结构工程师考试复习常识11

　　桥梁加固定义$lesson$

　　桥梁加固，就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高，以满足新的要求。也就是要针对桥梁所发生的不能满足继续使用的状况进行处理。

　　桥梁加固现状

　　据统计，截至2006年年底，我国公路总里程达345.7万公里，有公路桥53.36万座，203.99万延米。

　　近20年来大量修建的预应力混凝土连续刚构桥，普遍出现在收缩徐变完成后，跨中仍然持续下挠，腹板底板开裂;近10多年发展起来的钢管混凝土拱桥，以其优异的施工性、经济性、造型美风靡全国，但实践的真实反映这一组合结构的计算方法并不成熟，管节点焊缝疲劳没能很好解决，吊杆寿命难于估计;近30年大量修建的钢筋混凝土箱型拱桥，桥道系病害多;诞生于20世纪60年代初的双曲拱桥，以其耗钢材少、造价低、施工方便的优点而风靡全国。到1979年全国建成双曲拱桥4085座、总长达到35万延米，占全国当时大中型公路桥梁25.7%，双曲拱桥施工中突出优点是化整为零，施工完成后聚零为整，这又是它的突出缺点，因为大量的接缝形成了结构中的薄弱环节，加上当时人们认识局限，钢材投资又严重不足，过分强调浅基薄面，建成的双曲拱桥，经短期通车，少数垮塌，部分弃而不用，部分已经加固，部分正在或等待加固，正常使用的甚少。

　　贵州省交通厅在1979年提出的桁式组合拱桥，悬拼施工设备极为简单，只是两台钢人字桅杆，经济指标好，短短时间在贵州等地修建了40座，跨径绝大多数在100米以上，最大跨径达330米，在中国甚至国际上都有影响，曾经两次获得国家科技进步二等奖。但最近据了解，随着时间的检验，多数桁式组合拱桥存在较严重的病害。

　　我国桥梁设计载重标准经历了从汽- 10、汽- 13、汽-15、汽-20、汽-超20的发展过程，其中载重标准在汽-20以下的桥梁占多数;验算荷载也由拖- 30、拖-60 、拖- 80 发展到挂- 100 和挂- 120;规范规定的车辆荷载安全系数为1.40，低于美国的1.75和英国的1.73;按交通部以往的桥涵设计规范，室外受雨淋(干湿交替环境)的混凝土构件，钢筋保护层最小设计厚度尚不到国际通用规范规定的一半;如此等等。原先设计规范标准过低，加上日益增加的交通量和车辆超限超载现象泛滥，，相应的公路桥涵负荷日趋加重，一大批桥梁出现不同程度的病害，结构老化、破损、变形较大、开裂现象严重，桥梁的持荷能力明显下降，有相当一部分成为危桥我国的桥梁安全状况不容乐观。桥梁加固已成为继桥梁建设后的又一大难题!

　　加固原则

　　首先根据桥梁的现有技术状况、存在病害、车辆通行的需要以及将来交通发展的趋势，对加固的必要性和可行性作出分析判断，然后对各种加固方案的技术经济效果进行比较，选择合理的加固方案。一般应符合下列要求：

　　1、比重建新桥节约60-70%以上的费用才是可行的，有意义的。包括因加固桥梁中断交通造成的经济损失。

　　2、桥梁经加固后，其结构性能、承载力和耐久性方面都能达到使用上的要求，

　　3、桥梁下部结构具有足够的潜力，能满足加固后的桥梁对基础的要求。

　　4、对加固技术的先进性、经济性及耐久性等进行全面综合评价，力争采用各种指标较好的加固方案。

　　加固的方法

　　从桥梁加固的部位来分，桥梁可分为上部结构加固、下部结构加固。桥梁上部结构加固有常用方法有：加大截面法、粘贴加固法、体外预应力加固法、增加辅助构件法和体系转换法等。桥梁下部结构加固常用方法有：扩大基础加固法、高压旋喷注浆加固法、钢筋混凝土套箍及外包钢板等。需要说明的是，这些加固方法的应用有的并不是单一的，必须根据实际情况来选择加固的方法或者相互结合使用，并且在这些方法的使用之前，必须先将桥梁的裂缝、麻面等病害处理完之后方才进行加固。

　　桥梁加固，就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高，以满足新的要求。也就是要针对桥梁所发生的不能满足继续使用的状况进行处理。

　　其加固原则首先根据桥梁的现有技术状况、存在病害、车辆通行的需要以及将来交通发展的趋势，对加固的必要性和可行性作出分析判断，然后对各种加固方案的技术经济效果进行比较，选择合理的加固方案。一般应符合下列要求：

　　1、比重建新桥节约60-70%以上的费用才是可行的，有意义的。包括因加固桥梁中断交通造成的经济损失。

　　2、桥梁经加固后，其结构性能、承载力和耐久性方面都能达到使用上的要求，

　　3、桥梁下部结构具有足够的潜力，能满足加固后的桥梁对基础的要求。

　　4、对加固技术的先进性、经济性及耐久性等进行全面综合评价，力争采用各种指标较好的加固方案。

　　国内外最常用最简便的混凝土桥梁加固方法简介

　　粘贴纤维织物(布)复合材加固法 即用改性环氧树脂粘贴各种符合国标GB50367-2006规定的纤维单向碳纤维织物布复合材,S玻璃布,E玻璃纤维单向织物布及国标GB/T221491-2008规定的单向芳纶布,芳玻韧布复合材

　　该方法具有粘贴钢板加固相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

　　公路桥梁加固设计规范(JTG/T J22-2008)之

　　4.5 纤维复合材料

　　4.5.1 纤维复合材料用的纤维应为连续纤维，通唱采用碳纤维、玻璃纤维及芳纶纤维，其品种和性能应满足下列要求：

　　1 碳纤维应选用不大于12k(1k=1000)的小丝束聚丙烯腈基(PAN基纤维)，不得使用大丝束纤维。

　　2 玻璃纤维，应选用S型玻璃纤维或E型玻璃纤维，不得使用A型玻璃纤维或C型玻璃纤维。

　　3 碳纤维与玻璃纤维符合材料的主要力学性能，应符合规定：

　　纤维类别 抗拉强度标准值 弹性模量 伸长率 弯曲强度 纤维复合材料与混凝土正黏结

　　碳纤维 布材 一级 ≥3400 ≥240000 ≥1.7 ≥700 ≥2.5 ≥45

　　二级 ≥3000 ≥210000 ≥1.5 ≥600 ≥2.5 ≥35

　　板材 一级 ≥2400 ≥160000 ≥1.7 ―― ≥2.5 ≥50

　　二级 ≥2000 ≥140000 ≥1.5 ―― ≥2.5 ≥40

　　玻璃纤维 S型(高强)≥2200 ≥100000 ≥2.5 ≥600 ≥40

　　E型(无碱)≥1500 ≥72000 ≥2.0 ≥500 ≥35

　　注：纤维复合材料的抗拉强度标准值应根据置信水平C=0.99、保证率为95%的要求确定。

　　4 芳纶纤维复合材料的力学指标参照《桥梁结构用芳纶纤维复合材料》(JT/T531―2004)执行。

　　4.5.2 加固用纤维复合材料与胶黏剂应进行以下适配性检验，且检验结果必须符合上表规定：

　　1 抗拉强度标准值;

　　2 纤维复合材料与混凝土正拉黏结强度;

　　3 层间剪切强度。

　　4.5.3 在材料性能检验和桥梁加固设计中，纤维复合材料截面面积的计算应符合以下规定：

　　1 对纤维布材，应按纤维的净截面面积计算，即取纤维布材的计算厚度乘以宽度，纤维布材的计算厚度应按其单位面积质量除以纤维密度确定。

　　2 对单向纤维板材，应按不扣除树脂体积的板截面面积计算，即应按实测的板厚乘以宽度计算。

　　4.5.4 纤维复合材料的单位面积纤维质量和纤维体积应符合下列规定：

　　1 单层碳纤维布材的单位面积纤维质量，不应低于200g/m2,不宜高于300g/m2。单向碳纤维板材的厚度不应小于1.0mm，不宜大于2.0mm;板的宽度不宜大于150mm;碳纤维体积含量不应低于60%。

　　2 单层芳纶纤维布材的单位面积纤维质量，不应低于280g/m2,不宜高于830g/m2。

　　3 玻璃纤维布材的单位纤维质量，不应低于300g/m2，不宜高于600g/m2.

　　4.6 胶黏剂

　　4.6.1 桥梁加固用胶黏剂，根据所加固结构的重要程度分为A级胶与B级胶;其中A级胶用于重要结构或构件的加固，B级胶用于一般结构或构件的加固。

　　4.6.2 桥梁承重结构(构件)加固用浸渍、粘贴纤维复合材料的胶黏剂的安全性能指标必须符合表4.6.2的规定，不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等作为浸渍、粘贴胶黏剂。

　　4.6.3 浸渍、粘贴芳纶纤维符合材料用的胶黏剂，其安全性能指标不应低于A级胶的要求，采用的递交与修补也应与之相匹配。