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1.體外預(yù)應(yīng)力加固法

概述

鋼筋混凝土梁橋，當(dāng)其存在結(jié)構(gòu)缺陷，尤其是承載能力不足或需要提高荷載等級(jí)，即需要對(duì)橋梁主要受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造時(shí)，可在梁體外部(梁底和梁兩側(cè))設(shè)置預(yù)應(yīng)力加勁鋼絲索或預(yù)應(yīng)力粗鋼筋補(bǔ)強(qiáng)，并分別錨固在梁的兩端，通過(guò)設(shè)置一定的聯(lián)結(jié)構(gòu)件使預(yù)應(yīng)力拉桿(鋼絲索或預(yù)應(yīng)力粗鋼筋)與梁體構(gòu)成一個(gè)桁架體系，成為一次超靜定結(jié)構(gòu)，從而抵消部分恒載應(yīng)力，起到卸載作用，從而較大幅度地提高橋梁的承載能力。體外預(yù)應(yīng)力加固法比梁底增焊(或粘貼)鋼筋(或鋼板)的加固方法相比，不需清鑿混凝土保護(hù)層，且損傷梁體程度小，加固時(shí)不影響或少影響交通，能恢復(fù)或提高橋梁的荷載等級(jí)，經(jīng)濟(jì)效果較明顯。但對(duì)于梁體外的預(yù)應(yīng)力筋和有關(guān)構(gòu)件應(yīng)采取切實(shí)有效的防護(hù)措施，否則在溫度、腐蝕等外界條件作用下，容易造成預(yù)應(yīng)力筋斷裂而使加固工作失敗。

通過(guò)在梁體外布設(shè)鋼材的拉桿或撐桿并與被加固的梁體錨固連接，然后施加預(yù)應(yīng)力，強(qiáng)迫后加的拉桿或撐桿受力，從而改變?cè)�結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，使結(jié)構(gòu)總承載力顯著提高，且可減少結(jié)構(gòu)的變形、裂縫寬度縮小甚至完全閉合。這就是體外預(yù)應(yīng)力加固梁橋，并能提高其承載能力的機(jī)理。

2.粘鋼加固

粘鋼加固橋梁一般采用環(huán)氧樹(shù)脂或建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板、鋼筋或玻璃鋼等抗拉強(qiáng)度高的材料粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉緣或薄弱部位，使之與原結(jié)構(gòu)物形成整體共同受力，以提高其剛度，改善原結(jié)構(gòu)的鋼筋及混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，限制裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，從而達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)、提高橋梁承載能力的目的。一般將鋼板粘貼在被加固橋梁結(jié)構(gòu)受力部位的外邊緣，以便充分發(fā)揮粘貼的鋼板強(qiáng)度與作用，同時(shí)封閉粘貼部位的裂縫和缺陷，約束混凝土變形，從而有效地提高被加固構(gòu)件的剛度和抗裂性。

(1)為了提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗彎能力，一般在構(gòu)件的受拉緣表面粘貼鋼板，使鋼板與原結(jié)構(gòu)形成整體來(lái)受力，此時(shí)以鋼板與混凝土粘結(jié)處的混凝土局部抗剪切強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)。合理與安全的設(shè)計(jì)應(yīng)控制在鋼板發(fā)生屈服變形前，粘結(jié)處混凝土不出現(xiàn)剪切破壞。

(2)當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)的主拉應(yīng)力區(qū)斜筋不足，為了加固和增加結(jié)構(gòu)的抗剪切強(qiáng)度時(shí)，可將鋼板粘貼在結(jié)構(gòu)的側(cè)面，并垂直于剪切裂縫的方向斜向粘貼(斜度一般為45?-60?)，以承受主拉應(yīng)力。

(3)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí)，鋼板可作為鋼筋的斷面來(lái)考慮，將鋼板換算成鋼筋，原有構(gòu)件承受恒載與活載，增加的鋼板承受原有構(gòu)件承受不了的那部分活載。

(4)在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，加固用的鋼板可按實(shí)際需要采用不同的形狀，但鋼板的厚度必須比計(jì)算出的厚度大些。用于抗彎能力補(bǔ)強(qiáng)的鋼板尺寸盡可能薄而寬，厚度一般為4mm-6mm，較薄的鋼板可有足夠的彈性來(lái)適應(yīng)構(gòu)件表面形狀。用于抗剪能力提高的鋼板厚度宜厚些，依設(shè)計(jì)而定。

(5)設(shè)計(jì)鋼板長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)將鋼板的兩端延伸到低壓力區(qū)，以減少鋼板錨固段的粘結(jié)應(yīng)力集中，防止粘結(jié)部位構(gòu)件出現(xiàn)裂縫或粘貼鋼板被拉脫現(xiàn)象的發(fā)生。

(6)粘貼法加固橋梁，如何確保鋼板和被加固構(gòu)件形成整體受力是加固成功與否的關(guān)鍵，所以，在補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí)，除應(yīng)考慮鋼板具有足夠的錨固長(zhǎng)度、粘結(jié)劑具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性外，為避免鋼板在自由端脫膠拉開(kāi)，端部可用夾緊螺栓固定，或設(shè)置U型箍板、水平錨固板等，并在鋼板上按一定的距離用螺栓固定，確保鋼板與混凝土之間的粘結(jié)力滿(mǎn)足抗拉或抗剪強(qiáng)度的需要。

3.外包混凝土法加固

外包混凝土加固法又稱(chēng)加大截面加固法，它是增大構(gòu)件的截面和配筋，用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性，也可用來(lái)修補(bǔ)裂縫等，適用于梁式橋和拱式橋。

根據(jù)不同的加固目的和要求，可分為加大截面為主加固和加配筋為主的加固，或兩者同時(shí)采用的加固。加固中應(yīng)將新舊鋼筋以焊接，或用錨桿聯(lián)結(jié)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋和原構(gòu)件，同時(shí)將舊混凝土表面鑿毛清洗干凈，確保新舊混凝土良好結(jié)合。外包混凝土加固法使用普通混凝土，強(qiáng)度等級(jí)不低于C20，當(dāng)加固層較薄，鋼筋較密時(shí)，可用細(xì)石子混凝土，在條件許可的情況下亦可采用鋼纖維混凝土加固，配置的鋼材除普通鋼筋外還可采用型鋼和鋼板。外包混凝土加固法缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng)，并對(duì)結(jié)構(gòu)外觀和凈空有一定影響。

外包混凝土加固法的構(gòu)造要求：1)新澆混凝土的最小厚度不應(yīng)小于40mm，用噴射混凝土施工時(shí)不應(yīng)小于50mm。2)配制混凝土用的石子宜用堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石，其最大粒徑不宜大于20mm。3)當(dāng)采用鋼筋補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，縱向受力鋼筋的直徑不宜小于12mm；封閉式箍筋直徑不宜小于8mm，U型箍筋直徑宜與箍筋直徑相同。4)當(dāng)采用型鋼和鋼板補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)將其和原結(jié)構(gòu)的鋼筋進(jìn)行聯(lián)結(jié)，或采用錨栓與原結(jié)構(gòu)聯(lián)系，切實(shí)保證力的有效傳遞和能夠參與原結(jié)構(gòu)共同受力。5)加固的受力鋼筋與原構(gòu)件的受力鋼筋間的凈距不應(yīng)大于20mm，并應(yīng)采用短筋焊接連接；箍筋應(yīng)采用封閉的或U型箍筋。