桥梁加固设计及设计规范课件.ppt

1、12345规范编制的依据、原则和指导思想规范编制的依据、原则和指导思想 公路桥梁加固设计规范公路桥梁加固设计规范的主要内容的主要内容设计规范的总则和基本规定设计规范的总则和基本规定657体外预应力加固法体外预应力加固法6改变体系加固法改变体系加固法8改变体系加固法改变体系加固法增大截面加固法增大截面加固法粘贴钢板加固法粘贴钢板加固法粘贴纤维复合材料加固法粘贴纤维复合材料加固法 规规范范编编制制的的指指导导思思想想 以桥梁加固常以桥梁加固常用的基本方法为主线，用的基本方法为主线，具有中国特色的、操作性较具有中国特色的、操作性较强的强的正文：正文：1 1 总则总则2 2 术语、符号术语、符号3 3

2、 基本规定基本规定4 4 加固用材料加固用材料5 5 增大截面加固法增大截面加固法 6 6 粘贴钢板加固法粘贴钢板加固法 7 7 粘贴纤维复合材料加固法粘贴纤维复合材料加固法 8 8 体外预应力加固法体外预应力加固法 9 9 改变体系加固法改变体系加固法 10 10 梁桥加固梁桥加固11 11 拱桥加固拱桥加固12 12 悬索桥、斜拉桥加固悬索桥、斜拉桥加固13 13 钢桥及钢钢桥及钢-混组合结构桥梁加固混组合结构桥梁加固14 14 桥梁下部结构及基础加固设计桥梁下部结构及基础加固设计15 15 桥梁抗震加固桥梁抗震加固16 16 混凝土裂缝处理混凝土裂缝处理17 17 支座、伸缩缝更换支座、

3、伸缩缝更换附录：附录：附录附录A A 植筋技术植筋技术附录附录B B 锚栓技术锚栓技术附录附录C C 钢筋混凝土矩形截面偏心受钢筋混凝土矩形截面偏心受 压构件应力（应变）计算压构件应力（应变）计算附录附录D D 碳纤维片材加固混凝土结构碳纤维片材加固混凝土结构 施工质量现场检验方法施工质量现场检验方法附录附录E E 体外索加固体系结构分析方体外索加固体系结构分析方 法和简支体系的内力计算法和简支体系的内力计算附录附录F F 简单支撑加固法计算步骤简单支撑加固法计算步骤附录附录G G 圆形和矩形截面屈服曲率和圆形和矩形截面屈服曲率和 极限曲率计算极限曲率计算规规范范共共1717章章和和7 7篇篇

4、附附录录混凝土梁桥常见缺陷混凝土梁桥常见缺陷1 跨中挠度过大；跨中挠度过大；2 跨中底板开裂；跨中底板开裂；3 靠支点或跨中腹板开裂；靠支点或跨中腹板开裂；4 齿板或其附近区域开裂；齿板或其附近区域开裂；5 箱梁顶板渗水、钢筋锈蚀；箱梁顶板渗水、钢筋锈蚀；6 支座剪坏，支座脱空，锁死；支座剪坏，支座脱空，锁死；7 箱梁底板局部开裂；箱梁底板局部开裂；8 边支点附近底板腹板开裂；边支点附近底板腹板开裂；9 .产生缺陷主要原因产生缺陷主要原因1 结构尺寸不合理结构尺寸不合理(设计设计)2 计算差错、漏算计算差错、漏算(设计设计)3 力筋布置不合理力筋布置不合理(设计设计)4 构造筋不足构造筋不足(

5、设计设计)5 局部、细节研究不够局部、细节研究不够(设计设计)6 混凝土施工质量不好混凝土施工质量不好(施工施工)7 施工方法、顺序不当施工方法、顺序不当(设计、施工设计、施工)8 支架变形、变位支架变形、变位(施工施工)9 缺少养护（管养）缺少养护（管养）10 裂裂缝缝分分类类及及成成因因结构裂缝结构裂缝设计应力超限设计应力超限配筋不当配筋不当预应力锚固不当预应力锚固不当基础沉降基础沉降意外事故意外事故支架变形支架变形混凝土收缩混凝土收缩化学作用化学作用热量变化热量变化钢筋锈蚀钢筋锈蚀碱性骨料反应碱性骨料反应混凝土炭化混凝土炭化早期水化热早期水化热冰冻、融化冰冻、融化非结构裂缝非结构裂缝 1

6、 1、总总则则 安全适用安全适用 经久耐用经久耐用 环境保护环境保护 技术可靠技术可靠 经济合理经济合理 恢复桥梁使用功能恢复桥梁使用功能 增强桥梁的耐久性增强桥梁的耐久性 提高桥梁承载能力提高桥梁承载能力 1.0.11.0.2各类桥梁增强桥梁安全性增强桥梁安全性 1 1、总总则则表观检测表观检测 荷载试验荷载试验 综合评估综合评估 无损检测无损检测 结构验算结构验算 1.0.3社会比较社会比较 技术比较技术比较 经济比较经济比较 1.0.4 有特殊使用要求的桥梁有特殊使用要求的桥梁,其荷载标准、设计基准期、功能要求通过专题研究确定其荷载标准、设计基准期、功能要求通过专题研究确定1.0.5 1

7、.0.5 加固设计除满足本规范外，尚应符合国家、行业相关标准、规范的规定加固设计除满足本规范外，尚应符合国家、行业相关标准、规范的规定 2 2、基基本本规规定定加加固固前前提提经技术状况经技术状况 评定和承载评定和承载 载力鉴定确载力鉴定确 认了可行性认了可行性设设计计主主要要依依据据设计图设计图竣工图竣工图检测评检测评 估报告估报告必要时必要时 现场现场 核对核对计计算算参参数数病害影响病害影响材料劣化材料劣化新旧材料结合性能新旧材料结合性能新旧材性差异新旧材性差异实测几何参数实测几何参数 对于缺乏设计及竣工资料的对于缺乏设计及竣工资料的 大桥或技术复杂桥梁，应考虑采用大桥或技术复杂桥梁，应

8、考虑采用荷载试验的方法来确定其实际承载能荷载试验的方法来确定其实际承载能力，依此作为加固设计的依据。力，依此作为加固设计的依据。2 2、基基本本规规定定需需考考虑虑因因素素3.1.2 尽可能不损伤原构件，防止新的损伤或病害；尽可能不损伤原构件，防止新的损伤或病害；3.1.3 高温、冻融、腐蚀环境影响，针对性措施；高温、冻融、腐蚀环境影响，针对性措施；3.1.4 桥梁有抗震要求，验算抗震能力；桥梁有抗震要求，验算抗震能力；3.1.5 施工方法、工艺、流程应考虑结构倾斜、失稳、坍塌施工方法、工艺、流程应考虑结构倾斜、失稳、坍塌可能可能 性。性。3.1.6 特大桥、大桥主要承重构件多方案技术、经济比

9、较。特大桥、大桥主要承重构件多方案技术、经济比较。加加固固设设计计计计算算内内容容各施工阶段构件强度、稳各施工阶段构件强度、稳 定性和结构变形；定性和结构变形；加固后验算需考虑附加荷加固后验算需考虑附加荷 载（温度变化、混凝土收载（温度变化、混凝土收 缩、徐变等）影响；缩、徐变等）影响；考虑桥梁建设年代的设计考虑桥梁建设年代的设计 荷载和材料性能。荷载和材料性能。2、基本规定q加加固固设设计计计计算算基基本本假假定定 q加加固固设设计计计计算算基基本本假假定定 加固设计计算基本假定 q2 2、基基本本规规定定加固设计程序加固设计程序 q 检测（定期、特殊）检测（定期、特殊）评估评估 方案设计方

10、案设计 施工图设计施工图设计 施工施工 加固后评估加固后评估q增大截面粘贴钢板体外预应力加固法粘贴纤维复合材料加加固固方方法法直接加固薄弱区，提高构件承载力改变原结构受力体系，调整结构内力构件加固方法增大截面加固法（第5章）粘贴钢板加固法（第6章）粘贴纤维复合材料加固法（第7章）体外预应力加固法（第8章）改变体系加固法（第9章）在桥梁构件采用增大截面法加固工程上，主在桥梁构件采用增大截面法加固工程上，主要的结构型式有：要的结构型式有：（一）主要加固结构型式（一）主要加固结构型式1）受弯构件）受弯构件2）受压构件（轴压、偏心受压）受压构件（轴压、偏心受压）hchcbmbm新增混凝土新增混凝土hc

11、hchchc新增混凝土主主要要加加固固结结构构型型式式设计规范针对上述构件的增大截面加固法制订了条设计规范针对上述构件的增大截面加固法制订了条文，主要提出的要求为：文，主要提出的要求为：（1 1）加固计算的基本公式；）加固计算的基本公式；（2 2）相应的新旧混凝土截面构造要求等。）相应的新旧混凝土截面构造要求等。1）增大截面法加固混凝土受弯构件分在截面受压）增大截面法加固混凝土受弯构件分在截面受压区和截面受拉区加固型式。区和截面受拉区加固型式。受弯构件截面受压区加固是以增加截面混凝土高度受弯构件截面受压区加固是以增加截面混凝土高度为主，但必须按要求配置构造钢筋；为主，但必须按要求配置构造钢筋；

12、（二）混凝土受弯构件加固设计计算（二）混凝土受弯构件加固设计计算 受弯构件受拉区加固是以受弯构件受拉区加固是以增加补充受拉钢筋为主，但必增加补充受拉钢筋为主，但必须增设混凝土厚，达到钢筋混须增设混凝土厚，达到钢筋混凝土保护层厚度的要求。凝土保护层厚度的要求。新增混凝土q2q2+q1+Ghch1h2有支撑时拆除支撑后q2h1q2+q1Gh2无支撑（二）混凝土受弯构件加固设计计算（二）混凝土受弯构件加固设计计算 规范要求按规范要求按JTG D62-2019JTG D62-2019规范第规范第8.18.1条组合式受弯构件条组合式受弯构件要求进行设计计算。计算是按二阶段受力计算。要求进行设计计算。计算

13、是按二阶段受力计算。对加固前原梁和加固后组合式受弯构件分别进行正截面对加固前原梁和加固后组合式受弯构件分别进行正截面承载力、斜截面承载力计算；承载力、斜截面承载力计算；结合面抗剪计算；结合面抗剪计算；使用阶段计算。使用阶段计算。（二）混凝土受弯构件加固设计计算（二）混凝土受弯构件加固设计计算as1fcd1fsd1As1 s2As2fsd1As1x增加混凝土截面部分As2As1ash0As1b2h2asMd0h01xh1h02受弯构件的抗弯承载力计算受弯构件的抗弯承载力计算（二）混凝土受弯构件加固设计计算（二）混凝土受弯构件加固设计计算正截面受弯承载力应按下列公式计算正截面受弯承载力应按下列公式

14、计算0101101()()2dcdsdssxMfbx hfAha（5.2.4-15.2.4-1）混凝土受压区高度应按下式确定混凝土受压区高度应按下式确定（5.2.4-25.2.4-2）混凝土受压区高度尚应符合下列条件混凝土受压区高度尚应符合下列条件（5.2.4-45.2.4-4）（5.2.4-35.2.4-3）2211111cdsdssssdsf bxf Af AA1012sbaxh（二）混凝土受弯构件加固设计计算（二）混凝土受弯构件加固设计计算2222ssssdEf新增纵向普通钢筋拉应变新增纵向普通钢筋拉应变2s截面应变图截面应变图（二）混凝土受弯构件加固设计计算（二）混凝土受弯构件加固设计

15、计算4 4）斜截面抗剪承载力计算）斜截面抗剪承载力计算-3013 20,0.43 10(20.6)dcscu ksvsvVb hPff-230.75 10svddbsbf AV（5.2.85.2.8）（二）混凝土受弯构件加固设计计算（二）混凝土受弯构件加固设计计算与原梁斜裂缝相关的修正系数:1.没有斜裂缝,取1.0 2.斜裂缝缝宽小于0.2,取0.835 3.斜裂缝缝宽大于0.2,取0.78 在受压区增设现浇混凝土加厚层的梁，当符合本规范第在受压区增设现浇混凝土加厚层的梁，当符合本规范第5.5.15.5.1条、第条、第5.5.35.5.3条和第条和第5.5.55.5.5条构造要求时，原构件与新

16、条构造要求时，原构件与新增混凝土现浇层之间结合面的抗剪承载力按下式计算：增混凝土现浇层之间结合面的抗剪承载力按下式计算：0000.120.85svdcdsvvAVf bhfhS（5.4.15.4.1）在受压区增设现浇混凝土加厚层的板，当在新老混凝土在受压区增设现浇混凝土加厚层的板，当在新老混凝土的结合面上不配置抗剪钢筋且符合本规范第的结合面上不配置抗剪钢筋且符合本规范第5.5.55.5.5条的构造条的构造时，其结合面抗剪承载力应符合下列要求时，其结合面抗剪承载力应符合下列要求:000.45()dVMPabh（5.4.2-15.4.2-1）（四）新老混凝土结合计算（四）新老混凝土结合计算 当结合

17、面符合本规范第当结合面符合本规范第5.5.3条的构造要求，且同一竖向截条的构造要求，且同一竖向截面配置不少于面配置不少于 （以（以 计）的竖向结合钢筋时，新计）的竖向结合钢筋时，新老混凝土结合面抗剪承载力应符合下列要求：老混凝土结合面抗剪承载力应符合下列要求：0.3/vsdbSf2mm002()dVMPabh（5.4.2-25.4.2-2）在受拉区采用增大截面加固的受弯梁，原构件与新增混在受拉区采用增大截面加固的受弯梁，原构件与新增混凝土现浇层之间结合面的抗剪承载力可按式（凝土现浇层之间结合面的抗剪承载力可按式（5.4.1）计算。）计算。（四）新老混凝土结合计算（四）新老混凝土结合计算（1 1

18、）新浇混凝土要求）新浇混凝土要求 强度:宜比原结构提高一级且不低于C25；厚度:板不小于100mm;梁和受压构件不小于150mm。（2 2）新增钢筋及布置）新增钢筋及布置 受力钢筋不小于12mm，不宜大于25mm;构造筋不小于10mm。（3 3）界面处理及植筋）界面处理及植筋 原构件表面应凿成凹凸差不小于6mm的粗糙面；种植相应的钢筋。（五）构造要求（五）构造要求通过对构件采用结构胶结剂粘贴钢板一提高构件承载通过对构件采用结构胶结剂粘贴钢板一提高构件承载力的方法。力的方法。这种方法从作用原理上属于被动加固方法，因此，根这种方法从作用原理上属于被动加固方法，因此，根据桥梁带载加固的分阶段受力，规

19、范提供了受弯构件、据桥梁带载加固的分阶段受力，规范提供了受弯构件、偏心受压构件、偏心受拉构件加固计算公式，其计算原偏心受压构件、偏心受拉构件加固计算公式，其计算原理与增大截面法相近。理与增大截面法相近。（一）粘贴钢板加固法设计计算（一）粘贴钢板加固法设计计算 1）采用直接涂胶粘贴的钢板厚度不应大于）采用直接涂胶粘贴的钢板厚度不应大于5mm；钢；钢板厚度大于板厚度大于5mm时，应采用压力注胶粘结。时，应采用压力注胶粘结。排气管垫块安装锚固螺栓（10-13）注入口钢板粘结剂排气管封闭环氧树脂（二）构造技术要求（二）构造技术要求排气管垫块安装锚固螺栓（10-13）注入口钢板粘结剂排气管封闭环氧树脂螺

20、栓环氧树脂螺母角钢方木钢板（二）构造技术要求（二）构造技术要求 2 2）对钢筋混凝土受弯构件进行正截面加固时，钢板）对钢筋混凝土受弯构件进行正截面加固时，钢板宜采用条带粘贴，钢板的宽厚比不应大于宜采用条带粘贴，钢板的宽厚比不应大于5050。（二）构造技术要求（二）构造技术要求 3 3）当粘贴的钢板延伸至支座边缘仍不满足本规范第）当粘贴的钢板延伸至支座边缘仍不满足本规范第6.2.56.2.5条延伸条延伸长度的要求时，应采取下列锚固措施：长度的要求时，应采取下列锚固措施：对梁，应在延伸长度范围内均匀设置对梁，应在延伸长度范围内均匀设置U U形箍，且应在延伸长度形箍，且应在延伸长度的端部设置一道加强

21、箍。的端部设置一道加强箍。对板，应在延伸长度范围内通长设置垂直于受力钢板方向的对板，应在延伸长度范围内通长设置垂直于受力钢板方向的压条。压条应在延伸长度范围内均匀布置，且应在延伸长度的端部设置压条。压条应在延伸长度范围内均匀布置，且应在延伸长度的端部设置一道。一道。（二）构造技术要求（二）构造技术要求根据我国桥梁加固工程实践与工程研究资料，规范强调根据我国桥梁加固工程实践与工程研究资料，规范强调了这种加固方法主要用于桥梁的受压构件加固。了这种加固方法主要用于桥梁的受压构件加固。虽然也适用于梁、板加固。但在设计计算方法上有不同虽然也适用于梁、板加固。但在设计计算方法上有不同处理。处理。（一）加固

22、设计计算（一）加固设计计算1 1）对受压构件，全长无间隔环向连续粘贴纤维复合）对受压构件，全长无间隔环向连续粘贴纤维复合材料提出了正截面承载力计算方法及延性加固计算方法。材料提出了正截面承载力计算方法及延性加固计算方法。2 2）对受弯构件，仍认为是属于桥梁带载加固的被动）对受弯构件，仍认为是属于桥梁带载加固的被动加固方法。因此，与粘贴钢板法类似给出了考虑分阶段加固方法。因此，与粘贴钢板法类似给出了考虑分阶段受力的加固计算方法。受力的加固计算方法。（一）加固设计计算（一）加固设计计算 1 1）一般规定一般规定 （1）纤维复合材料宜粘贴成条带状，非围束时板材不宜超过2层，布材不宜超过3层。（2）对

23、钢筋混凝土柱进行粘贴纤维复合材料加固时，条带应粘贴成环形箍，且纤维方向应与柱的纵轴线垂直。加固大偏心受压构件，可将纤维复合材料粘贴于构件受拉区边缘混凝土表面,纤维方向应与柱的纵轴线方向一致。（二）构造技术要求（二）构造技术要求 加固受拉构件，纤维方向应与构件受拉方向一致。2 2）梁、和板加固梁、和板加固 对梁、板进行抗弯加固时，可在纤维复合材料两端设置对梁、板进行抗弯加固时，可在纤维复合材料两端设置U U型箍或横向压条。型箍或横向压条。其切断位置距其充分利用截面的距离不应其切断位置距其充分利用截面的距离不应小于按下式计算得出的粘结长度小于按下式计算得出的粘结长度dl纤维复合材料的粘贴延伸长度纤

24、维复合材料的粘贴延伸长度 200fffdffEAlb（二）构造技术要求（二）构造技术要求加固要求的弯矩增量原钢筋承担的弯矩(最小锚固长度)200mm梁纤维复合材 当纤维复合材料延伸至支座边缘仍不满足粘结长度当纤维复合材料延伸至支座边缘仍不满足粘结长度 的规定的规定时，应采取以下锚固措施：时，应采取以下锚固措施：dl（二）构造技术要求（二）构造技术要求体外预应力索应具有防腐能力，且可更换转向装置与梁体连接可靠，应进行强度验算自由长度超过10m时应设置定位装置结构混凝土强度低于C25时不宜采用体外预应加固。一般规定（要求）一般规定（要求）连续梁的体外预应力加固连续梁的体外预应力加固横隔板体外索转向

25、块体外索（一）主要加固构造型式（一）主要加固构造型式体外预应力筋转向块ll(1-)l/2(1-)l/2简支梁的体外预应力加固简支梁的体外预应力加固 这种方法在目前是对钢筋混凝土和预应力混凝土梁使用这种方法在目前是对钢筋混凝土和预应力混凝土梁使用较多，因此规范针对体外预应力加固梁提出设计计算方法较多，因此规范针对体外预应力加固梁提出设计计算方法和技术要求。和技术要求。（一）主要加固构造型式（一）主要加固构造型式 增设的预应力钢束与梁体混凝土之间无粘，同一截面增设的预应力钢束与梁体混凝土之间无粘，同一截面内的体外预应力钢束与混凝土之间变形不协调。内的体外预应力钢束与混凝土之间变形不协调。一般情况下

26、加固梁达到承载力极限状态时，体外预应一般情况下加固梁达到承载力极限状态时，体外预应力筋的应力达不到其强度设计值。力筋的应力达不到其强度设计值。（二）加固体系结构特点（二）加固体系结构特点（三）体外预应力加固梁的设计计算（三）体外预应力加固梁的设计计算转向装置宜采用钢部件、现浇混凝土块体或附加钢转向装置宜采用钢部件、现浇混凝土块体或附加钢锚箱结构。锚箱结构。规范根据结国内外相关试验研究资料，对转向装置规范根据结国内外相关试验研究资料，对转向装置的局部计算提出了相应计算公式。的局部计算提出了相应计算公式。（三）体外预应力加固梁的设计计算（三）体外预应力加固梁的设计计算1 1）采用一定的技术措施改变

27、原结构受力体系，调整结）采用一定的技术措施改变原结构受力体系，调整结构内力，降低控制截面内力，进而间接提高原结构整体承构内力，降低控制截面内力，进而间接提高原结构整体承载力的方法。载力的方法。本质上是通过改变原结构受力体系，使控制截面的荷载本质上是通过改变原结构受力体系，使控制截面的荷载作用效应减小。作用效应减小。0()SR（一）加固原理（一）加固原理2 2）改变桥梁原结构受力体系，一般是原桥上部结构）改变桥梁原结构受力体系，一般是原桥上部结构为静定结构变为超静定结构；超静定次数少变化为超静为静定结构变为超静定结构；超静定次数少变化为超静定次数多的结构。定次数多的结构。改变桥梁原结构受力体系会

28、使某些控制截面内力降下改变桥梁原结构受力体系会使某些控制截面内力降下来，但也会使某些截面内力增大，或者支承反力发生变来，但也会使某些截面内力增大，或者支承反力发生变化，因而规范要求：化，因而规范要求：（一）加固原理（一）加固原理（1 1）对需要采用改变体系法加固的桥梁，须进行深）对需要采用改变体系法加固的桥梁，须进行深 入、细致的方案论证；入、细致的方案论证；（2 2）采用改变结构受力体系加固法，应对新、旧整体）采用改变结构受力体系加固法，应对新、旧整体 结构的各受力阶段进行验算；结构的各受力阶段进行验算；（3 3）必要时综合使用其他加固法做为加固补充；）必要时综合使用其他加固法做为加固补充；

29、（4 4）施工中应严格执行规定的）施工中应严格执行规定的 施工方法。施工方法。（一）加固原理（一）加固原理(-)(+)(-)GG0.05Gl0.05G(l+a/2)0.05Gl20.075G(l+a/2)0.075Gl20.125Gl 20.125Gl 220.05G(l+a/2)0.05Gl2220.5Gl0.5Gl0.5Gl0.5Gla0.5Gl0.5Gl0.125Gl 2l+a/2l+al+a/20.55Gl0.55Gl0.05Gllll(+)(+)(+)aa（二）多跨简支梁改变为连续梁（二）多跨简支梁改变为连续梁 （1 1）降低车辆活载、人群以及二期恒载在原梁跨中）降低车辆活载、人群以

30、及二期恒载在原梁跨中截面的弯矩；但在原相邻跨梁端出现负弯矩，同时支座截面的弯矩；但在原相邻跨梁端出现负弯矩，同时支座反力发生变化；反力发生变化；（2 2）在墩顶梁段要增设预应力钢筋和普通钢筋以抵）在墩顶梁段要增设预应力钢筋和普通钢筋以抵抗负弯矩；抗负弯矩；（3 3）墩顶梁段设置横隔梁；）墩顶梁段设置横隔梁；（二）多跨简支梁改变为连续梁（二）多跨简支梁改变为连续梁（4 4）关于单支座与双支座。）关于单支座与双支座。简支梁连续梁标准图式是将原墩顶两排支座更换为单排简支梁连续梁标准图式是将原墩顶两排支座更换为单排支座，但是对某些情况下更换支座困难时，可保持原结构支支座，但是对某些情况下更换支座困难时，可保持原结构支座形成双支座。座形成双支座。但因简支梁在墩顶上的两排支座间矩但因简支梁在墩顶上的两排支座间矩a a比较小，故在受比较小，故在受力体系由简支梁改为连续梁后，在自重作用可能会出现其中力体系由简支梁改为连续梁后，在自重作用可能会出现其中一排支座脱空，故应对桥墩进行验算。一排支座脱空，故应对桥墩进行验算。（二）多跨简支梁改变为连续梁（二）多跨简支梁改变为连续梁