结构加固改造之结构加固概述-文档资料.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,同济大学,Tongji University,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第一节,结构加固概述,同济大学 土木工程学院,结构加固改造理论与技术,目录,8.1,概述,8.1.1,建筑结构加固的原因,8.1.2,工程结构加固的程序,8.1.3,工程结构加固的原则,8.1.4,常见桥梁病害,概述,工程建设到一定阶段之后，主要建设方式转变为工程结构的维修改造。,加固与改造的前提是对其进行鉴定。,梁底裂缝,柱裂缝,8.1.1,建筑结构加固的原因,1.,结构损伤,2.,工程质量事故,3.,结构耐久性,4.,结构改变使用要求,以上四点均可能造成工程隐患，降低结构安全性和耐久性。,结构损伤,建造阶段：设计疏忽，施工失误,正常使用阶段：自然及,人为,灾害,老化阶段：损伤的积累,导致结构正常承载能力下降，影响结构的耐久性,。,工程质量事故,工程勘察失误,设计方案不当或计算失误,施工质量低劣,结构使用或改建不当,结构的耐久性,内因：工程材料自身特性和施工质量,外因：工程所处环境条件和防护措施,结构改变使用要求,扩大建筑面积改善使用功能，建筑物加层或整体移位。,建筑物整体移位,建筑物加层,8.1.2,工程结构加固程序,加固及改造比建新房复杂得多：,1.,受建筑物原有条件限制；,2.,房屋长期使用后存在很多问题；,3.,材料差异。,因此，需严格遵守加固原则与加固程序。,结构加固程序,1.,结构材料力学性能的检测,2.,结构完损性和安全性鉴定,3.,结构加固方案制订,4.,结构加固施工图纸设计,5.,施工过程中的检查和施工后的验收,1.,结构材料力学性能检测,收集原有设计施工材料，特别是竣工和验收材料。,2.,结构完损性和安全性鉴定,完损性：结构目前的破损状态，以外观检查为主。,安全性：构件和结构的安全程度，以内力分析和截面验算为主。,3.,结构加固方案制订,这时应考虑多种因素，最主要的是建筑物的使用要求和可能的加固施工条件。,4.,结构施工图设计,特别注意加强新老结构之间的连接，保证协同工作，并注意被加固结构在施工期间的安全。,5.,施工过程中的检查和施工后的验收,加固工程中两项十分重要的工作。,8.1.3,工程结构加固原则,先鉴定后加固,注意总体受力,加固方案优化,尽量利用原结构承载力,随时检查，随时消除隐患,与抗震设防相结合,8.1.4 常见桥梁病害（上部结构）,钢筋混凝土及预应力混凝土简支板桥,钢筋混凝土及预应力混凝土连续板桥,钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥,钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁桥及悬臂梁桥,钢筋混凝土板拱、肋拱及箱形拱桥,钢筋混凝土及预应力混凝土简支板桥,现浇简支板桥,预制简支板桥,常见病害,跨中附近板底由下而上的竖向裂缝；,跨中附近板底纵向裂缝。,桥面铰接缝处出现纵向裂缝；,支座脱空现象；,简支板跨中附近板底有由下而上的竖向裂缝；,板底出现纵向裂缝。,跨中板底竖向裂缝,板底纵向裂缝,钢筋混凝土及预应力混凝土连续板桥,1.,各跨中附近板底由下而上的多条竖向裂缝，横向有可能贯通；,2.墩顶处桥面开裂，一般都横向贯通，裂缝可有一条到多条；,3.各跨中板底附近出现纵向裂缝；,4.跨中下挠程度过大。,跨中及板顶竖向裂缝,钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥,钢筋混凝土梁桥,预应力混凝土梁桥,常见病害,跨中附近梁底竖向裂缝；,两支撑端附近腹板上斜向裂缝；,梁腹板竖向裂缝；,桥面上沿翼缘板接缝处的纵向裂缝。,张拉锚具下的纵向裂缝；,沿预应力钢束的纵向裂缝；,跨中下挠程度过大。,支撑端腹板斜向裂缝及跨中竖向裂缝,钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁及悬臂梁桥,连续梁桥,悬臂梁桥,常见病害,跨中挠度过大；,预应力筋锚固齿板后的斜向裂缝；,箱梁顶、底板纵向裂缝；,箱梁顶、底板梗腋处的纵向裂缝；,箱梁腹板中部的竖向裂缝；,箱梁腹板上的斜裂缝；,箱梁腹板上的水平裂缝；,横隔板或横梁跨中产生竖向裂缝。,悬臂梁牛腿端下挠过大，常有墩顶桥面开裂；,悬臂梁牛腿处局部裂缝；,跨中下挠或跨中梁底竖向裂缝；,预应力筋锚固齿板后的斜向裂缝；,箱梁顶、底板纵向裂缝；,箱梁顶、底板梗腋处的纵向裂缝；,箱梁腹板中部的竖向裂缝；,箱梁腹板上的斜裂缝；,箱梁腹板上的水平裂缝；,悬臂施工时各分段接缝或合拢段接缝出现裂缝；,横隔板或横梁跨中产生竖向裂缝。,牛腿处局部裂缝,锚固齿板后开裂,箱梁上下底板板纵向裂缝,箱梁腹板斜向裂缝,箱梁腹板水平裂缝,横隔板局部裂缝,钢结构主要病害,均匀锈蚀,孔蚀,缝隙腐蚀,应力腐蚀,腐蚀疲劳,缺陷退化,铆接病害,栓接病害,焊缝病害,疲劳,脆断,局部失稳,撞击,涂装病害,锈蚀,开裂,异常变形,连接病害,钢结构的涂镀层失效,涂装系统在某种条件下不能达到其潜在寿命时，可以认为涂层发生失效。,涂层失效往往并不是某个单一原因引起的，而是由于对发生在涂层工艺过程中许多方面缺乏足够注意所造成的。,局部失稳,撞击变形,特殊情况下的变形,正交异性钢桥面板,横梁（横联,),与主梁腹板连接处,主梁扭转引起的疲劳裂纹,主梁腹板受压区的呼吸疲劳,主梁受拉翼缘贴板端头开裂,桥梁加固新技术,粘贴纤维复合材料（,FRP,）加固技术,粘贴钢板加固技术,施加体外预应力加固技术,SPS,钢桥面板加固技术,主要内容,FRP,材料简介,FRP,材料是一种新型结构材料。全称为纤维增强塑料（,Fiber Reforced Plastic,，即,FRP,）是一种以纤维作为增强材料，以纤维、纱线或织物的形式增强树脂基体的复合材料,。,FRP,材料样品,FRP,材料的优势,FRP,材料以其独特的优点常常用于加固钢筋混凝土梁和桥墩。它与钢板相有以下优点：,FRP,的强度更大，重量轻；,可以现场剪裁，粘贴方便；,FRP,材料不生锈，耐腐蚀性好，因而可以用在海水、氯盐等腐蚀环境。,剪断和接长很方便，可以裁成各状，因而可以用于构件形状复杂或构件位于于狭窄空间处,。,粘贴,FRP,材料加固主梁,施工工艺流程,1.,裂缝处理、基底处理、砼表面打磨,粘贴,FRP,材料加固主梁,2.,涂底胶,粘贴,FRP,材料加固主梁,3.,修整找平层,粘贴,FRP,材料加固主梁,4.,粘贴纤维材料,川黔线肖家桥粘贴碳纤维加固,粘贴,FRP,材料加固主梁,箱梁内部粘贴碳纤维加固,粘贴,FRP,材料加固主梁,箱梁外部粘贴碳纤维加固,粘贴,FRP,材料加固主梁,板梁桥粘贴碳纤维加固实例,粘贴,FRP,材料加固主梁,拱圈粘贴碳纤维材料加固,粘贴,FRP,材料加固主梁,铁路桥梁底粘贴碳纤维加固,粘贴,FRP,材料加固主梁,施工工艺,粘贴,FRP,材料加固桥墩,基层处理,找平处理,涂刷浸渍树脂,粘贴,FRP,布,粘贴,FRP,材料加固桥墩,粘贴,FRP,材料加固桥墩,虎门大桥桥墩采用碳纤维材料加固前后对比,效果验证,与未加固桥墩相比，经,FRP,加固的桥墩的极限应力、极限应变等均有明显的增加,FRP,环向粘贴能改变墩柱的破坏模式,FRP,环向粘贴能显著提高墩柱的极限承载力,FRP,环向粘贴能显著提高墩柱的抗震性能,粘贴,FRP,材料加固桥墩,FRP,材料用于新建桥梁,FRP,夹心桥面板由上下的,FRP,面层和,FRP,夹层粘接而成,。,上面层受压和下面层受拉承受弯矩，夹层部分主要承受剪力，同时连接上下面层。,FRP,桥面板,FRP,桥面板,分类及优点,FRP,材料用于新建桥梁,FRP,桥面实物,FRP,材料用于新建桥梁,FRP,新型组合桥面板,FRP,材料与钢材组合,夹层钢板组合结构是夹层板结构体系（,SPS,）中的一种，是在两层钢板之间注入聚氨酯核芯，由弹性体芯材与钢板内表层牢固粘结而形成复合结构。夹层板在板结构中有着广泛的用途，在桥梁工程中，可以用在桥梁新结构、桥面板替换、修复等应用中。,FRP,材料与混凝土的组合,混凝土受压而,FRP,受拉,，如图所示：,FRP,材料用于新建桥梁,FRP,拉索,用,FRP,材料作为斜拉桥的拉索，可以充分发挥出,FRP,中纤维材料抗拉强度高、蠕变小，特别是耐腐蚀的优势。,FRP,材料用于新建桥梁,拉索的典型筋材,：日本,CFCC,拉索体系,瑞士的,Stork Bridge,是,瑞士世界上第一座,FRP,斜拉索的公路桥,。,桥梁,国家,桥梁类型,跨度（,m,）,建成时间,Aberfeldy Bridge,英国,人行悬索桥,63,1992,Stork Bridge,瑞士,公路斜拉桥,61,1996,Herning Bridge,丹麦,人行斜拉桥,40,1999,Laroin Bridge,法国,人行斜拉桥,110,2002,江苏大学人行桥,中国,人行斜拉桥,30,2005,FRP,材料用于新建桥梁,已建成的,FRP,桥梁,Aberfeldy Bridge,（英国）,FRP,材料用于新建桥梁,FRP,材料用于新建桥梁,Stork Bridge,（瑞士）,FRP,材料用于新建桥梁,Herning Bridge,（丹麦）,FRP,材料用于新建桥梁,Laroin Bridge,（法国）,粘贴钢板加固技术,施工工艺,粘贴钢板加固作用与粘贴纤维布的加固作用类似，提高了建筑物的耐剪切、耐弯曲能力，延长其使用寿命，达到了增加荷载的目的。相较粘碳纤维加固，防火性能有所提高。,粘贴钢板加固技术,1.,钢板制作与砼表面处理,2.,钻孔、植入锚栓,粘贴钢板加固技术,3.,涂胶、贴合钢板、加压锚固,4.,钢板防腐处理,粘贴钢板加固技术,粘贴钢板加固主梁和桥墩,粘贴钢板加固技术,粘贴钢板加固主梁梁底,粘贴钢板加固技术,粘贴钢板加固拱肋,粘贴钢板加固技术,粘贴钢板加固横隔板,粘贴钢板加固技术,粘贴钢板,加固帽梁,体外预应力,加固,技术,技术优点,钢束的耐久性有了保证。体外预应力的钢束可检测、可更换。,体外束钢束布置在外，钢束布置简单，混凝土浇筑方,便,，质量容易保证。,设计较为自由。,去掉布置体内束而,增加的非受力,结构,，避免体内钢束的过分拥挤，避免,因,减少钢束数而采用过大直径的体内钢束。,适用性,可在不限制通行的条件下进行加固加工，既可作为桥梁通过重车的临时加固手段，也可作为永久提高承载能力的措施。,体外预应力,加固,技术,施工工艺,体外预应力,加固,技术,1.,钻孔、种植钢筋,体外预应力,加固,技术,2.,绑扎钢筋、布置预应力管道,体外预应力,加固,技术,3.,立模、浇注混凝土,体外预应力,加固,技术,4.,安装索套管、穿索,体外预应力,加固,技术,5.,张拉、锚固,体外预应力,加固,技术,6.,管道压浆、完成体外索施工,体外预应力,加固,技术,采用体外预应力技术加固的小型桥梁,体外预应力,加固,技术,体外预应力技术加固桥梁（使用转向器）,体外预应力,加固,技术,体外预应力技术铁路桥梁,SPS,钢桥面板加固技术,正交异性钢桥面板是现代钢桥中的标准部件,具有,轻质、高强、便于安装,的优点,然而正交异性钢桥面板直接承受车轮荷载的反复冲击,产生较高的,局部应力,桥面板和肋板的焊接连接处易发生疲劳破坏,出现疲劳裂纹,并导致其上的原有桥面铺装层开裂,影响桥梁的使用寿命。,SPS,钢桥面板加固技术,对于发生裂纹的正交异性钢桥面板的加固方法有多种,其中夹芯钢板系统,sandwich plate system(SPS),是一种效果较好,且施工便捷的方法。其优点有,：,结构简单,抗疲劳性能较好,刚度大,强度高,承载能力好,减振缓冲性能好,使用安全,钢材使用量少,重量轻,施工工艺,在该方法中,首先是在现有的桥面钢板上添加周界板坯,然后在其上添加新的钢板。在这之后,便形成一个浅的水密空腔,然后在其中注入两种组分混合组成的弹性材料。在大约十分钟之内这两种组分会发生反应形成一种固态的弹性夹层,把两块钢板永久地粘合在一起。,SPS,钢桥面板加固技术,SPS,设计示意,SPS,样品,SPS,钢桥面板加固技术,1,灌注孔布设,2,布设加紧梁防止钢板弯曲变形,SPS,钢桥面板加固技术,SPS,钢桥面板加固技术流程,3,声纳探测密实度,4,荷载试验,SPS,钢桥面板加固技术,SPS,钢桥面板加固技术流程,SPS,钢桥面板加固技术,SPS,钢桥面板用于新建桥梁,1,主梁和桥面板架设过程,SPS,钢桥面板加固技术,2,桥梁架设完毕,SPS,钢桥面板加固技术,3,桥面铺装和荷载试验,谢谢大家,!,同济大学,Tongji University,91,