桥梁加固　全套讲义.doc

第一部分 常见桥梁的常用加固方法 简支梁桥上部结构的加固 简支梁作为最常用的桥梁，主要病害为跨中梁底竖向裂缝过多、过宽，抗弯承载力不足，还有靠近支承处的腹板上有斜向裂缝，并具有一定的数量和宽度，表明抗剪能力不足。常用的加固方法有： （1）、增大截面加固法； （2）、横向联系加固增强整体性法； （3）、粘贴高强纤维或钢板加固法，见图1； （4）、体外预应力加固法等，见图2。 图1，粘贴纤维或钢板加固法 图2，体外预应力加固法 2. 悬臂梁及T型刚构桥梁上部结构的加固 在上世纪的七十年代末至九十年代初，我国修建的大跨径梁式桥中，带挂梁的预应力混凝土T型刚构桥是主要的桥型之一，经多年的使用，有相当一部分的这类桥由于各种原因出现病害而不能正常使用，不得不进行加固维修。下面就这种桥梁的常见病害及原因作出分析，介绍一些加固方法，并通过实桥加固示例来说明加固效果。 悬臂梁及T型刚构桥梁在使用中常见的病害： 悬臂梁及带挂梁的预应力混凝土T型刚构桥一般采用悬臂浇筑、悬臂拼装、支架现浇或在墩位处现浇后转体施工形成。常见的病害及原因有： （1）悬臂端部牛腿下挠过大。主要原因有梁的刚度下降、纵向预应力损失太多、施工质量差、材质差、超载和基础沉陷等。 （2）悬臂根部顶面开裂。主要原因为施工质量差、纵向预应力损失过大又严重超载造成强度不足。 （3）悬臂 1/2跨附近腹板出现斜裂缝。该处虽不是剪力最大处，但变高度梁的腹板高度变化较大。主要原因为竖向预应力损失较大、腹板抗剪强度不够、超载等。 （4）悬臂端部两腹板跨中的牛腿横梁上的竖向裂缝。主要原因为牛腿横梁的横向预应力损失较大、超载等。 （5）悬臂梁及T构墩身出现水平裂缝较为难见，至于箱梁顶板跨中底面出现纵向裂缝与连续梁等其它箱形梁桥一样有类似的原因，这里不作评论。 总之，有相当一部分悬臂梁及T型刚构桥刚竣工的时候，没什么问题，使用一段时间后就出现一些病害。各方向的预应力损失过大与施工质量有很大关系，特别是为赶工期，施加预应力过早，混凝土徐变造成的预应力损失较大。另外，超载现象难以控制，实际使用中，超出设计活载标准的车辆时常过桥，特别是在经济发展快的地区，更是如此。 对于端部牛腿下挠过大的问题，只有从改善T构的受力、提高刚度着手，相对有效而又简便的方法是在桥面增加预应力筋，增加箱梁顶面抵抗负弯矩的能力。见图1、图2。 图1 还有一种做法是：在T构两端靠近牛腿处的所有腹板两侧设置锚座，张拉体外预应力钢束，对于一箱多室的箱形梁也可只在几块中腹板两侧设体外索。采用此种做法时，因牛腿处腹板较矮，设置体外索有限，抵抗悬臂负弯矩的力臂减小，其效果不如上述在桥面增加预应力。但也有一些优势，如不必凿出原桥面混凝土、不必中断交通、费用较低、施工方便、可换索或再次张拉。只有在牛腿下挠不大或提高旧桥荷载等级，且原桥面善好、箱梁腹板较多的境况下采用。或者先在腹板两侧张拉体外索，再在桥面混凝土层里张拉体内索。 3. 连续体系桥梁上部结构的加固 针对不同截面形式的连续体系桥梁，讨论采用不同形式的体外预应力布索或先体外后体内布索加固时，各自的构造特点和受力特点。 连续体系梁桥常采用的橫截面形式有箱形和肋板形（包括工字形和丅形），连续体系板桥常用的横截面形式有空心板和实心板。从梁高来说，有变截面连续梁或连续板，有等截面连续梁或连续板，采用预应力加固此类桥梁时，有着各自的构造特点和受力特点，下面分别讨论它们的特点，并提出自己的看法。 （1） 连续体系板桥 连续板桥由于高度矮，特别是跨径超过20米的连续板桥，常因承载能力不够，支点上缘和跨中下缘出现横向裂缝，跨中下挠度过大等病害，采用预应力加固效果较好，但要直接有效地布置体外预应力索是难于做到的，这时可在每孔的1/4跨附近横向增设钢结构的托梁，通过粘贴和锚栓固定于板底，根据受力需要选择合适的托梁高度布置体外索，如图1。利用体外索产生的向上竖向分力对板卸载。 在每跨的两端，按体外索的倾角在板上或空心板的腹板处钻孔，让索穿过孔洞，边跨两端锚固于桥面开凿的斜向锚坑中，在中间支承点处，体外索穿出桥面或不出桥面，通过转向块连续穿进相邻桥跨的斜孔中，当桥跨较多时，为减少预应力损失过大，也可将体外索分段锚固于墩顶的斜向锚坑中。如果体外索穿出板顶，则要结合桥面砼铺装层的改造进行。在锚固点处利用体外索产生的水平分力对板施加压应力，提高板的抗弯能力。关键问题是怎样根据每跨承载力的需要，选择体外索的托梁位置、倾角及锚固点位置协调其产生的竖向分力与水平压力的关系，在构造能实现的情况下，使负弯矩区和正弯矩区的内力调节达到最佳组合。 对于变截面的连续板也可采用上述方法加固处理。 （2） 肋板式连续体系梁桥 肋板式连续体系梁桥一般跨径在16米至40米范围较多，梁高在1米至2.5米左右，不管 是为了恢复抗弯强度