公路旧桥加固技术培训课件（基本原则、工作程序及设计方案比选）

内容摘要：

1.1加固的基本原则
(1)桥梁结构不能满足结构安全或正常使用要求时，必须进行加固。
(2)加固后的桥梁结构整体寿命应恢复到原设计的桥梁寿命。
(3)加固设计应与施工方法紧密结合，并采取有效措施，保证新老结构连接可靠，协同工作。
(4)对于大桥、特大桥，应有多个加固方案，并进行方案比选、经济评价和可行性研究报告。

（5）加固设计及施工应尽量不损伤原结构，避免不必要的拆除或更换。
（6）加固设计应根据加固后结构的实际应力情况和实际的边界条件进行承载力验算。
（7）在加固施工过程中，应尽可能减少对交通的干扰，并采取措施，减小对环境的污染。
（8）加固施工过程中，应采取安全监测措施，确保人员及结构安全。

1.1.1 桥梁改造加固方案设计的原则

根据桥梁使用功能、病害检测分析和鉴定评估结果，桥梁结构加固设计应分为：
● 承载力加固（强度加固）；
● 使用功能加固（刚度加固）；
● 耐久性加固；
● 和抗震加固等四种情况。

① 承载力加固是确保结构安全工作的基础，是桥梁改造加固设计的核心内容，其内容包括正截面抗弯承载力加固和斜截面抗剪承载力加固两部分。
承载力加固一般是采用加大截面尺寸和配筋等方法补充承载力的不足，设计时应考虑桥梁带载加固分阶段受力的特点，注意新加补强材料与原结构的整体工作。
② 使用功能加固是确保桥梁正常工作的需要，主要是对活载变形或振动过大的构件，通过加大截面尺寸，增加截面刚度等方法予以加强，以满足结构使用功能要求。

③ 耐久性加固是指对结构损伤部位进行修复和补强，以阻止结构损伤部分的性能继续恶化，消除损伤隐患，提高结构的可靠性，提高结构的使用功能，延长结构使用寿命。
④ 抗震加固是对遭受地震破坏或可能遭受地震破坏的结构进行修复和补强、提高结构的延性和整体工作性能、增强结构的抗震能力。

在对桥梁结构病害检测分析和鉴定评估的基础上，根据技术经济条件和使用要求，有针对性地制定加固方案，是桥梁改造加固方案设计的重要内容。
桥梁改造加固设计应注意各种加固方法的综合利用，通过调整结构内力，尽量地减轻原有桥梁的负担，将加固补强的工作量压缩到最少。

1.2 加固工作程序

1.2.1 桥梁现状评价

桥梁现状评价是建立在对桥梁技术状况、各部位缺陷、病害进行全面细致的检查与检测基础上，对其进行使用功能评价和承载能力评价。
（1） 使用功能评价
①设计技术标准：
包括原设计荷载标准、桥面净空、孔径、基础埋置深度等是否满足运营要求；

②桥涵各部件完好程度：
各部件能否保持正常使用，如桥面平整度、伸缩缝、泄排水设施、支座、栏杆、人行道等构件的完好状况。
上下部承重结构质量状况，有无裂缝、腐蚀、风化、疲劳等破损现象及挠曲、沉陷等位移变形现象，以及对桥梁整体正常使用功能的影响程度；

③ 桥梁养护状况及意外事故的分析：
是否经常对桥梁进行检查、养护；养护难易程度，经常性养护费用及养护材料、机具设备消耗情况；有无发生过意外事故，发生事故的几率，处理发生事故难易程度等，并对影响桥梁使用功能进行分析，做出评价。

1.2.2 承载能力评价

承载能力评价包括以下内容：
① 原结构检算
原结构检算是基于原设计图纸（无图纸时，应实测有关设计结构尺寸参数），对桥梁结构承载能力极限状态、正常使用极限状态和桥梁地基与基础的承载能力进行验算。
② 基于检测结果的承载能力评定
根据桥梁结构或构件的检测评判结果，确定承载能力检算系数、恶化系数和截面折减系数以及活载影响修正系数的合理取值，对桥梁结构承载能力极限状态、正常使用极限状态和桥梁地基与基础的承载能力进行评定。

③荷载试验鉴定
当通过桥梁调查检测与检算分析不足以鉴定桥梁承载能力时，可采取荷载试验测定桥梁在荷载作用下的实际工作状态，结合桥梁调查、检测与检算来评定桥梁的承载能力。

1.2.3 加固工程可行性研究报告

根据桥梁使用功能和承载能力评价的情况，如果桥梁主要承重构件需要进行加固，则应委托有加固设计经验的单位进行加固工程可行性研究工作。
《公路旧桥加固工程可行性研究报告编制办法》（草案）

1.2.4 加固工程施工图设计

加固工程可行性研究报告经评审并补充完善后，经有关部门批准后，方可进行加固工程施工图设计工作。
1.2.5 加固工程施工、监理招标
加固工程施工图设计评审通过后，进行加固工程施工、监理招标。

1.2.6 施工组织设计

由中标施工单位编制加固施工组织设计，经监理批复后，开始施工。
1.2.7 施工
施工时应采取确保质量和安全的有效措施，并应遵照有关现行桥梁规范进行施工。
1.2.8 竣工验收
按《公路旧桥加固工程竣工验收办法》（草稿）进行验收。

1.3 加固设计方案的比选原则与要求

1.3.1 进行加固方案比选时，应遵循以下原则：
（1）结构验算分析简单，构造措施合理；
（2）施工过程中对环境的影响要小；
（3）施工难度小，工艺成熟，质量和工期易于控制；
（4）施工过程中安全有保障；
（5）工程费用经济合理；
（6）加固后的结构耐久性好，后期养护费用小。
1.3.2 比选要求
（1）各加固设计方案应进行同等深度的比选。
（2）针对以上比选原则，应列表进行综合比选。

1.4 常见的桥梁病害及功能不足

在役桥梁结构随着使用时间的延续，受结构使用条件变化及环境侵蚀等因素的影响，会使结构受到不同程度的损伤，造成桥梁病害，使结构性能退化，使用功能逐步降低。由于道路等级、荷载等级的提高，交通量的增长，原有桥梁的功能已经不能满足要求。
结构受到损伤后，需要对结构损伤原因和程度进行分析，确定结构损伤后的承载能力和剩余寿命。在此基础上进行分析，根据经济技术条件提出结构处理措施，如维修、改造、加固或拆除重建等。

1.4.1 桥梁结构病害

桥梁结构的病害形式多种多样，引起病害的原因很复杂，从引起病害的原因分析，可以将其划分为两大类：
第一类为由环境作用引起的混凝土结构损伤与破坏。由于混凝土的缺陷（例如裂隙、孔道、汽泡、孔穴等），环境中的水及侵蚀性介质就可能渗入混凝土内部，与混凝土中某些成份发生化学、物理反应，引起混凝土损伤，影响结构的受力性能和耐久性。
第二类为由荷载作用或设计、施工不当造成的混凝土结构损伤。例如，由于超载作用引起的裂缝，冲击作用引起疲劳破坏。构造措施和施工方法不当引起结构裂缝等。

第一类由于环境作用：
（1） 混凝土的碳化
指混凝土中氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧化碳或其它酸性气体发生化学反应的过程。
（2） 氯离子的侵蚀
氯离子对混凝土的侵蚀是氯离子从外界环境侵入已硬化的混凝土造成的。
（3） 碱—骨料反应
碱—骨料反应一般指水泥中的碱和骨料中的活性硅发生反应，生成碱—硅酸盐凝胶，并吸水产生膨胀压力，造成混凝土开裂。

（4） 冻融循环破坏
渗入混凝土中的水在低温下结冰膨胀，从内部破坏混凝土的微观结构。经多次冻融循环后，损伤积累将使混凝土剥落酥裂，强度降低。
（5） 钢筋锈蚀
混凝土中钢筋腐蚀的首要条件是钝化膜破坏，混凝土的碳化及氯离子侵蚀都会造成覆盖钢筋表面的碱性钝化膜的破坏，加之有水分和氧的侵入，就可能引起钢筋的腐蚀。
对于在役结构而言，提高混凝土结构耐久性的基本思路是在清除病害根源的基础上，封堵裂缝，修补破损混凝土；增设防水层，防止水分的侵入。

第二类为由荷载作用或设计、施工不当造成：
（1）结构性裂缝（受力裂缝）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004规定：钢筋混凝土构件计算的特征裂缝宽度不应超过下列规定的限值：
Ⅰ类及Ⅱ类环境 0.2mm
Ⅲ类及Ⅳ类环境 0.15mm

(2)非结构性裂缝
①收缩裂缝
混凝土表面收缩变形受到混凝土内部约束或其他约束限制时，即在混凝土中产生拉应力，引起混凝土开裂。
②温度裂缝
钢筋混凝土结构随着温度变化将产生热胀冷缩变形，这种温度变形受到约束时，在混凝土内部就会产生拉应力，当此应力达到混凝土的抗拉强度极限值时，即会引起混凝土裂缝，这种裂缝称为温度裂缝。

投稿会员：芳华