1、橋梁結構養護與維修加固技術匯報人：張宇峰匯 報 提 綱背景主要工作內容維修加固原則及程序 維修加固常用方法維修加固新方法 示例 美國橋梁破壞實例1. 背 景墩臺破損 橋面破損 省內橋梁典型病害照片橋面破損 梁體破損護坡沉降墩臺破損1. 背 景翼緣板連接處漏水支座病害 橋梁可靠性降低的主要原因:車輛的超限運輸 使橋梁增加了額外的載重負擔結構的老化與病害 混凝土碳化，裂縫開展引起的鋼筋銹蝕，施工質量差、材料強度下降以及常年失修和惡劣的運營條件等設計標準的演變 道路等級的提高，新舊規范荷載設計要求的不同，公路橋涵設計規范有1974版、1985版和2004版人為的或自然的破壞 意外碰撞，地震等1. 背

2、 景橋梁維修加固的目的要求 掌握橋梁結構狀況，完善基礎資料 確保橋梁工程的安全、完整、適用與耐久提高原有橋梁的通過能力與承載能力 1.背 景橋梁維修加固的基本概念 養護維修 ：防止缺陷的產生和擴大 加固 ：提高整座橋梁承載能力（永久性、臨時性）改造：拓寬、頂升、更換、形式改變 橋梁維修養護中常見的問題 橋面不平、不潔 橋面欄桿破損不完整 橋頭產生跳車 橋梁構件小壞不修 橋梁承載能力不足、危橋情況不明 路寬橋窄，形成“瓶頸”，影響通過能力 橋梁荷載標準不明，以致產生錯誤和混亂 1.背 景2 主要工作內容2.1養護維修 保持構造物表面的清潔完整，防止表面的風化和及時修理風化部分。 保持排水設備的良

3、好狀態，除掉排水管中堵塞的泥土，防止砌縫砂漿漏水和修理其浸蝕部分。 經常檢查各部分有無毛病發生，當發現圬工上有裂縫、小洞、剝落、缺角、鋼筋外露等局部缺陷或表面損傷時，必須及時修理。 保證伸縮縫裝置能夠自由活動，清除影響支座活動的阻障物。 2 主要工作內容2.1加固改造 1）對舊橋上部構件進行加固；2）對舊橋下部構件進行加固；3）拓寬橋梁的行車道或人行道；4）升高橋梁上部構造的高度； 5）更換橋梁行車道路面或引橋路面的結構；6）部分或全部更換橋梁損壞或破舊了的結構物。2 加固的基本原則與加固程序2.1 加固的基本原則(1) 加固設計的要求、內容及范圍(2) 加固后的橋梁結構整體壽命(3) 加固設

4、計應與施工方法緊密結合(4) 加固設計方案(5) 加固設計與原結構的關系(6) 加固設計應按下列原則進行承載力驗算 (7) 加固施工對環境的影響(8) 加固施工對新發現缺陷的處理(9) 加固施工中的安全措施(6) 加固設計應按下列原則進行承載力驗算 結構的計算應根據加固后結構的實際應力情況和實際的邊界條件 進行。 結構的計算截面積，保留的構件采用基于檢測結果的計算截面 積，新增構件采用實際有效截面積，并考慮結構在加固后的實際 受力程度及加固部分的應變滯后特點，以及加固部分與原結構協 同工作的程度。 加固后使構件重量增大時，應對被加固的相關構件及基礎進行驗 算。2.2 加固程序橋梁現狀評價加固工

5、程可行性研究報告加固工程施工圖設計加固工程施工、監理招標施工組織設計施工驗收(1) 橋梁現狀評價使用功能評價： 技術標準 橋涵各部完好程度 橋梁養護狀況及意外事故的分析承載能力評價： 原結構復算 基于檢測結果的承載能力評定 荷載試驗鑒定(2) 加固工程可行性研究報告 概述 橋梁現狀評價及發展環境 交通量預測 加固技術標準 加固建設條件與加固方案選擇 投資估算及資金籌措 實施方案 經濟評價 問題與建議(2) 加固工程可行性研究報告 橋梁現狀評價及發展環境 原設計概況 在交通運輸網中的作用 存在的問題 基于檢測結果的使用功能評價 基于檢測結果的承載能力評價 加固的必要性和緊迫性(7) 加固工程驗收

6、一般規定 橋梁加固工程只分為竣工驗收一個階段 竣工驗收工程質量等級分為合格和不合格 竣工驗收工程質量評定采用100分制驗收條件 試運營1年后 對加固工程已進行全面檢測 竣工決算、審計已完成 各參建單位完成工作報告3 結構維修加固常用方法3.1 裂縫和鋼筋銹蝕處理3.2 混凝土梁、板加固方法3.3 混凝土墩柱加固方法 增大截面法，外包鋼法，外包纖維布法，預應力加固法，增補樁加固法， 擴大基礎加固法，增補樁基加固法，墩臺基礎的旋噴注漿加固法 等3.1.1 裂縫種類 荷載裂縫，沉降裂縫，收縮裂縫，干縮裂縫，沉縮裂縫，溫度裂縫，張拉裂縫，施工裂縫 等3.1.2 裂縫的判定 一般認為以下裂縫是有害的：

7、損害結構使用功能的裂縫；寬度超過規范規定范圍值的裂縫；沿鋼筋的縱向裂縫（易引起鋼筋銹蝕）；嚴重降低結構剛度或影響結構整體性的裂縫；嚴重損害建筑物美觀的裂縫3.1.3 裂縫處理 裂縫灌漿和表面修補 3.1 裂縫和銹蝕鋼筋的處理表面處理法：適用性：用于修補寬度小于0.2mm的裂縫。表面涂抹法適用于漿材難以灌入的細而淺的裂縫，表面貼補法適用于大面積漏水的防滲堵漏。包括表面涂抹和表面貼補法。（1）該方法只能處理混凝土表面淺層的微小裂縫。（2）該方法只能達到防水的目的，但對結構的修復無任何貢獻 。（3）涂刷的樹脂保護膜是高分子有機物，長時間直接暴露在外界環境中極易老化失效，且對周圍環境有影響。 主要缺點

8、灌漿法：適用性：適用于修補寬度大于0.2mm的裂縫。深度較淺的裂縫以及小規模裂縫的簡易處理可采用取開 型槽，然后作填充處理。包括填充法和壓力灌漿法。（1）灌漿法雖然能處理較寬的裂縫，達到防水及一定程度上的補強目的，但無法處理微小裂縫。（2）灌漿法需要專用施工設備，施工工藝也比較復雜。（3）灌漿法一般都使用有機高分子材料對裂縫進行處理，其耐久性差，且不環保。主要缺點裂縫灌漿施工要求裂縫處理封縫封縫檢查配制漿液灌漿封口檢查埋設灌漿嘴埋設灌漿嘴、封縫注意：在一條裂縫上必須有進漿嘴、出漿嘴。對于細小的裂縫，用環氧膠泥封縫，對于較寬的裂縫，可粘貼玻璃絲布封縫。安裝持續加壓式灌漿嘴灌漿用彈性束帶注射筒持續

9、加壓新型無機裂縫修補材料CS-21 僅需要水和未完全水化反應的混凝土即可，通過噴涂水化反應誘使劑CS-21（無色透明、無毒，可溶于水）即可不斷促使水化反應的發生，在裂縫處生成結晶體，填充修復混凝土結構裂縫。已被應用于橋梁、污水處理池、護坡、停車場、體育館等裂縫修補。施工及滲透示意表層以下50mm處混凝土切片電鏡掃描圖片未經處理混凝土結晶過程的初始狀態結晶過程的成熟狀態施工前施工后清除破碎混凝土鋼筋除銹涂防銹漆涂抹混凝土界面粘結劑用不收縮水泥砂漿抹平3.1.4 鋼筋進行防腐處理3.2 混凝土梁、板加固方法3.2.1 增大截面加固法3.2.2 改變受力體系加固法3.2.3 預應力加固法3.2.4

10、粘貼鋼板加固法3.2.1 增大截面加固法原理：在原有構件的基層上面或下面再澆一層新的混凝土和補加鋼筋，以提高原有構件的承載力。效果：有效地增加構件的承載能力和剛度。注意事項 （1）將原構件在新舊混凝土粘合部位的表面鑿毛后，或者涂覆107膠聚合水泥漿或者在原構件澆筑面上每隔一定距離鑿槽，以形成剪力健。 （2）新澆混凝土強度等級宜比原構件混凝土強度等級提高一級。 （3）新澆混凝土最小厚度對于梁，不小于60mm；對于板，不小于40mm。 （4）在新澆柱之前，原構件表面應保持濕潤，但不得有積水。梁的上面澆注混凝土梁的下面配筋并澆注混凝土老混凝土d新混凝土剪力鍵鑿槽，形成剪力鍵老混凝土新混凝土化學聚合物

11、水泥漿對于板4mm對于梁6mm加涂一層聚合物水泥漿增大截面的幾種方法3.2.2 改變受力體系法原理：在梁、板的中間部位增設支點、支柱或將多跨簡支梁改為連續梁。優點：大幅度降低計算彎矩，提高結構構件的承載力、減小撓度、縮 小裂縫，達到加固目的。缺點：影響了使用空間，破壞了整體效果。增設支點增設支柱M1maxM2maxM2max6.010.0T梁翼緣板根高度（cm）20.015.8319.0橡膠支座類型板式橡膠支座板式橡膠支座彎橋宜選用圓形橡膠支座預應力砼T梁施工方法現澆施工預制施工預制施工橋梁構造和關鍵設計尺寸及施工工藝復核結果一覽表(續表） 七、橋梁承載力及力學性能分析項 目桿系有限元模型空間

12、實體有限元模型建模目的分析T梁設計承載力是否復核設計要求；分析有無橫梁時的橫向分配系數的變化；分析有無中橫梁時大橋整體及局部受力性能所用計算分析軟件橋梁博士3.0Ansy6.1.1單元形式平面梁單元實體元單梁還是多梁模型單梁計算模型多梁計算模型主要計算參數見表F2-1F2-3所示及圖F2-1,F2-2見表F2-1F2-3所示及圖F2-1,F2-2分析工況無橫梁工況；有橫梁工況不考慮鋪裝層和現澆層；考慮鋪裝層和現澆層；無中橫梁對稱加載有橫梁時的對稱加載無中橫梁時的偏載；有橫梁時的偏載；未考慮鋪裝的單個T梁模型三維圖示 考慮鋪裝的單個T梁模型三維圖示 有中橫梁（3道）的雙車加載模型 無中橫梁（3道

13、）的雙車加載模型 工況3時跨中斷面剪應力及撓度分布分布云圖 工況4時跨中斷面剪應力及撓度分布分布云圖 單車作用下跨中斷面的剪應力及撓度的計算結果分析 橫梁增加前后，翼緣板的受力狀態更為安全，橋梁橫向剛度得到較大提高，因此增加中橫梁將有提高全橋的整體性。工況1時跨中斷面剪應力及撓度分布云圖工況2時跨中斷面剪應力及撓度分布分布云圖 雙車作用下跨中斷面的剪應力及撓度的計算結果分析 橫梁增加前后，翼緣板的受力狀態更為安全，橋梁橫向剛度得到較大提高，因此增加中橫梁將有提高全橋的整體性。工況1時，跨中斷面橫向拉應力分布云圖 雙車作用下橫向拉應力分析結果 工況2時，跨中斷面橫向拉應力分布云圖 T梁承載能力驗

14、算分析結果：（1）由表F2-5和表F2-6可知，增設中橫隔梁后，中T 梁最大橫向分配系數降低為30.1%，邊T梁的最大橫向分配系數增加10%左右，橫梁的增設改善了各梁的受力狀態。（2）由表F2-1F2-2和表F2-24-2的對比分析可知，增設中橫梁前后，大橋T梁的安全儲備出現改變：中T梁的安全儲備由18% 增加至23%，得到了一定的提高；邊T梁的安全儲備由37%減小至26，中橫梁的增設，使得各梁的安全儲備發生改變，且各片梁的安全儲備系數趨于均勻，對大橋的整體受力有利。 力學分析及結果T梁橋實體有限元模型力學性能分析結果：（1）根據不同工況下的受力分析，中橫梁的增加與否對大橋受力狀態特別是翼緣板

15、的受力狀態影響較大，同時增加橫梁可提高荷載橫向分配能力，對各T梁的受力都有利。（2）無中橫梁時， 各T梁撓度呈曲線分布，橫向彎曲現象明顯，翼緣板頂面承受較大的橫向拉應力，最大值為1.77Mpa，小于混凝土設計強度2.45Mpa的限制；T梁間翼緣板鉸縫處最大剪應力為1.88Mpa，小于混凝土直接抗剪強度4.7Mpa 的限制。（3）增設中橫梁后各T梁的撓度呈直線分布，翼緣板幾乎無拉應力產生，對翼緣有利。此時橫梁砼所受拉應力為1.88Mpa，小于混凝土設計強度2.45Mpa的限制；同時，T梁間翼緣板鉸縫處最大剪應力為接近為0Mpa，最大剪應力出現在橫梁上。 力學分析及結果三、病害產生原因分析橋梁橋面

16、鋪裝層縱向裂縫原因分析 由于T梁未設置中橫梁，造成成橋橫向整體剛度偏弱（與有中橫梁相比），橋面鋪裝層在使用荷載作用下縱向微小裂紋不斷擴展而斷裂，形成微小的縱向裂紋；微小的縱向裂紋出現后，橫向剛度減弱，T梁間的橫向變形繼續增大，橫向彎曲現象更加明顯。 橋梁橋面鋪裝層橫向裂縫原因分析 鋪裝層所承受的是車輛荷載產生的重復拉應力的作用，容易產生疲勞性微小裂縫，并逐漸展為明顯的橫向裂縫。 橋面鋪裝層破損嚴重、空洞、碎裂、網裂原因分析當橋梁縱向裂縫及橫向裂縫出現后，橋面鋪裝基本不再能繼續參與受力，其結果直接導致橋梁橫向傳力能力和整體橫向剛度均有所降低，縱向裂縫數量逐漸增多出現大面積的碎裂、網裂現象，橋面砼

17、鋪裝層厚度及標號選擇直接影響到橋面的抗剪能力。 橋面鋪裝層防滑紋幾乎被磨光原因分析其一、本次四座橋梁均為曲線橋梁在使用荷載作用下，橋面承受著縱橫兩個方向的摩擦力。其二、本次四座橋梁橋面防水砼標號為C30，其抗剪強度及抗磨耗能力相對偏低。 伸縮縫處板式橡膠支座剪切變形及老化原因分析 其一、本次四橋橋梁均為曲線橋梁，最大橫向超高為5%。當施工時支座底面和頂面未能確保平行，在上部結構自重和車輛荷載作用下極易發生橫向剪切變形；其二、當溫度變化時，梁體出現一定深長和縮短時，支座同樣會發生縱向變形。 左右幅橋間分隔帶處接縫漏水嚴重；相鄰邊梁翼緣板間沒有進行密封處理；分隔帶上的土壤與橋面間未鋪設防水材料（或

18、雖有防水材料，但已老化開裂）。 部分伸縮縫橡膠條損壞漏水明顯；橋梁瀉水孔處梁體被雨水侵蝕痕跡明顯。部分路段鋼筋混凝土護欄破損 伸縮縫膠條損壞漏水，主要原因在于沒有及時養護和更換橡膠條。 部分瀉水管下出口平面與翼緣板端底面平齊（這與設計竣工圖紙有所差異較大），因此橋面的雨水總是沿著梁體被排掉而不能直接從瀉水管排放至橋下。 車輛的刮擦和碰撞很容易造成護欄混凝土破損和脫落。四、病害危害及整治對策 根據橋梁病害狀況及相關成果，我院工程檢測中心研究制定了病害整治措施等一攬子方案，供業主參考。 （1）增設中橫梁，增加T梁間的橫向整體剛度。（2）大橋橋面改造方案。全面型方案：將原有6cm厚防水混凝土鋪裝層完全鑿除，然后把現澆層表面整平鋪設防水層，最后在防水層表面攤鋪新型路面材料SMA混合料。經濟型方案：橋面改造中，橋面層材料不變。改造過程中，對橋面破損明顯區域進行大面積鑿除和修補；對于大面積的網裂橋面完全鑿除，重新澆注施工混凝土；對于裂縫數量較少的部位，