混凝土桥梁加固设计及案例分析综合报告课件.ppt

1、混凝土桥梁加固设计及案例混凝土桥梁加固设计及案例分析综合报告分析综合报告1目目 录录一、桥梁加固维修的重要意义二、上部结构加固方法、增大截面法、体外预应力加固技术、粘贴钢板加固技术、粘贴碳纤维片材加固法、增强桥梁整体性的加固技术、改变结构体系加固法三、下部结构加固方法、基础加固技术、桥墩加固技术、桥台加固技术、桥梁顶升加固技术四、结束语2一、桥梁加固维修的重要意义一、桥梁加固维修的重要意义1 1、我国公路桥梁的现状与加固技术改造需求、我国公路桥梁的现状与加固技术改造需求随着经济的飞速发展，我国桥梁事业蓬勃发展，截至随着经济的飞速发展，我国桥梁事业蓬勃发展，截至20052005年底，全国通车公路

2、中，现有年底，全国通车公路中，现有各种桥梁共计各种桥梁共计33.6633.66万座，累计长度为万座，累计长度为1474.751474.75万延米，但主要以中小桥梁为主具体统计万延米，但主要以中小桥梁为主具体统计数据见下图表。数据见下图表。特大桥特大桥大桥大桥中桥中桥小桥小桥数量数量/千座千座0.8760.87623.923.971.771.7240.7240.7累计长度累计长度/万延米万延米145.96145.96512.53512.53393.74393.74422.53422.53桥桥型型结结果果3截止截止20042004年底，全国普查出危桥年底，全国普查出危桥1313,303303座，达

3、座，达468,888468,888延米（具体数据见下表）。延米（具体数据见下表）。国道国道省道省道县道县道乡道乡道合计合计危桥数量危桥数量/座座93193115961596425742575720572013,30313,303累计长度累计长度/米米56,26756,26784,40084,400154,733154,733159,422159,422468,888468,888 由以上统计数据我们可知，我国公路桥梁总量大，但大多数都是早期设计的桥梁。由以上统计数据我们可知，我国公路桥梁总量大，但大多数都是早期设计的桥梁。这些桥梁技术标准低、通行能力及技术状况差，设计荷载标准低，经过近些年的重

4、载交这些桥梁技术标准低、通行能力及技术状况差，设计荷载标准低，经过近些年的重载交通频繁运行，普遍老化、衰退严重，绝大多数桥梁处于通频繁运行，普遍老化、衰退严重，绝大多数桥梁处于“带病带病”坚持工作状态。这些桥坚持工作状态。这些桥梁现有技术状况差、承载能力低，无法满足现在交通运输的需求，形成公路运输的梁现有技术状况差、承载能力低，无法满足现在交通运输的需求，形成公路运输的“瓶瓶颈颈”，严重影响整条线路的畅通，要想提高路网通行能力，保证现有桥梁的安全运营，严重影响整条线路的畅通，要想提高路网通行能力，保证现有桥梁的安全运营，就必须对其进行技术改造。就必须对其进行技术改造。近期修建的现代桥梁，从使用

5、情况来看，不少桥梁均不同程度地存在安全与耐久性方近期修建的现代桥梁，从使用情况来看，不少桥梁均不同程度地存在安全与耐久性方面的隐患。如预应力梁桥普遍出现预应力损失偏大，挠度过大，斜向和纵横向开裂等面的隐患。如预应力梁桥普遍出现预应力损失偏大，挠度过大，斜向和纵横向开裂等病害。又如高速公路中常用的空心板、小箱梁普遍出现梁端支撑受力不均，铰缝纵向病害。又如高速公路中常用的空心板、小箱梁普遍出现梁端支撑受力不均，铰缝纵向开裂严重，横向连接削弱整体性差等现象。这些桥梁存在极大的安全隐患，亟需对其开裂严重，横向连接削弱整体性差等现象。这些桥梁存在极大的安全隐患，亟需对其采取必要的技术改造措施，以提高其安

6、全性和耐久性。采取必要的技术改造措施，以提高其安全性和耐久性。4此外，由于桥梁结构的荷载改变（如有超重车的通行）也必需对其进行加固维修，确此外，由于桥梁结构的荷载改变（如有超重车的通行）也必需对其进行加固维修，确保重车的安全通行。保重车的安全通行。超重车过桥及加固措施52 2、桥梁加固技术改造的目的及意义、桥梁加固技术改造的目的及意义 确保桥梁安全、完整、适用与耐久确保桥梁安全、完整、适用与耐久 桥梁结构长期受自然环境的侵蚀，在运营使用过程中难免不发生病害或损伤。为桥梁结构长期受自然环境的侵蚀，在运营使用过程中难免不发生病害或损伤。为了确保结构物的安全与完整就要及时进行维修，若未得到及时的维修

7、，由于病害的扩了确保结构物的安全与完整就要及时进行维修，若未得到及时的维修，由于病害的扩大，不但导致桥梁建筑物的提前破坏，势必影响公路运输的畅通，给国家与人民带来大，不但导致桥梁建筑物的提前破坏，势必影响公路运输的畅通，给国家与人民带来重大的损失。重大的损失。20012001年年1111月月7 7日凌晨日凌晨4 4点，从四川南部宜宾进点，从四川南部宜宾进入云南的咽喉要道宜宾南门大桥入云南的咽喉要道宜宾南门大桥(长江大桥长江大桥)发生悬索及桥面断裂事故发生悬索及桥面断裂事故20042004年年6 6月月1010日日6 6时时5050分，辽宁省盘锦市境分，辽宁省盘锦市境内田庄台大桥突然发生垮塌。内

8、田庄台大桥突然发生垮塌。620072007年年0505月月1414日凌晨日凌晨5 5时时1515分，分，232232省省道位于常州漕道位于常州漕桥附近的运村桥附近的运村运河大桥，西运河大桥，西半幅桥在一辆半幅桥在一辆超载车辆过后超载车辆过后突然坍塌，突然坍塌，20072007年年5 5月月9 9日中午日中午1212时时5050分左右，江西分左右，江西省铅山县鹅湖省铅山县鹅湖镇傍罗大桥瞬镇傍罗大桥瞬间轰然倒塌。间轰然倒塌。7F20072007年年0707月月0303日，一辆挂日，一辆挂江苏盐城牌照的江苏盐城牌照的“斯太尔斯太尔”大货驶至江苏无锡玉祁镇大货驶至江苏无锡玉祁镇北九顷桥桥面时，北九顷桥

9、桥面时，8 8根桥栏根桥栏柱和约柱和约1515米长、米长、3 3米宽的半米宽的半幅桥面突然坍塌，货车坠幅桥面突然坍塌，货车坠入河中。入河中。F20042004年年 5 5月月1717日上午日上午7 7时时2020分左右，一辆牌照为浙分左右，一辆牌照为浙HD0712HD0712的重型罐式货车，满的重型罐式货车，满载水泥途经浙江龙泉境内西载水泥途经浙江龙泉境内西独线独线5KM+600M5KM+600M周村一桥梁时，周村一桥梁时，桥梁被压塌，断裂的桥梁连桥梁被压塌，断裂的桥梁连同车子一同坠入河中。同车子一同坠入河中。8 提高原有桥梁的通行能力与承载力提高原有桥梁的通行能力与承载力为了适用交通运输发展

10、的要求，需对桥梁结构进行拓宽加固，增加行车道宽度提高通为了适用交通运输发展的要求，需对桥梁结构进行拓宽加固，增加行车道宽度提高通行能力。对原设计荷载等级较低的桥梁，应根据实际情况，采用各种加固方法对旧桥行能力。对原设计荷载等级较低的桥梁，应根据实际情况，采用各种加固方法对旧桥加以改造，使原桥承载能力得到提高。加以改造，使原桥承载能力得到提高。旧桥加固的社会经济效益旧桥加固的社会经济效益 从目前我国基本建设投资来看，大量的资金用于新建高等级公路，用于国、省道，从目前我国基本建设投资来看，大量的资金用于新建高等级公路，用于国、省道，特别是县乡道路的技术改造的资金相当有限。由于资金短缺，不可能对技术

11、状况差的特别是县乡道路的技术改造的资金相当有限。由于资金短缺，不可能对技术状况差的桥梁进行拆除重建，因为这样做不仅要耗费大量的资金，而且工期也较长，因此世界桥梁进行拆除重建，因为这样做不仅要耗费大量的资金，而且工期也较长，因此世界各国都按照充分利用和革新的原则，对旧桥采取适当的加固改造措施，以满足桥梁运各国都按照充分利用和革新的原则，对旧桥采取适当的加固改造措施，以满足桥梁运营和延长其使用年限的需要。营和延长其使用年限的需要。国内旧桥加固或改造的经验表明，在一般情况下，桥梁加固费用约为新建桥梁费国内旧桥加固或改造的经验表明，在一般情况下，桥梁加固费用约为新建桥梁费用的用的10102020；双曲

12、拱桥的加固改造费用约为新建桥梁费用的；双曲拱桥的加固改造费用约为新建桥梁费用的20204040。旧桥加。旧桥加固改造措施可以在不中断交通的条件下实施。因此，如何充分利用现有桥梁，对其进固改造措施可以在不中断交通的条件下实施。因此，如何充分利用现有桥梁，对其进行有效的技术改造，将是今后相当长的一段时期内我国公路桥梁建设面临的一个紧迫行有效的技术改造，将是今后相当长的一段时期内我国公路桥梁建设面临的一个紧迫而特殊的任务。而特殊的任务。93 3、国外旧桥加固维修现状、国外旧桥加固维修现状19811981年年4 4月联合国经济合作与发展组织（月联合国经济合作与发展组织（OECDOECD）主持召开了关于

13、）主持召开了关于“道路桥梁维修与管理道路桥梁维修与管理”会议，提出了如下六个方面的问题要求加以研究：会议，提出了如下六个方面的问题要求加以研究：a a、如何正确评价现有桥梁的实际承载能力安全度的问题；如何正确评价现有桥梁的实际承载能力安全度的问题；b b、如何及早地检查桥梁产生的损伤及异常现象，正确地检定结构物的损伤程度，从而采如何及早地检查桥梁产生的损伤及异常现象，正确地检定结构物的损伤程度，从而采用合理的维修加固方法问题用合理的维修加固方法问题c c、桥梁损坏与维修加固的实际应用问题桥梁损坏与维修加固的实际应用问题d d、桥梁维修加固技术桥梁维修加固技术e e、桥梁设计与维修管理的关系桥梁

14、设计与维修管理的关系f f、桥梁维修加固的未来展望。桥梁维修加固的未来展望。由此可见，对旧桥、危桥的加固维修，以及如何提高其承载力的问题研究、试验与推广，由此可见，对旧桥、危桥的加固维修，以及如何提高其承载力的问题研究、试验与推广，己经引起了世界性的关注。很多资料还表明，当前有些交通发达的国家，桥梁建设重点放在己经引起了世界性的关注。很多资料还表明，当前有些交通发达的国家，桥梁建设重点放在旧桥加固与改造方面，而新建桥梁己降为次要地位。旧桥加固与改造方面，而新建桥梁己降为次要地位。据日本有关设计资料表明，结构建筑物包括公路桥梁在投入使用后一般分两个周期对其承据日本有关设计资料表明，结构建筑物包括

15、公路桥梁在投入使用后一般分两个周期对其承载能力和使用性能进行检测、评价，一是投入使用后约载能力和使用性能进行检测、评价，一是投入使用后约2020年，称为小周期；二是约年，称为小周期；二是约6060年左右年左右，称为大周期。小周期对结构进行检测的目的是确保结构建筑物处于完好的技术状态；大周，称为大周期。小周期对结构进行检测的目的是确保结构建筑物处于完好的技术状态；大周期是对结构建筑进行鉴定，判定其使用状态，以便做出相应的对策。期是对结构建筑进行鉴定，判定其使用状态，以便做出相应的对策。10二、上部结构加固方法二、上部结构加固方法、增大截面法、增大截面法 当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不能满足

16、时，通常采用增大截面、增加配筋、当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不能满足时，通常采用增大截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。这种方法是增大梁底面或侧面的尺寸，增配主筋，提高梁的有效提高配筋率的加固方法。这种方法是增大梁底面或侧面的尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗弯强度，从而提高桥梁的承载能力。该方法广泛用于梁桥及拱桥拱肋。主要有以高度和抗弯强度，从而提高桥梁的承载能力。该方法广泛用于梁桥及拱桥拱肋。主要有以下几种加固方式：下几种加固方式：（1 1）加厚桥面板加固法。即将原有桥面铺张拆除，）加厚桥面板加固法。即将原有桥面铺张拆除，在原桥面上浇筑钢筋混凝土补强层，以提高桥梁在原桥面上浇筑钢

17、筋混凝土补强层，以提高桥梁结构的抗弯刚度和承载力。结构的抗弯刚度和承载力。（2 2）增焊主筋加固法。当梁的主筋应力超过容许）增焊主筋加固法。当梁的主筋应力超过容许范围，而又受到桥下净空限制时，可采用只增焊主筋范围，而又受到桥下净空限制时，可采用只增焊主筋的方法进行加固。的方法进行加固。（3 3）增加梁腋法。即将梁的下翼缘加宽加高，）增加梁腋法。即将梁的下翼缘加宽加高，扩大梁的断面，在新增加断面中增设主筋（如右图所示）扩大梁的断面，在新增加断面中增设主筋（如右图所示）11增大截面加固法的优缺点增大截面加固法的优缺点优点优点：可以在桥下施工，简单易行，有较明显的效果。可以在桥下施工，简单易行，有较

18、明显的效果。缺点缺点：A A、使混凝土的截面增大，结构自重增加较多；、使混凝土的截面增大，结构自重增加较多；B B、现场湿工作量大，养护时间较长，抗腐蚀性差；、现场湿工作量大，养护时间较长，抗腐蚀性差；C C、占用桥下净空大，不适用于要满足桥下有足够净空通航要求的桥；、占用桥下净空大，不适用于要满足桥下有足够净空通航要求的桥；D D、在混凝土施工时，影响交通。、在混凝土施工时，影响交通。12加固实例1紫坭大桥引桥加固 工程概况工程概况紫坭大桥位于广州市番禺区紫坭镇，始建于紫坭大桥位于广州市番禺区紫坭镇，始建于19861986年，全长年，全长420m420m，跨径组合为，跨径组合为7 720m+

19、40m+60m+40m+720m+40m+60m+40m+720m20m，主桥为预应力混凝土，主桥为预应力混凝土T T型刚构，引桥为型刚构，引桥为20m20m普通钢筋混凝土普通钢筋混凝土T T梁桥。设计荷载等级汽梁桥。设计荷载等级汽-20-20、挂、挂-100-100。根据。根据20012001年年1111月广东省公路工程质量监督站提供的月广东省公路工程质量监督站提供的桥梁检测报告发现，紫坭大桥桥面系严重破损，引桥部分桥梁检测报告发现，紫坭大桥桥面系严重破损，引桥部分T T梁多处出现裂缝。梁多处出现裂缝。由于船只撞击，主桥中跨牛腿附近有竖向贯通裂缝，由于船只撞击，主桥中跨牛腿附近有竖向贯通裂缝

20、，8#8#墩墩身有多处水平裂缝。根墩墩身有多处水平裂缝。根据建设单位要求，为配合道路改造对原桥进行加固补强。据建设单位要求，为配合道路改造对原桥进行加固补强。加固方案设计及选比加固方案设计及选比 原桥引桥为原桥引桥为20m20m普通钢筋混凝土普通钢筋混凝土T T梁梁,原原梁截面如右图所示。为使引桥加固达到恢复梁截面如右图所示。为使引桥加固达到恢复原荷载等级原荷载等级,且施工方便且费用节约的要求，且施工方便且费用节约的要求，提出提出3 3个加固方案进行比选。个加固方案进行比选。原T梁截面 13方案一：体外预应力法加固方案一：体外预应力法加固 如下图所示，预应力钢筋采用精轧螺纹钢筋。在梁端设置端锚

21、块，以夹持预应力如下图所示，预应力钢筋采用精轧螺纹钢筋。在梁端设置端锚块，以夹持预应力钢筋，斜筋与水平筋的转接通过转向块完成，转向块设置滑动垫板以利滑动。预应力钢筋，斜筋与水平筋的转接通过转向块完成，转向块设置滑动垫板以利滑动。预应力施加通过张拉水平筋完成。施加通过张拉水平筋完成。体外预应力加固方案图14方案二：粘贴钢板法加固方案二：粘贴钢板法加固 如下图所示，在如下图所示，在T T梁底部粘贴钢板以提高抗弯能力，在梁端附近粘贴抗剪斜向钢梁底部粘贴钢板以提高抗弯能力，在梁端附近粘贴抗剪斜向钢板。钢板通过粘结剂及锚杆与原梁形成一体，共同受力。板。钢板通过粘结剂及锚杆与原梁形成一体，共同受力。粘贴钢

22、板加固方案图15方案三：增大截面法加固方案三：增大截面法加固 如下图所示，在原梁外灌注混凝土及布置受力钢筋，以增大原结构的截面，达到如下图所示，在原梁外灌注混凝土及布置受力钢筋，以增大原结构的截面，达到提高承载能力的目的。提高承载能力的目的。增大截面加一般构造图16三种方案选比三种方案选比 综合考虑施工难易程度、加固效果、长期性能及工程造价等因素，选择增大截面综合考虑施工难易程度、加固效果、长期性能及工程造价等因素，选择增大截面法加固法加固T T梁。梁。三种加固方案的综合比较 体外预应力体外预应力粘贴钢板粘贴钢板增大截面增大截面加固效果加固效果较好较好较好较好好好施工难易程度施工难易程度较难较

23、难较容易较容易较难较难造价造价便宜便宜高高较便宜较便宜长期性能长期性能不确定不确定可能锈蚀可能锈蚀稳定稳定 增大截面法加固增大截面法加固20mT20mT梁，梁抗弯能力主要通过增加主受力钢筋实现，在跨中增梁，梁抗弯能力主要通过增加主受力钢筋实现，在跨中增设设8 8根根25mm25mm的钢筋。主筋端部逐根弯起以提供抗剪能力，在梁端的钢筋。主筋端部逐根弯起以提供抗剪能力，在梁端1 14L4L范围内布置范围内布置U U形箍筋与弯筋共同提供抗剪能力。主筋、弯筋、箍筋通过贯穿梁体的锚筋与原梁联形箍筋与弯筋共同提供抗剪能力。主筋、弯筋、箍筋通过贯穿梁体的锚筋与原梁联系，混凝土结合面充分凿毛，以达到协同工作的

24、目的。系，混凝土结合面充分凿毛，以达到协同工作的目的。17 加固设计结构分析加固设计结构分析 为了考察增大截面法的有效性，分别对加固前与加固后的跨中抗弯承载力及斜截面抗剪能为了考察增大截面法的有效性，分别对加固前与加固后的跨中抗弯承载力及斜截面抗剪能力进行了计算分析。加固设计结构计算分析中采用的是广州市政设计院的力进行了计算分析。加固设计结构计算分析中采用的是广州市政设计院的BRCAD5.1BRCAD5.1，（计算，（计算模型及结果见下图）。模型及结果见下图）。计算结果汇总列于下表，从表中可能看出加固设计使计算结果汇总列于下表，从表中可能看出加固设计使20m20m梁的承载力得到明显的提高。梁的

25、承载力得到明显的提高。该桥经过三个月的加固施工于该桥经过三个月的加固施工于20032003年年1111月通车。经过广东省公路工程质量监督站动静试验月通车。经过广东省公路工程质量监督站动静试验表明，加固达到了设计目的，加固效果良好。表明，加固达到了设计目的，加固效果良好。计算值计算值加固前设计值加固前设计值加固后设计值加固后设计值承力提高承力提高弯矩弯矩kN-mkN-mM Mj j=1676.0=1676.0M Mu u=2347.8=2347.8M Mu u=3141.7=3141.733.8%33.8%1/4L1/4L剪力剪力kNkNQ Qj j=312.8=312.8Q Qu u=429.

26、9=429.9Q Qu u=660.0=660.053.5%53.5%加固设计承载力对比表18结论结论 通过紫坭大桥引桥加固的工程实践，主要得到以下的结论与体会：通过紫坭大桥引桥加固的工程实践，主要得到以下的结论与体会：(1)(1)工程实践表明增大截面法是加固普通钢筋混凝土工程实践表明增大截面法是加固普通钢筋混凝土T T梁的有效加固方法。梁的有效加固方法。结构分析与复核计算证明抗弯、抗剪极限承载力有较大幅度的提高。结构分析与复核计算证明抗弯、抗剪极限承载力有较大幅度的提高。(2)(2)动静载试验表明，动静载试验表明，T T梁整体情况良好，跨中最大挠度不到梁整体情况良好，跨中最大挠度不到5mm5

27、mm。加固后运。加固后运营已近五年，效果良好。营已近五年，效果良好。(3)(3)由于桥梁规范对桥梁加固的设计计算方法没有明确的规定。使加固设计由于桥梁规范对桥梁加固的设计计算方法没有明确的规定。使加固设计参照新桥设计的方法，应用时存在一定困难。设计验算时，假定新旧混参照新桥设计的方法，应用时存在一定困难。设计验算时，假定新旧混凝土完全协同工作，这与实际情况有多大的的差异没有量化的指标，成凝土完全协同工作，这与实际情况有多大的的差异没有量化的指标，成为加固过程的不确定因素。为加固过程的不确定因素。(4)(4)增大截面法施工还是比较麻烦，尚需仔细研究方便施工的方法。增大截面法施工还是比较麻烦，尚需

28、仔细研究方便施工的方法。19加固实例2番禺蕉门大桥 工程概况工程概况 广州市番禺区蕉门大桥位于省道广州市番禺区蕉门大桥位于省道S257S257线上，为线上，为1010跨跨16m16m简支简支T T梁桥，钻孔灌注桩基础，轻型梁桥，钻孔灌注桩基础，轻型桥台。检测单位的检测报告表明，蕉门大桥主梁裂缝多且宽，需进行加固处理；桥台。检测单位的检测报告表明，蕉门大桥主梁裂缝多且宽，需进行加固处理；6#6#立柱横向裂立柱横向裂缝，需加固处理；墩台身、盖梁砼破损、网裂严重，需进行加固处理；桥面铺装、伸缩缝破损，缝，需加固处理；墩台身、盖梁砼破损、网裂严重，需进行加固处理；桥面铺装、伸缩缝破损，泄水孔堵塞等应处

29、理。泄水孔堵塞等应处理。根据以上报告结论及现场勘察情况对蕉门大桥根据以上报告结论及现场勘察情况对蕉门大桥T T梁、桥墩立柱采用增大截面法进行加固。加梁、桥墩立柱采用增大截面法进行加固。加固设计简图如下：固设计简图如下：20 加固设计结构分析加固设计结构分析 加固设计结构计算分析中采用的是广州市政设计院的加固设计结构计算分析中采用的是广州市政设计院的BRCAD5.1BRCAD5.1，通过对结构加固前后进，通过对结构加固前后进行建模计算分析（计算模型见下图）。分析结论如下表，从表中可以看出加固前原设计满足抗行建模计算分析（计算模型见下图）。分析结论如下表，从表中可以看出加固前原设计满足抗弯抗剪要求

30、，增大截面加固后，抗弯抗剪能力大大提高，挠度也大大减少，增加了安全储备。弯抗剪要求，增大截面加固后，抗弯抗剪能力大大提高，挠度也大大减少，增加了安全储备。阶段阶段跨中所受到最大弯跨中所受到最大弯矩矩/kN/kNm m跨中截面跨中截面抗弯承载抗弯承载力力/kN/kNm m距支座距支座1/2h1/2h0 0处斜截面处斜截面最大剪力最大剪力/kN/kN距支座距支座1/2h1/2h0 0处处斜截面抗斜截面抗剪承载力剪承载力/kN/kN最大位移最大位移/mm/mm（恒（恒+汽汽2020，挂，挂100100）（恒（恒+汽汽2020，挂，挂100100）（恒（恒+汽超汽超2020，挂挂120120）（恒（恒

31、+汽汽2020，挂，挂100100）（恒（恒+汽汽超超2020，挂挂120120）加固前加固前1157.51157.516761676329329623.3623.3恒载恒载活载活载-6.84-6.84-9.3-9.3加固后加固后1259.71259.71435.91435.923632363368.1368.1420.5420.51035.81035.8-4.3-4.3-4.7-4.7计算结果比较分析计算分析模型21、体外预应力加固技术、体外预应力加固技术 1 1、加固机理、加固机理 体外预应力加固法是通过梁体外布设钢拉杆或撑杆，并与被加固的梁体锚固联结，然后体外预应力加固法是通过梁体外布设

32、钢拉杆或撑杆，并与被加固的梁体锚固联结，然后施加预应力，强迫后加的拉杆或撑杆受力，从而改变原结构的内力分布，并降低原结构应施加预应力，强迫后加的拉杆或撑杆受力，从而改变原结构的内力分布，并降低原结构应力水平，式结构总承载力显著提高，且可减少结构的变形、裂缝的宽度。此方法简单示意力水平，式结构总承载力显著提高，且可减少结构的变形、裂缝的宽度。此方法简单示意图如下：图如下：2 2、技术特点及适用范围、技术特点及适用范围 体外预应力加固法的特点就是通过对预应力索、拉杆施加预应力，改变原结构内力分布体外预应力加固法的特点就是通过对预应力索、拉杆施加预应力，改变原结构内力分布并降低原结构的应力水平，使一

33、般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除，因并降低原结构的应力水平，使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除，因此，后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法此，后加部分与原结构能较好地共同工作，结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重效果，适用于采用一般方法无法加固或加固效果很不具有加固、卸荷、改变结构内力的三重效果，适用于采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力状态下的大跨度桥梁加固。理想的较高应力状态下的大跨度桥梁加固。223 3、体外预应力筋的构造、体外预应力筋的构造 体外预应力加固法构造

34、设计的关键是拉杆（力筋）的锚固及与构件的连接，体外预应力加固法构造设计的关键是拉杆（力筋）的锚固及与构件的连接，其设计准则是锚固承载力必须大于拉杆本身的承载力。从构造形式上看，主要其设计准则是锚固承载力必须大于拉杆本身的承载力。从构造形式上看，主要由以下几部分组成。由以下几部分组成。1 1、水平力筋（如图、水平力筋（如图2-12-1所示）所示）水平力筋多由钢筋、高强螺纹粗钢筋、钢丝束或钢绞线组成。其作用是在梁水平力筋多由钢筋、高强螺纹粗钢筋、钢丝束或钢绞线组成。其作用是在梁底部位施加纵向预应力。从而对梁体产生反向弯矩，以抵消部分自重及活载产底部位施加纵向预应力。从而对梁体产生反向弯矩，以抵消部

35、分自重及活载产生的正弯矩，从而提高承载力。生的正弯矩，从而提高承载力。2 2、斜筋（如图、斜筋（如图2-12-1所示）所示）斜筋亦称斜拉杆，多由高强粗钢筋或槽钢做成。其作用是为梁端附近提供负斜筋亦称斜拉杆，多由高强粗钢筋或槽钢做成。其作用是为梁端附近提供负弯矩和负剪力，从而提高梁的承载力。弯矩和负剪力，从而提高梁的承载力。图图2-1 2-1 采用摩擦采用摩擦-黏结型锚固装置的加固示意图黏结型锚固装置的加固示意图 23 3 3、上锚固点、上锚固点 （1 1）梁顶锚固（如图）梁顶锚固（如图2-22-2所示）所示）（2 2）腹板锚固（如图）腹板锚固（如图2-32-3所示）所示）图图2-2 2-2 梁

36、顶锚固构造示意图梁顶锚固构造示意图 图图2-3 2-3 腹板钢销锚固构造示意图腹板钢销锚固构造示意图 4 4、滑块（板）（如图、滑块（板）（如图2-42-4所示）所示）图图2-4 2-4 楔形滑块（板）构造示意楔形滑块（板）构造示意24 5 5、U U形承托（如图形承托（如图2-52-5所示）所示）6 6、水平筋固定座（如图、水平筋固定座（如图2-62-6所示所示)图图2-5 U2-5 U形承托构造示意图形承托构造示意图 图图2-6 2-6 水平筋固定支座构造示意图水平筋固定支座构造示意图254 4、体外预应力加固法的优缺点、体外预应力加固法的优缺点优点优点：A A、作为一种主动的加固方法效果

37、明显，能大幅度改善原结构的受力状况；、作为一种主动的加固方法效果明显，能大幅度改善原结构的受力状况；B B、自重增加很小，对墩台基础影响小；、自重增加很小，对墩台基础影响小；C C、对桥梁运营影响小，可在不限制交通条件下施工；、对桥梁运营影响小，可在不限制交通条件下施工；D D、对桥梁损伤小、对桥梁损伤小,可做到不影响桥下净空不抬高路面标高；可做到不影响桥下净空不抬高路面标高；E E、可做为重车通行的临时加固手段，又可以作为提高桥梁荷载等级的永久措施。、可做为重车通行的临时加固手段，又可以作为提高桥梁荷载等级的永久措施。缺点缺点：A A、造价较高；、造价较高；B B、对设备、施工技术要求高；、

38、对设备、施工技术要求高；C C、由于转向装置和锚固点受到约束、由于转向装置和锚固点受到约束,行车时容易引起体外索的振动行车时容易引起体外索的振动,预应力索的预应力索的 自由长度受到限制；自由长度受到限制；D D、体外索防护耐久、防腐性能差，容易受到意外的破坏、体外索防护耐久、防腐性能差，容易受到意外的破坏;E E、从力学特性上来讲体外预应力索与周围结构主体在同一截面上的变形是不协、从力学特性上来讲体外预应力索与周围结构主体在同一截面上的变形是不协 调的调的 。26加固实例1 1番禺紫坭大桥 工程概况及加固设计工程概况及加固设计 紫坭大桥位于广州市番禺区，全长紫坭大桥位于广州市番禺区，全长420

39、m420m，跨径组合为，跨径组合为7 720m+40m+60m+40m+720m+40m+60m+40m+720m20m，主，主桥为预应力混凝土桥为预应力混凝土T T型刚构，引桥为型刚构，引桥为20m20m普通钢筋混凝土普通钢筋混凝土T T梁桥。根据梁桥。根据20012001年年1111月广东省公路月广东省公路质监站提供的桥梁检测报告发现，紫坭大桥桥面系破损严重，引桥部分质监站提供的桥梁检测报告发现，紫坭大桥桥面系破损严重，引桥部分T T梁出现裂缝。由于梁出现裂缝。由于船只撞击，主桥中跨牛腿附近有竖向贯通裂缝，船只撞击，主桥中跨牛腿附近有竖向贯通裂缝，8 8号墩墩身有多处水平裂缝。根据建设单位

40、号墩墩身有多处水平裂缝。根据建设单位要求，为配合道路改造，原桥梁荷载等级拟提高到汽车一超要求，为配合道路改造，原桥梁荷载等级拟提高到汽车一超2020级，挂车一级，挂车一120120。经结构分析。经结构分析验算，必须对原结构进行加固补强。验算，必须对原结构进行加固补强。紫坭大桥及扩桥现状27 根据检测单位相关报告结论及现场勘察情况，采取相应的加固措施：根据检测单位相关报告结论及现场勘察情况，采取相应的加固措施：（A A）洪奇沥第二大桥洪奇沥第二大桥T T构主梁采用体外预应力法加固，在牛腿抽蕊钻直径构主梁采用体外预应力法加固，在牛腿抽蕊钻直径6cm6cm孔，预应孔，预应力钢束穿过孔洞，锚固于力钢束

41、穿过孔洞，锚固于T T构主梁牛腿。并设置转向横隔墙。构主梁牛腿。并设置转向横隔墙。（B B）8 8号墩采用增大截面法加固，号墩采用增大截面法加固，7 7号墩采用缠绕芳纶纤维布修复，主梁牛腿采用粘钢号墩采用缠绕芳纶纤维布修复，主梁牛腿采用粘钢加固，加固，8 8号主跨挂梁采用粘贴复合材料布修复。号主跨挂梁采用粘贴复合材料布修复。（C C）引桥加固方案一为粘贴钢板加固，方案二为截大截面法加固。引桥加固方案一为粘贴钢板加固，方案二为截大截面法加固。（D D）全桥重做铺装层、更换伸缩缝，凿除旧人行道及栏杆，新做防撞栏。全桥重做铺装层、更换伸缩缝，凿除旧人行道及栏杆，新做防撞栏。加固设计简图如下：加固设计

42、简图如下：体外预应力索布置立面图28体外预应力索布置平面图29 紫坭大桥紫坭大桥T T构主桥加固计算分析构主桥加固计算分析 使用使用BRCADBRCAD计算分析软件建立有限元分析模型，共计计算分析软件建立有限元分析模型，共计6868个单元，个单元，7373个结点（如下图），个结点（如下图），分别对加固前后结构各阶段进行分析。分别对加固前后结构各阶段进行分析。计算模型计算结果表明，体外预应力张拉时，应力最不利，最大压应力为计算结果表明，体外预应力张拉时，应力最不利，最大压应力为10Mpa10Mpa。假定主梁为。假定主梁为2525号混凝土（从现场看情况较差，固按号混凝土（从现场看情况较差，固按25

43、25号混凝土计算），则号混凝土计算），则 ，则最大压应，则最大压应力力 ，运营使用阶段（汽超，运营使用阶段（汽超2020，挂，挂120120）最大压应力）最大压应力为为 ，根据规范要求，则，根据规范要求，则 。则体外预应力加固从。则体外预应力加固从施工阶段到运营使用阶段都能满足要求。施工阶段到运营使用阶段都能满足要求。从计算结果可知体外预应力加固后，整个主梁截面压应力水平提高，最大最小应力都从计算结果可知体外预应力加固后，整个主梁截面压应力水平提高，最大最小应力都增加增加1Mpa1Mpa左右。增加了安全储备。左右。增加了安全储备。（加固前后结构应力比较见下页）（加固前后结构应力比较见下页）Mp

44、aRba5.17MpaRbaa125.135.1775.075.0maxMpaa5.8maxMpaRMpabaa75.85.05.8max30加固前结构应力图加固后结构应力图31 牛腿局部应力分析牛腿局部应力分析 通过结构分析可得到各施工阶段混凝土应力情况。从图中看出最大的压应力通过结构分析可得到各施工阶段混凝土应力情况。从图中看出最大的压应力5.5Mpa5.5Mpa。最大拉应力最大拉应力5.8Mpa5.8Mpa，发生在中腹板负弯矩区。若考虑顶、底参与承载及边界约束作用，该，发生在中腹板负弯矩区。若考虑顶、底参与承载及边界约束作用，该处拉应力减半，则为处拉应力减半，则为2.9Mpa2.9Mpa

45、。普通钢筋混凝土梁名义拉应力小。普通钢筋混凝土梁名义拉应力小3Mpa3Mpa，在正常配筋的情况下，在正常配筋的情况下，结构安全。结构安全。钢束张拉后牛腿应力图 计算分析基本结论：计算分析基本结论：1 1、按设计的施工体外预应力，在施工、按设计的施工体外预应力，在施工中及运营情况均能满足规范要求。中及运营情况均能满足规范要求。2 2、采用体外预应力加固（设计荷载等、采用体外预应力加固（设计荷载等级：汽超级：汽超2020、挂、挂120120）较未加固）较未加固（设计荷载等级：汽（设计荷载等级：汽2020、挂、挂100100）安全储备增加，承载能力提高。安全储备增加，承载能力提高。3 3、通过牛腿局

46、部应力分析，在体外预、通过牛腿局部应力分析，在体外预应力作用下，牛腿结构安全。应力作用下，牛腿结构安全。32 加固设计总结加固设计总结（）（）加固后桥梁外观美观，修复如新。车辆荷载作用下，桥梁的性能良好，挠度较少、加固后桥梁外观美观，修复如新。车辆荷载作用下，桥梁的性能良好，挠度较少、整体刚度较大。该桥的加固投入使用，极大地缓解了周边道路的压力。桥上的车流大且很多整体刚度较大。该桥的加固投入使用，极大地缓解了周边道路的压力。桥上的车流大且很多是重车。加固维修的意义重大。是重车。加固维修的意义重大。（）（）加固费用得到有效控制，桥梁得到翻新，承载能力得到提高，经济与社会效益明显。加固费用得到有效

47、控制，桥梁得到翻新，承载能力得到提高，经济与社会效益明显。（）（）从现场情况看，引桥的承载力提高的幅度是较大的。从检测单位的报告来看，桥梁从现场情况看，引桥的承载力提高的幅度是较大的。从检测单位的报告来看，桥梁在试验荷载作用下的挠度很小，说明整体刚度大，加固效果直观明显。虽然其它指标并未完在试验荷载作用下的挠度很小，说明整体刚度大，加固效果直观明显。虽然其它指标并未完全满足要求，但其它指标都是间接指标，受环境及边界条件影响较大。所以引桥的加固效果全满足要求，但其它指标都是间接指标，受环境及边界条件影响较大。所以引桥的加固效果是应该得到充分肯定的。是应该得到充分肯定的。（）（）体外预应力加固桥梁

48、是一种有效的加固方法，加固效率比较高。动静载试验结果表体外预应力加固桥梁是一种有效的加固方法，加固效率比较高。动静载试验结果表明，主桥加固效果良好。而主桥每个构的加固仅用了束钢绞线就达到了目的。明，主桥加固效果良好。而主桥每个构的加固仅用了束钢绞线就达到了目的。施工快速简单，锚固可靠。施工快速简单，锚固可靠。（）（）设计单位与施工单位的充分沟通是非常必要的，加固设计为非常规设计，很多东西设计单位与施工单位的充分沟通是非常必要的，加固设计为非常规设计，很多东西是在实践中摸索，本次设计在与施工单位的相互交流的过程中解决了很多现场的问题，并优是在实践中摸索，本次设计在与施工单位的相互交流的过程中解决

49、了很多现场的问题，并优化了设计方案。化了设计方案。（）（）体外预应力加固的应用一个主要障碍就是张拉控制，本次设计除张拉时采用双控外，体外预应力加固的应用一个主要障碍就是张拉控制，本次设计除张拉时采用双控外，还在现场桥梁的整体情况进行监控，边张拉边控制。这种方法值得推广，以消除对体外预应还在现场桥梁的整体情况进行监控，边张拉边控制。这种方法值得推广，以消除对体外预应力加固的畏惧心理。力加固的畏惧心理。（）（）本次桥梁加固是成功的，但是由于原桥本来的缺陷，还是要加强常规的定期检查，本次桥梁加固是成功的，但是由于原桥本来的缺陷，还是要加强常规的定期检查，以确保桥梁的安全畅通。以确保桥梁的安全畅通。3

50、3加固实例2 2番禺洪奇沥第二大桥 工程概况及加固设计工程概况及加固设计 广州南沙洪奇沥第二大桥（沥心沙特大桥）位于南沙经济技术开发区沥心沙镇。大桥广州南沙洪奇沥第二大桥（沥心沙特大桥）位于南沙经济技术开发区沥心沙镇。大桥全长全长787m787m，主跨为，主跨为55m+85m+55m T55m+85m+55m T型刚构带挂孔结构（挂孔为型刚构带挂孔结构（挂孔为25m25m预应力砼简支预应力砼简支T T梁）；引桥梁）；引桥为为16m16m跨普通钢筋砼简支跨普通钢筋砼简支T T梁及梁及30m30m跨预应力砼简支跨预应力砼简支T T梁两种结构。梁两种结构。根据检测单位相关报告结论及现场勘察情况，采取