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桥梁上部加固技术1梁式桥上部结构常见缺陷及其原因1.1梁式桥上部结构常见的主要缺陷一混凝土梁式桥上部结构的缺陷（1）在混凝土梁式桥上部结构中产生的主要缺陷，根据其结构类型、构造形式、使用构件、建桥处地理气候条件以及使用情况等的不同，其产生的部位、种类和程度也不同。（２）混凝土梁式桥中的主要缺陷往往从表层发生的各种异常现象中反映出来，如裂缝、磨损、剥落、掉角、露筋、锈蚀、蜂窝麻面等等。（３）混凝土桥由于暴露在自然界中，缺陷长年累月地受到自然界各种因素的影响，缺陷会扩大、发展、加深。(4)在混凝土桥中，许多缺陷和原因不是一一对应的，不少情况是由一个因素引起，而其他因素则多为促进缺陷发展的原因。二桥梁车辆荷载设计标准偏低，承载能力不足（１）正常使用桥梁的承载能力是由其设计荷载标准所确定的，但为了适应道路运输对桥梁载重要求的发展，设计规范在不断的修订，设计用的汽车荷载也在不断的增大。（２）很多根据“旧规范”设计的桥梁仍在使用，这些桥梁上部结构承载能力要比现行规范要求的荷载设计标准为小，这样就出现了各种承载能力桥梁并存的情况。（３）从现实的交通情况来看,实际行驶的车辆,其载重往往超过桥梁的承载能力。因此，许多旧桥由于荷载等级偏低，承载能力不足使桥梁结构受到损害。三桥面净宽偏小，影响桥梁的通过能力由于道路交通的不断发展，显得许多旧桥修建标准偏低，桥面窄小，致使车辆不能顺利流畅通过。为此，往往必须采取拓宽加固的措施，从而达到增加桥面净宽，提高桥面车辆通过能力的目的。1.2梁式桥主要缺陷的种类及原因分析一梁式桥主要缺陷的种类混凝土梁式桥主要缺陷中，除设计荷载偏小，承载能力和通过能力不足是由于人为与客观的原因造成的外，其他主要由于设计、施工和外界因素等原因造成的，分类如下图3-4-1：二梁式桥上部结构主要缺陷的原因分析1.设计方面的原因：设计上引起的缺陷主要有结构不合理、计算上的错误以及设计施工图不完善等三方面。（１）结构不合理：在桥梁设计方案的选择过程中，一般由桥梁地质条件、施工方法、经济指标、使用要求等多方面的因素来决定所选用桥梁的结构形式。如果结构选择确定不合理，将会使桥梁建成后有可能发生缺陷。（２）设计计算方面的错误：在桥梁设计计算过程中，由于计算错误和取值差错等原因可能使桥梁建成后就出现问题。（３）在构件的一些特殊部位的设计错误：如构件的角隅处，预应力钢筋的锚固处。（４）设计施工图纸不完善：在设计图纸中，钢筋和预应力钢筋的布置往往存在一些问题。2.施工方面的原因：（1）材料性质不好：施工中所采用的混凝土、钢筋、预应力刚才等材料，如质量不好，不符合规范要求，常常是导致桥梁结构产生各中缺陷的内在因素。（2）施工质量不好：在混凝土结构物产生破坏的原因，最多的是由于施工质量不好引起的。（3）施工操作人员的技术熟练程度与素质，也对施工质量起着重要作用。（4）以下就容易产生缺陷的主要工种作一概略说明：①钢筋安装：钢筋网和钢筋骨架在安装中最容易出现的是安装后钢筋混凝土的保护层太厚或太薄的问题。②混凝土的浇注和养生：混凝土浇注不慎会导致结构出现空洞、蜂窝麻面等缺陷；养生不足又会使结构出现裂缝。③预制构件的安装：预制构件安装不好，如尺寸出现偏差，断面尺寸有可能不足，从而使结构强度存在问题。④模板等临时工程的设置：模板设计不好，或拆除过早，也都能导致结构出现缺陷。3.外界因素：外界因素指行驶于桥梁上的车辆流量的不断增加，车辆载重的加大；突发事故的发生；自然界的特大灾害；周围恶劣的环境以及桥梁基础产生破坏，出现不均匀沉陷等等。2桥梁维修加固的主要方法2.1桥梁维修加固的一般原则一桥梁需要加固的现状1.桥梁承载能力不足，按照现行需要通行的车辆进行验算不能满足强度要求。评定旧桥承载力可采用理论分析计算或实际荷载试验的方法。采用理论分析计算法评定校核旧桥承载力，并确定是否需要加固时，又可采用以下两种做法：（1）采用实际计算应力与容许应力进行大小比较的方法。即实际荷载作用下构件所产生的计算应力大于材料实测容许应力则需加固；反之，采用维修养护即可。（2）采用实际计算内力（主要是弯矩）与构件容许内力比较分析法。即若实际荷载作用下，构件必须承受的最大内力大于构件可能承受的内力时，则需加固，反之，不需加固。2.桥梁局部产生破损，如裂缝、剥落等，若破损严重，已不能满足强度要求时，应尽快对个别构件进行加固，若破损不严重，对强度要求没有影响时，可不需加固。3.桥面宽度不足，影响车辆通过能力时，应进行拓宽加固。4.桥梁局部或整体刚度不足，已影响正常使用时，为提高其刚度，需进行加固。5.因战争或遭受特大自然灾害，桥梁受损需进行抢修工作，以及为保证重车临时通过桥梁时的安全，需对桥梁进行临时加固。二桥梁加固方法的选用原则1.桥梁加固一般以不更改原建筑形式为原则，只有在复杂的情况下，才更改其结构。2.桥梁加固视旧桥的情况、承载能力的减弱程度以及今后的任务有以下几种加固方法：①扩大或增加原结构构件截面，以提高原结构的强度和刚度。②以新的结构代替旧的应力不够的结构。③改变原结构的受力体系，使原结构减少受力。④对原结构施加外应力（如预应力），以改变原结构的受力图形，达到提高桥梁刚度和强度的目的。3.采用扩大或增加桥梁构件截面的方法进行加固时，应注意新加部分和原有部分的结合。4.不管采用何种加固方案，应考虑投资少、工效快、不中断交通、技术上可行、有较好的耐久性等方面的要求。2.2桥梁维修加固的主要方法1.扩大或增加构件截面法，包括以下几种形式：①桥面补强层加固法。②增加梁截面和配筋加固法。③钢板粘贴或增设其他钢梁，以作成组合梁的加固方法。2.改变结构体系法：①增设纵梁法。②增设立柱或桥墩，使简支变连续，或改桥为涵的改变结构体系法。③对结构施加预应力的预应力法。④更换部分或全部主梁的换梁法。维修加固的主要方法见表：(表3-4-1，续表)桥梁加固改造应注意的问题进行旧桥加固改造工作前，需要先进行详细的设计工作。对关键的技术措施，应先进行室内试验，掌握其技术要求和检验方法。加固设计时应注意以下几点：1、加固后的桥梁，在使用荷载作用下，原有结构和新增的结构各部分的强度、刚度和裂缝，均应符合现行设计规范的要求。2、当仅要求提高活载能力时，加固改造工作可以在原结构保持恒载应力状态下进行。此时，原有结构的全部恒载和加固改造后所增加的恒载，均由原结构和新增加的构件或加大后的截面共同承担。3、如果通过检测和计算，原结构的工作应力已接近或已超过允许值，需要减少原桥的恒载内力，应采取一定的卸载措施，如：减少拱上填料；用轻质材料更换原桥面铺装层；用外加预应力使桥梁产生附加上拱度，或者在桥梁的跨中部位适当的顶起，使桥梁在卸去部分恒载的情况下进行加固，此时新构件（截面）除与原结构共同承担活载外，还承担原有结构的一部分恒载，新旧结构按整体受力计算。4、采用增大截面法进行旧桥加固改造时，由于新旧结构的材料性质或混凝土之间收缩率的不同，引起结构内力的重分布，在新旧材料或新旧结合面处将出现较大的拉应力，极易出现裂缝而影响结构的整体性。因此，必要时应该进行收缩应力的计算；在新旧材料或者新旧结构之间的结合面处采用增加纤维和采用性能相近的材料进行补强。为减少混凝土收缩的不利影响，新浇筑混凝土不宜采用过高等级的水泥和较大的水灰比，并在新浇筑混凝土中设置钢丝网或者尽可能采用性能相近的材料进行加固补强。3桥面铺装层的维修与加固3.1概述1.桥面板的作用：①道路桥梁桥面行车道板，起着直接承受作用于桥面铺装上的荷载，并传递分配荷载的作用。②桥面板与铺装层、伸缩缝一起，直接承受汽车车轮载荷的作用，应力集中显著。桥面板是桥梁主要构件中承受荷载和应力最大的构件之一。③随着过桥车辆大型化、重型化以及交通量的迅速增长，车辆对桥梁构件的冲击力增加，应力超过的频率、疲劳的影响都越来越大。这样，桥面板经常发生破坏。2.桥面板产生破坏的影响：①钢筋混凝土桥面板出现破坏的形式，一般与其他混凝土构件相同，有裂缝、磨耗、剥离、露筋、锈蚀，严重的还会出现碎裂、脱落、洞穴等。②桥面板出现破坏的原因主要是设计不当，施工质量不良以及使用中遭到外界荷载的影响等。③桥面出现碎裂、脱落等破坏现象后，必须采取措施对其进行维修和加固。3.2桥面板的修补措施1.桥面进行局部维修时，应将破损部分凿除（如图3-4-2），再浇注新鲜混凝土，注意养护。2.在上述情况下，如桥梁负荷能力允许，也可采用加铺一层2~3cm厚的沥青混凝土的方法进行修补。3.桥面板的破裂和其他损坏特别显著、混凝土质量或施工状况特别不良，且无适用的修补方法或无法期待修补效果时，必须采用重新浇注新的混凝土桥面板等措施。4.根据桥面损坏产生原因的不同，桥面板损坏修补措施如下表：序号损坏原因修补措施1过大的轮重作用加固桥面板，限制车辆载重2过大的冲击作用桥面铺装、伸缩缝装置的养护维修3设计承载能力不足加固桥面板、重新浇注混凝土或更换桥面板4混凝土质量与施工不良重新浇注桥面板或更换桥面板5分布钢筋数量不足加固桥面板6由于主梁作用产生负弯矩或拉应力作用加固桥面板7桥面板的刚度不够加固桥面板（增大桥面板刚度或缩短跨径）8桥面板自由边的过大弯矩的作用设置横梁、加固桥面板或重新浇注部分混凝土9由于支承梁不均匀下沉而产生的附加弯矩作用设置横梁分担主梁的荷载及加固桥面板桥面板损坏的修补措施3.3桥面补强层加固法⒈桥面补强层加固的常用方法：①在旧有混凝土或钢筋混凝土桥面板上，重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层，这种方法称为桥面板补强层加固法。此法既能修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板，又能加高原有梁板的有效高度，增加梁板的抗弯能力，改善铰结梁板的荷载横向分布，从而提高桥梁的荷载能力。②采用桥面补强层加固施工比较方便，可与一般修筑桥面混凝土铺装层一样进行。这种加固法对双车道或桥面拓宽的梁板桥，可以两边分开先后施工，对交通影响不大。同时，还可以结合道路路面维修养护工作一起进行，有利因素较多。③桥面补强层加固的常用方法有：采用钢筋网与混凝土、钢筋网与膨胀混凝土、钢纤维混凝土等，桥面补强层加固方法种类如表3-4-3所示。国内采用最多的是钢筋混凝土补强层加固。⒉桥面补强层加固法的设计计算：桥面补强层加固设计计算的前提是，补强层能与旧桥面结合良好，能成为一个牢固的整体。《桥规》规定：当水泥混凝土铺装层与板能共同受力时，板的计算厚度可计入扣除磨耗层（不少于2cm）后的水泥混凝土铺装层的厚度。可见，计入补强层厚度后的构件强度计算与通常钢筋砼梁一样。3.4桥面补强层加固法的施工⒈桥面补强层加固法的施工工艺流程：凿除破损混凝土、凿毛结合面焊接或埋设钢筋表面处理（清扫、干燥涂粘结剂）安装补强钢筋网浇注混凝土补强层养生⒉桥面补强层加固法的施工措施桥面补强层能否达到预期效果，关键取决于新旧混凝土能否牢固地形成一个整体。因此，为确保新旧结构共同受力的可靠性和耐久性，需要从施工工艺上采取适当措施，以提高新旧混凝土的粘结程度。一般可采取以下措施：①对旧桥面进行凿毛处理：先凿去桥面铺装（若为沥青混凝土铺装层，务必全部凿除），然后再凿去部分梁顶面混凝土，约2cm左右，并使表面粗糙，成齿状形，箍筋外露。②对结合面进行适当处理：如采取清扫、干燥等措施。③为使新旧混凝土有更好的粘结性，在凿毛后的混凝土面上可涂抹一层胶结剂。④加设新旧混凝土之间的联系钢筋：可在旧混凝土层上设置钢筋锚，加设钢筋锚示意图如图3-4-3所示，也可把补强层钢筋网与底层钢筋焊接。⑤采用干硬性混凝土或钢纤维混凝土浇注补强层，以减少新浇混凝土的收缩，从而减少新旧混凝土之间产生的差动收缩力，提高补强效果。⑥补强层混凝土浇注后，应加强养护，避免使补强层过早受力，故可采取在桥面上架设临时浮桥的方法。4增大梁截面和配筋加固法4.1概述⒈当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常可采用增大构件截面和增加配筋的加固方法。⒉对抗拉强度不足的简支梁进行补强