加固设计规范讲解

请各位稍候《公路桥梁加固设计规范》讲解华南理工大学土木与交通学院桥梁室单成林2008年11月1总则1.0.1为了提高公路桥梁的加固设计水平，指导桥梁加固设计，满足安全适用、技术可靠、经久耐用、经济合理、环境保护的要求，制定本规范。1.0.2本规范适用于各类公路桥梁以恢复使用功能、提高承载能力、增强安全性和耐久性为目的的加固设计。一般养护工程可参照使用。1总则1.0.3桥梁加固前，应按照有关要求及相关规范对其技术状况、承载能力进行检测、评定，并对建设方案进行社会、经济、技术比较。1.0.4有特殊使用要求的桥梁，其荷载标准、加固设计基准期、功能要求通过专门研究确定。1.0.5公路桥梁的加固设计除应满足本规范有关规定外，尚应符合国家、行业相关标准、规范的规定。3基本规定3.2加固设计计算基本假定：3.2.1桥梁加固时，应考虑分阶段受力，在新加材料与原结构(构件)未有效结合前，其恒载(含新加材料重量)应由原结构截面承担;有效结合后施加的荷载(恒载、活载、附加载)由加固后的组合截面承担。3.2.2在不同受力阶段，截面变形符合平截面假定。3.2.3在极限状态下，原结构受压区边缘混凝土的应变达到极限值，截面受压区应力可以简化为矩形计算，混凝土取抗压强度设计值。3.2.4在极限状态下，原结构受拉区钢筋仍为理想弹塑性材料，钢筋取抗拉强度设计值。3.2.5混凝土结构加固后的极限承载力，应以原结构截面中混凝土或钢筋强度设计值控制。3基本规定3.3加固基本原则与设计程序：3.3.1加固设计应依据原桥梁竣工图和设计图及检测评估报告进行，并经现场核对。3.3.2加固设计计算，应考虑结构病害影响、材料劣化、新旧材料的结合性能及材性差异。材料、几何等参数的取值，应采用桥梁现状的检测结果。3.3.3加固设计应进行各施工阶段构件的强度、稳定性及结构变形验算。3.3.4加固后的结构验算应考虑附加荷载(温度变化、混凝土收缩及徐变、预加应力、墩台位移、安装应力等)的影响。3.3.5改变结构体系加固时，结构构件任一截面上的应力不宜超过材料强度的设计值。3.3.6加固验算时，应根据桥梁建设年代的设计荷载、材料性能进行相应计算。3.3.7桥梁加固设计可按下列程序进行:加固工程可行性研究(含估算→加固方案初步设计(含概算)→加固施工图设计(含预算)。4加固用材料4.2.1桥梁结构加固用混凝土的强度等级应比原结构构件提高一级，且不得低于C30;当采用预应力混凝土进行加固时，其强度等级不得低于C40。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加固用材料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/㎡岁耐，不宜高于300g/㎡。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/㎡，不宜高于830g/㎡。3玻璃纤维布材的单位面积纤维质量，不应低于300g/㎡，不宜高于600g/㎡。4.6胶粘剂4.6.1桥梁加固用胶粘剂，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。4.6.8桥梁加固用胶粘剂应进行毒性检验，对完全固化的胶粘剂，其检验结果应符合实际无毒卫生等级的规定。4.6.9在桥梁加固用的胶粘剂中，不得使用乙二胺作为改性环氧树脂的固化剂;不得在其中掺人挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂。5增大截面加固法5.1一般规定5.1.1本方法适用于钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件、钢筋混凝土受压构件的加固，以提高受弯构件的抗弯承载力、抗剪承载力和刚度;提高受压构件的正截面承载力和刚度。5.1.2按现场检测结果确定的原结构构件混凝土强度应满足下列要求:1钢筋混凝土受弯构件不应低于C20，受压构件不应低于C15。2预应力混凝土构件不应低于C30。5增大截面加固法5.1.4增大截面加固桥梁构件的作用(或荷载)效应，按下列两个阶段进行计算:1第一阶段:新浇混凝土层达到强度标准值之前，构件按原构件截面计算，荷载应考虑加固时包括原构件自重在内的恒载、现浇混凝土层自重及施工荷载。2第二阶段:新浇混凝土层达到强度标准值后，构件按加固后整体截面计算，作用(或荷载)应考虑包括加固后构件自重在内的恒载、二期作用的恒载及使用阶段的可变作用。作用效应组合系数取值:恒载的荷载效应分项系数取1.2;使用阶段的可变作用效应分项系数按现行((公路桥涵设计通用规范》(JTG-D60)取用。5增大截面加固法5.2受弯构件加固计算5.2.1采用增大正截面的加固可分为在截面受压区或受拉区增设现浇混凝土加厚层两种方法。5.2.2仅在受压区增设现浇混凝土加厚层的钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件，在加固施工中以原构件为支撑，在其上浇筑混凝土加厚层并与原构件组合，构件的计算应按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)第8.1节的规定进行：1受弯构件截面增大后的相对界限受压区高度ξb，可根据原构件混凝土强度等级和截面受拉区钢筋种类，按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)表5.2.1取用。5增大截面加固法2计算现浇混凝土加厚层与原构件之间混凝土收缩差效应时，应考虑混凝土徐变的影响。无可靠技术资料作依据时，对整体浇筑的混凝土加厚层，可按相应于温度降低15℃一20℃考虑;对分段浇筑的混凝土加厚层，可按相应于温度降低10℃～15℃考虑。3若计算结果表明增设现浇混凝土加厚层即可满足要求，也应按构造要求配置加厚层内的钢筋。5增大截面加固法（受弯构件）5.2.3在受拉区加固受弯构件时的承载力计算，除应符合现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62)对受弯构件正截面承载力计算的基本假定外，尚应满足下列要求:1在受弯承载能力极限状态下，截面受压边缘混凝土应变达到极限压应变εcu。截面受压区混凝上应力按等效矩形应力图形，混凝土抗压强度取原构件混凝土轴心抗压强度设计值.fcd1。2构件达到受弯承载能力极限状态时，新增普通钢筋的拉应变εs2按平截面假定确定。新增普通钢筋的拉应力σs2应为钢筋的弹性模量Es2与其拉应变εs2的乘积。5增大截面加固法（受弯构件）5.2.4在矩形截面或翼缘位于受拉边的T形截面钢筋混凝土受弯构件的受拉区进行抗弯加固时，其正截面受弯承载力应按下列公式计算：5增大截面加固法（受弯构件）5增大截面加固法（受压构件）5增大截面加固法（受压构件）5增大截面加固法5.5.1新浇混凝土应符合下列规定：1新浇混凝土强度级别宜比原构件混凝土强度提高一级，且不低于C25。2新浇混凝土层的最小厚度，对板不宜小于100mm，对梁和受压构件不宜小于150mm。3当新浇混凝土层厚度小于100mm时，可采用小石子混凝土或喷射高性能抗拉复合砂浆。在结构尺寸复杂和新浇混凝土施工条件差的情况下，可采用微膨胀或自密实混凝土。5增大截面加固法5.5.2加固用受力钢筋直径不小于12mm，不宜大于25mm;构造钢筋直径不小于10mm;箍筋直径不宜小于8mm。5.5.3新增钢筋应按现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62)要求进行设置，并应符合下列规定:1当新增纵向钢筋与原构件受力钢筋采用短筋焊接时，短筋的直径不宜小于12mm，各短筋的中距不应大于500mm。2当用单侧或双侧加固时，应设置U形箍筋或封闭式箍筋并与原构件牢固连接。5增大截面加固法5.5.4在受拉区增设混凝土加固的受弯构件，新增纵向钢筋需截断时，应从计算截断点外至少增加一个锚固长度。受压构件新增纵向受力钢筋应伸人原结构中并满足锚固要求。5.5.5新老混凝土结合面处，原构件的表面应凿成凹凸差不小于6mm的粗糙面。5.5.6为满足式(5.4.1)和式(5.4.2-2)要求，需要在原构件混凝土中植抗剪钢筋时，数量应根据受力及构造要求确定，植筋设计见本规范附录A。6粘贴钢板加固法6.1一般规定6.1.1本方法适用于钢筋混凝土受弯、受拉和受压构件的加固。6.1.6粘贴钢板加固桥梁构件的作用效应宜分别按下列两个阶段进行计算:1第一阶段:粘贴钢板加固施工前，作用(或荷载)应考虑加固时包括原构件自重在内的实际恒载及施工时的其他荷载。2第二阶段:粘贴钢板加固后，作用(或荷载)应考虑包括构件自重在内的恒载、二期恒载作用及使用阶段的可变作用。作用效应组合系数取值:恒载的荷载效应分项系数1.2;使用阶段的可变作用效应分项系数按现行《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60)取用。6粘贴钢板加固法6粘贴钢板加固法6粘贴钢板加固法6.5构造要求6.5.1采用直接涂胶粘贴的钢板厚度不应大于5mm;钢板厚度大于5mm时，应采用压力注胶粘结。6.5.2对钢筋混凝土受弯构件进行正截面加固时，钢板宜采用条带粘贴，钢板的宽厚比不应大于50。6.5.3当粘贴的钢板延伸至支座边缘仍不满足本规范第6.2.5条延伸长度的要求时，应采取下列锚固措施:6粘贴钢板加固法6.5.7直接涂胶粘贴钢板宜使用锚固螺栓，锚固深度不应小于6.5倍螺栓直径。螺栓布置的间距应满足下列要求:1螺栓中心最大间距为24倍钢板厚度;最小间距为3倍螺栓孔径。2螺栓中心距钢板边缘最大距离为8倍钢板厚度或120mm中的较小者。最小距离为2倍螺栓孔径。如果螺栓只用于钢板定位或粘贴加压时，不受上述限制。7粘贴纤维复合材料加固法7.1一般规定7.1.1本方法适用于钢筋混凝土受压柱，以提高延性、耐久性的加固;亦可用于梁、板的加固。7.1.2采用纤维复合材料加固受压柱时，原构件混凝土强度等级不宜低于C15。采用碳纤维复合材料加固梁、板时，混凝土强度等级不宜低于C25;采用芳纶纤维复合材料、玻璃纤维复合材料时，混凝土强度等级不宜低于C20。7.1.3纤维复合材料、茹结材料和表面防护材料的性能及使用环境等均应符合本规范第4.5节和第4.6节的要求。7粘贴纤维复合材料加固法7.1.4采用纤维复合材料加固时，必须将纤维复合材料与构件牢固地粘贴在一起，变形协调，共同受力。7.1.5加固时宜卸除作用在结构上的部分荷载。7.1.6结构设计计算，必须进行分阶段受力和整桥结构验算。7.1.7加固后构件的承载能力由原构件中受拉钢筋(预应力钢束)或受压混凝土达到其强度设计值控制。7粘贴纤维复合材料加固法7.1.8采用纤维复合材料加固受弯构件时，其破坏形式应为正截面破坏先于斜截面破坏。7.1.9墩柱延性不足时，应采用全长无间隔环向连续粘贴纤维复合材料加固，即环向围束法加固。7.1.10必要时应采取可靠的锚固措施。7粘贴纤维复合材料加固法7.6.2对矩形截面或翼板位于受拉边的钢筋混凝土T形截面受弯构件，在受拉面粘贴加固时，正截面承载力按下列公式计算(图7.6.2):1当混凝土受压区高度x大于ξfbh，且小于ξbh0时7粘贴纤维复合材料加固法ε1—考虑二次受力影响时，加固前构件在初始弯矩作用下，截面受拉边缘混凝土的初始应变，按式(7.6.2-s)计算;当不考虑二次受力时，取0;[εf]—纤维复合材料的允许拉应变，取[εf]=Kmεfu，且不应大于纤维复合材料极限拉应变的2/3和0.007两者中的较小值，εfu为纤维复合材料的极限拉应变;8体外预应力加固法8.1一般规定8.1.5当被加固构件的混凝土强度等级低于C25时，不宜采用预应力加固方法。8.1.6转向装置的尺寸设计应综合考虑体外预应力产生的径向力大小、体外预应力束的根数及其曲线形状、孔道直径、普通钢筋间距及混凝土保护层等因素。8.2加固计算8.