《连续刚构加固指南.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连续刚构加固指南.（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、连续刚构加固指南 - 35 -目 录1 概述21.1重庆地区连续刚构的现状21.2连续刚构加固的目的21.3连续刚构加固的必须满足的基本条件31.4连续刚构加固的设计原则31.5连续刚构加固的特点41.6连续刚构加固的技术要求52 连续刚构主要病害成因分析62.1连续刚构跨中下挠62.2连续刚构梁体开裂82.3连续刚构检测及技术状况评价123 连续刚构的复核计算123.1持久状况承载能力极限状态计算133.2持久状况正常使用极限状态计算133.3持久状况和短暂状况构件的应力计算144 针对病害的主要加固方法164.1加固方案的确定原则164.2体外预应力加固技术184.3增大构件截面加固技术1
2、94.4粘贴钢板加固技术204.5粘贴碳纤维片材加固技术214.6裂缝修补技术224.7其他相关加固技术235 加固方法的工程评价和验收标准245.1体外预应力检验评定标准245.2粘帖钢板加固混凝土检验评定标准255.3碳纤维加固混凝土检验评定标准255.4植筋技术检验评定标准265.5增大截面检验评定标准27附录一 重庆境内主要连续刚构桥一览29附录二 广东虎门大桥辅航道桥加固实例301 概述1.1 重庆地区连续刚构的现状重庆地区素有我国“桥都”的美称，随着我国社会主义建设事业的发展，重庆的公路桥梁建设也取得了很大的成就，已建成和在建的桥梁总数在6000座以上。由于大部分桥梁需要跨越长江、
3、嘉陵江等主要水系，所需跨径较大，连续刚构作为主跨100300米的主要桥型，有整体性好、跨越能力强、施工方便、节省造价、行车舒适、维修养护费用低等优势,在重庆地区桥梁建设中得到了广泛的应用，主跨超过一百米的就有几十座，其中主跨200米以上的就有20座。已建成通车的石板坡长江大桥复线桥主跨330米，创造了连续刚构跨径的世界记录。可是随着该桥型投放运营期的增长，一些桥梁出现了跨中下挠过大、梁体开裂等问题，有的甚至影响了桥梁的正常使用，需要开展了新一轮的连续刚构加固热潮。本指南针对连续刚构目前普遍存在的病害提出各种加固措施和检验标准，旨在提高连续刚构的耐久性和使用功能，令其发挥更大的作用。1.2 连续
4、刚构加固的目的连续刚构桥梁的安全度是以结构的强度、刚度、稳定性及耐久性等指标来衡量的。桥梁结构由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、施工质量的分散性以及计算假定的近似性等原因，其实际安全度往往是一个不确定值。有的桥梁由于设计与建造荷载指标偏低，现实运行重车增多、行车密度增加而不适应；有的桥梁由于采用计算假定不尽合理，导致结构实际受力状态与计算假定不完全相符，有的桥梁在施工时质量控制不严、管理不善而造成不应有的缺陷；有的则因不注意经常性检查、维修整治导致结构产生缺陷而不能维持正常的工作条件。连续刚构加固通过对桥梁结构的补强加固等工作，改善结构性能，恢复和提高桥梁的安全度，提高桥梁的承载能力和通
5、过能力，以延长它们的使用寿命，满足并适应进一步发展的交通运输需要。1.3 连续刚构加固的必须满足的基本条件连续刚构加固必须满足的基本条件：1、 桥梁经加固后，原结构缺陷得到修复，结构性能、承载能力与耐久性等都能满足使用上的要求。2、 具有明显的经济效益。加固改造的经济效益就反映其耗资明显低于新建，对重建与加固进行综合经济效益分析时，应当包括相应交通受阻的经济损失以及拆除原桥所需的费用等。一般认为加固比重建能节省50%60%以上时，采用加固方案为宜。1.4 连续刚构加固的设计原则连续刚构加固必须先进行详细的设计计算，对关键的技术措施应尽量在事先进行必要的实验，以掌握其关键技术要求及检验方法。一般
6、加固设计应遵循以下基本原则：1、 应按现行公路桥涵设计规范进行设计，并参考本指南第三节中对结构提出的各种控制指标。加固后的桥梁在使用荷载作用下，原有结构构件及新增结构各部构件的强度、刚度及裂缝限值等均应符合规范和第三节中控制指标的要求。2、 设计时应周密考虑并采取必要措施保证新旧结构的整体性。新旧混凝土往往会由于收缩不同而导致结构内力重分布，从而引起新旧混凝土结合面拉应力较大，在设计中应注意采取相应的措施尽量减少混凝土收缩的不利影响。3、 当原有结构的应力已接近或超过容许限值，需要桥梁卸去部分恒载或增加原结构构件的断面。4、 当原结构承载力严重不足时应首先考虑提高结构承载力的加固方法，对于连续
7、刚构最为有效的是采用体外预应力加固方法，其他粘贴钢板、增大截面等方法可在需要时同时采用。5、 当原结构开裂较严重时，应先采取有效措施修补裂缝，尽量恢复结构刚度，并为其他加固方法提供有利条件。1.5 连续刚构加固的特点连续刚构加固技术改造通常要求在不中断交通或尽量少中断交通的条件下进行施工。加固施工现场狭窄、拥挤，常受原有结构物的制约，并对原有结构及相邻结构构件产生不利影响，工程较烦琐零碎，并常常隐含许多不安全因素,在设计和施工中要特别注意。如当需要配置体外预应力刚束时，需要在原结构上植筋设置体外束的转向装置，植筋对原结构有一定程度的损伤，而且在未张拉之前转向装置的重量要加到原结构上，增加了原结
8、构的负担。另外如主梁下挠较多，需要在跨中适当增加桥面铺装厚度以改善线形，增加了结构的恒载，也会对原结构产生不利影响。1.6 连续刚构加固的技术要求连续刚构加固有以下技术要求:1、 加固应做到加固后的结构可靠、安全、耐久，满足使用要求。2、 加固方案及施工应尽量减少对原结构的损伤，充分利用原有结构构件，保证原有结构保留部分的安全性与耐久性。加固方案的拟定与设计计算要充分考虑新、旧结构的强度、刚度与使用寿命的均衡，以及新、旧结构的共同工作。3、 加固工程的技术经济指标应包括由于交通受阻所带来的损失。4、 加固工程的施工应是技术上可行，施工方便，所要求的机具设备尽量简单。5、 对于某些因下部结构或基
9、础的不均匀沉降或由于其他偶然因素导致的上部结构损伤，在补强加固的同时考虑采取消除、减小或抵御这些不利因素的措施，以免在加固后的结构物中继续受这些因素的影响。2 连续刚构主要病害成因分析目前我国连续刚构存在一些较为常见的病害，主要有两大类，一为跨中下挠；二是梁体开裂。2.1 连续刚构跨中下挠连续刚构的跨中下挠是一个较普遍的现象，而且跨中下挠与梁体跨中区段垂直裂缝或大量斜裂缝伴随出现，其下挠可达到相当大的数值，如建成较早的某长江大桥（162.5m+3X245m+162.5m）加固前跨中下挠33.5cm，折合跨径1/731，某黄河大桥（105m+4X140m+105m）加固前跨中下挠22cm，折合跨
10、径1/636，病害均较严重。大跨度连续刚构跨中下挠过大不仅影响其外观及行车，而且对其受力也产生一定影响。其原因分析有以下几点：（1） 设计上缺乏主动控制梁桥恒载下挠值的意识设计中非常重视施工各阶段的强度和应力验算，但对于各阶段控制挠度的必要性认识不充分，没有有意识地主动控制施工阶段下挠值。研究可知，徐变下挠与恒载弹性下挠大体成正比，恒载挠度越大，徐变挠度也越大，设预拱度是被动的，可以抵消一部分下挠，但丝毫不能减小徐变下挠总量。（2） 对混凝土徐变的严重性和长期性认识不足。混凝土的徐变是连续刚构下挠的重要原因之一，大跨径桥的恒载内力占总内力的80%、甚至90%以上。由公路钢筋混凝土及预应力混凝土
11、桥涵设计规范可知，箱形板件越薄，理论厚度就越小，就有较大的徐变系数。在具有较大弹性下挠的情况下，徐变挠度很大。（3） 片面强调缩短施工周期预应力混凝土连续刚构桥受工期控制，一般混凝土在浇筑34天就开始了预应力加载并确定了梁顶标高，而过去的设计图纸上往往也只强调混凝土的强度达到设计要求强度的多大百分比后，即可张拉预应力，而没有对混凝土的加载龄期提出要求。这可能引起两个后果，一为早期混凝土弹性模量的增长滞后于强度的增长，混凝土虽达到规定强度要求，但弹性模量仅达到设计值的70%甚至更小，施工阶段弹性下挠值增加；二是早期加载，使混凝土徐变增大，主梁下挠值加大。（4） 预应力损失大大超过设计计算值，有效
12、预应力不足有研究表明，徐变变形随预应力度增大有明显减少的趋势。由于不正确的压浆操作和潮湿气候的侵蚀等原因，使箱梁内许多预应力钢绞线后期发生严重锈蚀，有效预应力不足。在现场检查连续刚构病害时，发现个别桥部分预应力锚头外露，预应力管道的压浆也存在不饱满或浆体离析现象。（5） 梁体自重超过设计施工时结构尺寸的加大和桥面铺装等桥面系结构的重量增加实际增加了结构的恒载，引起挠度的增大。如广东某大桥桥面铺装厚度平均比设计厚8cm左右，这部分增厚的调平层会使跨中下挠3.6cm，而引起的收缩徐变又会使跨中下挠10.3cm，此部分荷载在跨中产生的拉应力，也会使跨中应力储备减少。（6） 荷载长期效应的影响过去，徐
13、变挠度只对恒载而言，已出现跨中严重下挠的桥梁均采用旧规范（JTJ023-85）设计，该规范计算混凝土受弯构件的挠度是不考虑荷载长期效应影响的。现在在繁忙交通路段上，桥上车流日夜不断，部分活载也实际成了“恒载”，也会产生徐变挠度，导致下挠增加。现行规范中明确提出了按荷载短期效应组合计算的挠度值，应乘以挠度长期增长系数。（7） 梁体开裂，挠度加大梁体在下挠的同时开裂，不论是斜裂缝还是垂直裂缝，都会导致梁的刚度降低，下缘混凝土失效，结构形心轴上移，加速箱梁的下挠，尤其在较严重的斜裂缝和垂直裂缝时。2.2 连续刚构梁体开裂桥梁结构遇到的最多的病害损伤就是裂缝，有些裂缝甚至对结构的耐久性及承载力构成很大
14、的威胁，以下主要结合裂缝的发展形式重点研究连续刚构常见的几种裂缝。(1) 箱梁弯曲裂缝多发生在正弯矩的梁底和负弯矩的梁顶，正弯矩引起的底板裂缝一般贯穿底板全宽,甚至延伸到腹板，负弯矩引起的顶板裂缝，由于弯矩重分布而有减小趋势。裂缝产生的原因有设计导致的先天裂缝（截面不足、温差、预应力损失估计不足、二期恒载过重等）；施工导致的原生裂缝（施工荷载超标、支架变形、预应力不当等）；运营期间的后期裂缝（超重车辆过多、结构老化等）。(2) 腹板斜裂缝这是大跨径连续刚构出现最多的裂缝，往往出现在剪应力最大的支座附近，与梁轴线呈2550开裂，并随时间的推移，不断向受压区发展，裂缝数量也会增加，裂缝区向跨中方向
15、发展。其产生的原因有以下几个方面： 按平面问题分析，主拉应力偏小。现在设计中通常仅从纵向和竖向二维来分析主拉应力，没有考虑横向的影响。其实箱梁中横向应力往往不能忽略，活载、温度梯度、张拉底板预应力钢束引起的径向力都会产生腹板竖向拉应力，此外，由于采用箱型截面，扭转、翘曲、畸变也会使腹板中的剪应力增大，从而增大主拉应力。 弯起钢束设置不足。在一段时间中，连续刚构主要用纵向预应力和竖向预应力来克服主拉应力，这样可以方便施工，但竖向预应力钢筋长度短，预应力损失大，有效预应力得不到保证，出现了较多的斜裂缝。现行的设计中，已充分认识到弯起刚束的重要性，利用其弯起角度克服主拉应力，同时再增加竖向预应力的有效补充，尽量避免设计中的不足。 腹板特别是根部区段腹板偏薄，配置箍筋偏少。 竖向预应力操作不规范，有效预应力严重不足，有的锚头松动，甚至没有张拉。 个别桥梁施工质量差，悬臂施工盲目抢时间，施工中挂蓝下挠，节段界面上缘开裂，造成新桥即需压浆修补裂缝，在通车后不久出现严重的斜裂缝。(3) 锚固处裂缝锚下劈裂裂缝发生
