危旧桥加固选择与范围.pptx

危旧桥梁的加固方法选择危旧桥梁的加固方法选择与适用范围与适用范围江西省交通科学研究院江西省交通科学研究院 研究员、教授级高工研究员、教授级高工 谌润水谌润水 2006.7.31 2006.7.31 兰州兰州一、前言一、前言 对于旧桥的加固改造技术方法的研究和应用，交通部在“六五”和“七五”期间的重点科研项目计划中都安排了一定数量的研究课题。经过大量的试验研究和实际工程应用，国内外都取得了不少的成功经验和成果，积累了丰富的经验。常用的加固改造有缺陷桥梁所用的加固改造技术，包括减轻恒载、加固临界杆件、提供新的补充杆件和改善原来结构体系的方法，以增大桥梁承受活载的能力。此外，下部结构的稳定、支座和车行道伸缩缝的适当清洁、几何形状的改善以及 安全性的改善(如人行道、栏杆柱及扶手的改善)，也在改善服务性能和延长现有结构使用寿命中起着重要作用。二、总则(交通部公路所：公路旧桥加固成套技术应用指南)由于桥梁加固的复杂性，本指南所提供的只是一种基于现有认识的判断和估计，适用于通常情况下为满足桥梁结构的安全性、适用性和可加固性的最低要求，设计人员应结合具体加固工程及其所处环境的具体特点，必要时提出更为严格的要求。三、加固的基本原则与 加固工作程序3.1 加固的基本原则 （1）桥梁结构由于结构失效或损伤经评估（公路旧桥承载能力评定方法）不满足结构安全或正常使用要求时，必须进行加固。加固设计的内容及范围，应根据评估结论和委托方提出的要求确定，可以包括整座桥梁，亦可以是指定的区段或特定的构件；（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，其主要承重构件需要加固补强时，加固设计方案应不少于2个，并进行方案比选和经济评价，完成加固方案可行性研究报告；（5）加固设计及施工尽量不损伤原结构，并保留具有利用价值的构件，避免不必要的拆除或更换；（6）加固设计应按下列原则进行承载力验算；结构的计算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；结构的计算截面积，保留的构件采用基于检测结果的计算截面积，新增构件采用实际有效截面积，并考虑结构在加固后的实际受力程度、加固部分的应变滞后特点，以及加固部分与原结构协同工作的程度；加固后使结构恒载增大时，应对被加固的相关结构及基础进行验算。（7）在加固施工中，尽可能减少对桥上和桥下的通行车辆及行人的干扰，采取必要的措施，减小对周围环境的污染；（8）在加固施工过程中，若发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷时，应立即停止施工，会同加固设计方研究，再采取有效措施进行处理后，方能继续施工；（9）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。3.2 加固工作程序 加固工作程序应按下图所示进行。桥梁现状评价加固工程可行性研究报告加固工程施工图设计加固工程施工、监理招标施工组织设计施工验收 四、加固设计方案的比选 原则与要求4.1 比选原则 当有二个以上的加固设计方案进行比选时，应遵循以下原则：（1）结构检算分析应简单、构造措施应合理、设计经验力求成熟。（2）施工过程中粉尘、噪音、废弃物等对环境的影响要小。（3）施工难度要小、工艺要成熟、质量和工期要易于控制。（4）施工过程中对人身安全、行车安全和结构安全要易于控制。（5）工程费用应经济合理。（6）加固后的结构耐久性要好，后期养护的费用要小。4.2 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。五、桥跨结构加固（介绍8大类22种加固方法）5.1 桥面补强层加固法5.1.1 特点及适用条件 桥面补强加固法是通过在桥面板（主梁顶面）加铺一层钢筋混凝土层，使其与原有结构形成整体，从而达到增大桥面板或主梁有效高度和受压截面，增加桥面整体刚度，提高桥梁承载能力的一种常用且有效的加固方法。主梁或桥面板承载力不足，刚度不够，或铰接梁、板的铰缝不能有效传力时，可采用桥面补强加固法进行加固。受桥面补强层厚度的限制，这种加固方法主要适用于中小跨径的桥梁。5.1.2 附加影响 采用桥面补强进行加固，桥面板或主梁恒载将有所增加，应通过计算判断桥面增厚后是否可以提高桥梁的有效承载能力。若恒载的增加影响较大，则应考虑采用其他加固方法或与其他方法综合运用。同时，加铺补强层厚后，桥面高程也将受到影响，连接路面或桥面纵坡应予调整。为减少补强层增加的恒载，往往必须先将原有的桥面铺装层凿除，并要求对伸缩缝进行改造。5.1.3 材料要求 钢 筋 补强层中通常布设两类钢筋：一类为加固补强层与原结构的联结而设置的结合钢筋，一端植埋于原结构中，一端伸入补强层中，因锚固长度短，应采用螺纹钢筋以增加握裹力，保证新旧混凝土的有效结合。桥面补强层加固法 另一类是在补强层中布设的构造钢筋，补强层位于构件计算截面受压区，一般不设受力钢筋，因而钢筋直径不应过大，为加强与混凝土的联结，也宜选用螺纹钢筋。桥面补强层加固法5.1.4 力学特点 采用桥面补强层法加固时，加固结构属二次受力结构，加固前原结构已经受力，补强层在加固后并不立即受力，而只有在新增荷载下，即第二次加载情况下才开始受力。其次，加固结构存在补强层与原结构整体工作、共同受力的问题，混凝土结合面上的强度较整体浇筑的强度要低，必须采取构造措施克服这一弱点。当混凝土结合面的强度可以保证补强层与原有梁（板）的整体受力工作性能时，所形成的加固构件就是组合梁（板），也就具有组合构件的分阶段受力的特点，相应具有“受拉钢筋应力超前”、“后浇混凝土受压应变滞后”等力学特征。补强层与原有梁（板）的结合面处于复合应力状态。结合面传递压力，一般不存在问题，对于剪力和拉力，由于结合面混凝土所具有的抗剪和抗拉能力弱，易于出现裂缝。对配置结合钢筋，表面加工成凹凸糙状时，结合面开裂主要是 结合面上作用的剪力增大到一定程度而使混凝土中的主拉应力达到其抗拉强度时，沿结合面出现局部水平裂缝。在斜裂缝开展至结合面引起局部水平裂缝后，随着结合面相对滑移的增大，结合面的裂缝宽度也相应增大，因而使穿过结合面的结合钢筋产生拉应力，而其所产生的 反作用力对结合面形成了约束作用，使结合面的裂缝开展受到了抑制，剪力得以通过结合面上混凝土的骨料咬合摩阻力和结合钢筋的销栓作用来传递。此时，梁（板）的承载力由其它强度控制，并不发生沿结合面破坏的情况。5.1.5 评述 （1）桥面补强加固法施工活动全部在桥面进行，操作便利，易于控制工程质量；（2）补强层仅增加受压区混凝土面积，承载能力提高幅度受原结构受拉区钢筋的面积和强度影响而受限制。宜与其它加固方法如粘钢板、贴碳纤维等结合使用，补强效果更加明显；（3）此加固方法对新旧混凝土结合面和收缩差动变形提出了特殊构造要求，以保证实现加固结构符合叠合结构的受力特征。5.2 预应力加固法5.2.1 特点及适用条件5.2.1.1 预应力加固方法的特点 （1）施工工艺简单、干扰交通少、所需设备简单、人力投入少、工期短、经济效益明显。（2）能较大幅度提高或恢复桥梁的承载能力。（3）对原结构损伤小，可以做到不影响桥下净空、不增加路面标高。（4）预应力加固需要可靠的防腐设计。5.2.1.2 预应力加固方法的适用条件 （1）适用于正截面受弯承载能力不足或正截面受拉区钢筋锈蚀的情况。（2）适用于梁抗弯刚度不足导致的梁挠度超过规范或由于刚度太小导致梁的受拉区裂缝宽度超过规范规定的情况。（3）适用于梁斜截面受剪承载能力不足的情况。5.2.2 附加影响 （1）预应力加固法，实际上是改变了梁体原有受力体系，结构加固以后，新的受力体系在荷载作用下的力学行为与原来的结构是有差异的。预应力加固完成后，由于预应力的作用，原来的受力结构会出现不同程度的卸载现象，导致原结构发生内力重分布。（2）由于预应力筋转向块和锚固点存在着巨大的集中力，这一区域的受力比较复杂。（3）由于预应力加固梁桥时预应力筋布置在梁截面外部，易受环境（如温度、酸性气体等）的影响。5.2.3 力学特点 预应力加固方法实际上是使被加固结构成为一个带柔性拉杆的超静定结构，与其他预应力结构或其他加固方法不同的是：加固前桥梁所受荷载由恒载和活载组成，预应力筋的张拉控制值是在上部结构的 恒载作用下读取的，即带载加固。因此在计算预应力筋荷载作用下的应力增量时，应仅考虑活载的作用。根据上述受力特点，可将预应力加固梁桥结构分为施加预应力与活载作用两个阶段进行受力分析。5.2.4 施工工序5.2.4.1 原梁体钢筋位置探测 体外索加固施工时需对上锚固点，滑块垫板及跨中预应力钢筋固定支座的位置进行准确的放样定位。由于梁的顶板和腹板中均有钢筋存在，特别是受力钢筋，一般要适当调整以避开这些钢筋。位置调整后应对体系重新进行检算。5.2.4.2 加固材料及施工现场准备 加工好体外预应力筋、准备好锚固用器材和施加预应力的机械设备，需要在锚固端设置横梁来锚固体外预应力筋，制备用来粘贴锚固和支承钢垫板的高强粘结剂，设置锚固点，锚栓孔打眼。5.2.4.3 滑块及垫板施工 根据放样的转向块位置，将转向块部位的混凝土凿除2cm左右，涂环氧胶液后用环氧砂浆找平，把支承板粘贴在转向点。转向块需设置锚栓锚固，以确保安全。5.2.4.4 预应力筋的安装及张拉 检查完施工机具和预应力锚具、夹具后，按照加固设计，安装预应力筋。张拉程序为：初张力(10%)逐步加力直到超张拉(105%)稳压两分钟后降回设计预拉力(100%)锚固卸顶5.2.4.5 防腐处理 加固体系中的主要铁件如水平筋、斜筋、钢丝束、滑块（支承座）、垫板、锚固座等均应进行防腐处理。高强钢丝、钢绞线应采用热挤PE套管防腐。防腐工作应尽可能在施工准备阶段完成，条件不具备时也要在预应力张拉后尽早完成。北京建筑工程研究院通过对一座办公楼(9年)和一座车库(11年)所进行的全面调查表明：使用缴头锚具和夹片锚具的预应力筋的实际有效力与计算结果基本相吻合，说明其锚具是有长期的较为可靠的锚固能力。通过在锚固端因梁封闭较好部位的观察，锚具只发生较轻微的锈蚀现象；若因梁封闭处有裂缝时，由于长期空气、雨水渗入，会造成较严重的锈蚀。通过化工分折，防腐润滑油脂的防腐能力没有明显减弱；对采用油脂保护封堵的锚具，末发现锈蚀情况。经过海水浸泡两年零两个月的锚固区试件的观察结果表明，由防腐油脂封堵的锚具部分防锈能力极强，末发现锈蚀现象，可适用于具有强型腐蚀的环境中。不论是在海水或是在大气环境中，混凝土试块中的预应力锚具组装件均具有产生锈蚀的可能性。普通光面钢绞线普通光面钢绞线钢锌钢绞线钢锌钢绞线PCPC喷涂钢绞线喷涂钢绞线 防腐方案防腐方案锚头采用油脂防腐预应力筋采用环氧喷涂无粘结筋体外预应力筋体外预应力筋5.2.5 构造措施5.2.5.1 平筋 亦称水平拉杆，多由高强螺纹粗钢筋、钢丝束或钢绞线组成，其作用是在梁受拉部位施加纵向预应力，从而使梁截面承载能力提高。5.2.5.2 斜筋 斜筋亦称为斜杆，多由高强粗钢筋或槽钢做成。斜杆一端通过转向块与水平筋连接，一端锚固于梁端上部或梁端腹板处。斜杆的作用是提供梁端部位的负弯矩和预剪力。5.2.5.3 锚固点或锚固横梁 根据锚固位置和锚固方法的不同，锚固点的构造是不同的，加固设计时，应当根据被加固梁的实际情况作个别设计。5.2.5.4 转向块 转向块又称竖向支撑。当斜筋与水平钢筋非同一根钢筋时，通过转向块使两者连接为一体。当斜筋与水平筋为同一根钢筋时，体外力筋通过转向块转向。5.2.6 评述 预应力加固法是一种主动加固法，能较大幅度的提高构件的承载能力，且施工简单、方便，在加固方法选择过程中，宜优先考虑。n 柳州柳州OVMOVM公司与公司与美国芝加哥伊利诺州立大学美国芝加哥伊利诺州立大学共同合共同合作，在国内进行研制开发并推广应用作，在国内进行研制开发并推广应用EMEM磁通量测量系磁通量测量系统。统。n 铁磁性材料受外荷载作用，内应力发生变化，其铁磁性材料受外荷载作用，内应力发生变化，其磁导率随之发生改变，通过测定磁导率变化来反映应磁导率随之发生改变，通过测定磁导率变化来反映应力变化，进而测出索力力变化，进而测出索力体外预应力体系体外预应力体系检测检测研究研究 测量范围：测量范围：00屈服应力屈服应力 接线长度：接线长度：200m200m 适应环境温度为：适应环境温度为：-4080-4080 系统误差：系统误差：2%FS2%FS 供电电源：供电电源：AC 100240VAC 100240V，60/50HZ60/50HZ 激励电压：激励电压：100500V100500V 16 16通道测量数据处理通道测量数据处理 可实现自动测量、自动温度补偿可实现自动测量、自动温度补偿检测检测研究研究体外预应力体系体外预应力体系nEMEM传感器为非接触性测量，不影响结构一致性；传感器为非接触性测量，不影响结构一致性；n不需对被测件进行表面处理，不破坏杆件不需对被测件进行表面处理，不破坏杆件PEPE保护层保护层;n无磨损，不需对部件定时维护，理论寿命无限长无磨损，不需对部件定时维护，理论寿命无限长;n校准及检测方便可靠。校准及检测方便可靠。检测检测研究研究体外预应力体系体外预应力体系5.3 粘贴碳纤维片加固法 5.3.1 特点及适用条件 粘碳纤维（CFRP）片材具有轻质高强、操作简单、易于粘贴、不锈蚀的优点，可用于抗弯、抗剪、抗压（偏心受压）及抗震等多种形式的加固。该方法适用于混凝土梁桥、板桥的抗弯和抗剪加固。对于配筋率较低或钢筋锈蚀严重的旧桥，加固效果尤为显著；还适用于混凝土墩柱的抗剪、抗压补强，抗震延性补强以及地震破坏后的修复等，其适用性见下表。CFRP片材对于各种加固类型的适应性CFRP片材加固类型CFRP板CFRP织物梁桥加固抗弯最佳适用适用抗剪适用最佳适用板梁加固抗弯最佳适用适用抗剪墩柱加固抗剪适用最佳适用抗偏压适用最佳适用抗震适用薄壁墙加固抗弯最佳适用适用抗剪最佳适用抗震适用适用 需要注意是，在采用该技术加固时必须严格遵守材料商对碳纤维片材和粘结剂等提供的环境要求（如温度、湿度等）。5.3.2 力学特点 碳纤维片材受拉时呈线弹性关系直至破坏，其脆性性能与钢筋的延性有明显的区别。一方面碳纤维片材不具备钢筋所拥有的延性，加固后结构的延性将受到限制；另一方面由于碳纤维片材的延性缺乏，构件中的应力重分布将受到约束。因此，在粘贴碳纤维片材的结构设计中不能简单地将碳纤维片材作为钢筋的替代物，必须考虑碳纤维片材的脆性特点。5.3.3 评述 （1）粘贴CFRP片材加固混凝土桥梁，对于配筋较低或钢筋锈蚀严重的梁、板进行抗弯和抗剪加固，可以取得很好的效果，对于配筋率较高的梁、板，仅采用粘贴CFRP加固往往达不到要求的加固效果，此时可以考虑采用混合加固方法。（2）对于混凝土墩柱，粘贴CFRP片材进行抗压或抗震加固效果显著，对震后墩柱的修复也有较好的效果。5.4 粘贴钢板加固法5.4.1 特点及适用条件 主梁承载力不足，或纵向主筋出现严重的锈蚀，或梁板桥的主梁出现严重横裂缝，可用粘结剂及锚栓将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢筋，提高桥梁的承载能力。粘钢加固适用于受弯、受剪和受拉构件，适用的环境温度在-2060范围内，相对湿度不大于70%及无化学腐蚀地区。5.4.2 附加影响 （1）须对结合面进行处理，并钻埋螺栓孔，对原结构产生损伤。（2）钢板需作防腐处理，增加了日后养护的费用。5.4.3 力学特点 在适筋范围内，随着荷载的增加，原梁中钢筋屈服，钢板随着也达到屈服，随即混凝土被压碎而破坏。对粘钢加固受弯构件，破坏前外贴钢板与混凝土之间具有较好的粘贴性能，可以保证钢板与被加固构件间的共同工作，并保证钢板达到屈服强度。但是，进入破坏阶段后，多数构件钢板与混凝土之间发生局部剥离，沿板与混凝土交界面，出现较长的顺筋裂缝，混凝土被撕裂，因此导致构件破坏。对粘钢加固受剪构件，构件的破坏类似于普通钢筋混凝土受剪构件，首先出现斜裂缝，然后裂缝不断发展，钢板应力明显增大，最后构件产生破坏。但是，在构件受力过程的后期，明显可以观察到锚固端的局部损伤，甚至剥离。5.4.3 评述 （1）粘贴钢板由于重量轻，操作便利，易于控制工程质量；（2）钢板由于拉压强度均很高，加之粘贴后的钢板主要承受活载，对于受弯、受剪和受拉构件其补强效果优于加大混凝土截面；（3）结合面处理和钻埋螺栓孔对原结构有一定损伤，因此施工过程中严格按照设计要求进行施工，将损伤程度降到最低。5.5 外包钢加固法5.5.1 特点及适用范围 外包钢加固法施工简便、效果直观明显、对施工环境影响小、成本低，不显著增大原构件截面尺寸和自重，但可大幅度提高其承载能力。外包钢加固法适用于提高受压为主构件（桥墩、拱肋、桁架杆等）的承载力、刚度及延性。适用的环境温度在-2060 范围内，相对湿度不大于70%及无化学腐蚀地区。5.5.2 附加影响 （1）须对结合面进行处理，并钻埋螺栓孔，对原结构有一定损伤。（2）钢材需作防腐处理，增加了日后养护的费用。5.5.3 评述 （1）外包钢加固法可以直观地提高构件的承载力；（2）施工方便简单；（3）从技术经济角度讲，外包钢加固法用于受压构件最为合理，受弯构件次之。5.6 增大截面和配筋加固法5.6.1 特点和适用条件 该加固方法是在构件表面加大混凝土尺寸，增加受力钢筋，使其与原结构形成整体，从而增大构件有效高度和受力钢筋面积，增加构件的刚度，提高桥梁整体承载能力，这种加固方法广泛应用于梁（板）桥及拱桥拱肋的加固。5.6.2 附加影响 加大构件截面时，会使上部结构恒载增加，对原结构及基础承载能力有一定影响。5.6.3 力学特点 （1）增大主梁混凝土截面和增加配筋后，使主梁成为二次受力的叠合构件，原主梁的混凝土和钢筋除了已有的应力外，还需要承受后期恒载和活载产生的应力。因此需按二次受力的叠和梁进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的演算。（2）如果桥面铺装部分得到加固，可适当考虑部分铺装层参与受力。5.6.4评述 采用该加固方法，主梁的受力明确，计算简单方便，加固后主梁的强度、刚度、稳定性得到明显提高，裂缝可以得到修补。加固效果显著，且施工方法便利，能在桥下施工，基本上不影响交通，加固工作量小，不影响原有桥梁在整体效果。但现场作业，养护期较长，加固初期，需适当中断交通，桥下净空有所减小。5.7 增加构件加固法5.7.1 综述5.7.1.1 一般说明 当墩台地基安全性能好，并具有承载能力，上部结构也基本完好，但其承载能力不能满足要求，或要求加宽桥面时，通过增设纵梁来提高承载能力或适应拓宽改建要求，对于要进行拓宽改造的则还需要对墩台进行拓宽。5.7.1.2 常使用的方法 根据增加构件及新旧主梁联合受力形式可分为：（1）增设纵梁加固（不拓宽桥面）；（2）增设边梁加固；（3）单边拓宽技术改造；（4）双边拓宽技术改造；（5）增加辅助横梁加固。5.7.1.3 荷载横向分布计算说明 增加构件加固方案与新桥的设计相似，主要考虑到新增主梁与凿去部分翼缘板的纵梁在截面、混凝土标号与龄期不同而导致的弹性模量、以及刚度上的不同，按不等刚度并根据加固后的桥梁构造特点选择荷载横向分布计算方法进行横向分布系数计算，并计算各纵梁的受力，根据各受力设计新纵梁的配筋。5.7.2 增设纵梁加固法（不拓宽桥面）5.7.3 增设边梁加固5.7.3.1 特点及适用条件 此方法适用于原桥墩台及基础在提高承载能力方面尚有潜力，但上部结构需要提高荷载等级的情况。由于新增设的主梁梁刚度大，配筋足，可承受尽可能大的荷载，就可减小原结构的受力，起到加固作用。可以不拆除原边梁而新加边梁拓宽原桥，也可拆除原边梁而新加边梁不拓宽原桥；这种增设的边梁可以与原上部结构截面尺寸相同，也可采用增设大主梁的方案，从以往实践经验看，采用增设大边梁的方案往往可以取得更好的效果。5.7.4 单边拓宽技术改造5.7.4.1 特点及适用条件 为提高桥梁的通过能力，适应线路拓宽改建的要求，必须把宽度较窄的桥梁加以拓宽改建。对于单边拓宽也即平行原桥另建一座新的桥跨结构，适用于原公路线路单边拓宽进行改建的情况。（见图6）图6 单边拓宽技术改造5.7.4.2 附加影响 （1）需要对墩台部分进行拓宽。（2）吊装安置新主梁时，难免对旧梁的撞击。（3）需对原桥附设的管线妥善处理。5.7.4.4 设计计算 由于新旧桥横向联结较困难，通常在新旧桥梁沿纵向设一通缝，互相独立，各自受力，因此单边拓宽的设计计算就如同新建一座桥梁，按新建桥梁那样计算。5.7.4.7 评述 加固效果明显，无需拆除桥面铺装，施工难度与建新桥相似，施工期内不需中断交通，加固后不影响桥下净空，对原桥景观有影响。5.7.5 双边拓宽技术改造5.7.5.1 特点及适用条件 为与路线双边对称拓宽方案相适应，或由于公路路面上为快慢车道分流划有分割线，桥面上也需划线，与之适应，可采用增设独立边梁或边桥的方案拓宽旧桥，这样做 可以取得减小拆除，简化施工工艺，降低改建费用，提高桥梁车辆通过能力的结果。与增设边梁拓宽加固法不同点在于新增设的独立边梁或边桥不参与旧桥的荷载横向分布。（见图7）图7 双边拓宽技术改造5.7.6 增加辅助横梁加固5.7.6.1 特点及适用条件 对于某些因横向整体性较差而降低了承载能力的梁式桥，在加固时可采取增加横梁的办法来加强各纵梁之间的横向联结。一般情况下这种加固方法是其他加固方法的辅助方法，特别适用于少横隔板或无横隔板的梁式桥。5.7.6.2 附加影响 （1）施工中要对旧梁进行开凿，在构造上会对梁体产生破损；（2）一般在桥下施工，需要搭设支架，施工难度大；（3）应注意此方法作为其他加固方法的辅助方案时会影响荷载横向分布计算方法的选择。5.7.6.3 设计计算 主要考虑横向分布的计算方法，被加固桥梁在少横隔板或无横隔板的情况下，可用铰结板（梁）法或杠杆原理法计算，加固后则用偏心受压法或修正偏心受压法，如是宽桥即宽度与跨度之比大于1/2的桥用比拟板法（G-M法）。5.7.6.4 施工工序 （1）在纵梁上需要新增加的横梁的部位钻孔；（2）设置贯通全桥的横向拉结钢筋，并将钢筋的两端用螺栓将其锚固在中纵梁上；（3）将纵梁与新增横梁结合处的混凝土表面保护凿，在悬挂模板上现浇混凝土横梁，当混凝土强度达到一定强度时，拆除模板。5.7.6.5 评述 此方法往往与其它方法一起共同来加固桥梁，才能起到更为有效的效果。5.8 改变结构受力体系加固法5.8.1 综述5.8.1.1 一般说明 改变结构体系加固旧桥通常是指增设附加构件和进行技术改造，使桥梁的受力体系和受力状况发生改变，从而起到减小承重构件的应力，改善桥梁性能，达到提高承载能力的目的。5.8.1.2 常使用的方法 （1）简支转连续法；（2）将多跨简支梁改造为桥面连续简支梁体系；（3）增加辅助墩法；（4）八字支撑法；（5）将梁式桥转换为梁拱组合体系；（6）改桥为涵洞加固；（7）钢索斜拉加固。其中37加固方案形式各异有不同的要求，但加固实质相同，即均是为所加固的桥梁加入新的支撑点，缩短梁的计算跨径。5.8.1.3 一般规定与注意事项 （1）加固时往往需要在桥下操作，设置永久设施，影响桥下净空，所以必须考虑对通航及排洪能力的影响；（2）加固时改变了受力体系，使原本只承受正弯矩的简支梁在部分位置出现负弯矩，所以要注意加强梁上缘配筋；（3）应注意由各种方法带来的一些其他不利的附加影响。5.8.2 简支梁改变为连续梁体系加固 法5.8.2.1 特点及适用条件 此加固方法是将原两跨及两跨以上简支梁的梁端连接起来，使受力体系由原来的简支转换为连续，减小跨中正弯矩，提高结构的承载能力，同时减少了伸缩缝数量，提 高了行车舒适性。这种方法主要适用于多跨简支梁（板）因配筋不足、截面尺寸偏小、使桥跨中截面抗弯承载能力明显不足及下弯挠度过大的情况。（见图8）图8 简支梁变连续梁5.8.2.2 附加影响 （1）由多跨简支改为连续，必将拆除部分伸缩缝，而剩余伸缩缝将因伸缩量不足而需要更换，伸缩量需重新计算。更换伸缩缝时，位于伸缩缝两侧后浇筑的混凝土铺装必须有一个养生时间，使其达到设计强度。（2）原简支梁一边为固定支座一边为活动支座，改变体系后的多跨连续梁体系的双支座形式会对上下部结构受力及支座本身带来一定影响，加固时应适当考虑。（3）必须充分考虑原桥的地基条件，防止由于基础沉降等对新形成的连续体系上部结构产生不利影响。（4）因为伸缩缝与支座的影响，建议连续跨数不超过4跨，最好为23跨一联，具体要依据伸缩缝与支座的计算。（5）本加固方案需要凿除部分梁端桥面铺装，加固后势必要做好新旧铺装的连接。如果凿除面积已大于原桥面面积的1/2，或桥面铺装本身已破损，则建议全部凿除，重新铺装会使加固效果提高。（6）梁端在变换体系后会有负弯矩，梁端连接不好会直接影响加固效果。5.8.2.3 力学特点 （1）桥面铺装与汽车活载由连续梁体系承担，其在跨内产生的正弯矩比简支梁体系小，起到卸载及提高承载能力的作用。（2）由于桥面铺装混凝土参与结构受力，截面高度增加，提高了结构抗弯能力与刚度。（3）体系改变为中间支撑为双支座支撑的连续梁，减少中间支撑上的负弯矩，即相对与单支点有消减负弯矩峰值的作用。（见图9）图9 双支座连续梁弯矩5.8.2.4 评述 内力计算与截面设计计算简单明确，加固后体系改变大大减少了原结构所承受的内力，加固效果显著。施工包括凿去桥面铺装及桥端混凝土，加强桥端部配筋，伸缩缝桥面铺装的更新等。被加固桥梁几乎要在加固施工全过程中中断交通。5.8.3 多跨简支梁改造为桥面连续 简支梁体系5.8.3.1 适用条件及技术特点 适用于桥面铺装破损较严重，且伸缩缝处的不平整的简支梁桥。将桥面连续可以提高行车的舒适性和减少桥面不平整时车辆荷载对桥梁的冲击影响，也可荷载横向分布趋于合理。5.8.3.2 附加影响 （1）连续未处理好，或伸缩缝处所预留的伸缩量不足，或养护不及时伸缩缝被杂物嵌牢，均易使在天热温度升高时连续桥面连接点处发生拱起，引起桥面破坏；（2）桥面连续必将拆除部分伸缩缝，而剩余伸缩缝将因伸缩量不足而需要更换，伸缩量需要重新计算。更换伸缩缝时位于伸缩缝两侧后浇筑的混凝土铺装必须有一个养生时间，使其达到设计强度；（3）因为伸缩缝与支座的影响，建议连续跨数不超过6跨，最好为35跨一联，具体要依据伸缩缝与支座的计算。5.8.3.3 力学特点 （1）受力体系未发生本质改变，但使得过于集中的荷载分布趋于合理，梁体在横向共同受力，减小每片梁荷载横向分布；（2）减少了不必要的车辆冲击力；（3）由于桥面铺装参与结构受力，结构截面高度提高，提高了抗弯刚度与抗弯能力。5.8.3.4 评述 内力计算与截面设计计算简单，加固后加强了横向联系，对结构承载能力略有提高，并使行车更舒适。从某方面说起到了桥面铺装养护作用，对桥下净空、墩台及原桥景观无影响。但要凿去桥面铺装及桥端混凝土，且在施工期需全过程中断交通。5.8.4 加辅助墩法5.8.4.1 特点及适用条件 增设支点后，改变了结构体系，减小梁的跨径及荷载作用下跨中的弯矩，从而能较大幅度地提高承载能力，并能减小和限制梁板的挠曲变形。适用于梁（板）挠度过大，承载能力明显不足的钢筋混凝土梁桥或要求通行重载而要加固的桥，此加固方案同时可减轻下部结构及基础的受力。但要求不受桥下净空及排洪影响。若桥下净空较大，或有常年流水，则此方法不经济也不可行。（见图10）图10 增加辅助墩改变桥梁体系示意5.8.4.2 附加影响 （1）新墩柱占用了桥下净空、影响了排洪或通行。（2）新加设墩处预加顶升力值不易求得，应根据实际情况适当加力，仅以改善原梁非弹性变形及使新墩与梁紧密结合即可，预加力宁小勿大。（3）新加设墩支点处组合弯矩难以保证为正弯矩，为确保安全，支点处上缘应适当采用其他方法补强加固。（4）新墩柱上需要设新支座，要求为活动支座。（5）若桥下净空过高，加设墩修筑费用加大。5.8.4.3 力学特点 （1）原结构自重产生的内力，仍由原T梁结构自行承受。（2）新加设墩上的预加顶升力只是改善原梁非弹性变形，并使新墩与梁紧密结合，可不考虑其对主梁恒载的卸载作用，即新墩不承受恒载作用。（3）活载是由新墩与T梁组成的连续梁体系承受。活载内力由于是连续梁体系承受，使跨中弯矩减少，支点处出现活载负弯矩，要求新加设墩支点处的活载负弯矩与恒载正弯矩组合为正弯矩。5.8.4.4 评述 内力计算与截面设计计算简单，加固后体系改变，减少了原结构在荷载作用下产生的内力，加固效果显著。如果设计合理则无需对原梁上缘进行补强加固，且施工期部分中断交通，否则将加大施工难度及延长中断交通时间。要增设桥墩，新建桥墩基础，工程量大，影响桥下净空及排洪，使桥梁景观受到影响。5.8.5 八字支撑法5.8.5.1 特点及适用条件 在简支梁桥孔增设八字支撑，为原桥上部结构提供两个弹性支撑，从而使原来的一跨简支梁变为三跨连续梁。结构体系的这一改变使结构受力状况得到改善，减小梁的跨径及荷载作用下跨中的弯矩，从而可以提高承载能力。适用于梁（板）挠度过大，承载能力明显不足的钢筋混凝土梁桥或要求通行重载而要加固的桥。因增加的斜支撑可直接支撑在原墩台基础上或抗推能力强的墩身或台身上，是对增加辅助墩法的一种补充，弥补了对于桥下净空大，或有常年流水不易增加辅助墩的缺点，但此方法不能起到对墩台基础卸载作用，反而对墩台基础要求有足够承载力及抗推刚度。（见图12）图12 八字承架法加固示意5.8.5.2 附加影响 （1）八字撑架，占用了桥下净空，对排洪或通行有一定影响。（2）撑架支点处组合弯矩难以保证为正弯矩，为确保安全，支点处上缘应适用采用其它方法补强加固。（3）要求设置四氯板式橡胶支座，用以提供无水平阻力的弹性支撑。（4）钢筋混凝土撑架因收缩徐变，会与梁体接触不紧密，应提前预制受压，使其收缩徐变完全。（5）撑架支撑于墩台基础上，对同一桥墩承架位置最好对称布置用来相互抵消对墩的水平推力，对于桥台则应适当加固。（6）斜撑构造比墩柱轻细，但每片主梁下均有斜撑，数量较多。5.8.6 梁拱组合加固5.8.6.1 特点及适用条件 对于梁桥，当原桥承载能力严重不足，需要较大幅度地提高荷载等级，而原桥墩台地基应力及稳定性均满足要求时，可采用对梁式体系加入拱式体系而改变为梁拱组合的加固法，对梁桥进行加固改造。在拱肋（拱圈）上设制立柱盖梁支撑原主梁改变原梁简支体系，减小梁的跨径及荷载作用下跨中的弯矩，从而可以提高承载能力。（见图13）图13 梁拱组合加固法示意 适用于基础条件好，对桥下净空无要求且净空低的简支梁桥。5.8.6.2 附加影响 （1）加入新拱圈立柱占用了桥下净空，对排洪或通行有一定影响。（2）盖梁支点处组合弯矩难以保证为正弯矩，为确保安全，支点处上缘应适当采用其它方法补强加固。（3）盖梁支点处一般要求设置活动支座，以提供无水平阻力支撑。（4）钢筋混凝土拱圈因收缩徐变，会与梁体接触不紧密，应提前预制受压，使其收缩徐变完全。（5）拱脚支撑于墩台基础上，对同一桥墩拱脚位置最好对称布置用来相互抵消对墩的水平推力，对于桥台则应适当加固。5.8.6.3 力学特点 与增加辅助墩加固力学特点相似，即：（1）原结构自重产生的力，由原T梁结构承受。（2）盖梁支点处预加顶升力只是改善原梁非弹性变形，并使承架与梁紧密结合，可不考虑其对主梁恒载的卸载作用，也即拱桥不承受原梁恒载作用。（3）活载由拱桥与T梁组成的组合体系共同承受，活载内力由组合体系承受，使跨中弯矩减少，支点处出现负弯矩。要求新墩支点处的活载负弯矩与恒载正弯矩组合为正弯矩。5.8.6.4 评述 加固效果良好，但由于桥下增加拱桥需要加强桥墩台，并架设拱圈，施工复杂，施工期大部分时间需中断交通，影响桥下净空。5.8.7 斜拉加固法5.8.7.1 特点及适用条件 此方法是依靠原桥墩在桥墩两侧修筑矮塔，（支柱用钢筋混凝土钢管或预制混凝土柱）支柱顶面布置刚性或柔性拉索，拉吊起桥底已布置的钢梁或加强后的梁横隔板，板，为原桥上部结构提供一个或几个弹性支撑，使原简支梁变为连续梁。结构体系的这一改变使结构受力状况得到改善，从而提高结构承载能力。适用于梁挠度过大，承载能力不足的情况，特别适用于简支跨多，墩低的梁桥，在墩侧重新修筑基础建造矮塔，或利用桥墩伸出的墩帽在墩帽上修筑矮塔。由于横向联系的原因，此方法使用于窄桥，T梁数不超过5片（见图14）。图14 斜拉加固法示意5.8.7.2 附加影响 （1）为给矮塔提供空间，需要凿除部分边梁梁端翼板及其上部的附属构造，拉索穿过翼板的地方要凿孔。（2）加固所用索、塔均在桥面系上部，加固迹象明显。（3）梁底部支点要成对出现，而塔是对称布索，必须有靠近桥台边跨的一支点要由辅助墩来组成（见图14）。（4）对于柱式墩要对墩帽适当加固。5.8.7.3 评述 加固效果明显，工程量不大，但施工复杂，施工期需中断交通。对桥下净空无影响，因桥面上新加立柱，改变了原桥景观。六、墩台与基础加固（介绍4种加固方法）6.1 扩大基础加固法6.1.1 特点及适用条件 桥梁基础扩大底面积的加固方法，称为扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足或埋置太浅，而墩台又是砖石或混凝土刚性实体基础时的情况。当构造 物基础具有较大的不均匀沉降，并且地基土质比较坚实时，可以采用扩大基础法进行加固。而对于扩大部分基础底部的地基承载力不足的问题，可采取在扩大部分基础下打入一定数量的桩以提高地基承载力，桩的数量根据地基变形计算来加以选定。在刚性实体式基础周围加石砌圬工或混凝土，以扩大基础的承载面积，如图16所示：图16 墩台扩大基础加固法6.1.2 附加影响 需要对基础所在位置进行开挖，开挖需要采取得力措施，确保墩台基础的稳定。6.1.3 力学特点 新老基础结构在一起，共同受力。6.1.4 设计计算 扩大基础底面积应由地基强度验算确定。在计算时，根据公路桥梁地基与基础设计规范规定，经过多年压实未受破坏的旧地基，其地基承载力按原有承载力的1.5倍进行计算。在扩大基础面积后，应能使墩台基底的单位压力减小 到地基所能承受的允许应力范围之内。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降变形过大时，采用扩大基础底面积的加固，主要由地基变形计算来加以选定。6.1.5 施工工序 墩台扩大基础加固的施工顺序如下：（1）在加宽的范围内打板桩围堰，如墩台基础土壤不好时，应作必要的加固。（2）对围堰内土壤，挖至必要的深度（注意墩台的安全）。（3）在堰内把水抽干。（4）按照设计要求，在原墩台侧面凿孔并置入锚固钢筋。（5）立模，浇筑混凝土并养生至设计强度。6.1.6 构造措施 扩大墩台基础加固主要注意新老基础应结合牢固，以防止发生裂缝，并且能使加固后的扩大基础能与原结构共同受力。其具体措施如下：（1）将旧墩基础混凝土侧面凿毛，然后再注入新加部分的混凝土；（2）若原墩台身为浆砌片石砌体，则可将原墩身对应于新加部分的一面拆除表层的一部分石块，然后再砌新砌体，使新旧砌体犬牙交错，互相咬码；（3）有条件可制作一个强劲的钢筋混凝土箍把新旧两部分统一箍紧。在其新旧结合处附近局部加设加强钢筋，以保证该处不会产生缝裂。（4）对于拱桥，可在桥台两侧加设钢筋混凝土实体耳墙，并将耳墙与原桥台用钢销联结起来，从而达到增大桥台基础面积，提高桥台承载力的目的。加固后耳墙与原桥台联结在一起，因此，即增加了竖向承压面积，又由于耳墙的自重而增加了抗水平推力的摩阻力。6.1.7 评述 扩大基础加固法，施工比较简单。缺点是它必须使新老基础连成一体共同承受上部荷载，故其加固费用较高，而且加固效果也不宜控制。6.2 增补桩基加固法6.2.1 特点及使用条件 当地基承载力不够，为提高地基承载力，对桩式基础可增基桩（钻孔桩或打入桩）并扩大原承台，使墩台的压力部分传递至新桩基。在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩并扩大原 承台，并将承台与桩顶连接在一起，以此提高基础承载力，增加基础稳定性，这种方法叫增补桩基加固法（见图17）。这种加固方法的优点是不需要抽水筑坝等水下施工作业，且加固效果显著。其缺点是需搭设打桩架和开凿桥面，对桥头原有架空线路及陆上、水上交通均有一定影响。图17 增补桩基加固墩台基础6.2.2 评述 采用增补桩基加固法