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铁路桥梁加固（二） 关键词：铁路 桥梁 加固 第二章 梁桥上部结构加固与改造 第一节 梁桥加固基本原理 一、梁桥基本力学图式 如图2-1所示，在荷载作用下，梁式桥梁结构是一种纯弯结构，只承受荷载 对结构产生的弯矩，根据材料力学基本原理，其计算公式为： 无法显示链接的图像。该文件可能已被移动、重命名或删除。请验证该链接是否指向正确的文件和位置。 图2-1 梁桥基本力学图示 无法显示链接的图像。该文件可能已被移动、重命名或删除。请验证该链 接是否指向正确的文件和位置。 （2-1） 式中：σ——在荷载作用下，主梁产生的拉(压)应力； M——荷载对主梁产生的弯矩； W——主梁截面的几何抗弯弹性模量。 由此可见，梁式桥梁的主梁受力状况由三个要素决定，即：荷载(恒载、活 载)作用产生的内力(弯矩)、主梁截面的面积决定的截面几何特性(惯性矩、几 何抗弯弹性模量)、以及主梁材料的自身强度决定。当外界条件改变，如车辆荷 载增加、超限、超重等，对桥梁引起的内力增大，超过主梁结构和材料强度的 允许范围时，势必造成主梁受拉部位开裂、破损、承载力下降，成为旧危桥， 随着运营年限的增加，各种外界因素导致材料性能恶化、强度降低，也将造成 原桥承载力下降、开裂、破损，最终成为旧危桥。 二、加固基本原理 尽管目前梁式桥梁加固、提高承载力的方法和技术种类繁多，但基本原理却 是相同的，归纳起来都是遵循力学的基本原理，从桥梁结构的外界因素和内在 状况改变的角度进行加固补强提高承载力。 1.从外因角度通过结构性能改变，提高主梁的承载力 （1）增大主梁截面面积 采用增加主筋、喷射混凝土、现浇混凝土、外包混凝土加大主梁截面尺寸， 以及加厚桥面增加辅助构件等加固方法，都是属于增加主梁截面的加固方法和 技术。从式2-1可知，采用增大主梁截面的方法加固，其目的是增加主梁截面 的惯性矩或几何抗弯模量，当荷载产生的内力(弯矩)不变，或荷载等级提高时， 通过改变截面面积的途径，减少主梁截面承受的拉力(通常压应力不控制承载 力)，使其不超过主梁材料性能承受范围，即σ[σ]，从而达到加固主梁，提 高承载能力的目的。 （2）增加主梁的强度 对主梁采用环氧砂浆(胶浆)、粘贴钢板(筋)、环氧玻璃钢、碳纤维布、芳纶 纤维布等高强材料，增加主梁的强度，都是属于此类加固方法和技术。从式(2- 1)可知，采用增加主筋强度的方法，在不变主梁截面的前提下，当荷载等级不 变或荷载等级增加时，增加了主梁的强度，使荷载对主梁产生的拉应力小于补 强材料的强度，即σ[σ]，从而达到加固主梁，提高主梁承载力的目的。 2.从内因角度通过调整内力提高主梁的承载力 改变原桥结构体系，采取将简支梁体系改变为连续梁体系、加八字支撑改变 桥梁的跨径，或通过外加预应力将主梁结构由纯弯结构变为压弯结构，减少原 桥主梁承受的荷载内力，根据式2—l可知，减少主梁承受的拉应力，即σ [σ]，从而与上述加固方法一样，同样可以达到加固主梁，提高承载能力的目 的。 综上所述，无论采取何种加固方法和加固技术，无论采取外部条件改变主梁 的结构性能，还是通过结构体系的改变调整主梁内力的加固方法，其基本原理 都是为了减少主梁承受的拉应力或增强主梁承受拉应力的能力，满足结构受力 的需要，提高原桥梁的承载能力。 随着科学技术的不断进步和发展，将还有更多的桥梁加固新材料、新技术的 不断涌现和问世，促进桥梁维修、养护、加固与改造技术的发展。 第二节 增大梁截面加固方法与技术 目前，国内有相当一部分桥梁，在修建年代时，荷载等级仅适应当年的要求， 因而按当时荷载等级设计的桥梁，面对今天交通事业的发展，已表现出荷载等 级偏低、承载力不足的缺陷，病害逐渐产生和发展，成为危桥。其主要原因是： 原桥钢筋和截面尺寸偏小，不能满足当今交通需要。对于这部分桥梁，可以采 用增大构件截面的方法进行加固。增大构件截面的途径有：增加受力钢筋主筋 截面、加大主梁混凝土截面、加厚原桥面板和喷锚四种方法。 一、增焊主筋加固法 当结构因主筋应力超过容许范围，而桥下净空受到限制时，不能加大截面高 度，只能采用增焊主筋进行加固，其加