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技术交流

旧桥桥跨结构加固方法回顾

时间:2017-10-10 访问人数:

 

1桥面补强层加固法

特点及适用范围:

桥面补强层加固法是通过在桥面板(主梁)顶面加铺一层钢筋混凝土,使其与原有结构形成整体,从而达到增大桥面板或主梁有效高度和受压截面,增加桥面整体刚度,提高桥梁承载能力的一种常见而有效的加固方法。

主梁或桥面板承载力不足,刚度不够,或铰接梁、板的铰缝不能有效传力时,可采用桥面补强加固法进行加固。受桥面补强层厚度的限制,这种加固方法主要适用于中小跨径的桥梁。

附加影响:

采用桥面补强进行加固,桥面板或主梁恒载将有所增加,应通过计算判断桥面增厚后是否可以提高桥梁的有些承载能力。若恒载的增加影响较大,则应考虑采用其他加固方法或与其他方法综合运用。同时,加铺补强层后,桥面高程也将受到影响,连接路面或桥面纵坡应予调整。为减少补强层增加的恒载,往往必须先将原有的桥面铺装层凿除,并要求对伸缩缝进行改造。

力学特点:

采用桥面补强层法加固时,加固结构属二次受力结构,加固前原结构已经受力,补强层在加固后并不立即受力,而只有在新增荷载下,即第二次加载情况下才开始受力。

    固结构存在补强层与原结构整体工作、共同受力的问题,混凝土结合面上强度较整体浇筑的强度要低,必须采取构造措施克服这一弱点。

当混凝土结合面的强度可以保证补强层与原有梁(板)的整体受力工作性能时,所形成的加固构件就是组合梁(板),也就具有组合构件分阶段受力的特点,相应具有“受拉钢筋应力超前”、“后浇混凝土受压应变滞后”和“荷载预应力”等力学特征。

设计计算:

施工工序:

清理桥面或铲除桥面铺装缺陷、病害处理、结合面处理 植埋结合钢筋及布设补强层钢筋网 浇筑补强层混凝土 养生、重铺桥面、安装附属设施、清理现场 开放交通。   

评述:

桥面补强层加固法施工活动全部在桥面进行,操作便利,易于控制工程质量。

补强层仅增加受压区混凝土面积,承载力提高幅度受原结构受拉区钢筋的面积和强度影响而受限制,宜与其他加固方法如黏贴钢板、贴碳纤维等结合使用,补强效果将更加明显。

此加固方法对新旧混凝土结合面和收缩差动变形提出了特殊的构造要求,

以保证实现加固结构符合叠合结构的受力特征。

2、增大截面和配筋加固法

特点及适用范围:

该加固方法是在构件表面加大混凝土尺寸,增加受力钢筋,使其与原结构形成整体,从而增大构件有效高度和受力钢筋的面积,增加构件的刚度,提高桥梁整体承载能力,这种加固方法广泛应用于梁(板)桥及拱肋的加固。

附加影响:

加大构件截面时,会使上部结构恒载增加,对原结构及基础承载能力有一定的影响。

力学特点:

增大主梁混凝土截面和增加配筋后,使主梁成为二次受力的叠合构件,原主梁的混凝土和钢筋除了已有的应力外,还需要承受后期恒载和活载产生的应力。因此需按二次受力的叠合梁进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的演算。如果桥面铺装部分得到加固,可适当考虑部分铺装层参与受力。

设计计算:

施工工序:

评述:

采用该加固方法,主梁的受力明确,计算简单方便,加固后主梁的强度、刚度、稳定性得到明显提高,裂缝可以得到修补。加固效果显著,且施工方法便利,能在桥下施工,基本上不影响交通,加固工作量小,不影响原有桥梁的整体效果。但现场作业养护期较长;加固初期需适当中断交通;桥下净空有所减小。

3、预应力加固法

特点及适用范围:

特点:

1)施工工艺简单、干扰交通少、所需设备简单、人力投入少、工期短、经济效益明显。 

2 能较大幅度提高或恢复桥梁的承载能力。

3)对原结构损伤小,可以做到不影响桥下净空、不增加路面标高。

4)预应力加固需要可靠的防腐设计。

适用条件:

1)适用于正截面受弯承载能力不足或正截面受拉区钢筋锈蚀的情况。

2 适用于梁抗弯刚度不足导致的梁挠度超过规范规定或由于刚度太小导致梁的受拉区裂缝宽度超过规范规定的情况。

3 适用于梁斜截面受剪承载能力不足的情况。

附加影响:

1)预应力加固法,实际上是改变了梁体原有受力体系,结构加固后,新的受力体系在荷载作用下的力学行为与原来的结构是有差异的。预应力加固完成后,由于预应力的作用,原来的受力结构会出现不同程度的卸载现象,导致原结构发生内力重分布。

2)由于预应力筋转向块和锚固点处存在着巨大的集中力,这一区域的受力比较复杂。

3 由于预应力加固梁桥时预应力筋布置在梁截面外部,易受环境(如温度、酸性气体等)的影响。

力学特点:

预应力加固方法实际上是使被加固结构成为一个带柔性拉杆的超静定结构,与其他预应力结构或其他加固方法不同的是:加固前桥梁所受荷载由恒载和活载组成,预应力筋的张拉控制值是在上部结构的恒载作用下读取的,即带载加固。因此在计算预应力筋荷载作用下的应力增量时,应仅考虑活载的作用。根据上述受力特点,可将预应力加固梁桥结构分为施加预应力与活载作用两个阶段进行受力分析。

设计计算:

施工工序:

1)原梁体钢筋位置探测

2)加固材料及施工现场准备

3)滑块及垫板施

4)预应力筋的安装及张拉

5)防腐处理

评述:

预应力加固法是一种主动加固法,能较大幅度地提高构件的承载能力,且施工简单、方便,在加固方法选择过程中,宜优先考虑。