DB61∕T 550-2012 钢板-混凝土组合加固混凝土桥梁设计与施工技术规程

ICS93.080P28DB61陕西省地方标准DB61/T550—2012钢板-混凝土组合加固混凝土桥梁设计与施工技术规程2012–04–11发布2012–05–10实施陕西省质量技术监督局发布DB61/T550—2012I前言本标准由西安公路研究院、长安大学提出。本标准由陕西省交通运输厅归口。本标准起草单位：西安公路研究院、长安大学。本标准主要起草人：袁卓亚、石雄伟、王春生、马毓泉、冯威、王茜、许冰、高珊等。本标准由西安公路研究院负责解释。本标准为首次发布。DB61/T550—20121钢板-混凝土组合加固混凝土桥梁设计与施工技术规程1范围本标准规定了钢板-混凝土组合加固混凝土桥梁的加固设计、施工准备与施工组织、加固施工、施工质量检验等内容。本标准适用于钢板-混凝土组合加固混凝土桥梁的设计和施工。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB3323金属熔化焊焊接接头射线照相GB11345钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB50010混凝土结构设计规范GB50204混凝土工程施工质量验收规范GB50367-2006混凝土结构加固设计规范GBJ107混凝土强度检验评定标准JTGF80/1-2004公路工程质量检验评定标准JTG/TJ22-2008公路桥梁加固设计规范JTJD62公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1桥梁加固strengtheningofexistingbridge对桥梁的主要承重结构、构件及其相关部分采用增强、局部更换或调整其内力等措施，使其满足相关设计规范及标准要求。3.2钢板-混凝土组合加固steelplate-concretecompositestrengthening通过在钢板上焊接栓钉、既有混凝土表面植筋、既有构件和加固钢板间浇注混凝土等措施使加固部分与原构件形成整体共同工作的加固方法。3.3DB61/T550—20122原构件existingstructuremember桥梁实施加固前的既有构件。3.4植筋bondedrebars以专用的结构胶黏剂将螺杆锚固或带肋钢筋于构件混凝土中。3.5自密实混凝土self-compactingconcrete由水泥、矿粉、细骨料、粗骨料、膨胀剂、外加剂和水按一定比例配置形成的无需振捣能够密实的混凝土。其特点是具有高流动性，保证混凝土能自流密实成型；具有高粘聚性，保证混凝土流动及停放过程中不发生离析现象；具有高保水性，保证混凝土硬化过程表面无泌水；硬化过程不收缩，具有微膨胀性能。3.6栓钉焊接studwelding将栓钉一端与钢板表面接触通电引弧，待接触面熔化后，给栓钉一定压力完成焊接。4钢板-混凝土组合加固设计4.1一般规定4.1.1本章适用于钢筋混凝土和预应力混凝土承重构件的加固，以提高承重构件的承载力和刚度。4.1.2依据原桥梁设计图、竣工图及检测评估报告进行加固设计，设计人员应对桥梁主要病害进行现场核对。4.1.3加固设计计算过程中材料参数的取值，应根据桥梁现场的检测结果，充分考虑结构病害、材料劣化、新旧材料的结合性能及材料性能差异。4.1.4加固设计计算过程中设计荷载应根据加固目的选取，需维持原设计荷载等级的桥梁采用原设计荷载等级进行计算，需提高设计荷载的桥梁采用目标设计荷载等级进行设计计算。4.1.5钢板-混凝土组合加固桥梁构件的作用（或荷载）效应，按如下两阶段进行计算：——第1阶段：现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、新加钢板、新浇混凝土层及施工荷载。——第2阶段：新增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。4.1.6实桥加固计算，可将钢板当作等面积的钢筋来处理，计算加固后截面的配筋率时，应将新增混凝土考虑在内。4.2加固设计计算基本假定4.2.1在不同受力阶段，截面变形符合平截面假定。4.2.2在极限状态下，原构件受压区边缘混凝土的应变达到极限值，截面受压区应力简化为矩形计算，混凝土强度取抗压强度设计值。4.2.3在极限状态下，原构件受拉区钢板与钢筋均为理想弹塑性材料，钢板与钢筋取抗拉强度设计值，不考虑受拉区混凝土的抗拉强度。DB61/T550—201234.2.4加固混凝土与原梁混凝土截面、钢板与加固混凝土截面共同工作性能良好，变形协调，无相对滑移，共同受力。4.3抗弯承载力加固计算4.3.1采用钢板-混凝土组合加固对混凝土矩形截面梁进行抗弯加固时，计算图示见图1，其正截面抗弯承载力按公式（1）～（6）计算：4.3.2采用钢板-混凝土组合加固对混凝土T形截面梁进行抗弯加固时，计算图示见图2，正截面抗弯承载力按公式（7）～（9）计算：图1钢板-混凝土组合加固矩形梁正截面抗弯承载能力计算图示sysyspspyspsysycAfAfAfbxf+=+ψα''1………………………………（1）−+−−+−='''012222ssysyspspspyspsysyuaxAfxthAfxhAfMψ…………（2）udMM≤0γ…………………………………………（3）()0.8//cucuispspysphxfEεεεψ−−=………………………………（4）以上公式的适用条件为：,spbspxhξξ=≤…………………………………………（5）配有受压钢筋时还应满足：2sxa′≤…………………………………………（6）式中：hbspt01hxspspyAfsysyAfbxfc1αsyA′syAuM′′sysyAfDB61/T550—201241α——为受压区混凝土矩形应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，当混凝土强度等级小于C50时，11.0α=；当混凝土强度等级为C80时，10.94α=，其间按线性内插法确定；uM——构件加固后正截面极限抗弯承载力；dM——构件加固后的弯矩组合设计值；sysyAA'、——原构件受拉区、受压区纵向受力钢筋的截面面积；sysyff'、——原构件纵向受拉、受压钢筋抗拉、抗压强度设计值；spA——受拉钢板面积；spyf——加固钢板抗拉设计强度；01h——原构件的截面有效高度；x——混凝土受压区高度；sa'——受压区钢筋合力点至截面受压边缘的距离；h——构件加固后的截面高度；spt——为加固钢板厚度；cf——混凝土轴心抗压强度实测值；b——矩形梁宽度；spψ——考虑二次受力影响时，受拉钢板有可能达不到抗拉强度设计值而引进的折减系数，物理意义是钢板的实际应变与屈服应变之比；当不考虑二次受力影响时，1spψ=；当1spψ时，取1spψ=；iε——考虑二次受力影响时的应变滞后；spE——加固钢板弹性模量；cuε——受压区混凝土极限压应变；spb,ξ——界限相对受压区高度；0γ——结构重要性系数。DB61/T550—20125'sa'fbbsyA01hh'fhspwh'syAxuM''sysyfAαfbxspwspw2fAspyspfAsysyfA1cf'spt图2钢板-混凝土组合加固T形截面梁抗弯承载力计算图示sysyspwspyspspysysyfcAfAfAfAfxbf++=+2'''1α………………………………（7）′−′′+−−+−−+−=ssysyspwspwspyspspspspysp01sysyu2222222axAfxhhAfxthAfxhAfMψψ………（8）udMM≤0γ…………………………………………（9）式中：1α——为受压区混凝土矩形应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，当混凝土强度等级小于C50时，11.0α=，当混凝土强度等级为C80时，10.94α=，其间按线性内插法确定；uM——构件加固后正截面极限抗弯承载力；dM——构件加固后的弯矩组合设计值；sysyAA'、——原构件受拉区、受压区纵向受力钢筋的截面面积；sysyff'、——原构件纵向受拉、受压钢筋抗拉、抗压强度设计值；spA——受拉钢板面积；spyf——加固钢板抗拉设计强度；01h——构件加固前的截面有效高度；x——混凝土受压区高度；sa'——受压区钢筋合力点至截面受压边缘的距离；DB61/T550—20126h——构件加固后的截面高度；spt——加固钢板厚度；spwh——侧向加固钢板高度；spwA——侧向加固钢板面积；cf——混凝土轴心抗压强度设计值；b——T形梁宽度；'fb——T形梁上翼缘板有效受压区宽度；iε——考虑二次受力影响时的应变滞后；spψ——意义同公式（4）。4.3.3采用钢板-混凝土组合加固对混凝土箱形梁进行抗弯加固时，计算图示见图3，正截面抗弯承载力按公式（10）～（12）计算：xuM''sysfA'sa'sA'fbbpAsAsh02h01hhspvhspwhspwspy2fApypfAsysfAspyspbfAαfbx1cf'图3钢板-混凝土组合加固箱形梁正截面极限抗弯承载力计算图示ssyppyspwspyspbspyssyfcAfAfAfAfAfxbf+++=+2'''1α………………（10）spusys01spspyspbspspyspwspvsysspyp0222222222txxMfAhfAhfAhxxxhfAafAhψψ=−+−−+′′′−−+−+−…………（11）udMM≤0γ………………………………………………（12）式中：DB61/T550—201271α——为受压区混凝土矩形应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，当混凝土强度等级小于C50时，11.0α=，当混凝土强度等级为C80时，10.94α=，其间按线性内插法确定；uM——构件加固后正截面极限抗弯承载力；dM——构件加固后的弯矩组合设计值；sA、sA′——原构件受拉区、受压区纵向受力钢筋的截面面积；pA——预应力钢筋截面面积；spwA——侧向加固钢板面积；spbA——底部加固钢板面积；cf——混凝土轴心抗压强度设计值；syf、syf′——原构件纵向受拉、受压钢筋抗拉、抗压强度设计值；pyf——预应力钢筋抗拉强度设计值；spyf——加固钢板抗拉设计强度；x——混凝土受压区高度；sa'——受压区钢筋合力点至截面受压边缘的距离；h——构件加固后的截面高度；01h——原构件的受拉主筋中心到受压上翼缘顶部的距离；02h——原构件的受拉预应力筋中心到受压上翼缘顶部的距离；spvh——侧向加固钢板高度；spwh——侧向加固钢板实际宽度；spt——为加固钢板厚度；b——组合加固后箱梁下翼缘的宽度；'fb——箱梁上翼缘的有效受压宽度；spψ——意义同公式（4）。4.4抗剪承载力加固计算4.4.1采用钢板-混凝土组合加固对混凝土梁进行抗剪加固时，斜截面抗剪承载力按下列公式计算：3313,02.1680.964(1.964)(20.6)(0.43100.4510)112.807ucuksvsvcsnVPffAArααρψ−−=−+×+×+……（13）式中：DB61/T550—201281α——异号弯矩影响系数，计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时，11.0α=；计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时，10.9α=；3α——受压翼缘的影响系数，对矩形截面，取31.0α=；对具有受压翼缘的T形或工字形受压截面，取31.1α=；P——加固后计算截面斜裂缝范围纵向钢筋的配筋百分率，100Pρ=，120()/()ssnAAAAρ=++，1sA和2sA分别为原构件斜截面纵向钢筋面积和原构件底面新增钢板的面积；nA——新增混凝土的面积和侧向钢板换算得到的混凝土面积之和；csψ——与原构件斜裂缝有关的修正系数，加固前未出现斜裂缝时，取1.0csψ=；斜裂缝宽度小于0.2mm时，取0