《公路桥梁加固设计规范》_宣贯及技术培训讲座

《公路桥梁加固设计规范》宣贯及技术培训讲座宣贯及技术培训内容提要12345总则及基本规定增大截面加固法体外预应力加固法粘贴钢板加固法6改变结构体系加固法《公路桥梁加固设计规范》《公路桥梁加固施工技术规范》7桥梁加固、桥梁维修粘贴纤维复合材料加固法一．1总则：原则——安全适用；技术可靠，经久耐用；经济合理；保护环境。目的——恢复使用功能；提高承载力；增强安全耐久性；适应地震性能。决策——依病害程度及使用功能要求，在检测，评定的基础上，进行社会、经济、技术比较。社会性：具有时代标志，列入文物、地域象征等；经济性：加固投入资金/加固后使用年限；技术性：加固设计及施工的可靠性，技术难度及实现的程度；Ι.总则及基本规定设计内容Ι.总则及基本规定二.3基本规定3.2基本假定：3.2.1分阶段受力加固时结构的载荷仍由原结构承担。加固后的组合截面承担后续载荷1）原构件验算荷载：自重、恒载（未卸除的桥梁恒重）、新增构件恒重（由原构件承担的恒重）称为一期荷载。进行施工验算时还应计入施工荷载及施工中的温度效应及混凝土收缩、徐变等；2）原构件截面验算：应计入荷载安全系数，考虑原构件的损伤折减，依次进行施工阶段验算；设计内容3）组合截验算荷载：含自重在内的恒载（扣除一期荷载），作用在桥上的可变荷载称为二期荷载，并计入附加荷载的组合值。4）组合截面验算：截面几何性质按不同材料的组合截面计。受损的原构件应适当弱化处理。因而，原构件承担一期及二期荷载的分配值，组合构件的新增材料只承担二期荷载的分配值。Ι.总则及基本规定3.2.2应变值符合平截面假定结构处于材料的弹性阶段，截面应变应符合虎克定理，视弹性模量E为常量。如果承载力达到极限状态时，材料则进入弹塑性阶段，材料的弹性模量E成为变量，平截面假定失效。3.2.3与3.2.4是以原结构的混凝土或钢筋强度达到其设计强度值、来控制其极限承载能力。此时混凝土的极限应变值可以取到=0.0033。即受压区应力图式成矩形。如果原结构材料的应力使用过高，会使原结构遭达到破坏，由组合截面新增材料需承受全部外载时，则有必要考虑加固的经济性。cdfsdf'cdfsdfcuΙ.总则及基本规定3.2.5加固后的承载能力是依原构件中混凝土或钢筋达到其设计值控制使用。受拉区增大截面、贴钢板、贴碳纤维等，其材料的使用率一般受原构件受拉钢筋的控制，不可能充分发挥其能力。因而，多贴只会降低其使用率，对承载力的提高无益。在受压区增高混凝土加固时，则考虑到混凝土的塑性发展，中性轴的上移，新增混凝土的抗压能力的提高，按分阶段受力计算承载力影响不会太大。抗剪加固新增材料后，设计亦应考虑分阶段受力的特点。Ι.总则及基本规定sdf构件加固方法5增大截面加固法6粘贴钢板加固法7粘贴纤维复合材料加固法8体外预应力加固法9改变体系加固法Ⅱ、构件加固方法设计内容Ⅱ构件加固方法一．5增大截面加固法5.2.1①必须采用当前结构现场实测强度。在承载力检测时给以确定。②实测结构混凝土标准强度不宜过低。因为加固后的构件承载力是依原构件混凝土及钢筋达到设计值确定，该值过低时，加固后的承载力难以提高而满足要求，加固则失去了意义。5.1.3核心是结合面必须牢靠而无相对错动。否则不可能共同受力，使计算模式变异，不能正确反映受力特征。增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法5.2.2仅在受压区加厚混凝土加固时，原构件即是受压区进入塑性阶段，由于混凝土应变发展很快，其压应力会迅速由新加混凝土承担，加上中性轴的移动，原构件受压边处于卸载状态。因而可以按《JTGD62-2004》第8.1节进行。但是，考虑结合面的混凝土收缩差时，应计入混凝土的徐变影响，加厚层内按构造应配置钢筋，特别注意配置结合面上的抗剪钢筋。增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法5.2.3受弯构件承载力极限状态，是指材料的应力用到设计强度或值。此时的应变提升很快，应力增幅停滞或缓慢，因而受压区混凝土应力可以等效为矩形。此时的结构截面应力不再成直线分布，也不符合平截面假定。因而不能按平截而假定求得！因为钢筋混凝土结构按平衡设计或低筋设计时，承载能力均由钢筋控制。因而，的求得采用原结构受拉钢筋达到设计值来控制，即：2222111112()2hossdshvsxEsfxEcdfsdf2s1sdf增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法新增钢筋比原构件钢筋滞后一期载荷，同步增长使原构件钢筋应力先达到设计值。如果原构件钢筋应变继续增加，虽然其应力停止增大，但存在着拉断的可能。新增钢筋的应力虽则有所放大，但随着的值增大在减小，一般很难达到设计值。2222111112()2hossdshvsxEsfxE1s0102hh1s2sdf增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法增大，即新增钢筋离开中性轴较远；1减小，卸载加固（减小）；2加大新增钢筋面积，在应变一定的情况下提高承拉力；3给新增钢筋施加预拉应力，使其与原钢筋同时达到设计值。4如果要提高加固构件承载力02h02h02h02h1s1dM22ssdsyf增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法5.2.6受弯构件达到受弯承载能力极限状态时，新增纵向普通钢筋的拉应变11021022)()(xxhxxhccus（5.2.6-1）是由图5.2.6所示的几何关系求得。但是，依截面应变值求时，截面应变并非线性分布，其求法值得讨论。2scu2s增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法《讨论》：1）结构承载能力达到极限状态时，材料已进入弹塑性阶段，平截面假定只适用于弹性阶段，在弹塑性或塑性阶段不能依平截面假定的几何关系推求新加材料应变。以混凝土设计强度及标准强度相应的应变为例00065.01045.3/4.22/4codEf00094.01045.3/4.32/4cckEf材料在标准强度以内时，基本上能处于弹性阶段，可以利用平截面假定。采用极限压应变时，材料已进入塑性阶段，其应力虽不再增长，但时，弹性模量值的下降，增长很快，呈曲线变化！50C0033.0cucEc增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法2）在弹性阶段，截面的应力、应变呈直线变化时，其压应力呈三角形，并非矩形应力图式。结构进入塑性阶段后，受压区应力图式近似成为矩形，采用β的折算办法求合力可行。求中性轴位置显然不合理，其所得非线性变化的中性轴位置。增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法3）依《JTGD62-2004》第3.1.4、3.1.5条混凝土的设计强度及弹性模量求相应的应变值：式中受压区边缘采用，依直线推求，显然扩大了10.5～4.5倍。cdfEcc0.0033cu2s增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法4）按平截面假定计算，必须限制在线性范围内。混凝土的应变图如下：（见结构设计原理图）2sc增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法由图可知，在0～0.0006的范围内，基本上成线性变化，大于0.0006时，成曲线变化。显然，采用推求是不合理的。5）原结构一般都是按平衡设计或低筋设计，因而依3·2·5条限制，原结构受拉钢筋会首先到达而控制设计。以（第一阶段弯矩的组合值）求滞后应力时，无需采用组合值，并且不能含施工荷载值。c0.0033cu2s1sdf1dM1c增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法《建议》：求时，宜采用容许应力法计算。依原结构上下缘应力为、控制。若原构件截面有效高为，受压区高度为，钢筋弹模为，而增加材料后的组合截面，相应值为、、时。则：202221110112()2sssdssEhxfEhx2s1cdf1sdf1ho1X1sE2oh2X2sE增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法式中：/为两种钢筋的折算系数，为原构件构件受拉钢筋的后期贡献值。为钢筋位置的影响系数。202221110112()2sssdssEhxfEhx2sE1sE11()sdsf112222xhoxhoⅡ、构件加固方法5·3·1公式（5·3·1-1）中、的求值在（6.3.1-2），（6.3.1-3）中依应变不超过，扣除一期荷载应变后的剩余值作为新增混凝土及新增钢筋的贡献值。《讨论》：控制量采用应变时，结构的材料已进入弹塑性阶段。因为混凝土应变能保持线性变化的范围大约在左右。2c2s0.002cu0.002cu0.0006c增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法《建议》：依混凝土应力达到设计值作为极限承载力求、。即22111()cccdccEfE22111()cscdccEfE2c2s增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法5·3·3在两侧加厚偏心受压构件增大截面中，公式（5·3·3-1）、（5·3·3-2）、（5·3·3-3）、（5·3·3-8）及（5·3·3-7）中新增材料恢复应力：《讨论》：①受压较大边的新增混凝土参与受力后，当其达到时，原结构混凝土应力是否超过值，一期载荷较大时，新加混凝土的应力滞后如何考虑？②式中受压区为X，未区分新、老混凝土的差异。③当新增钢筋达到时，原配筋应力不会滞留在值不变。特别是新增钢筋强度低时，原配钢筋有可能断裂！④新增混凝土强度低时，原构件混凝土实际强度增长较快将两者统一在一起计算，取控制是否合理？2cdf1cdf2sdf1sdf1sdf增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法《建议》：①第一期的轴力应由原构件承担，并产生一期应力、;②第二期轴力由加固后的组合截面承担，按变形协调条件，分别计算原构件新增材料的二期应力。1c1s增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法③以原结构的控制截面的材料应力达到其设计强度作为加固结构承载力的极限值。亦即：第二期受压构件容许的应变值为：1112cccdcEf或1112sssdsEf（受拉）222222cccscsEE222sssE222sssE则或（受拉）增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法对于偏心受压构件，再计入所求应力点在截面中的位置影响系数。5·3·4式（5·3·4-1）5·3·5式（5·3·4-2）0111(1)scashExhc'222()oscushxxhc增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法①依受压较大边应变为控制，由平截面变形的直线关系求未知量。当截面应变进入塑性状态后，截面变形不再保持平截面变形，因而本身几何关系不成立；②在材料进入弹塑性或塑性之后，受压区应力图形从三角形趋向于矩形。而中性轴到受压侧边缘高度的折算为受压区高度采用系数：β取0.5时为三角形应力图式（线性分布）；取1.0时全部为矩形应力图式（全塑性分布）；采用β=0.8，则表明为弹塑性阶段（非线性分布），依此求得的中性轴位置（x/β）为非线性时的位置。讨论5·3·4～5·3·6条在条文说明中图5-1、图5-2是按直线应变图式求、是否妥当可以考虑？2s2s增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法结合的剪力主要由以下三种力传递：①骨料咬合作用力。即界面上凹凸不平的部分产生和咬合力；②摩擦作用力。即结合面滑动时，界面上产生磨擦作用力；③钢筋的暗销作用力。1235·4·2在受压区增加混凝土增大截面加固时，新老混凝土共同工作是靠结合面的抗剪来保证的。增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法对于不设锚固钢筋的结合面，剪力主要由咬合作用力和摩擦作用力传递。依《JTGD62-2004》及参照《美国公路桥梁设计规范》（AASHTO14版）规定，结合面抗剪承载力应符合：222sssE00.45aaVVMPbho（5·4·2-1）对于结合面设置暗销锚固钢筋时，同一竖向截面配置不少于的结合钢筋时，结合面抗剪承载力应符合：02aaVVMPbho（5·4·2-2）)(3.02mmfbSsav增大截面加固法Ⅱ、构件加固方法二.6粘贴钢板加固法6.2.3加固钢板的拉应变值：111()()cucsphxhxxx（6.2.3-1）是按平截面假定确定钢板的拉应变。spsp粘贴钢板加固法Ⅱ、构件加固方法《讨论》：①当受压边