第25章、桥梁加固的其他方法简介.ppt

1、第二十五章、桥梁加固的其他方法简介,【了解】第一节 贴 钢 法 【了解】第二节 贴碳纤维布法 【了解】第三节 锚喷混凝土加固拱桥,第一节 贴 钢 法,重点介绍贴钢法的加固机理。 贴钢法加固桥梁一般采用环氧树脂或建筑结构胶将钢板、钢筋或玻璃纲等抗拉强度高的材料粘贴在钢筋混凝土受弯构件表面，使之与结构物形成整体，从而取得提高构件的抗弯、抗剪能力，以及减少裂缝扩展的效果。该加固方法特点：施工简便，粘钢所占空间小，不减小桥梁净空，加固施工周期短，消耗材料少；粘钢加固部位、范围与强度可视设计构造需要灵活设置，并可在不影响或少影响交通的情况下施工。贴钢法是常用的旧桥加固技术。,1粘贴钢板加固法机理,采用环

2、氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉缘或薄弱部位，使之与原结构物形成整体共同受力，以提高其刚度，改善原结构的钢筋及混凝土的应力状态，限制裂缝的进一步发展，从而达到加固补强、提高桥梁承载能力的目的。,2粘贴钢板加固设计,首先，应对桥梁存在的病害与产生缺陷的原因进行分析，当确定采用粘贴钢板进行加固后，根据病害与缺陷的所在部位，确定钢板的规格和粘贴部位及形式。一般将钢板粘贴在被加固的桥梁结构受力部位的外边缘，以便充分发挥粘贴的钢板强度与作用，同时封闭粘贴部位的裂缝和缺陷，约束混凝王变形，从而有效地提高被加固构件的刚度和抗裂性。设计时，可根据需要与可能在不同的部位粘贴钢板，有效地发挥粘钢

3、构件的抗弯、抗剪、抗压性能。,3材料与构造要求,(1)加固所用的粘结剂，必须是粘结强度高、耐久性好并具有一定弹性。 (2)加固使用的钢板、连接螺栓及焊缝的强度设计值，应按现行国家标准钢结构设计：范(GB 5001 7-2003)规定采用。 (3)粘钢加固结合面的粘结强度，除粘结剂本身强度应确保外，主要取决于被加固构件：凝土强度，因此，粘钢加固基层的混凝土强度等级不应低于C15。,(4)对于受压区粘钢加固，当采用梁侧粘钢时，钢板宽度不宜大于梁高的13。 (5)粘结钢板在加固点外的锚固长度，除满足计算值外，尚应保证一定的构造要求：对受拉区，不得小于200t(z为钢板厚度)，亦不得小于600 mm；

4、对于受压区，不得小于1 60，亦：得小于480 mm；同时，锚固区尚宜增设U形箍板或螺栓等附加锚固措施。 (6)为防止钢板锈蚀，延缓粘结剂的老化，钢板表面应做密封防水防腐处理。,4施工工艺,钢板粘贴依据采用粘结剂的不同，其施工工艺也有所不同。若粘结剂为液状时，用注人工法；若粘结剂为胶状时，用压贴施工法。这两种施工法可参见图252。上述两种施工工艺仅是粘结剂的使用方法上有所不同。,5工程质量及验收,(1)拆除临时固定设备后，应用小锤轻轻敲击粘结钢板，从音响判断粘接效果或用超声波法探测粘结密实度。如锚固区粘结面积少于90，非锚固区粘结面积少于70，则此粘结件无效，应剥下重新粘结o (2)对于重大工

5、程，为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，即将卸去的荷载重新全部加上，其结构的变形和裂缝开展应满足设计使用要求。,第二节 贴碳纤维布法,工程材料的进步及新材料的出现历来是土木结构工程发展的先驱和动力。碳纤维材料的出现和成功应用于土木工程的加固与补强上，使土木工程加固技术研究更上一个台阶。碳纤维是一种新型建材，因其质轻、耐腐蚀、片材很薄、抗拉强度高而被广泛应用。碳纤维布(片)加固法亦被视为梁式桥进行加固补强、提高承载能力，尤其是当高度受限制时的首选加固方法，其施fill艺也很简单。,1碳纤维复合材料,碳纤维复合材料通常由纤维和基体组成。加固混凝土结构用的纤维材料目

6、前主要有三种：玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFPR)。纤维复合材料的力学特点是其应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。由于碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异物理力学性能，以及现场施工便捷，所以是旧桥加固补强的理想材料。,普通碳纤维是以聚丙烯腈(PAN)或中间相沥青(MPP)纤维为原料经高温碳化制成，碳化程度决定着诸如弹性模量、密度与导电性等性能。碳纤维长丝直径通常为58“m之间，并合成含30001 8000根的长丝束。为改善碳纤维与基体的亲和性，纤维本身要经表面处理，形成能与基体反应的活性基团.,2粘结材料,粘结材料的性能是保证碳纤维布与混凝土共同工作

7、的关键，也是两者之间传力途径中的薄弱环节。因此，粘结材料应有足够的刚度与强度保证碳纤维与混凝土间剪力的传递，同时应有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。此外，由于旧桥加固均在野外，所以粘结材料还应能在一般气候条件下固化，且固化时间合适(一般保证有3h左右)，具有适宜的流动性和粘度，固化收缩率小。,3加固受力特点分析,(1)与传统的其他加固方法相比，采用碳纤维布加固旧桥能最小程度的改变原有结构的应力分布，保证在设计荷载范围内与原结构共同受力。 (2)将抗拉性能优良的碳纤维布用粘结材料粘贴到梁体底面或箱梁内壁上，使其与原结构一起参与受力，即碳纤维布可以与原结构内布置的钢筋一道共同承受拉力

8、，以提高旧桥的承载能力o (3)沿桥梁的主拉应力方向(或与裂缝正交方向)粘贴碳纤维布，两端分别设置锚固端，据此可约束混凝土表面裂缝、防止裂缝再扩展，从而达到提高构件抗弯刚度、减少构件挠度、改善梁体受力状态的目的o,(4)碳纤维布加固混凝土构件，在提高其受弯承载力的同时还可能影响受弯构件的破坏形态。当碳纤维布用量过多时，构件的破坏形态将由碳纤维被拉断引起的破坏转变为混凝土突然被压碎的破坏。与此同时，由于碳纤维为完全弹性的材料，它与钢筋的共同工作会减弱钢筋塑性性能对构件延性的影响。碳纤维布用量过多，构件延性将有所降低，因此，碳纤维布用于钢筋混凝土梁式桥的加固补强时，应根据实际情况合理使用。 (5)

9、试验研究证实，碳纤维布能够提高混凝土梁抗剪承载力，其作用机理与箍筋类似，同时还能明显改善构件的变形性能，增强构件的变形能力。,二、碳纤维布加固旧桥特点,1不增加永久作用及断面尺寸 2可适应不同构件形状，成型很方便 3施工简便 4采用碳纤维布加固补强，对原结构不产生新的损伤 5能有效地封闭混凝土的裂缝 6碳纤维布(片)具有优良的耐化学腐蚀性 7不影响结构的外观,三、碳纤维布加固设计计算要点,1由于碳纤维布加固后在最后破坏时的突然性(拉断或剥离等脆性破坏)，其承载力极限状态不能按普通钢筋混凝土的定义，一般应按碳纤维抗拉强度的23进行抗弯承载力计算。,2采用碳纤维布加固旧桥，目前一般的计算方法是将碳

10、纤维布按照一定的标准(例如强度或允许应力)近似换算成一定用量的钢筋，然后按照传统的钢筋混凝土受力分析模型进行 理论分析。虽然是近似计算方法，但理论分析结果与实验数据吻合得很好，因此在一般情况下是适用的o 3碳纤维布加固用量,四、一般施工工艺,1施工前的准备作业 2基面处理 (1)混凝土表面的劣化层(如浮浆、风化层等)要用砂轮机进行清除和打磨；(2)基面的错 位与凸出部分要磨平，转角部位要进行倒角处理；(3)裂缝部分要注入环氧树脂浆进行修补。 3基面的清洗 (1)先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，然后用压缩空气除去粉尘；(2)用丙酮或无水酒精擦拭表面，也可用清水冲洗，但必须保证其充分干燥后才能进行下

11、一道工序的施工。,续四、一般施工工艺,4涂刷底胶 5粘贴面的修补 6粘贴碳纤维布 7罩面防护处理,五、粘贴施工要求,1.对被加固构件的基面要求 2.碳纤维布的粘贴 3.碳纤维布的搭接与截断 4.施工时其他应注意的事项 5.加固所用的碳纤维布及其配套粘结材料均应有厂家所提供的材料检验证明和合格。,第三节 锚喷混凝土加固拱桥,一、锚喷混凝土加固机理 二、锚喷混凝上加固旧桥施工工艺,1锚喷混凝土定义,“锚喷混凝土”实际上由两部分组成，首先是将锚杆锚人拟补强部位结构内，挂设补强钢筋网，然后再喷射一定厚度的混凝土，形成与原结构共同承受外载作用的组合结构。所以，锚喷混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气将新混

12、凝土混合料，通过管道高速喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上，待其凝结硬化形成一种钢筋混凝土。锚喷混凝土不需振捣，而是在高速喷射时，由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压密，同时又可采用较小的水灰比(常为O4O45)，使其与混凝土、砖石、钢材产生较高的粘结强度，所以新旧混凝土结合面上能够传递拉应力和剪应力。,2加固机理,锚喷混凝土加固旧桥的方法是隧道施工中的“新奥法”在桥梁加固中的应用，其加固桥梁的原理就是通过新增加混凝土与受力钢筋和原结构紧密结合，组成“喷射混凝土(内含补强钢筋网)锚杆原结构”的整体组合结构。通过锚喷加固层与原结构紧密粘结在一起，既阻止了原结构继续变形位移和开裂，又充分发挥原结构的

13、作用，共同承受外荷载作用。,3锚喷混凝土的特点,锚喷混凝土在施工工艺、材料及结构等方面与普通现浇混凝土相比有许多特点，例如：不用或只用单面模板，混凝上混合料的运输、浇灌和捣固结合为一道工序；可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作薄壁的或复杂造型的结构；设备与工序简单、占地面积小、机动灵活、节省劳动力，具有广泛的适应性。用于旧桥加固补强时，还具有施工快速简便、经济可靠、不中断交通等特点。,二、锚喷混凝上加固旧桥施工工艺,喷射混凝土一般有干式和湿式两种方式。其中，干式喷射混凝土在以往的旧桥加固中采用较多。但后来应用发展起来的湿式喷射混凝土，由于明显优于干式喷射混凝土，因此已成为世

14、界各国喷射混凝土技术的发展趋向。,1干式喷射混凝土特点,(1)喷射混凝土混合料是在干燥的情况下充分拌和，然后通过送料软管靠压缩空气送到专用的喷嘴处，喷嘴内装有多孔集流腔，水在压力下通过多孔集流腔与混合料拌和。 (2)喷射混凝土的运输、加水拌和和振捣三个工艺程序，均是利用空压机产生的压缩空气通过喷射机使混凝土以连续高速喷向受喷面，并和受喷面形成整体一次完成。 (3)由于混凝土的混合料是在干燥状态下拌和的，水则是在喷射过程中加入，所以，水灰比的掌握完全凭喷射机操作人员(称喷射手)的经验。因此，喷射手的操作技艺是干式喷射混凝土加固旧桥施工成败和效果的关键。,2湿式喷射混凝土特点,湿式喷射混凝土的明显特点是，所采用的喷射机允许混凝土混合料在进入喷射机前或在喷射机中加入足够的拌和水，拌和均匀，然后再通过运料软管送至喷嘴喷射到受喷面上。