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1)橋梁結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)失效或損傷,經(jīng)評估不能滿足結(jié)構(gòu)安全或正常使用要求時,必須進(jìn)行加固。加固設(shè)計的內(nèi)容及范圍,應(yīng)根據(jù)評估結(jié)論和委托方提出的要求確定,可以包括整體橋梁,也可以是指定的區(qū)段或特定的構(gòu)件。
2)建立既有橋梁維修、加固、重建的經(jīng)濟分析模型,通過分析比較,選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、對現(xiàn)有交通干擾較小的方案,以保證改造后的橋梁能安全運營。
3)根據(jù)需要改造橋梁的評估結(jié)論及經(jīng)濟分析,當(dāng)?shù)弥F(xiàn)有橋梁可以通過加固、維修達(dá)到使用要求的結(jié)論后,再提出橋梁加固的設(shè)計方案。
4)對于大橋、特大橋,其主要承重構(gòu)件需要加固補強時,加固設(shè)計方案應(yīng)不少于兩個,以便進(jìn)行方案比選和經(jīng)濟評估,選擇最佳的加固方案。
5)加固設(shè)計及施工應(yīng)盡量不損壞原結(jié)構(gòu),保留具有利用價值的構(gòu)件,避免不必要的拆除或更換。
6)加固設(shè)計應(yīng)與施工方法緊密結(jié)合,并采取有效措施保證新、舊結(jié)構(gòu)連接可靠,可協(xié)同工作。
7)加固設(shè)計應(yīng)按結(jié)構(gòu)的實際損壞情況進(jìn)行計算。
8)在加固施工中,應(yīng)盡可能減少對橋上和橋下的通行車輛及行人的干擾,應(yīng)采取必要的措施,減少對周圍環(huán)境的污染。
9)在加固施工過程中,若發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程的隱蔽部位有嚴(yán)重的構(gòu)造缺陷時,應(yīng)立即停止施工,會同加固方案設(shè)計人員進(jìn)行研究,待修改加固方案后,方能繼續(xù)施工。
10)加固施工中,應(yīng)采取安全監(jiān)測措施,確保人員及結(jié)構(gòu)安全。
1、已通車的橋梁,有現(xiàn)實的交通需要,因為要在不中斷交通的情況下加固,所以加固時有交通干擾。
2、結(jié)構(gòu)形式的限制,加固的原則一般必須利用原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行,所以受到局限。
3、新老結(jié)構(gòu)的結(jié)合是個難題,包含新老結(jié)構(gòu)體系的變化和過渡,還包括新老橋體的接合面。
4、風(fēng)險大,凡是要加固的橋梁,多半是危橋,結(jié)構(gòu)已處在不利狀態(tài),對舊橋有的缺乏原有的設(shè)計資料和施工記錄,結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況不詳,現(xiàn)有受力情況不一樣,很難確定其受力極限,給舊橋加固帶來了風(fēng)險。
橋梁加固應(yīng)遵循一定的規(guī)律進(jìn)行施工,橋梁加固一般程序為:
1)調(diào)查并確定技術(shù)改造的目的、要求及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
2)檢查橋梁現(xiàn)狀及損壞情況。
3)調(diào)查橋梁的歷史技術(shù)資料及現(xiàn)有交通狀況。
4)擬定維修加固或改建方案并進(jìn)行分析比較。
5)方案確定并付諸實施。
6)加固完成后竣工驗收。
1、橋梁設(shè)計的基本原則是安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進(jìn)、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。2、橋梁,指架設(shè)在江河湖海上,使車輛行人等能順利通行的建筑物,稱為橋。 橋梁一般由上部構(gòu)造、下部結(jié)構(gòu)和附屬構(gòu)造物組...
1、橋梁設(shè)計的基本原則是安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進(jìn)、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。2、橋梁,指架設(shè)在江河湖海上,使車輛行人等能順利通行的建筑物,稱為橋。 橋梁一般由上部構(gòu)造、下部結(jié)構(gòu)和附屬構(gòu)造物組...
橋梁加固技術(shù) 舊橋加固技術(shù)是一門新的課題。目前,我國公路、鐵路交通事業(yè)蒸蒸日上,不少高速公路已建成投入運營中,還有不少正在建設(shè)的高速公路和其它等級的公路也即將建成投入運營。但是,由于施工質(zhì)量和橋梁設(shè)計...
1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展,交通量增大,載重等級發(fā)生變化。
2、早年設(shè)計的指導(dǎo)思想注重于材料的節(jié)省,安全度低,一般來說造成斷面單薄、安全儲備低,其中最典型的是雙拱橋。
3、橋梁耐久性差和年久老化,如磚拱橋。
4、修建的橋梁,因設(shè)計失當(dāng)或施工質(zhì)量差,也存在加固的問題。
1)橋梁的技術(shù)改造與加固工程通常要求在不中斷交通或盡量少中斷交通的條件下進(jìn)行,要求施工工藝簡便,施工速度快、工期短,盡量減少交通堵塞。
2)施工現(xiàn)場狹窄、擁擠,常受原有結(jié)構(gòu)的制約,應(yīng)合理安排工序。
3)補強加固施工常對原結(jié)構(gòu)及相鄰結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不利影響,應(yīng)盡量減少對原結(jié)構(gòu)的破壞,對于確無利用價值的構(gòu)件則應(yīng)報廢、拆除。
4)拆除、清理原結(jié)構(gòu)的工作量較大,工程較煩瑣、零碎,存在許多不安全因素,要求施工人員注意操作安全,加強施工質(zhì)量、施工管理工作。
5)技術(shù)改造與加固的方案擬訂要充分考慮新、舊結(jié)構(gòu)的強度、剛度與使用壽命的均衡,以確保新、舊結(jié)構(gòu)的共同工作,使加固后的結(jié)構(gòu)達(dá)到安全、可靠、耐久的目標(biāo)。
據(jù)統(tǒng)計,截至2014年年底,公路總里程446.39萬公里,其中高速公路里程11.19萬公里。
近20年來大量修建的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,普遍出現(xiàn)在收縮徐變完成后,跨中仍然持續(xù)下?lián)?,腹板底板開裂;近10多年發(fā)展起來的鋼管混凝土拱橋,以其優(yōu)異的施工性、經(jīng)濟性、造型美風(fēng)靡全國,但實踐的真實反映這一組合結(jié)構(gòu)的計算方法并不成熟,管節(jié)點焊縫疲勞沒能很好解決,吊桿壽命難于估計;近30年大量修建的鋼筋混凝土箱型拱橋,橋道系病害多;誕生于20世紀(jì)60年代初的雙曲拱橋,以其耗鋼材少、造價低、施工方便的優(yōu)點而風(fēng)靡全國。到1979年全國建成雙曲拱橋4085座、總長達(dá)到35萬延米,占全國當(dāng)時大中型公路橋梁25.7%,雙曲拱橋施工中突出優(yōu)點是化整為零,施工完成后聚零為整,這又是它的突出缺點,因為大量的接縫形成了結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié),加上當(dāng)時人們認(rèn)識局限,鋼材投資又嚴(yán)重不足,過分強調(diào)淺基薄面,建成的雙曲拱橋,經(jīng)短期通車,少數(shù)垮塌,部分棄而不用,部分已經(jīng)加固,部分正在或等待加固,正常使用的甚少。
貴州省交通廳在1979年提出的桁式組合拱橋,懸拼施工設(shè)備極為簡單,只是兩臺鋼人字桅桿,經(jīng)濟指標(biāo)好,短短時間在貴州等地修建了40座,跨徑絕大多數(shù)在100米以上,最大跨徑達(dá)330米,在中國甚至國際上都有影響,曾經(jīng)兩次獲得國家科技進(jìn)步二等獎?chuàng)私?,隨著時間的檢驗,多數(shù)桁式組合拱橋存在較嚴(yán)重的病害。
我國橋梁設(shè)計載重標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了從汽- 10、汽- 13、汽-15、汽-20、汽-超20的發(fā)展過程,其中載重標(biāo)準(zhǔn)在汽-20以下的橋梁占多數(shù);驗算荷載也由拖- 30、拖-60 、拖- 80 發(fā)展到掛- 100 和掛- 120;規(guī)范規(guī)定的車輛荷載安全系數(shù)為1.40,低于美國的1.75和英國的1.73;按交通部以往的橋涵設(shè)計規(guī)范,室外受雨淋(干濕交替環(huán)境)的混凝土構(gòu)件,鋼筋保護(hù)層最小設(shè)計厚度尚不到國際通用規(guī)范規(guī)定的一半;如此等等。原先設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)過低,加上日益增加的交通量和車輛超限超載現(xiàn)象泛濫,,相應(yīng)的公路橋涵負(fù)荷日趨加重,一大批橋梁出現(xiàn)不同程度的病害,結(jié)構(gòu)老化、破損、變形較大、開裂現(xiàn)象嚴(yán)重,橋梁的持荷能力明顯下降,有相當(dāng)一部分成為危橋我國的橋梁安全狀況不容樂觀。橋梁加固已成為繼橋梁建設(shè)后的又一大難題!
首先根據(jù)橋梁的現(xiàn)有技術(shù)狀況、存在病害、車輛通行的需要以及將來交通發(fā)展的趨勢,對加固的必要性和可行性作出分析判斷,然后對各種加固方案的技術(shù)經(jīng)濟效果進(jìn)行比較,選擇合理的加固方案。一般應(yīng)符合下列要求:
1、比重建新橋節(jié)約60-70%以上的費用才是可行的,有意義的。包括因加固橋梁中斷交通造成的經(jīng)濟損失。
2、橋梁經(jīng)加固后,其結(jié)構(gòu)性能、承載力和耐久性方面都能達(dá)到使用上的要求,
3、橋梁下部結(jié)構(gòu)具有足夠的潛力,能滿足加固后的橋梁對基礎(chǔ)的要求。
4、對加固技術(shù)的先進(jìn)性、經(jīng)濟性及耐久性等進(jìn)行全面綜合評價,力爭采用各種指標(biāo)較好的加固方案。
國內(nèi)外對橋梁進(jìn)行加固改造的技術(shù)途徑主要有下列5種。
1)加強薄弱構(gòu)件
對于橋梁上有嚴(yán)重缺陷或因通行重型車輛而不能滿足安全承載要求的薄弱構(gòu)件,通常是采取以新材料(噴射混凝土、混凝土、鋼板、玻璃鋼、鋼筋或碳纖維)增大主梁或主拱圈截面,用高標(biāo)號水泥砂漿或環(huán)氧樹脂水泥砂漿封填裂縫,增設(shè)外部后張預(yù)應(yīng)力筋,施加外部預(yù)應(yīng)力,或用化學(xué)粘結(jié)劑粘貼附加構(gòu)件的方法進(jìn)行加固。
2)增加輔助構(gòu)件
當(dāng)橋梁承載能力不足或因種種原因使橋梁遭到破損時,可以在原結(jié)構(gòu)上增加新的受力構(gòu)件,如增設(shè)縱梁、橫梁或拱肋等;也可以用新的預(yù)制構(gòu)件替換原有結(jié)構(gòu)上有嚴(yán)重缺陷面又不易修復(fù)的構(gòu)件。替換構(gòu)件時,必須設(shè)置足夠的臨時支撐,采取可靠的技術(shù)措施,以保證整個結(jié)構(gòu)在施工中的安全。
3)改變結(jié)構(gòu)體系
改變結(jié)構(gòu)體系主要是利用梁的連續(xù)作用或梁、板組合作用及拱梁組合作用改變結(jié)構(gòu)的受力體系,改善結(jié)構(gòu)的受力狀況,以提高橋梁承受活載的能力。如將簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁,將鉸接改為剛接,利用輔助墩、八字撐等將單跨梁變成多跨結(jié)構(gòu),以及在拱橋橋面上現(xiàn)澆一層鋼筋混凝土板,將拱式體系轉(zhuǎn)換為梁式體系等。
4)減輕恒載
減輕原橋上部構(gòu)造的恒載,可以改善原橋的受力狀況,提高承受活載的能力。特別是在橋梁基礎(chǔ)承載力受到限制,不能滿足加固上部構(gòu)造和提高活載所增加的承載力要求時,以減輕橋梁恒載的辦法來提高承受活載的能力是一種經(jīng)濟有效的措施。如將實腹式拱橋改建為空腹式拱橋,更換拱上填料等。
5)加固墩臺及基礎(chǔ)
有相當(dāng)一部分橋梁的缺陷和病害是因墩臺或基礎(chǔ)問題引起的。對這類橋梁通常是采取用鋼筋混凝土箍套、用鋼筋混凝土拉桿和鋼拉桿施加外加預(yù)應(yīng)力、增加樁基及頂推法等措施加固橋梁墩臺和基礎(chǔ),改善墩臺和基礎(chǔ)的受力狀況,提高橋梁的承載能力。 2100433B
從橋梁加固的部位來分,橋梁可分為上部結(jié)構(gòu)加固、下部結(jié)構(gòu)加固。橋梁上部結(jié)構(gòu)加固有常用方法有:加大截面法、粘貼加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、增加輔助構(gòu)件法和體系轉(zhuǎn)換法等。橋梁下部結(jié)構(gòu)加固常用方法有:擴大基礎(chǔ)加固法、高壓旋噴注漿加固法、鋼筋混凝土套箍及外包鋼板等。需要說明的是,這些加固方法的應(yīng)用有的并不是單一的,必須根據(jù)實際情況來選擇加固的方法或者相互結(jié)合使用,并且在這些方法的使用之前,必須先將橋梁的裂縫、麻面等病害處理完之后方才進(jìn)行加固。
中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《雙曲拱橋加固改造技術(shù)規(guī)程》上海同華特種土木工程有限公司為主編單位之一
粘貼纖維織物(布)復(fù)合材加固法 即用改性環(huán)氧樹脂粘貼各種符合國標(biāo)GB50367-2006規(guī)定的纖維單向碳纖維織物布復(fù)合材,S玻璃布,E玻璃纖維單向織物布及國標(biāo)GB/T221491-2008規(guī)定的單向芳綸布,芳玻韌布復(fù)合材
該方法具有粘貼鋼板加固相似的優(yōu)點外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費用較低等優(yōu)點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。
1 碳纖維應(yīng)選用不大于12k(1k=1000)的小絲束聚丙烯腈基(PAN基纖維),不得使用大絲束纖維。
2 玻璃纖維,應(yīng)選用S型玻璃纖維或E型玻璃纖維,不得使用A型玻璃纖維或C型玻璃纖維。
3 碳纖維與玻璃纖維符合材料的主要力學(xué)性能,應(yīng)符合規(guī)定:
纖維類別 抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值 彈性模量 伸長率 彎曲強度 纖維復(fù)合材料與混凝土正黏結(jié)
碳纖維 布材 一級 ≥3400 ≥240000 ≥1.7 ≥700 ≥2.5 ≥45
二級 ≥3000 ≥210000 ≥1.5 ≥600 ≥2.5 ≥35
板材 一級 ≥2400 ≥160000 ≥1.7 -- ≥2.5 ≥50
二級 ≥2000 ≥140000 ≥1.5 -- ≥2.5 ≥40
玻璃纖維 S型(高強)≥2200 ≥100000 ≥2.5 ≥600 ≥40
E型(無堿)≥1500 ≥72000 ≥2.0 ≥500 ≥35
注:纖維復(fù)合材料的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)置信水平C=0.99、保證率為95%的要求確定。
4 芳綸纖維復(fù)合材料的力學(xué)指標(biāo)參照《橋梁結(jié)構(gòu)用芳綸纖維復(fù)合材料》(JT/T531-2004)執(zhí)行。
4.5 纖維復(fù)合材料
4.5.1 纖維復(fù)合材料用的纖維應(yīng)為連續(xù)纖維,通唱采用碳纖維、玻璃纖維及芳綸纖維,其品種和性能應(yīng)
4.5.2 加固用纖維復(fù)合材料與膠黏劑應(yīng)進(jìn)行以下適配性檢驗,且檢驗結(jié)果必須符合上表規(guī)定:
1 抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值;
2 纖維復(fù)合材料與混凝土正拉黏結(jié)強度;
3 層間剪切強度。
4.5.3 在材料性能檢驗和橋梁加固設(shè)計中,纖維復(fù)合材料截面面積的計算應(yīng)符合以下規(guī)定:
1 對纖維布材,應(yīng)按纖維的凈截面面積計算,即取纖維布材的計算厚度乘以寬度,纖維布材的計算厚度應(yīng)按其單位面積質(zhì)量除以纖維密度確定。
2 對單向纖維板材,應(yīng)按不扣除樹脂體積的板截面面積計算,即應(yīng)按實測的板厚乘以寬度計算。
4.5.4 纖維復(fù)合材料的單位面積纖維質(zhì)量和纖維體積應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 單層碳纖維布材的單位面積纖維質(zhì)量,不應(yīng)低于200g/m2,不宜高于300g/m2。單向碳纖維板材的厚度不應(yīng)小于1.0mm,不宜大于2.0mm;板的寬度不宜大于150mm;碳纖維體積含量不應(yīng)低于60%。
2 單層芳綸纖維布材的單位面積纖維質(zhì)量,不應(yīng)低于280g/m2,不宜高于830g/m2。
3 玻璃纖維布材的單位纖維質(zhì)量,不應(yīng)低于300g/m2,不宜高于600g/m2.
4.6 膠黏劑
4.6.1 橋梁加固用膠黏劑,根據(jù)所加固結(jié)構(gòu)的重要程度分為A級膠與B級膠;其中A級膠用于重要結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固,B級膠用于一般結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固。
4.6.2 橋梁承重結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)加固用浸漬、粘貼纖維復(fù)合材料的膠黏劑的安全性能指標(biāo)必須符合表4.6.2的規(guī)定,不得使用不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等作為浸漬、粘貼膠黏劑。
4.6.3 浸漬、粘貼芳綸纖維符合材料用的膠黏劑,其安全性能指標(biāo)不應(yīng)低于A級膠的要求,采用的遞交與修補也應(yīng)與之相匹配。
第2章橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)值分析方法基本原則
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第2章橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)值分析方法基本原則
中國橋梁加固網(wǎng)以專業(yè)的技術(shù)、前瞻的視角和發(fā)展的思維,追求與全國的橋梁加固企業(yè)、機構(gòu)、個人的共贏,致力于成為橋梁加固領(lǐng)域最大的交流、交易中心,最大限度地為客戶創(chuàng)造價值,打造橋梁加固領(lǐng)域第一品牌!
內(nèi)容簡介
《橋梁加固與改造》針對橋梁的各種各樣病害,分門別類進(jìn)行了分析、研究,從多角度討論了病害發(fā)生的原因和治理的原理,詳細(xì)地闡述了橋梁加固方法,系統(tǒng)論述了使用現(xiàn)代建筑材料對舊橋梁修復(fù)、加固和改造技術(shù),使其恢復(fù)往日的生機.主要內(nèi)容:橋梁常見的缺陷和病害、質(zhì)量檢測和荷載試驗、缺陷與裂縫的修復(fù)、上下部結(jié)構(gòu)加固和改造、抗震加固方法、橋面系維修與改造等.書中內(nèi)容豐富,密切結(jié)合橋梁工程實際;在分析每類橋梁加固和改造課題時,都列舉出相應(yīng)的實例,最后設(shè)專章匯集了典型橋梁加固、計算和檢測綜合實例,以供讀者參考和借鑒。 《橋梁加固與改造》系大專院校公路橋梁專業(yè)教學(xué)用書,亦是從事橋梁工程建設(shè)和養(yǎng)護(hù)的廣大工程技術(shù)人員的重要參考書。2100433B
橋梁在使用中由于車輛荷載反復(fù)作用甚至部分車輛超載作用都會造成橋梁損傷,且橋梁一直暴露在外界環(huán)境中受到自然環(huán)境的侵蝕,隨著時間積累損傷不斷累積,受損程度也逐漸加重。為保證橋梁的安全使用需要經(jīng)常對受損橋梁進(jìn)行維修加固。
橋梁加固的基本要求是:1,一般橋梁加固應(yīng)保持結(jié)構(gòu)原有體系類型;2,橋梁的具體加固方案應(yīng)首先考慮舊橋的承載能力等實際情況,其次要符合今后的交通等級要求;3,對橋梁明顯缺陷應(yīng)及時修補,如混凝土脫落破損、結(jié)構(gòu)裂縫、鋼筋銹蝕等;4,橋梁加固應(yīng)使結(jié)構(gòu)內(nèi)力合理分布,盡量使新結(jié)構(gòu)與原有結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào),以使結(jié)構(gòu)具有良好的整體性;5,橋梁加固方案不僅應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)安全性要求,還要盡可能滿足經(jīng)濟性和美觀的要求,并且應(yīng)考慮其技術(shù)的可行性和施工時盡量不影響交通。6,對于存在嚴(yán)重病害或則不能滿足運輸要求的橋梁,需要對其進(jìn)行徹底的整治、修復(fù)、加固,以達(dá)到提高原有橋梁的通行能力和荷載等級,延長其使用壽命。
橋梁的養(yǎng)護(hù)原則:橋梁工程中的大體積混凝土,由于其在施工階段會產(chǎn)生和釋放水化熱從而引起混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差過大,從而產(chǎn)生溫度裂縫,該溫度裂縫的不僅會降低混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力,還會降低混凝土的耐久性能,從而給橋梁工程帶來了極大的安全隱患。而為了將溫度裂縫的產(chǎn)生控制在允許的范圍之內(nèi),甚者對于特別重要的構(gòu)件要杜絕產(chǎn)生溫度裂縫,除了在設(shè)計和施工過程中采取科學(xué)合理的措施來應(yīng)對之外,橋梁的養(yǎng)護(hù)也是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),而且是重中之重,其中包括了在施工階段的蒸汽養(yǎng)護(hù)和運營階段的日常養(yǎng)護(hù)。
橋梁加固原則:根據(jù)橋梁的現(xiàn)有技術(shù)狀況、存在病害、車輛通行的需要以及將來交通發(fā)展的趨勢,對加固的必要性和可行性作出分析判斷,然后對各種加固方案的技術(shù)經(jīng)濟效果進(jìn)行比較,選擇合理的加固方案。
1、比重建新橋節(jié)約60-70%以上的費用才是可行的,有意義的。包括因加固橋梁中斷交通造成的經(jīng)濟損失。
2、橋梁經(jīng)加固后,其結(jié)構(gòu)性能、承載力和耐久性方面都能達(dá)到使用上的要求。
3、橋梁下部結(jié)構(gòu)具有足夠的潛力,能滿足加固后的橋梁對基礎(chǔ)的要求。
4、對加固技術(shù)的先進(jìn)性、經(jīng)濟性及耐久性等進(jìn)行全面綜合評價,力爭采用各種指標(biāo)較好的加固方案。