橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)病害分分析與改改造加固固設(shè)計哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)張樹仁教教授哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授1我國橋梁梁改造加加固任務(wù)務(wù)繁重，，據(jù)交通通部統(tǒng)計計至2003年底，全全國公路路網(wǎng)中尚尚有危橋橋10443座，378439延米。要要實現(xiàn)交交通部規(guī)規(guī)劃的2005年底基本本消滅國國、省干干線公路路危橋的的目標(biāo)，，所需資資金約為為90億元。中中國橋梁梁改造加加固市場場的巨大大潛力，，吸引了了國內(nèi)外外眾多有有遠(yuǎn)見卓卓識的工工程技術(shù)術(shù)人員和和企業(yè)家家把注意意力轉(zhuǎn)移移到這方方面來，，國外的的先進(jìn)加加固技術(shù)術(shù)大量涌涌進(jìn)中國國加固市市場，各各種加固固公司像像雨后春春筍相應(yīng)應(yīng)而生，，成功地地創(chuàng)建了了一批橋橋梁改造造加固的的優(yōu)秀范范例，推推進(jìn)了我我國橋梁梁改造工工作的發(fā)發(fā)展。提高橋梁梁改造加加固設(shè)計計質(zhì)量，，是確保保加固工工程質(zhì)量量的前提提和基礎(chǔ)礎(chǔ)。橋梁梁改造加加固設(shè)計計是比新新建橋梁梁設(shè)計復(fù)復(fù)雜得多多的系統(tǒng)統(tǒng)工程。。我國目目前的狀狀況是““有實力力的大設(shè)設(shè)計院無無暇顧及及，不愿愿意干，，技術(shù)力力量較差差的小型型設(shè)計單單位又干干不了””，橋梁梁改造加加固設(shè)計計基本上上由科研研單位、、高等院院校和。。哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授2各類專業(yè)業(yè)公司來來承擔(dān)。。各類專專業(yè)公司司的技術(shù)術(shù)水平差差異較大大，值得得慶幸的的是，近近幾年來來我國確確已出現(xiàn)現(xiàn)一批技技術(shù)能力力較高的的專業(yè)化化加固公公司，完完成一批批橋梁加加固工程程的優(yōu)秀秀范例，，他們代代表了中中國橋梁梁改造加加固的主主導(dǎo)方向向。但是是，有些些專業(yè)公公司以銷銷售加固固材料為為主，業(yè)業(yè)務(wù)單一一，對橋橋梁加固固設(shè)計不不熟悉。。橋梁改改造加固固設(shè)計審審核制度度不規(guī)范范，沒有有明確的的加固設(shè)設(shè)計資質(zhì)質(zhì)要求，，橋梁加加固設(shè)計計市場管管理混亂亂。整頓頓和規(guī)范范橋梁加加固市場場，提高高橋梁改改造加固固設(shè)計質(zhì)質(zhì)量是提提高橋梁梁改造加加固工程程質(zhì)量的的重要措措施之一一。從技術(shù)角角度分析析，目前前我國橋橋梁改造造加固設(shè)設(shè)計存在在的主要要問題是是：（1）基層養(yǎng)養(yǎng)護(hù)管理理和設(shè)計計部門，，橋梁病病害診斷斷技術(shù)力力量薄弱弱，橋梁梁檢測手手段落后后。橋梁梁病害診診斷是進(jìn)進(jìn)行橋梁梁加固設(shè)設(shè)計的前前提和基基礎(chǔ)，只只有診斷斷清楚，，才能對對癥下藥藥。橋梁梁檢測是是橋梁病病害診斷斷與分析析的重要要手段，，檢測應(yīng)應(yīng)重在哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授3分析，并并應(yīng)與橋橋梁加固固設(shè)計相相結(jié)合。。（2）考慮結(jié)結(jié)構(gòu)損傷傷影響的的承載力力評估方方法還不不夠完善善。（3）橋梁改改造加固固總體設(shè)設(shè)計方案案的設(shè)計計思路不不夠開闊闊，應(yīng)用用技術(shù)單單一，設(shè)設(shè)計深度度不夠。。（4）個別橋橋梁加固固設(shè)計生生搬硬套套國外或或國內(nèi)其其他行業(yè)業(yè)的設(shè)計計方法，，忽略了了橋梁帶帶載加固固分階段段受力的的特點。。有些加加固設(shè)計計只做宏宏觀的定定性分析析，缺少少科學(xué)地地定量分分析計算算，設(shè)計計帶有很很大的隨隨意性。。針對我國國目前橋橋梁改造造加固加加固市場場的混亂亂局面，，加強橋橋梁養(yǎng)護(hù)護(hù)、管理理及設(shè)計計與施工工技術(shù)隊隊伍建設(shè)設(shè)是整頓頓橋梁加加固市場場的重要要內(nèi)容之之一。特特別是在在全國基基層的橋橋梁養(yǎng)護(hù)護(hù)、管理理及設(shè)計計與施工工人員中中，普及及橋梁病病害診斷斷與加固固設(shè)計知知識是十十分必要要的。哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授4第一章橋梁病害害診斷第二章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)承載載能力及及耐久性性評估第三章橋梁改造造加固方方案設(shè)計計第四章橋梁加固固薄弱受受彎構(gòu)件件設(shè)計計計算講授提綱綱哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授5第一章橋橋梁梁病害診診斷§1-1環(huán)境因素素引起的的混凝土土結(jié)構(gòu)損傷或破破壞§1-2混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的裂裂縫分析析基本內(nèi)容容哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授6混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的病病害表現(xiàn)現(xiàn)形式多多種多樣樣，引起起病害的的原因錯錯綜復(fù)雜雜，從引引起病害害的原因因來分析析，可以以將其劃劃分為兩兩大類：：第一類為為由環(huán)境境作用引引起的混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)損傷傷與破壞壞。由于于混凝土土的缺陷陷（例如如裂隙、、孔道、、汽泡、、孔穴等等），環(huán)環(huán)境中的的水及侵侵蝕性介介質(zhì)就可可能滲入入混凝土土內(nèi)部，，與混凝凝土中某某些成份份發(fā)生化化學(xué)、物物理反應(yīng)應(yīng)，引起起混凝土土損傷，，影響結(jié)結(jié)構(gòu)的受受力性能能和耐久久性。第二類為為由荷載載作用或或設(shè)計、、施工不不當(dāng)造成成的混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷。。例如，，由于超超載作用用引起的的裂縫，，動力沖沖擊作用用引起疲疲勞破壞壞。構(gòu)造造措施和和施工方方法不當(dāng)當(dāng)引起結(jié)結(jié)構(gòu)裂縫縫等。第一章橋橋梁梁病害診診斷哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授7§1-1環(huán)境因素素引起的的混凝土土結(jié)構(gòu)損損傷或破破壞1混凝土的的碳化混凝土的的碳化是是指混凝凝土中氫氫氧化鈣鈣與滲透透進(jìn)混凝凝土中的的二氧化化碳或其其它酸性性氣體發(fā)發(fā)生化學(xué)學(xué)反應(yīng)的的過程。。一般情情況下混混凝土呈呈堿性，，在鋼筋筋表面形形成堿性性薄膜，，保護(hù)鋼鋼筋免遭遭酸性介介質(zhì)的侵侵蝕，起起到了““鈍化””保護(hù)作作用。碳碳化的實實質(zhì)是混混凝土的的中性化化，使混混凝土的的堿性降降低，鈍鈍化膜破破壞，在在水分和和其它有有害介質(zhì)質(zhì)侵入的的情況下下，鋼筋筋就會發(fā)發(fā)生銹蝕蝕。2氯離子的的侵蝕氯離子對對混凝土土的侵蝕蝕是氯離離子從外外界環(huán)境境侵入已已硬化的的混凝土土造成的的。海水水是氯離離子的主主要來源源，北方方寒冷地地區(qū)冬季季道路、橋面撒撒鹽化雪雪除冰都都有可能能使氯離離子滲入入混凝土土中。氯氯離子對對混凝土土的侵蝕蝕屬于化化學(xué)侵蝕蝕，對結(jié)結(jié)構(gòu)的危危害是多多方面的的，但最最終表現(xiàn)現(xiàn)為鋼筋筋的銹蝕蝕。第一章橋橋梁梁病害診診斷哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授8§1-1環(huán)境因素素引起的的混凝土土結(jié)構(gòu)損損傷或破破壞3堿—骨料反應(yīng)應(yīng)堿—骨料反應(yīng)應(yīng)一般指指水泥中中的堿和和骨料中中的活性性硅發(fā)生生反應(yīng)，，生成堿堿—硅酸鹽凝凝膠，并并吸水產(chǎn)產(chǎn)生膨脹脹壓力，，造成混混凝土開開裂。堿—骨料反應(yīng)應(yīng)引起的的混凝土土結(jié)構(gòu)破破壞程度度，比其其他耐久久性破壞壞發(fā)展更更快，后后果更為為嚴(yán)重。。堿—骨料反應(yīng)應(yīng)一旦發(fā)發(fā)生，很很難加以以控制，，一般不不到兩年年就會使使結(jié)構(gòu)出出現(xiàn)明顯顯開裂，，所以有有時也稱稱堿骨料料反應(yīng)是是混凝土土結(jié)構(gòu)的的“癌癥癥”。堿—骨料反應(yīng)應(yīng)破壞的的最重要要特征之之一是混混凝土表表面開裂裂，裂縫縫的形態(tài)態(tài)與結(jié)構(gòu)構(gòu)中鋼筋筋形成的的限制和和約束狀狀態(tài)有關(guān)關(guān)：鋼筋筋限制、、約束力力強的混混凝土形形成順筋筋裂縫；；鋼筋限限制約束束作用弱弱的混凝凝土形成成網(wǎng)狀或或地圖狀狀裂縫，，在裂縫縫處有白白色凝膠膠物滲出出。堿—骨料反應(yīng)應(yīng)裂縫與與其他原原因裂縫縫的主要要區(qū)別是是：第一章橋橋梁梁病害診診斷哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授9§1-1環(huán)境因素素引起的的混凝土土結(jié)構(gòu)損損傷或破破壞①堿—骨料反應(yīng)應(yīng)引起混混凝土局局部膨脹脹，裂縫縫的兩個個邊緣出出現(xiàn)不平平狀態(tài)（（錯臺））；是堿堿骨料反反應(yīng)裂縫縫的特有有現(xiàn)象；；②堿—骨料反應(yīng)應(yīng)與環(huán)境境濕度有有關(guān)，在在同一工工程中潮潮濕部位位出現(xiàn)裂裂縫，而而干燥部部位卻安安然無恙恙，是堿堿—骨料反應(yīng)應(yīng)裂縫區(qū)區(qū)別與其其他原因因裂縫的的外觀特特征差別別之一。。③從裂縫縫出現(xiàn)的的時間來來判斷，，堿—骨料反應(yīng)應(yīng)裂縫出出現(xiàn)的時時間較晚晚，多在在施工后后5~10年內(nèi)出現(xiàn)現(xiàn)，而混混凝土收收縮裂縫縫出現(xiàn)的的時間較較早，一一般在施施工后若若干天內(nèi)內(nèi)出現(xiàn)。。4凍融循環(huán)環(huán)破壞滲入混凝凝土中的的水在低低溫下結(jié)結(jié)冰膨脹脹，從內(nèi)內(nèi)部破壞壞混凝土土的微觀觀結(jié)構(gòu)。。經(jīng)多次次凍融循循環(huán)后，，損傷積積累將使使混凝土土剝落酥酥裂，強強度降低低。凍融融循環(huán)破破壞的混混凝土第一章橋橋梁梁病害診診斷哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授10§1-1環(huán)境因素素引起的的混凝土土結(jié)構(gòu)損損傷或破破壞剝落，開開始時在在混凝土土表面出出現(xiàn)粒徑徑為2-3mm的小片剝剝落，隨隨著使用用年限的的增加，，剝落量量及剝落落塊直徑徑增大，，剝落由由表及里里，發(fā)展展速度很很快。一一經(jīng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)凍融引引起的混混凝土剝剝落，必必需密切切注意剝剝落的發(fā)發(fā)展情況況，及時時采取修修補措施施。北方地區(qū)區(qū)采用撒撒鹽除冰冰，由于于鹽類與與凍融循循環(huán)的共共同作用用引起的的鹽凍破破壞是凍凍融循環(huán)環(huán)破壞的的一種特特殊形式式。鹽凍凍破壞是是靜水壓壓及鹽溶溶液的滲滲透壓和和結(jié)晶壓壓共同作作用的結(jié)結(jié)果，因因此，鹽鹽凍破壞壞要比單單純的凍凍融破壞壞嚴(yán)酷得得多。鹽凍破壞壞區(qū)別于于其他破破壞形式式的主要要特征是是：①表面分分層剝落落，骨料料暴露，，但剝落落層下面面的混凝凝土完好好；②破壞速速度快，，對未采采用防鹽鹽凍措施施而使除除冰鹽者者，第一章橋橋梁梁病害診診斷哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授11§1-1環(huán)境因素素引起的的混凝土土結(jié)構(gòu)損損傷或破破壞少則一冬冬，多則則幾冬，，即可產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重重鹽凍破破壞；③在沒有有干擾的的剝蝕表表面或裂裂縫中可可見到白白色鹽結(jié)結(jié)晶體；；5鋼筋銹蝕蝕混凝土中中鋼筋腐腐蝕的首首要條件件是鈍化化膜壞，，混凝土土的碳化化及氯離離子侵蝕蝕都會造造成覆蓋蓋鋼筋表表面的堿堿性鈍化化膜的破破壞，加加之有水水分和氧氧的侵入入，就可可能引起起鋼筋的的腐蝕。。鋼筋腐腐蝕伴有有體積膨膨脹，使使混凝土土出現(xiàn)沿沿鋼筋的的縱向裂裂縫，造造成鋼筋筋與混凝凝土之間間的粘結(jié)結(jié)力破壞壞，鋼筋筋截面面面積減少少，使結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的承載載力降低低，變形形和裂縫縫增大等等一系列列不良后后果，并并隨著時時間的推推移，腐腐蝕會逐逐漸惡化化，最終終可能導(dǎo)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)的完全全破壞。。第一章橋橋梁梁病害診診斷哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授12§1-1環(huán)境因素素引起的的混凝土土結(jié)構(gòu)損損傷或破破壞值得注意意的是，，上述所所有侵蝕蝕混凝土土和鋼筋筋的作用用都需要要有水作作介質(zhì)。。另一方方面，幾幾乎所有有的侵蝕蝕作用對對混凝土土結(jié)構(gòu)的的破壞都都與侵蝕蝕作用引引起的混混凝土膨膨脹，最最終導(dǎo)致致混凝土土的開裂裂有關(guān)。。而且當(dāng)當(dāng)混凝土土結(jié)構(gòu)開開裂后，，腐蝕速速度將大大大加快快。形成成導(dǎo)致混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的耐耐久性進(jìn)進(jìn)一步退退化的惡惡化循環(huán)環(huán)。因此此，對新新建結(jié)構(gòu)構(gòu)而言，，提高混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)耐久久性的基基本途徑徑是增強強混凝土土的密實實度，防防止和控控制混凝凝土開裂裂，阻止止水分的的侵入；；加大混混凝土保保護(hù)層的的厚度，，防止由由于混凝凝土保護(hù)護(hù)層碳化化引起鋼鋼筋鈍化化膜的破破壞。對對于在役役結(jié)構(gòu)而而言，提提高混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)耐久性性的基本本思路是是在清除除病害根根源的基基礎(chǔ)上，，封堵裂裂縫，修修補破損損混凝土土；增設(shè)設(shè)防水層層，防止止水分的的侵入。。第一章橋橋梁梁病害診診斷哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授13§1-2混凝土土結(jié)構(gòu)的的裂縫分分析實踐表明明，混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的任何何損傷與與破壞，，一般都都是首先先在混凝凝土中出出現(xiàn)裂縫縫，裂縫縫是反映映混凝土土結(jié)構(gòu)病病害的晴晴雨表。。所以，，對混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的損傷傷檢測，，首先應(yīng)應(yīng)從對結(jié)結(jié)構(gòu)的裂裂縫調(diào)查查、檢測測與分析析入手。。混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的裂裂縫是由由材料內(nèi)內(nèi)部的初初始缺陷陷、微裂裂縫的擴擴展而引引起的。。引起裂裂縫的原原因很多多，但可可歸納為為兩大類類：第一類類：由由外荷荷載引引起的的裂縫縫，稱稱為結(jié)結(jié)構(gòu)性性裂縫縫（又又稱為為受力力裂縫縫），，其裂裂縫的的分布布及寬寬度與與外荷荷載有有關(guān)。。這種種裂縫縫的出出現(xiàn)，，預(yù)示示結(jié)構(gòu)構(gòu)承載載力可可能不不足或或存在在其他他嚴(yán)重重問題題。第一章章橋橋梁梁病害害診斷斷哈爾濱濱工業(yè)業(yè)大學(xué)學(xué)交通通科學(xué)學(xué)與工工程學(xué)學(xué)院張張樹仁仁教教授授14§1-2混混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂裂縫分分析第二類類：由由變形形引起起的裂裂縫，，稱為為非結(jié)結(jié)構(gòu)性性裂縫縫，如如溫度度變化化、混混凝土土收縮縮等因因素引引起的的結(jié)構(gòu)構(gòu)變形形受到到限制制時，，在結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)部就就會產(chǎn)產(chǎn)生拉拉應(yīng)力力，當(dāng)當(dāng)此應(yīng)應(yīng)力達(dá)達(dá)到混混凝土土抗拉拉強度度極限限值時時，即即會引引起混混凝土土裂縫縫，裂裂縫一一旦出出現(xiàn)，，變形形得到到釋放放，拉拉應(yīng)力力也就就消失失了。。兩類裂裂縫有有明顯顯的區(qū)區(qū)別，，危害害效果果也不不相同同，有有時兩兩類裂裂縫融融在一一起。。調(diào)查查資料料表明明，在在兩類類裂縫縫中以以變形形引起起的裂裂縫占占主導(dǎo)導(dǎo)的約約占80%；以荷荷載引引起的的裂縫縫占主主導(dǎo)的的約占占20%。對裂裂縫原原因的的分析析是裂裂縫危危害性性評定定，裂裂縫修修補和和加固固的依依據(jù)，，若對對裂縫縫不經(jīng)經(jīng)分析析研究究就盲盲目進(jìn)進(jìn)行處處理，，不僅僅達(dá)不不到預(yù)預(yù)期的的效果果，還還可能能潛藏藏著突突發(fā)性性事故故的危危險。。第一章章橋橋梁梁病害害診斷斷哈爾濱濱工業(yè)業(yè)大學(xué)學(xué)交通通科學(xué)學(xué)與工工程學(xué)學(xué)院張張樹仁仁教教授授15§1-2混混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂裂縫分分析1．結(jié)構(gòu)構(gòu)性裂裂縫（（受力力裂縫縫）眾所周周知，，混凝凝土的的抗拉拉強度度很低低，抗抗拉極極限應(yīng)應(yīng)變大大約為為第一章章橋橋梁梁病害害診斷斷換句話話說，，混凝凝土即即將開開裂的的瞬間間，鋼鋼筋的的應(yīng)力力只有有事實上上，在在正常常使用用階段段鋼筋筋的應(yīng)應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于于此值值，所所以說說在正正常使使用階階段鋼鋼筋混混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)出現(xiàn)現(xiàn)裂縫縫是避避不可可免的的。因因而，，習(xí)慣慣上又又將這這種裂裂縫稱稱為正正常裂裂縫。。實踐踐證明明，在在正常常條件件下，，裂縫縫寬度度小于于0.3mm時，鋼鋼筋不不致生生銹。。為確確保安安全，，允許許裂縫縫寬度度還應(yīng)應(yīng)哈爾濱濱工業(yè)業(yè)大學(xué)學(xué)交通通科學(xué)學(xué)與工工程學(xué)學(xué)院張張樹仁仁教教授授16小一些些。新新頒布布的<公路鋼鋼筋混混凝土土及預(yù)預(yù)應(yīng)力力混凝凝土橋橋涵設(shè)設(shè)計規(guī)規(guī)范>JTGD62-2004（以下下簡稱稱<橋規(guī)JTGD62>）規(guī)定定：鋼鋼筋混混凝土土構(gòu)件件計算算的特特征裂裂縫寬寬度不不應(yīng)超超過下下列規(guī)規(guī)定的的限值值：Ⅰ類及Ⅱ類環(huán)境境0.2mmⅢ類及Ⅳ類環(huán)境境0.15mm圖1-1所示為為鋼筋筋混凝凝土簡簡支梁梁的典典型結(jié)結(jié)構(gòu)性性裂縫縫分布布示意意圖。。第一章章橋橋梁梁病害害診斷斷§1-2混混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂裂縫分分析圖1-1鋼筋混混凝土土梁結(jié)結(jié)構(gòu)裂裂縫哈爾濱濱工業(yè)業(yè)大學(xué)學(xué)交通通科學(xué)學(xué)與工工程學(xué)學(xué)院張張樹仁仁教教授授17圖1-1中①所所示的的跨中中截面面附近近下緣緣受拉拉區(qū)的的豎向向裂縫縫，是是最常常見的的結(jié)構(gòu)構(gòu)性裂裂縫。。在正正常設(shè)設(shè)計和和使用用情況況下，，裂縫縫寬度度不大大，間間距較較密，，分布布均勻勻。若若豎直直裂縫縫寬度度過大大，預(yù)預(yù)示結(jié)結(jié)構(gòu)正正截面面承載載力不不足；；圖1-1中②所所示為為支點點（或或腹板板寬度度變化化處））附近近截面面由主主拉應(yīng)應(yīng)力引引起的的斜裂裂縫。。在正正常設(shè)設(shè)計和和使用用情況況下很很少出出現(xiàn)斜斜裂縫縫，即即使出出現(xiàn)裂裂縫寬寬度也也很小小。若若斜裂裂縫寬寬度過過大，，預(yù)示示結(jié)構(gòu)構(gòu)的斜斜截面面承載載力不不足，，存在在發(fā)生生斜截截面脆脆性破破壞的的潛在在危險險，應(yīng)應(yīng)引起起足夠夠的重重視。。另外，，鋼筋筋混凝凝土墩墩柱受受壓構(gòu)構(gòu)件由由于縱縱向壓壓力過過大引引起的的縱向向裂縫縫、預(yù)預(yù)應(yīng)力力筋錨錨固區(qū)區(qū)由于于局部部應(yīng)力力過大大引起起的劈劈裂裂裂縫等等都屬屬于結(jié)結(jié)構(gòu)性性裂縫縫。第一章章橋橋梁梁病害害診斷斷§1-2混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫分分析哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授18有些結(jié)構(gòu)性性裂縫（受受力裂縫））是由設(shè)計計錯誤和施施工方法不不當(dāng)所造成成的。例如如：鋼筋錨錨固長度不不足、計算算圖式與實實際受力不不符、次內(nèi)內(nèi)力考慮不不全面和施施工安裝構(gòu)構(gòu)件支承吊吊點錯誤等等都可以使使構(gòu)件產(chǎn)生生裂縫。在超靜結(jié)構(gòu)構(gòu)中基礎(chǔ)不不均勻沉降降，將引起起結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力變化，，可能導(dǎo)致致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)現(xiàn)裂縫。基基礎(chǔ)不均沉沉降引起的的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫，，實質(zhì)上是是屬于結(jié)構(gòu)構(gòu)性裂縫（（受力裂縫縫）范疇，，裂縫的分分布和寬度度與結(jié)構(gòu)形形式、基礎(chǔ)礎(chǔ)不均沉降降情況及大大小等多種種因素有關(guān)關(guān)。這種裂裂縫對結(jié)構(gòu)構(gòu)安全性影影響很大，，應(yīng)在基礎(chǔ)礎(chǔ)不均勻沉沉降停止或或采用加固固地基方法法消除后，，才能進(jìn)行行上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫處處理。第一章橋橋梁病害害診斷§1-2混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫分分析哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授192．非結(jié)構(gòu)性性裂縫混凝土的非非結(jié)構(gòu)性裂裂縫根據(jù)其其形成的時時間可分為為：混凝土土硬化前裂裂縫、硬化化過程裂縫縫和完全硬硬化后裂縫縫。非結(jié)構(gòu)構(gòu)性裂縫的的產(chǎn)生受混混凝土材料料組成、澆澆筑方法，，養(yǎng)護(hù)條件件和使用環(huán)環(huán)境等等多多種因素影影響。（1）收縮裂縫縫在混凝土凝凝固過程中中，由于多多余水分蒸蒸發(fā)，引起起的混凝土土體積縮小小稱為干縮縮。同時，，水泥與水水起水化作作用逐漸硬硬化而形成成的水泥骨骨架不斷緊緊密，引起起的混凝土土體積縮小小稱為凝縮縮。收縮中中以干縮為為主，占總總收縮量的的8/10~9/10。收縮量隨隨時間增長長而不斷加加大，初期期收縮較快快，爾后日日趨緩慢。。普通混凝凝土在標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀態(tài)下的的極限收縮縮變形約為為(3~4)×10－4。第一章橋橋梁病害害診斷§1-2混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫分分析哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授20當(dāng)混凝土成成形后，表表面水份蒸蒸發(fā)，這種種水份蒸發(fā)發(fā)總是由表表及里逐步步發(fā)展，截截面內(nèi)外溫溫度不等，，內(nèi)外收縮縮量不一樣樣。混凝土土表面收縮縮變形受到到混凝土內(nèi)內(nèi)部約束或或其他約束束限制時，，即在混凝凝土中產(chǎn)生生拉應(yīng)力，，引起混凝凝土開裂。。尤其是混混凝土早期期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)當(dāng)，混凝土土表面直接接受到風(fēng)吹吹日曬的影影響，表面面水份蒸發(fā)發(fā)過快，產(chǎn)產(chǎn)生較大的的拉應(yīng)力，，混凝土早早期強底低低，很容易易出現(xiàn)收縮縮裂縫。收縮裂縫發(fā)發(fā)生在混凝凝土面層，，裂縫淺而而細(xì)，寬度度多在0.05~0.2mm之間。對板板類構(gòu)件多多沿短邊方方向，均勻勻分布于相相鄰兩根鋼鋼筋之間，，方向與鋼鋼筋平行。。對高度較較大的鋼筋筋混凝土梁梁，由于腰腰部水平鋼鋼筋間距過過大，在腰腰部（或腹腹板）產(chǎn)生生豎向收縮縮裂縫，但但多集中在在構(gòu)件中部部，第一章橋橋梁病害害診斷§1-2混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫分分析哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授21中間寬兩頭頭細(xì)，至梁梁的上、下下緣附近逐逐漸消失，，梁底一般般沒有裂縫縫。大體積積混凝土在在平面部位位收縮裂縫縫較多，側(cè)側(cè)面也有所所見。收縮縮裂縫對構(gòu)構(gòu)件承載力力影響不大大，主要影影響影響結(jié)結(jié)構(gòu)外觀和和耐久性。。（2）溫度裂縫縫鋼筋混凝土土結(jié)構(gòu)隨著著溫度變化化將產(chǎn)生熱熱脹冷縮變變形，這種種溫度變形形受到約束束時，在混混凝土內(nèi)部部就會產(chǎn)生生拉應(yīng)力，，當(dāng)此應(yīng)力力達(dá)到混凝凝土的抗拉拉強度極限限值時，即即會引起混混凝土裂縫縫，這種裂裂縫稱為溫溫度裂縫。。按結(jié)構(gòu)的的溫度場不不同、溫度度變形、溫溫度應(yīng)力不不同，溫度度裂縫可分分為三種類類型：①截面均勻勻溫差裂縫縫第一章橋橋梁病害害診斷§1-2混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫分分析哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授22一般橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)為桿件件體系長細(xì)細(xì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)當(dāng)溫度變化化時，構(gòu)件件截面受到到均勻溫差差的作用，，可忽略橫橫截面兩個個方向的變變形，只考考慮沿梁長長度方向的的溫度變形形，當(dāng)這種種變形受到到約束時，，在混凝土土內(nèi)部就會會產(chǎn)生拉應(yīng)應(yīng)力，出現(xiàn)現(xiàn)裂縫。例例如：連續(xù)續(xù)梁預(yù)留伸伸縮縫的伸伸縮量過小小，或有施施工時散落落的混凝土土碎塊等雜雜物嵌入伸伸縮縫，或或堆集于支支座處沒有有及時清理理，使伸縮縮縫和支座座失靈等，，當(dāng)溫度急急劇變化時時，結(jié)構(gòu)伸伸長受到約約束，上部部橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)就會出現(xiàn)現(xiàn)這種截面面均勻溫差差裂縫，嚴(yán)嚴(yán)重者還可可能造成墩墩臺的破壞壞。②截面上、、下溫差裂裂縫以橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)中大量采采用的箱形形梁為例，，當(dāng)外界溫溫度驟然第一章橋橋梁病害害診斷§1-2混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫分分析哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授23變化時，會會造成箱內(nèi)內(nèi)外的溫度度差，考慮慮到橋梁為為長細(xì)結(jié)構(gòu)構(gòu)，可以認(rèn)認(rèn)為在沿梁梁長方向箱箱內(nèi)外的溫溫差是一致致的，沿水水平橫向沒沒有溫差。。將三維熱熱傳導(dǎo)問題題簡化為沿沿梁的豎向向溫度梯度度來確定，，一般假設(shè)設(shè)梁的截面面高度方向向、溫差呈呈線性變化化。在這種溫差差作用下，，梁不但有有軸向變形形，還伴隨隨產(chǎn)生彎曲曲變形。梁梁的彎曲變變形在超靜靜定結(jié)構(gòu)中中不但引起起結(jié)構(gòu)的位位移，而且且因多余約約束存在，，還要產(chǎn)生生結(jié)構(gòu)內(nèi)部部溫度應(yīng)力力。當(dāng)上、、下溫差變變形產(chǎn)生的的應(yīng)力達(dá)到到混凝土抗抗拉強度極極限值時，，混凝土就就要出現(xiàn)裂裂縫，這種種裂縫稱為為截面上、、下溫差裂裂縫。第一章橋橋梁病害害診斷§1-2混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫分分析哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授24③截面內(nèi)外外溫差裂縫縫水泥在水化化過程產(chǎn)生生一定的水水化熱，其其大部分熱熱量是在混混凝土澆筑筑后3天以內(nèi)放出出的。大體體積混凝土土產(chǎn)生的大大量水化熱熱不容易散散發(fā)，內(nèi)部部溫度不斷斷上升，而而混凝土表表層散熱較較快，使截截面內(nèi)部產(chǎn)產(chǎn)生非線性性溫度差。。另外，預(yù)預(yù)制構(gòu)件采采用蒸氣養(yǎng)養(yǎng)護(hù)時，由由于混凝土土升溫或降降溫過快，，致使混凝凝土表面劇劇烈升溫或或降溫，也也會使截面面內(nèi)部產(chǎn)生生非線性溫溫度差。在在這種截面面內(nèi)外溫差差作用下，，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)產(chǎn)生彎曲變變形，截面面縱向纖維維因溫差的的伸長將受受到約束，，產(chǎn)生溫度度自應(yīng)力。。對超靜定定結(jié)構(gòu)還會會產(chǎn)生阻止止撓曲變形形的約束應(yīng)應(yīng)力。有時時此溫度應(yīng)應(yīng)力是相當(dāng)當(dāng)大的，尤尤其是混凝凝土早期強強度比較較較低，很容容易造成混混凝土裂縫縫。第一章橋橋梁病害害診斷§1-2混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫分分析哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授25混凝土溫度度裂縫有以以下特點：：①裂縫發(fā)生生在板上時時，多為貫貫穿裂縫；；發(fā)生在梁梁上多為表表面裂縫。。②梁板式結(jié)結(jié)構(gòu)或長度度較大的結(jié)結(jié)構(gòu)，裂縫縫多是平行行于短邊。。③大面積結(jié)結(jié)構(gòu)（例如如橋面鋪裝裝）裂縫多多是縱橫交交錯。④裂縫寬度度大小不一一，且沿結(jié)結(jié)構(gòu)全長沒沒有多大變變化。預(yù)防溫度裂裂縫的主要要措施是合合理設(shè)置溫溫度伸縮縫縫，在混凝凝土組成材材料中摻入入適量的磨磨細(xì)粉煤灰灰，減少水水化熱，加加強混凝土土養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)嚴(yán)格控制升升溫和降溫溫速度。第一章橋橋梁病害害診斷§1-2混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的裂縫分分析哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授26第二章混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)承載能能力及耐久久性評估§2-1在役混凝土土結(jié)構(gòu)的承承載能力與與耐久性評估估的基本概概念§2-2考慮鋼筋腐腐蝕影響的的承載能力力評估方法基本內(nèi)容哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授27§2-1在役混凝土土結(jié)構(gòu)的承承載能力與與耐久性評評估的基本本概念混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)受到損傷傷后，需要要對結(jié)構(gòu)損損傷的原因因和程度進(jìn)進(jìn)行分析，，對損傷對對結(jié)構(gòu)承載載能力及耐耐久性的影影響進(jìn)行評評估，其主主要內(nèi)容是是：①考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷影響響的承載能能力評估②在役結(jié)構(gòu)構(gòu)剩余使用用壽命評估估在評估分析析的基礎(chǔ)上上，根據(jù)經(jīng)經(jīng)濟技術(shù)條條件，制定定科學(xué)的維維修加固方方案，提出出結(jié)構(gòu)處理理措施。評估現(xiàn)有結(jié)結(jié)構(gòu)的安全全可靠性的的核心問題題是確定考考慮結(jié)構(gòu)病病害損傷后后的結(jié)構(gòu)承承載能力。。橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的承載能能力評定通通常采用以以下三個途途徑：①根據(jù)相關(guān)關(guān)規(guī)范要求求對照橋梁梁的存在的的缺陷及病病害進(jìn)行綜綜合評定例例如我國<公路養(yǎng)護(hù)技技術(shù)規(guī)范>中對橋梁技技術(shù)狀態(tài)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和裂縫縫寬度，都都做了規(guī)定定。依此標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)將橋梁梁技術(shù)狀況況劃分為四四類。公路路養(yǎng)護(hù)第二章混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)承載能能力及耐久久性評估哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授28§2-1在役混凝土土結(jié)構(gòu)的承承載能力與與耐久性評評估的基本本概念管理部門推推廣使用的的<橋梁技術(shù)狀狀況評估專專家系統(tǒng)>也屬于綜合合評估方法法，這種評評估方法只只能給出宏宏觀的分析析結(jié)果。②現(xiàn)場荷載載試驗評估估方法通過現(xiàn)場荷荷載試驗（（靜載試驗驗和動載試試驗）可直直接檢測結(jié)結(jié)構(gòu)的實際際承載力。。荷載試驗驗與理論計計算分析相相結(jié)合是比比較符合實實際的承載載力評定方方法，但試試驗設(shè)備復(fù)復(fù)雜，技術(shù)術(shù)難度高，，經(jīng)費支出出大，目前前尚難以大大規(guī)模推廣廣應(yīng)用。③理論計算算分析評估估方法在現(xiàn)場調(diào)查查和病害檢檢測分析的的基礎(chǔ)上，，考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)病害、損損傷的影響響，按現(xiàn)行行規(guī)范計算算結(jié)構(gòu)承載載力是國內(nèi)內(nèi)采用的承承載力評估估的主要方方法。第二章混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)承載能能力及耐久久性評估哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授29§2-1在役混凝土土結(jié)構(gòu)的承承載能力與與耐久性評評估的基本本概念結(jié)構(gòu)的剩余余使用壽命命預(yù)測是耐耐久性評估估的核心內(nèi)內(nèi)容。結(jié)構(gòu)構(gòu)的剩余壽壽命系指在在不加維修修或正常維維修及正常常使用條件件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)可能繼續(xù)續(xù)使用的年年限。鋼筋筋銹蝕是影影響混凝土土結(jié)構(gòu)耐久久性和使用用壽命的重重要因素，，因此，一一般將鋼鋼筋銹蝕作作為判斷混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)使用壽命命終結(jié)的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。混凝凝土結(jié)構(gòu)剩剩余壽命評評估是個目目前尚未很很好解決的的科研課題題，它涉及及到鋼筋銹銹蝕破壞機機理和鋼筋筋銹蝕脹力力模型的研研究和耐久久性終結(jié)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的確定定。目前，，對在役結(jié)結(jié)構(gòu)的耐久久性評估和和剩余壽命命預(yù)測，大大多還是依依賴有經(jīng)驗驗的工程技技術(shù)人員作作出經(jīng)驗性性評價和處處理意見。。第二章混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)承載能能力及耐久久性評估哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授30§2-2考考慮鋼筋腐腐蝕影響的的承載能力力評估方法法1、鋼筋銹蝕蝕對結(jié)構(gòu)承承載力的影影響混凝土中的的鋼筋腐蝕蝕是造成混混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷，影影響結(jié)構(gòu)承承載能力的的最主要因因素，其主主要表現(xiàn)是是：①鋼筋腐蝕蝕后，使鋼鋼筋的有效效截面面積積減少；②鋼筋腐蝕蝕后，力學(xué)學(xué)性能劣化化，強度降降低；③鋼筋腐蝕蝕后，混凝凝土保護(hù)層層開裂甚至至脫落，使使混凝土的的有效斷面面減少少；④鋼筋腐蝕蝕后，鋼筋筋與混凝土土之間的粘粘結(jié)性能退退化，影響響鋼筋與混混凝土的共共同工作。。（1）腐蝕鋼筋筋的屈服強強度和極限限強度鋼筋腐蝕對對其力學(xué)性性能的影響響取決于腐腐蝕程度。。試驗研究究表明，腐腐蝕鋼筋的的屈服強度度與相應(yīng)的的截面損失失率之間的的關(guān)系，基基本上服從從線性關(guān)系系。第二章混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)承載能能力及耐久久性評估哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授31§2-2考考慮鋼筋腐腐蝕影響的的承載能力力評估方法法牛荻濤[]在綜合分析析試驗資料料的基礎(chǔ)上上，給出了了腐蝕鋼筋筋實際屈服服強度和極極限強度計計算表達(dá)式式為第二章混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)承載能能力及耐久久性評估（2-1）（2-2）哈爾濱工業(yè)業(yè)大學(xué)交通通科學(xué)與工工程學(xué)院張張樹仁教教授32§2-2考考慮鋼筋腐腐蝕影響的的承載能力力評估方法法（2）腐蝕鋼筋筋與混凝土土之間的粘粘結(jié)性能退退化對承載載力的影響響。混凝土中的的鋼筋腐蝕蝕后，在鋼鋼筋與混凝凝土接口上上生成疏松松的銹層，，破壞鋼筋筋表面與混混凝土之間間的化學(xué)膠膠結(jié)力，并并降低了鋼鋼筋與混凝凝土之間的的摩擦力；；對變形鋼鋼筋橫肋的的銹蝕將降降低鋼筋和和混凝土之之間的機械械咬合力，，保護(hù)層混混凝土銹脹脹開裂甚至至脫落，則則降低外圍圍混凝土對對鋼筋的約約束，所有有這些因素素都將導(dǎo)致致鋼筋與混混凝土之間間的粘結(jié)性性能退化。。鋼筋筋腐腐蝕蝕引引起起的的鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土之之間間粘粘結(jié)結(jié)性性能能退退化化，，將將導(dǎo)導(dǎo)致致鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土不不能能很很好好的的協(xié)協(xié)同同工工作作。。鋼鋼筋筋發(fā)發(fā)生生嚴(yán)嚴(yán)重重腐腐蝕蝕時時，，鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土之之間間的的粘粘結(jié)結(jié)力力顯顯著著降降低低，，鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土之之間間共共同同工工作作能能力力減減弱弱，，梁梁的的受受力力第二二章章混混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)承承載載能能力力及及耐耐久久性性評評估估哈爾爾濱濱工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)交交通通科科學(xué)學(xué)與與工工程程學(xué)學(xué)院院張張樹樹仁仁教教授授33§2-2考考慮慮鋼鋼筋筋腐腐蝕蝕影影響響的的承承載載能能力力評評估估方方法法特征征接接近近于于無無粘粘結(jié)結(jié)預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力拉拉桿桿或或配配有有普普通通鋼鋼筋筋的的無無粘粘結(jié)結(jié)預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力梁梁。。由由于于目目前前人人們們對對鋼鋼筋筋腐腐蝕蝕引引起起的的粘粘結(jié)結(jié)力力退退化化規(guī)規(guī)律律及及其其對對受受拉拉鋼鋼筋筋強強度度發(fā)發(fā)揮揮的的影影響響程程度度還還不不十十分分清清楚楚，，因因此此，，現(xiàn)現(xiàn)今今只只能能用用一一個個協(xié)協(xié)同同工工作作降降低低系系數(shù)數(shù)來來考考慮慮粘粘結(jié)結(jié)退退化化的的影影響響。。協(xié)協(xié)同同工工作作降降低低系系數(shù)數(shù)與與鋼鋼筋筋銹銹蝕蝕量量或或銹銹脹脹裂裂縫縫寬寬度度有有關(guān)關(guān)。。冶冶金金建建筑筑科科學(xué)學(xué)研研究究院院的的試試驗驗研研究究表表明明，，鋼鋼筋筋的的截截面面損損失失率率大大于于10%時，，鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土之之間間的的粘粘著著力力顯顯著著降降低低，，應(yīng)應(yīng)考考慮慮鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土協(xié)協(xié)同同工工作作降降低低系系數(shù)數(shù)的的影影響響，，建建議議將將其其承承載載力力乘乘以以0.8~0.9的系系數(shù)數(shù)。。2、考考慮慮鋼鋼筋筋腐腐蝕蝕影影響響的的承承載載能能力力計計算算（1）正正截截面面抗抗彎彎承承載載力力按<橋規(guī)規(guī)JTGD62>規(guī)定定，，構(gòu)構(gòu)件件承承載載能能力力極極限限狀狀態(tài)態(tài)的的基基本本方方程程式式為為：：第二二章章混混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)承承載載能能力力及及耐耐久久性性評評估估哈爾爾濱濱工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)交交通通科科學(xué)學(xué)與與工工程程學(xué)學(xué)院院張張樹樹仁仁教教授授34§2-2考考慮慮鋼鋼筋筋腐腐蝕蝕影影響響的的承承載載能能力力評評估估方方法法第二二章章混混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)承承載載能能力力及及耐耐久久性性評評估估（2-3）哈爾爾濱濱工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)交交通通科科學(xué)學(xué)與與工工程程學(xué)學(xué)院院張張樹樹仁仁教教授授35§2-2考考慮慮鋼鋼筋筋腐腐蝕蝕影影響響的的承承載載能能力力評評估估方方法法對使使用用多多年年的的在在役役結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行行承承載載能能力力評評估估時時，，應(yīng)應(yīng)考考慮慮鋼鋼筋筋腐腐蝕蝕的的影影響響。。其其承承載載力力計計算算基基本本方方程程與與一一般般鋼鋼筋筋混混凝凝土土構(gòu)構(gòu)件件基基本本相相同同，，只只是是在在計計算算鋼鋼筋筋應(yīng)應(yīng)力力項項時時，，應(yīng)應(yīng)采采用用腐腐蝕蝕鋼鋼筋筋的的實實際際屈屈服服強強度度和和腐腐蝕蝕后后的的有有效效截截的的面面積積，，并并計計入入?yún)f(xié)協(xié)同同工工作作降降低低系系數(shù)數(shù)，，考考慮慮鋼鋼筋筋與與混混凝凝土土之之間間粘粘結(jié)結(jié)性性能能退退化化的的影影響響。。考慮鋼筋筋銹蝕影影響的受受彎構(gòu)件件正截面面承載力力計算的的基本方方程可由由內(nèi)力平平衡條件件求得第二章混混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)承載能能力及耐耐久性評評估哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授36§2-2考慮鋼鋼筋腐蝕蝕影響的的承載能能力評估估方法第二章混混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)承載能能力及耐耐久性評評估圖2-1考慮鋼筋筋腐蝕影影響的受受彎構(gòu)件件正截面承承載力計計算簡圖圖哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授37§2-2考慮鋼鋼筋腐蝕蝕影響的的承載能能力評估估方法第二章混混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)承載能能力及耐耐久性評評估（2-4）（2-5）公式的適適用條件件是（2-6）哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授38§2-2考慮鋼鋼筋腐蝕蝕影響的的承載能能力評估估方法第二章混混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)承載能能力及耐耐久性評評估（2-7）哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授39§2-2考慮鋼鋼筋腐蝕蝕影響的的承載能能力評估估方法應(yīng)該指出出，公式式（2-4）和（2-5）是針對對受拉鋼鋼筋腐蝕蝕的單筋筋T形截面導(dǎo)導(dǎo)出的，，由于計計算中不不考慮受受拉區(qū)混混凝土的的抗拉作作用，因因此，在在公式中中未計入入鋼筋腐腐蝕引起起的混凝凝土截面面損傷。。如果受受壓區(qū)混混凝土截截面損失失較大時時，則應(yīng)應(yīng)考慮其其對承載載力的影影響。2、斜截面面抗剪承承載力對在役結(jié)結(jié)構(gòu)的斜斜截面抗抗剪承載載力計算算，應(yīng)考考慮斜裂裂縫對混混凝土抗抗剪承載載力的影影響，及及鋼筋銹銹蝕對箍箍筋和彎彎起鋼筋筋抗剪承承載力的的影響。。斜截面面抗剪承承載力計計算表達(dá)達(dá)式可改改寫為下下列形式式。第二章混混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)承載能能力及耐耐久性評評估哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授40§2-2考慮鋼鋼筋腐蝕蝕影響的的承載能能力評估估方法第二章混混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)承載能能力及耐耐久性評評估（2-10）（2-9）（2-8）哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授41§2-2考慮鋼鋼筋腐蝕蝕影響的的承載能能力評估估方法第二章混混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)承載能能力及耐耐久性評評估哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授42第三章橋橋梁改改造加固固方案設(shè)設(shè)計§3-1橋梁改造造加固方方案設(shè)計計的原則則§3-2型橋梁加加固方案案評述基本內(nèi)容容哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授43基本內(nèi)容容在對橋梁梁結(jié)構(gòu)病病害檢測測分析和和鑒定評評估的基基礎(chǔ)上，，根據(jù)技技術(shù)經(jīng)濟濟條件和和使用要要求，有有針對性性地制定定加固方方案。哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授44§3-1橋梁改改造加固固方案設(shè)設(shè)計的原原則1．分清加加固的性性質(zhì)根據(jù)橋梁梁病害檢檢測分析析和鑒定定評估結(jié)結(jié)果，橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)加固設(shè)設(shè)計應(yīng)分分為：承承載力加加固（強強度加固固）、使使用功能能加固（（剛度加加固）和和耐久性性加固等等三種情情況。承載力加加固是確確保結(jié)構(gòu)構(gòu)安全工工作的基基礎(chǔ)，是是橋梁改改造加固固設(shè)計的的核心內(nèi)內(nèi)容，其其內(nèi)容包包括正截截面抗彎彎承載力力加固和和斜截面面抗剪承承載力兩兩部分。。承載力力加固應(yīng)應(yīng)考慮分分階段受受力的特特點，注注意新加加補強材材料與原原結(jié)構(gòu)的的整體工工作。使用功能能加固是是確保橋橋梁正常常工作的的需要，，主要是是對活載載變形或或振動過過大的構(gòu)構(gòu)件，加加大截面面尺寸，，增加截截面剛度度，以滿滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)使用功功能要求求。第三章橋橋梁梁改造加加固方案案設(shè)計哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授45§3-1橋梁改改造加固固方案設(shè)設(shè)計的原原則耐久性加加固是指指對結(jié)構(gòu)構(gòu)損傷部部位進(jìn)行行修復(fù)和和補強，，以阻止止結(jié)構(gòu)損損傷部分分的性能能繼續(xù)惡惡化，消消除損傷傷隱患，，提高結(jié)結(jié)構(gòu)的可可靠性，，提高結(jié)結(jié)構(gòu)的使使用功能能，延長長結(jié)構(gòu)使使用壽命命。2．橋梁加加固與加加寬設(shè)計計相結(jié)合合在公路改改造設(shè)計計中，很很多情況況下橋梁梁加固和和加寬是是同時進(jìn)進(jìn)行的。。在加寬寬寬度不不大的情情況下，，盡量將將加寬部部分與原原橋連為為一體，，使新舊舊橋共同同工作，，利用新新加寬部部分，調(diào)調(diào)整原橋橋內(nèi)力，，減輕原原梁負(fù)擔(dān)擔(dān)，間接接達(dá)到加加固補強強的目的的。第三章橋橋梁梁改造加加固方案案設(shè)計哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授46§3-1橋梁改改造加固固方案設(shè)設(shè)計的原原則3．注意各各種加固固補強方方法的綜綜合應(yīng)用用橋梁加固固補強的的方法很很多，但但是基本本上可以以劃分為為兩大類類：第一類為為改變結(jié)結(jié)構(gòu)體系系，調(diào)整整結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力、減減輕原梁梁負(fù)擔(dān)。。例如：：加斜撐撐減少梁梁的跨度度、簡支支梁改為為連續(xù)結(jié)結(jié)構(gòu)、增增加縱梁梁數(shù)目、、調(diào)換梁梁位、加加大新建建邊梁截截面尺寸寸，調(diào)整整橫向分分布系數(shù)數(shù)，減輕輕原梁負(fù)負(fù)擔(dān)等。。第二類為為加大截截面尺寸寸和配筋筋，加固固薄弱構(gòu)構(gòu)件。對薄弱構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行行加固補補強的方方法很多多，從作作用原理理可分為為兩大類類：第三章橋橋梁梁改造加加固方案案設(shè)計哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授47§3-1橋梁改改造加固固方案設(shè)設(shè)計的原原則①在受受拉區(qū)直直接增設(shè)設(shè)抗拉補補強材料料，例如如：補焊焊鋼筋，，粘貼鋼鋼板，粘粘貼高強強復(fù)合纖纖維（碳碳纖維、、芳綸纖纖維）等等。這種種加固方方法，設(shè)設(shè)計時，，必須考考慮橋梁梁帶載加加固分階階段受力力特點。。后加補補強材料料的強度度發(fā)揮程程度受原原梁變形形的限制制，一般般情況下下是達(dá)不不到其抗抗拉強度度設(shè)計值值。特別別是采用用直接粘粘貼高強強復(fù)合纖纖維加固固時，在在極限狀狀態(tài)下，，復(fù)合纖纖維的高高強抗拉拉性能根根本無法法充分發(fā)發(fā)揮作用用，“大大馬拉小小車”是是一種極極大的浪浪費。若若不考慮慮分階段段受力特特點，過過高的估估計了后后加補強強材料的的作用，，設(shè)計是是不安全全的。②采用用預(yù)加力力原理進(jìn)進(jìn)行加固固補強，，例如：：體外預(yù)預(yù)應(yīng)力加加固，韓韓國M.S公司的SRAP加固工藝藝等。由由于預(yù)加加力的作作用，改改善了原原梁的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)，提高高了原梁梁的承載載能力和和抗裂性性能。采采用預(yù)加加力加固固，可以以充分發(fā)發(fā)揮加固固補強材材料的力力學(xué)性能能，提高高了材料料的利用用效率。。第三章橋橋梁梁改造加加固方案案設(shè)計哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授48§3-1橋梁改改造加固固方案設(shè)設(shè)計的原原則應(yīng)該指出出，在進(jìn)進(jìn)行橋梁梁加固方方案設(shè)計計時，應(yīng)應(yīng)特別注注意的是是：在保保持原梁梁截面尺尺寸不變變的前提提下，采采用上述述對受拉拉區(qū)進(jìn)行行補強的的方法，，加固后后截面所所能承擔(dān)擔(dān)的最大大承載力力是有限限的。承承載力提提高的幅幅度取決決于原梁梁的配筋筋率，與與所采用用的加固固方法無無關(guān)。在在某些情情況下，，由于原原梁的高高度較小小，相對對配筋率率較大，，單純采采用受拉拉區(qū)加固固補強，，仍不能能滿足設(shè)設(shè)計荷載載要求時時（例如如：設(shè)計計荷載由由汽—15，提高到到公路Ⅰ級），可可采用加加厚橋面面的方法法同時對對梁的受受壓區(qū)加加固，增增加梁的的有效高高度，亦亦可達(dá)到到提高原原梁承載載力的目目的。通通常的作作法是結(jié)結(jié)合橋面面鋪裝層層維修，，采取有有效的構(gòu)構(gòu)造措施施，第三章橋橋梁梁改造加加固方案案設(shè)計哈爾濱工工業(yè)大學(xué)學(xué)交通科科學(xué)與工工程學(xué)院院張張樹樹仁教教授49§3-1橋梁梁改造加固方方案設(shè)計的原原則加強橋面鋪裝裝層與原梁翼翼板的整體連連接，設(shè)計中中可考慮部分分橋面鋪裝層層混凝土參與與主梁共同工工作。此外，橋梁加加固設(shè)計應(yīng)注注意各種加固固方法的綜合合利用，通過過調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力，盡量地地減輕原梁的的負(fù)擔(dān)，將加加固補強工作作量壓縮到最最少。第三章橋橋梁改造加固固方案設(shè)計哈爾濱工業(yè)大大學(xué)交通科學(xué)學(xué)與工程學(xué)院院張張樹仁教教授50§3-2典型橋梁加固方方案評述1．鞍千9號橋加固設(shè)計計設(shè)計單位：原原哈爾濱建筑筑工程學(xué)院實施時間：1987年（1）原橋的基本本情況和加固固設(shè)計要求鞍千9號橋位于遼寧寧省鞍山至千千山公路上見見圖3－1，原橋為跨徑徑L=12m的單跨二梁式式鋼筋混凝土土簡支梁橋，，設(shè)計荷載為為汽—15，掛—80，橋面凈空為為凈—7，下部結(jié)構(gòu)為為座落于巖盤盤上的沉井基基礎(chǔ)，重力式式混凝土橋臺臺。鞍千公路擴建建為二級路，，路基寬度為為12m，行車道寬度度為9m，在橋位處道道路雙側(cè)加寬寬，橋面凈空空為凈－9+2×1.5m，橋梁的設(shè)計計荷載提高為為汽—20，掛—100。第三章橋橋梁改造加固固方案設(shè)計哈爾濱工業(yè)大大學(xué)交通科學(xué)學(xué)與工程學(xué)院院張張樹仁教教授51§3-2型型橋梁加固方方案評述（2）橋梁現(xiàn)場調(diào)調(diào)查和承載力力檢算現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，原梁混凝凝土質(zhì)量良好好，未有發(fā)現(xiàn)現(xiàn)可見裂縫，，實測混凝土土強度在26Mpa以上。經(jīng)檢算算原梁可以滿滿足原設(shè)計荷荷載汽—15，掛—80的要求。但距距汽—20，掛—100的要求，正截截面承載力相相差約15%。查閱原設(shè)計圖圖紙和現(xiàn)場實實際核對，原原橋為座落于于巖盤上的小小沉井基礎(chǔ)，，橋臺混凝土土質(zhì)量良好，，經(jīng)檢算認(rèn)為為原橋基礎(chǔ)具具有較大的超超載潛力。第三章橋橋梁改造加固固方案設(shè)計哈爾濱工業(yè)大大學(xué)交通科學(xué)學(xué)與工程學(xué)院院張張樹仁教教授52§3-2型型橋梁加固方方案評述（3）加固設(shè)計要要點①利用原橋基基礎(chǔ)的承載潛潛力，采用插插入錨固鋼筋筋，加大橋臺臺蓋梁懸臂長長度。②新加寬部分分與原梁整體體工作，適當(dāng)當(dāng)加大新增主主梁的截面尺尺寸，增加邊邊梁剛度，調(diào)調(diào)整荷載橫向向分布系數(shù)，，減輕原梁的的負(fù)擔(dān)。為了了加強新加寬寬部分與原梁梁的整體工作作，將原梁懸懸臂混凝土鑿鑿掉50cm，露出懸臂鋼鋼筋與新加寬寬部分橋面板板鋼筋焊接；；在支點和跨跨中增設(shè)連接接橫梁。③清除原橋面面鋪裝層，全全橋統(tǒng)一加鋪鋪10cm厚的橋面鋪裝裝混凝土，為為了加強新舊舊混凝土之間間的連接，將將原橋面頂面面鑿成齒槽，，保證新舊混混凝土共同工工作。計入6cm橋面鋪裝層參參與主梁工作作，即梁的有有效高度增加加6cm。第三章橋橋梁改造加固固方案設(shè)計哈爾濱工業(yè)大大學(xué)交通科學(xué)學(xué)與工程學(xué)院院張張樹仁教教授53§3-2型型橋梁加固方方案評述（4）方案評述①該方案充分分利用了原橋橋沉井基礎(chǔ)的的承載潛力，，采用插入錨錨固鋼筋，接接長墩臺蓋梁梁懸臂，節(jié)省省了大量的下下部結(jié)構(gòu)工量量費用。②采用加大新新建邊梁剛度度，調(diào)整荷載載橫向分布系系數(shù)，減輕原原梁負(fù)擔(dān)和橋橋面鋪裝層參參與主梁工作作，增加梁的的有效高度等等綜合措施，，使原梁在不不增加配筋的的情況下，滿滿足汽—20，掛—100的承載要求。。（5）改進(jìn)建議①蓋梁懸臂接接長，若采用用體外預(yù)應(yīng)力力筋或預(yù)應(yīng)力力錨筋技求施施工更為方面面，結(jié)構(gòu)更為為可靠。②為保證橋面面鋪裝混凝土土與橋面板的的共同工作，，加強兩者之之間的連接，，應(yīng)設(shè)置錨固固短鋼筋，橋橋面鋪裝層應(yīng)應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)網(wǎng)或摻入高強強復(fù)合纖維，，增強混凝土土的抗裂能力力。第三章橋橋梁改造加固固方案設(shè)計哈爾濱工業(yè)大大學(xué)交通科學(xué)學(xué)與工程學(xué)院院張張樹仁教教授54§3-2型型橋梁加固方方案評述2．洪河1號橋設(shè)計單位：原原哈爾濱建筑筑工程學(xué)院實施時間：1988年（1）原橋的基本本情況和加固固設(shè)計要求洪河1號橋位于黑龍江省省二龍山至撫撫遠(yuǎn)公路，原原橋為跨徑8m的單跨裝配式式鋼筋混凝土土簡支板梁橋橋，全橋由7塊寬度為100cm板組成。設(shè)計計荷載為汽—15，掛—80，橋面凈空為為凈—7，下部結(jié)構(gòu)為為混凝土輕型型橋臺，擴大大基礎(chǔ)。二撫公路擴建建為二級公路路，路基寬度度為12m，行車道寬度度為9m，在橋位處道道路雙側(cè)加寬寬，橋面凈空空為凈9+2×1.5m，橋梁的設(shè)計計荷載提高為為汽—20，掛—100。第三章橋橋梁改造加固固方案設(shè)計哈爾濱工業(yè)大大學(xué)交通科學(xué)學(xué)與工程學(xué)院院張張樹仁教教授55§3-2型型橋梁加固方方案評述（2）橋梁現(xiàn)場調(diào)調(diào)查和承載力力檢算現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)現(xiàn)原梁的混凝凝土質(zhì)量良好好，經(jīng)回彈測測定混凝土強強度在28Mpa以上。經(jīng)檢算算原橋可以滿滿足汽—15、掛—80的承載要求，，但距汽—20，掛—100的要求正截面面承載力相差差的18%。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，原橋橋臺臺前墻混凝土土質(zhì)量良好，，未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)礎(chǔ)不均勻沉降降現(xiàn)象。第三章橋橋梁改造加固固方案設(shè)計哈爾濱工業(yè)大大學(xué)交通科學(xué)學(xué)與工程學(xué)院院張張樹仁教教授56§3-2型型橋梁加固方方案評述（3）加固設(shè)計要要點①按加寬的橋橋面凈空要求求，加寬部分分采用2×2塊寬度為125cm的鋼筋混凝土土矩形板。按按新加寬部分分與原橋共同同工作計算，，靠邊第2、3塊板受力最大大，邊板位于于人行道下面面，受力較小小。為此，將將原橋邊板（（1號和7號）塊分別移移至新加寬部部分的最外側(cè)側(cè)位置，中間間空出250cm的空隙，布置置新制作的2塊125cm的鋼筋混凝土土矩形板（A、B或C、D），新板的鋼鋼筋按受力需需要配置。②將原橋面鋪鋪裝混凝土鑿鑿除，全橋統(tǒng)統(tǒng)一加鋪10cm的C30陶礫混凝土。。為了加強新新舊混凝土之之間的聯(lián)系，，在原橋面應(yīng)應(yīng)鑿成齒槽。。③原橋橋臺及及基礎(chǔ)雙側(cè)加