜拉索与与T梁组成的组合体系系共同承受。活载载内力由组合体系系承受，使跨中弯弯矩减少，支点处处出现活载负弯矩矩。要求支点处的的活载负弯矩与恒恒载正弯矩组合最最终为正。2.8.7.4设计计算假设矮塔与索刚度度足够大，则可简简化为连续梁体系系，计算，步骤如如下：（1）恒载在改变体系系前即简支体系下下的内力；（2）活载内力按三跨跨连续梁计算，算算出活载对支点的的最大压力N，即为拉索最大拉拉力。（3）对（1）、（2）工况进行内力组组合。（4）检验新支点截面面是否出现较大负负弯矩值，同时检检验跨中弯矩是否否减少到满足截面面强度要求。（5）对于柱式墩要验验算墩帽抗剪切强强度。（6）验算新支点处抗抗弯、抗剪强度。。2.8.7.5施工工序（1）凿除墩顶处梁端端翼缘板或墩顶处处人行道板，为矮矮塔留出空间。（2）原桥墩帽作为矮矮塔基础，设置栓栓钉或嵌入钢筋，，修筑矮塔。（3）采用如粘贴钢板板法等其他方法对对支点梁上缘进行行补强加固。（4）布置斜拉索并施施加预应力锚固于于已设置的钢横梁梁或加强后的梁横横隔板。2.8.7.6构造要求（1）根据