结合工程实例桥梁的加固设计

结合工程实例浅析桥梁的加固设计摘要随着经济的发展，交通量增大，载重等级发生变化，早年设计注重于材料的节省，安全度低，一般来说造成断面单薄、安全储备低，桥梁耐久性差和年久老化，因设计失当或施工质量差等各种问题都显示出桥梁加固的重要性。文章通过对路桥梁的桥梁裂缝强度的复核和加固设计，对桥主梁采取了粘钢处理。关键词病害分析桥梁加固粘钢1工程概况某高速公路桥梁建筑物级别为4级；设计荷载为：人群荷载为3kN/m,车辆荷载等级为汽车-lO级，不计加重；桥面结构型式为现浇钢筋混凝土3片T型简支梁，桥面净宽4.5m，梁高1.0m，跨径l3.5m，设计要求主梁及铺装层采用C25混凝土，主梁钢筋用Ⅱ级钢筋，主梁跨中挠度≤L/600，裂缝开展宽度≤O.2mm。高速公路由于交通量大，超载情况比较严重，沿线部分桥梁结构出现了不同程度的损坏，急需加固维修。2桥梁病害和加固原则部分盖梁存在竖向裂缝，主要分布在柱顶(盖梁上部)和盖梁跨中位置(盖梁下部)，裂缝宽度达O.3mm左右。原因分析：①现有车辆载荷和交通量大于设计值，盖梁设计安全储备不足。②上部结构横向联系减弱，支座脱空等导致单板受力，致使盖梁局部受力增大。危害性分析：盖梁的裂缝区域均为受力关键位置，如果对有发展趋势的裂缝不及时处理，势必影响桥梁的安全性和耐久性。加固设计以结构验算和检测报告为依据，通过加固方案比选，力求以较小的工程量，合理的造价，方便快捷的加固工艺，来达到提高结构安全度的目的，同时注意减少对桥梁外观的影响，减少施工过程中对原结构的扰动及对现有交通流的干扰。加固中应用到的材料必须满足要求。3加固措施选择针对上述问题，本次考虑了两种加固设汁方案①主梁下部采用粘贴钢板；②主梁采用凿除两边翼板后，再在外侧增加两片梁。经反复比较，认为增加两片梁，要使桥真正运行良好，需新梁与旧梁共同受力，反之，效果不明显，而且施工难度大，很难保证设计要求。如将新梁放在中间，新建与加固工程量相差不大。而粘贴钢板加固措施可以使梁的中性轴明显下移，减少受拉区混凝土中的拉应力，这对于提高梁的抗裂度和刚度十分有利，而且施工方便，同时能够满足设计要求。因此，设汁决定采用粘钢处理。4加固设计钢筋混凝土构件粘钢加固技术，是利用高强建筑结构胶，将钢板与混凝土粘接起来使它们构成整体联合工作，达到提高承载能力的目的。本次对桥梁进行加固处理，主要是对已有裂缝的主梁采用粘钢加固，使梁的受拉区强度提高，同时改善裂缝处的应力集中，使裂缝趋于闭合之势，使得裂缝尖端以上的应力由受拉变为受压。粘钢前裂缝截面的拉应力全部由钢筋承担，粘钢加固后裂缝截面的拉应力大部分由钢板承担，从而使整个截面钢筋的拉应力减小。由此可见，受拉区已有裂缝的梁，经粘钢加固后，可以改善梁的受力性能，并约束混凝土的变形，阻止裂缝进一步开展，使裂缝截面的钢筋应力减小，从而推迟受拉钢筋达到屈服极限强度，提高梁的承载能力。因此，对于已开裂的钢筋混凝土梁，通过在受拉区采取粘钢加固措施可达到补强目的。根据《混凝土结构加固技术规范》，构件外部粘钢加固法适用于承受静力作用的一般受弯及受拉构件，但对于大跨度构件或可能经受反复荷载的结构，锚固区宜增设U箍板或螺栓附加锚固。考虑到本加固机耕桥的荷载特点后，即采用了增设U箍板和螺栓附加锚固措施。4.1钢板粘胶材料粘钢是一种新型结构加固方法，这种结构加固技术的关键材料是粘结剂，粘结剂的各种力学性质直接影响结构粘钢加固效果。其各项强度指标如表1。丙性能吃品名刊密凑度墓/g.cm滨施工温予度筒/养℃父使用时歪间旗/min欢钢粘接强度禾压缩强严度蝴MPa略加速老化时窃间纪/书剪啦切倍h/MPa农弹性模传量元/MPa食冻议融拔2庆0梦次剪喝切厦/MPa艳配合比锻拉抖伸抽/MPa纽剪萄切胁/MPa驳甲：乙圣AC应1.3滚5奶～烟30询3吊0捆～岔70纸30滴20坛70舞2000/1夫9.8换7000败20扫4:1雀JGN恨1.3扛10鸽～冻30踢3装0株～稠60哗30稠18章50雪1600/1附8.7鲜45000饱20窑4:1酬当结构粘结剂例材料在受压破岁坏时具有较好龟的延性，但在杯受拉破坏时呈橡脆性；它的强闭度低于钢材强架度，但高于混涌凝土材料；它金的弹性模量约脑为混凝土弹性侵模量的判1掠/尿3壶，远低于钢的蜘弹性模量；在馆承受静态荷载痰时，乏动力胶表现出码与静力胶完全双相似的力学性藏质，只是动力铺胶的各种强度蛙值都稍高于静淘力胶的相应值福；粘结界面承势受剪切力时，血钢粘钢的界面挂都是胶体受剪亿而破坏；钢粘爆混凝土、混凝被土粘混凝土的令界面都是混凝流土破坏。本次继设计所用粘结珠剂为粘结强度差高、耐久性好赞，具有一定弹预性的捞AC降胶和芒JGN始建筑结构胶。腾AC喘胶是在陕JGN拢胶基础上研制滚的更高性能产辜品，可在低温浙0酷℃偷和潮湿界面的健条件下固化粘栏接，耐热度提疯高风30笼%量。找4碧.鸽2影钢板宽、厚度购计算晕桥梁粘钢加固园，国内外已有棵多处。在桥梁姿加固设计时，田我们采用了对未主梁进行拾U叹箍板或螺栓附士加锚固处理措掩施，构件强度怕计算仅将主梁挨底部钢板加入笋计算。杨在设计中，采乖用多宽、多厚欲的钢板粘贴，它才能做到既节辽约成本又可满五足设计强度要范求呢筐?泛运用等截面法影计算钢板宽度亩，具体计算如穿下稀：忌桥梁跨中弯矩屈M=2陆173倘.香3kN墓·押m逼，品混凝土主梁宽灰=l80宇mm菜；设钢板宽番为读l80麦mm爽，厚浸3厅mm腿；钢弹性模量居E透=2姓.汉1雷×港l0织N冒/m龟m要；屈服极限春=210口N/m终m这。胶弹性模量固E辈=7娇.粮12x10蹲N份/m剥m们；抗拉强度会=15容.哄3套N/m漫m冠。混凝土弹性俘模量啊E免=船2箭.唯55x10腊N企/m他m凝；抗拉强度收=1积.流54炼N泳/m题m师。氧钢截面棒1脆、胶层截面购2自及混凝土截面程3燕，其上的弯曲征应力分别为赢：=；；孙式中述夸—落—冤该截面对中性娃轴贯性矩；津——耳各材料中正应转力；赛y债——醉娱在踢y-z鉴坐标系内，等里效截面形心的辱坐标；锡M黑耳——掩泰钢板破坏时的批极限荷载。英如果将钢材央l止构成的截面保瞒持不变，而将条胶层截面壮2卡、混凝土截面让3冷沿明Z旦轴方向的宽度涝扩大极、吨倍，可将实际提截砍面变成全部由核材唯料疼1跨组成的截面，傻见刮图左1秘。图1即：，杂胶层、混凝土泥变换后的宽度所：死，叶先后算出复合阿梁截面形心为营y恒为芳21竿3惧.见01辫mm晋；截面对中性魄轴惯性距洁I槽为圆3柏.竭885x10档，代入到弯曲浓应力公式，分改别得出钢板、政胶层、混凝土患中最大正应力兰，而钢板中的辜最大正应力远下大于胶层中和阔混凝土中的最钩大正应力，即哄一旦钢板发生纲塑性变形，则燕混凝土将导致刊丌裂或断裂。向因此，采用钢殖板最大正应力惧作为钢的屈服必应力，从钢板职的最大正应力任，可得出主梁酱极限荷载：证=10600暮(k榆N哪﹒夹m)快计算结果说明伸主梁加固后能磨承受的极限荷骄载远大于本次瘦设计主梁跨中卡所承受的荷载格，考虑到桥梁楚承受的是反复抛荷载，需增设伍U田箍板或螺栓附匙加锚固措施。靠本次加固设计辱采用的钢板为盟3且钢，厚度桶3息mm懒，宽针l80蔬mm挣。同时进行强基度复核，粘钢啊后挠度、裂缝践宽度均能满足驳设计要求。5结论叮桥梁加固，就仍是通过一定的杯措施使构件乃尾至整个结构的呜承载能力及其资使用性能得到盖提高，以满足凤新的要求，要稻针对桥梁所发葛生的不能满足疾继续使用的状乔况进行处理。始要求我们根据途桥梁的现有技励术状况、存在迫病害，车辆通扮行的需要以及取将来交通发展干的趋势，对加皂固的必要性和燃可行性作出分嚷析判断，然后晕对各种加固方庸案的技术经济鞋效果进行比较味，选择合理的定设计和施工方方案怪，上还要考虑经济坡性和耐久性等凝综合因素。兄粘钢加固是一你项新技术，非亏常适用于各种宵建筑结构、桥徐梁怀息小型水工建筑持物和建筑物抗嘱震加固，在今捎后的病险加固天工程中，具有贵一定的实用价