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              橋梁加固設計,從規范到加固方法,一次了解
              發布時間:2022-07-19瀏覽次數:161

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              橋梁加固原因

              1、隨著經濟的發展,交通量增大,載重等級發生變化。

              2、早年設計的指導思想注重于材料的節省,安全度低,一般來說造成斷面單薄、安全儲備低,其中最典型的是雙拱橋。

              3、橋梁耐久性差和年久老化,如磚拱橋。

              4、修建的橋梁,因設計失當或施工質量差,也存在加固的問題。


              規范加固設計計算基本假定

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              直接加筋類加固構件特點是后加補強材料只承擔車輛荷載及后加荷載產生的內力,與原結構鋼筋相比,其應變(應力)相對滯后,一般情況下在極限狀態時,其應力達不到抗拉強度設計值。


              加固設計程序

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              特大橋、大橋或技術復雜橋梁應根據橋梁技術狀況及承載能力評定結論,綜合考慮各種因素編制加固工可,按本條程序進行加固設計;一般性橋梁可不做工可,但在初設中對橋梁主要承重部分的加固應有不少于兩個方案比較,擇優選推薦方案進行施工圖設計。


              橋梁加固常用方法

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              規范中相應的構件加固法

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              (一)主要加固結構型式

              在橋梁構件采用增大截面法加固工程上,主要的結構型式有:

              1)受彎構件

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              2)受壓構件(軸壓、偏心受壓)

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              設計規范針對上述構件的增大截面加固法制訂了條文,主要提出的要求為:

              (1)加固計算的基本公式;

              (2)相應的新舊混凝土截面構造要求等。


              (二)混凝土受彎構件加固設計計算

              1)增大截面法加固混凝土受彎構件分在截面受壓區和截面受拉區加固型式。

              受彎構件截面受壓區加固是以增加截面混凝土高度為主,但必須按要求配置構造鋼筋;

              受彎構件受拉區加固是以增加補充受拉鋼筋為主,但必須增設混凝土厚,達到鋼筋混凝土保護層厚度的要求。

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              規范要求按JTG D62規范第8.1條組合式受彎構件要求進行設計計算。計算是按二階段受力計算。

              *對加固前原梁和加固后組合式受彎構件分別進行正截面承載力、斜截面承載力計算;

              *結合面抗剪計算;

              *使用階段計算。


              受彎構件的抗彎承載力計算

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              正截面受彎承載力應按下列公式計算

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              混凝土受壓區高度應按下式確定

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              混凝土受壓區高度尚應符合下列條件

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              新增縱向普通鋼筋拉應變圖片

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              截面應變圖


              斜截面抗剪承載力計算

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              新老混凝土結合計算

              在受壓區增設現澆混凝土加厚層的梁,當符合本規范第5.5.1條、第5.5.3條和第5.5.5條構造要求時,原構件與新增混凝土現澆層之間結合面的抗剪承載力按下式計算: 

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              在受壓區增設現澆混凝土加厚層的板,當在新老混凝土的結合面上不配置抗剪鋼筋且符合本規范第5.5.5條的構造時,其結合面抗剪承載力應符合下列要求:

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              當結合面符合本規范第5.5.3條的構造要求,且同一豎向截面配置不少于圖片  (以 圖片計)的豎向結合鋼筋時,新老混凝土結合面抗剪承載力應符合下列要求:

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              在受拉區采用增大截面加固的受彎梁,原構件與新增混凝土現澆層之間結合面的抗剪承載力可按式(5.4.1)計算。


              構造要求

              (1)新澆混凝土要求


                   強度:宜比原結構提高一級且不低于C25;

                   厚度:板不小于100mm;梁和受壓構件不小于150mm。


              (2)新增鋼筋及布置

                   受力鋼筋不小于12mm,不宜大于25mm;

                   構造筋不小于10mm。


              (3)界面處理及植筋 

                   原構件表面應鑿成凹凸差不小于6mm的粗糙面;

                   種植相應的鋼筋。


              粘貼鋼板加固法


              (一)粘貼鋼板加固法設計計算

              通過對構件采用結構膠結劑粘貼鋼板一提高構件承載力的方法。

              這種方法從作用原理上屬于被動加固方法,因此,根據橋梁帶載加固的分階段受力,規范提供了受彎構件、偏心受壓構件、偏心受拉構件加固計算公式,其計算原理與增大截面法相近。 


              (二)構造技術要求

              1)采用直接涂膠粘貼的鋼板厚度不應大于5mm;鋼板厚度大于5mm時,應采用壓力注膠粘結。 

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              2)對鋼筋混凝土受彎構件進行正截面加固時,鋼板宜采用條帶粘貼,鋼板的寬厚比不應大于50。


              3)當粘貼的鋼板延伸至支座邊緣仍不滿足本規范第6.2.5條延伸長度的要求時,應采取下列錨固措施:

              ★ 對梁,應在延伸長度范圍內均勻設置U形箍,且應在延伸長度的端部設置一道加強箍。

              ★ 對板,應在延伸長度范圍內通長設置垂直于受力鋼板方向的壓條。壓條應在延伸長度范圍內均勻布置,且應在延伸長度的端部設置一道。

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              粘貼纖維復合材料加固法


              (一)加固設計計算

              根據我國橋梁加固工程實踐與工程研究資料,規范強調了這種加固方法主要用于橋梁的受壓構件加固。

              雖然也適用于梁、板加固。但在設計計算方法上有不同處理。 

              1)對受壓構件,全長無間隔環向連續粘貼纖維復合材料提出了正截面承載力計算方法及延性加固計算方法。

              2)對受彎構件,仍認為是屬于橋梁帶載加固的被動加固方法。因此,與粘貼鋼板法類似給出了考慮分階段受力的加固計算方法。


              (二)構造技術要求

              1) 一般規定

              (1)纖維復合材料宜粘貼成條帶狀,非圍束時板材不宜超過2層,布材不宜超過3層。

              (2)對鋼筋混凝土柱進行粘貼纖維復合材料加固時,條帶應粘貼成環形箍,且纖維方向應與柱的縱軸線垂直。

              加固大偏心受壓構件,可將纖維復合材料粘貼于構件受拉區邊緣混凝土表面,纖維方向應與柱的縱軸線方向一致。

              加固受拉構件,纖維方向應與構件受拉方向一致。


              2)梁、和板加固

              對梁、板進行抗彎加固時,可在纖維復合材料兩端設置U型箍或橫向壓條。其切斷位置距其充分利用截面的距離不應小于按下式計算得出的粘結長度圖片

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              纖維復合材料的粘貼延伸長度

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              當纖維復合材料延伸至支座邊緣仍不滿足粘結長度   的規定時,應采取以下錨固措施:

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              一般規定(要求)

              體外預應力索應具有防腐能力,且可更換

              轉向裝置與梁體連接可靠,應進行強度驗算

              自由長度超過10m時應設置定位裝置

              結構混凝土強度低于C25時不宜采用體外預應加固。 


              (一)主要加固構造型式

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              連續梁的體外預應力加固


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              簡支梁的體外預應力加固


              這種方法在目前是對鋼筋混凝土和梁使用較多,因此規范針對體外預應力加固梁提出設計計算方法和技術要求。


              (二)加固體系結構特點

              增設的預應力鋼束與梁體混凝土之間無粘,同一截面內的體外預應力鋼束與混凝土之間變形不協調。

              一般情況下加固梁達到承載力極限狀態時,體外預應力筋的應力達不到其強度設計值。


              (三)體外預應力加固梁的設計計算

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              轉向裝置宜采用鋼部件、現澆混凝土塊體或附加鋼錨箱結構。

              規范根據結國內外相關試驗研究資料,對轉向裝置的局部計算提出了相應計算公式。

              改變體系加固法固法


              (一)加固原理

              1)采用一定的技術措施改變原結構受力體系,調整結構內力,降低控制截面內力,進而間接提高原結構整體承載力的方法。

              本質上是通過改變原結構受力體系,使控制截面的荷載作用效應減小。

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              2)改變橋梁原結構受力體系,一般是原橋上部結構為靜定結構變為超靜定結構;超靜定次數少變化為超靜定次數多的結構。

              改變橋梁原結構受力體系會使某些控制截面內力降下來,但也會使某些截面內力增大,或者支承反力發生變化,因而規范要求: 

              (1)對需要采用改變體系法加固的橋梁,須進行深入、細致的方案論證;

              (2)采用改變結構受力體系加固法,應對新、舊整體結構的各受力階段進行驗算;

              (3)必要時綜合使用其他加固法做為加固補充;

              (4)施工中應嚴格執行規定的施工方法。 


              (二)多跨簡支梁改變為連續梁

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              (1)降低車輛活載、人群以及二期恒載在原梁跨中截面的彎矩;但在原相鄰跨梁端出現負彎矩,同時支座反力發生變化;

              (2)在墩頂梁段要增設預應力鋼筋和普通鋼筋以抵抗負彎矩;

              (3)墩頂梁段設置橫隔梁; 

              (4)關于單支座與雙支座。

              簡支梁連續梁標準圖式是將原墩頂兩排支座更換為單排支座,但是對某些情況下更換支座困難時,可保持原結構支座形成雙支座。

              但因簡支梁在墩頂上的兩排支座間矩a比較小,故在受力體系由簡支梁改為連續梁后,在自重作用可能會出現其中一排支座脫空,故應對橋墩進行驗算。

              梁橋加固


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              拱橋加固


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              來源:路橋工程設計

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