《桥梁养护与加固》教案

'江西理工大学应用科学学院教案2011～2012学年第二学期分院(系、部)：建设工程系教研室：土木工程教研室课程名称：《桥梁养护与加固》授课对象：土木（路桥）主讲教师：桂勇联系电话：13576737701使用教材：《桥梁养护与加固》100 打印说明1、A4纸双面打印。2、左边装订。100 第一章绪论章节题目第一章绪论教学学时2教学目的1、了解国内外桥梁养护的现状2、掌握桥梁养护加固的基本概念3、了解桥梁加固改造特点教学重点1、桥梁养护加固的基本概念2、桥梁加固改造满足的基本条件教学难点1、桥梁加固改造特点2、桥梁加固改造计算原则教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第一章绪论第一节概述一、国外公路桥梁养护现状1、公路桥梁普遍存在的问题：承载能力降低、通行能力不足，不能满足迅速发展的交通事业的需求，原设计标准低、结构构件老化，各种材料强度降低2、桥梁养护方面的问题：①如何正确评价现有桥梁的实际承载能力与安全度②如何及早检查发现桥梁产生的损坏及异常现象，正确地检定结构物的损坏程度，从而采用合理的维修加固方法③桥梁损坏与维修加固的实际应用④桥梁维修加固新技术⑤桥梁设计与维修管理的关系⑥桥梁维修加固的展望。3、成就：1）桥梁检测：美国。①无损检测（NDE）：涡流仪，磁试验透入试验，X射线试验，超声试验②砼（半）探伤检测技术：如拨拉（间接抗剪、抗拉强度）、拉伸（抗拉强度）、折断（抗折模100 量）、WINDSON试验（抗贯入）、TESCON试验（应力—应变关系）、CORES试验（强度）、成熟度法（温度与时间关系）和渗透性试验（氯离子、电和气体渗透）等。③超导材料技术检测砼结构钢筋锈蚀度2）桥梁评定：各国制定模糊分级排序的国家标准。美国主要采用桥梁缺陷分级标准；英国主要采用桥梁检测优先级标准；日本、加拿大主要采用了荷载效应的修正法进行承载能力评定法。3）桥梁技术改造：发达国家发展已趋成熟：专业化、标准化方向发展4）桥梁养护管理系统：美国、日本、丹麦等发达国家先后建立了完善的桥梁养护管理计算机系统，并通过系统研究形成了一套完整的桥梁检测、评定与技术改造体系。二、我国公路及桥梁现状我国公路桥梁主要技术缺陷：设计荷载标准偏低，承载能力不足；通行能力不足；人为及自然因素引起结构的损坏；超期服役；超负荷使用；设计、施工的先天不足；养护维修或加固措施不当。我国桥梁检测、评定与加固方面同西方发达国家差距：1、桥梁检测手段和仪器设备的开发研制；2、桥梁检测、评定、加固的系统化及标准化；3、加固维修材料和工艺设备；4、相关技术标准、应用规程及施工指南的制定。桥梁养护的工作内容主要有以下几方面：1)技术状况检查；2)建立和健全完善的桥梁技术档案；3)桥梁构造物的安全防范；4)桥梁构造物的经常保养、维修和加固。第二节桥梁养护维修与加固的基本概念一、桥梁的养护维修1、定义：指为保持桥涵及其附属物的正常使用而进行的经常性保养及维修作业，预防和修复桥涵灾害性损坏与提高桥涵质量、服务水平而进行的改造。2、分类：按工程性质、规模大小、技术难易程度划分为小修保养、中修、大修、抢修工程四类。100 1）小修保养工程：对公路桥涵及其工程设施进行预防性保养和修补轻微损坏部分使其经常保持完好状态的工程项目。由基层管理机构在年度小修保养定额经费内，按月（旬）排计划，经常进行。2）中修工程：对公路桥涵及其工程设施的一般性磨损和局部损坏进行定期的维修与加固，使其恢复原状的小型工程项目。由基层管理机构按年（季）安排计划并组织实施。3）大修工程：对桥涵及其工程设施的较大损坏进行周期性综合修理，以全面恢复到原设计标准,或在原技术等级范围内进行局部改善和个别增建，以逐步提高通行能力的工程项目。4）抢修工程:当桥涵因水毁等自然灾害及超载、意外事故造成交通中断或者严重影响通行的破坏而采取迅速恢复交通的工程措施。小修保养、中修工程，主要是对危害桥梁正常运营的部分进行修缮。大修工程主要针对病害严重、技术状况较差的桥梁。二、桥梁的加固1、定义：对有缺陷的桥梁主要承重构件进行补强，改善结构性能，恢复和提高桥梁结构的安全度，提高其承载能力通过能力，以延长桥梁的使用寿命，使整个桥梁结构可满足规定的承载力要求，并满足规定的使用功能需求。2、对象：三～五类桥梁，临时需要通过超重车的桥梁3、目标：强度、刚度、稳定性、耐久性三、桥梁的技术改造1、定义：是一个综合性的概念，包括桥梁的加固补强、桥梁拓宽、桥梁抬高、桥梁平面线形改善等多项工作，凡是利用原有桥梁结构，通过特定的技术措施，使原桥梁结构荷载等级提高、通行能力增强、使用性能得到改善的，统称为桥梁技术改造。第三节桥梁加固改造特点一、桥梁加固改造中的技术分类1、加固补强薄弱构件2、增设辅助构件3、改变结构体系4、更换构件5、桥梁拓宽100 6、其他上部结构的特殊改造方法7、墩台基础处治8、桥台加固处治9、桥墩加固处治二、加固改造的一般特点1、尽可能少地扰动原结构，特别是主要承重结构，以策安全。2、交通要求：施工工艺简单且容易操作便、施工速度快、工期短。3、加固改造的施工面狭窄、拥挤，常受原有结构物的制约。4、补强加固施工往往相邻结构构件也产生影响。5、要求施工人员更加注意操作安全与施工质量，严格进行施工管理。6、加固改造的方案拟定与设计计算要充分考虑新、旧结构的强度、刚度与使用寿命的均衡，以及新、旧结构共同工作，特别应注意新增砼部分在达到一定的龄期前仅仅只能作为恒载来考虑。7、加固改造方案应尽可能周密考虑增加和减少对原结构的影响，旧结构的拆除与新结构的补加在有些桥梁结构形式中应考虑减载加载程序；对大多数桥梁结构，以增加最少的荷载为宜。三、加固改造的技术要求1、技术改造方案及实施应尽量减少对原有结构的损伤，并充分利用原有的结构构件的承载能力，且应保证原有结构保留部分的安全性与耐久性。对于确无利用价值的构件则予以报废、拆除，但其材料应尽可能考虑量回收。2、加固改造应做到可靠、安全、耐久，满足使用要求，这实际上是对桥梁进行技术改造的基本要求与目的。3、加固改造工程在施工过程中应尽量中断或少中断交通，改造工程的技术经济指标应包括由于交通受阻等所带来的经济损失。4、加固改造工程的施工应是技术上简易可行，施工上方便，所要求的机具设备尽量简单易操作，且应重量轻，体积小。5、加固改造应尽可能地采用轻质材料，也应尽可能的探索使用新材料。100 6、基础不均匀沉降、其它偶然因素等原因而导致的上部结构的损伤，在进行补强加固时应同时考虑采取消除、减小或抵御为这些不利因素的措施四、加固改造工程必须满足的基本条件1、桥梁经技术改造后，其结构性能、承载能力与耐久性等都能满足使用上的要求。2、具有较明显的经济效益和社会效益。对各种技术改造方案进行技术经济比较，指标：1）结构改善系数：就是表示经加固改造后桥梁承载能力（通过活荷载的能力，转换为设计荷载作用下的挠度值）提高的百分率，即k=Q2-Q1Q1×100%，k=f2-f1f1×100%2）成本效益系数：单位成本所得的结构改善系数。F=k/S五、技术改造的设计计算原则1、应按现行《公路桥涵设计规范》进行设计，改造后的桥梁的使用荷载作用下，原有结构及新增加结构各部分的强度、刚度及裂缝限值等均应符合规范要求。2、应明确加固改造的具体目标，以确定加固改造设计计算方法。3、当仅要求提高原桥的承载能力时，改造工程可在原有结构保持恒载应力状态下进行。此时，原有结构的全部恒载及补强加固所增加的恒载，可以考虑由原构件（截面）承受，活载则由原结构和新增构件（截面）共同承担。4、若原有结构构件的应力已接近或超过容许限值，需要减少桥梁的恒载应力时，则应采取卸载措施，使桥梁在卸载部分恒载的状态下进行加固改造工作。此时，新增构件（截面）除与原有构件共同承受活荷载外，还承受原有结构的一部分恒载，因此，新旧结构按整体受力计算。5、设计时应周密考虑并采取必要措施保证新旧结构、新旧砼的整体性并能共同工作。新旧结构的砼往往会由于收缩不同而导致结构内力重分布，从而引起新旧砼结合面因较大的拉应力而开裂，这会影响结构的整体性。因此，在设计时应注意尽量减小砼收缩的不利影响而采取相应的措施，如可采用微膨胀砼。6、设计计算的力学图式应充分考虑已损坏结构的实际受力状态，这种力学图式不能使设计结果偏不安全。7、恰当考虑利用原有结构的承载能力，不易过分对其进行挖潜。六、技术改造工程设计的工作程序100 1、根据桥梁管理系统的资料，初步确定需要进行加固改造的桥梁（主要是三、四类桥梁）。2、实地初步调查（一般检查）上述桥梁的病害，并分析病害发生的原因；查找原桥技术资料。3、调查并确定加固改造的目的、要求及技术标准。4、原桥承载能力及技术状况的评定与理论分析，确定是否进行特殊检查，如动静载测试。5、确定测试方案，并进行特殊测试，进一步确定是进行加固改造还是将桥梁废弃。6、技术改造方案的拟定与设计计算。7、施工图绘制及工程数量与预算编制。8、加固完成后的验收和测试。思考与习题：1、名词解释：桥梁的养护维修、桥梁技术改造、结构改善系数、成本效益系数2、简述我国桥梁检测、评定与加固方面同西方发达国家差距。3、桥梁的养护维修的种类有哪些？4、桥梁技术改造的技术要求和一般特点是什么？5、桥梁技术改造工程的设计原则和工作程序是什么？6、桥梁加固改造必须满足的基本条件是什么？100 第二章公路桥梁检查章节题目第二章公路桥梁检查教学学时2教学目的1、了解桥梁检查的分类2、熟悉桥梁各种检查的概念和基本程序3、掌握桥梁各种检查的方法、成果教学重点1、桥梁各种检查的概念和基本程序2、桥梁各种检查的方法、成果教学难点1、各种桥梁上部结构检查的重点部位2、桥梁裂缝检查的方法教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第二章公路桥梁检查1、经常检查：日常检查，主要指对桥面设施、上部结构、下部结构和附属构造物的技术状况进行日常巡视检查，及时发现缺损并进行小修保养工作。2、定期检查：指为评定桥梁的使用功能，制定管理养护计划提供基础数据，按规定周期，对桥梁主体结构及其附属构造物的技术状况进行定期跟踪的全面检查。3、特殊检查：指查清桥梁结构的病害原因、构件破损程度、承载能力、抗灾能力，确定桥梁技术状况的工作。分为应急检查和专门检验。4、应急检查：指当桥梁遭受洪水、流冰、漂流物、船舶撞击、滑坡、地震、风灾和超重车辆自行通过等自然灾害或事故后，应立即对结构作详细检查。查明破损状况，采取应急措施，尽快恢复交通。5、专门检查：指对需要进一步判明损坏原因、缺损程度或使用能力的桥梁，要求针对病害进行专门的现场试验检测、检算与分析等鉴定工作，以便进行有效的养护。第一节经常检查100 一、定义：经常性检查又叫日常检查或例行检查，以直接目测为主，配合简单工具量测。二、负责单位：县级公路管理机构专职桥梁养护工程师（或技术员），每月至少进行一次。进行扫视性检查，当场填写桥梁经常检查记录表。三、注意事项：1、桥面铺装是否平整，有无裂缝，局部坑槽、积水、沉陷、波浪、碎边，砼桥是否有剥离、渗漏，钢筋是否锈蚀，桥头有无跳车。2、排水设施是否良好，桥面泄水管是否堵塞和破损。3、桥面是否清洁，有无杂物堆积，杂草蔓生。4、伸缩缝是否堵塞卡死，联接部件有无松动、脱落、局部破损，支座是否完好．5、人行道、缘石、栏杆、扶手和引道护栏（柱）有无撞坏、断裂、松动。错位、缺件、剥落、锈蚀等。6、河床是否受到冲刷而下切以至低于设计标高。7、墩台的基础是否受到冲刷变形、下沉。8、墩台是否受到船只或漂浮物撞击而受损。9、翼墙（侧墙、耳墙）有无开裂、风化剥落和异常变形。10、锥坡、护坡有无局部塌陷，铺砌面是否塌陷、缺损，有无垃圾成堆。灌木杂草丛生。桥头排水沟和行人台阶是否完好。11、交通信号、标志、标线、照明设施是否完好。12、当在定期检查中发现桥梁重要（部）构件存在明显缺陷，达到三～五类技术状况（详见第三章）的病害时，应向地（市）级公路管理机构专职桥梁养护工程师及时汇报。第二节定期检查一、目的：建立结构管理和养护档案，为桥梁养护管理系统采集结构技术状况动态数据。二、负责单位：地（市）级公路管理机构的专职桥梁养护工程师负责，制定年度定期检查计划。县级公路管理机构的桥梁养护技术人员协同实施。制订年度检查实施计划。三、文件：桥梁检查清单，桥梁基本状况卡片。四、方式：目视观察为主，必要辅以测量仪器。市级检查组应配备专用小型检查车（车顶装载伸缩人梯）100 五、现场工作：1、现场校核桥梁基本数据2、当场填写“桥梁定期检查数据表”，记录各部件决损状况3、根据调查作出技术状况评分4、实地判断缺损原因，估定维修范围及方式。5、对难以判断损坏原因和程度的部件，提出专门检验要求。6、对损坏严重、危及安全运行的危险桥梁，提出暂时限制交通的建议。7、根据桥梁的技术状况，确定下次检查时间。六、检查时间1、新建桥梁竣工接养一年后必须进行定期检查；2、一般桥梁检查周期不得超过三年；3、非永久性桥梁每年检查一次；4、桥梁技术状况在三类以上的，必须安排定期检查；5、定期检查一般安排在有利于检查的气候条件下进行。七、定期检查工作流程八、定期检查的顺序与缺损位置描述规则1、定期检查顺序1）按路线里程增长方向和从右至左的顺序检查（注意防止漏检）。2）从下往上顺序检查：首先检查下部结构和基础冲刷，同时检查上部结构的底面和侧面，然后顺序检查支座、箱梁内部，最后检查桥面系统。3）桥梁主体结构检查完成后，检查调治构造物的状况。4）在检查结构缺损状状过程中，同时校对桥梁结构的基本数据是否与实际相符。2、缺损位置描述规则1）先描述发生缺损构件所在的桥跨号和墩台号，然后再在同一墩台或桥跨中按里程增长方向从右至左对相同类型构件顺序编号，起始号一般定为1。2）给定构件的的缺损位置，可以用右侧面(R)、左侧面(L)、高桩号侧面(HX)、低桩侧面100 (S)、上面(UP)、底面(UD)等来描述损坏出现构件在哪一个面上。3）对于构件任一面上的损坏位置，可以用“跨中”、“支点处”、“中部”、“端部”、“顶部”、“底部”等来详细描述。九、定期检查的要点1、桥跨结构观察有否异常变形、声音、振动、摆动。如上部结构竖向曲线是否平顺，拱轴线变位状况，桥跨有无异常的竖向振动或横向摆动等；其次再检查各部件的技术状况，并查找异常原因。2、支座位移是否正常、功能是否完好，组件是否完好、清洁，有无断裂、错位和脱空现象；其固定端是否松动、剪断、开裂。1）简易支座的油毡是否老化、破裂或失效．2）钢板滑动支座和弧形支座是否干涩、锈蚀。3）摆柱支座各组件相对位置是否准确，受力是否均匀。4）四氟板支座是否脏污、老化。5）橡胶支座是否老化、变形。6）盆式橡胶支座的固定螺栓有否剪断，螺母是否松动。7）辊轴支座的辊轴是否出现不允许的爬动、歪斜。8）摇轴支座的辊轴是否倾斜。9）活动支座是否灵活，实际位移量是否正常。10）支座垫石是否破碎。3、墩台基础1）桥墩、台及与基础有否滑动、倾斜、下沉、冻拔或冲撞损坏。2）砼墩台及台帽有无冻胀、风化、腐蚀、开裂、剥落、空洞、露筋、变形等。3）台背填土有无沉降、裂缝、挤压、受冲刷等情况。4）空心墩的水下通水洞是否堵塞。5）石砌墩台有无砌块断裂、通缝脱开、变形、砌体泄水孔是否堵塞，防水层是否损坏。100 6）墩台顶面是否清洁，有无泥土杂物堆积、滋生草木，伸缩缝处是否漏水。7）基础下是否发生不许可的冲刷或淘空现象。8）扩大基础的地基有无侵蚀；9）桩基顶段在水位涨落、干湿交替变化处有无冲刷磨损、颈缩、露筋，有无环状冻裂，有无受到污水、咸水或生物的腐蚀。4、钢筋砼和预应力砼桥跨结构1）砼有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋锈蚀，有无活性骨料硅碱反应引起的整体龟裂现象。2）预应力钢束锚固区段砼有无开裂，沿预应力筋的砼表面有无纵向裂缝。3）梁（板）式结构主要检查梁（板）跨中、支点、变截面处、悬臂端牛腿或中间铰部位；刚构和桁架结构主要检查刚构固结处和桁架节点部位的砼开裂和钢筋锈蚀等缺损状况。4）装配式梁桥应注意联结部位的缺损状况。5）拱桥应主要检查主拱圈的拱脚、L/4、3/4L、拱顶处和横向联系、拱上结构的变形，及砼开裂与钢筋锈蚀等缺损状况。5、双曲拱桥1）拱脚有无压裂；拱肋L/4、3/4L处、顶部是否开裂、破损、露筋锈蚀；2）拱肋间横向联结拉杆是否松动、开裂、破损；3）拱波与拱肋结合处是否开裂、脱裂4）拱波之间砂浆有否松散脱落，拱波顶是否开裂、渗水等。6、圬工拱桥1）主拱圈有否开裂、渗水、砂浆松动、脱落变形；砌块有无断裂、脱落；拱脚是否开裂；腹拱是否变形；拱铰功能是否正常，2）实腹拱的侧墙与主拱圈间有无脱落，侧墙有无变形，拱上填土有无沉陷或开裂。3）空腹拱的小拱有否变形、错位，立墙或立柱有无倾斜、开裂。4）砌体表面有无苔藓，砌缝有否滋生草木。7、钢桥1）构件（特别是受压构件）是否扭曲变形、局部损伤。100 2）铆钉和螺栓有无松动、脱落或断裂，节点是否滑动错裂。3）焊缝及其边缘（热影响区）有无裂纹或脱开。4）油漆层有否裂纹、起皮、脱落，构件是否腐蚀生锈。8、悬索桥和斜拉桥1）主梁按相应的预应力砼或钢结构的要求进行检查。索塔有无异常的沉降、倾斜，柱身、横系梁和锚固区有否开裂、渗水和锈蚀。2）吊桥锚锭及锚杆有否异常的拔动滑移，锚锭砼有无开裂、渗水，锚（洞）室内的锚杆、主索锚固段和散索鞍等部件是否锈蚀、断裂。3）吊杆、拉索的两端锚固部位，包括索端及锚头、主梁锚固构造有否浸水、锈蚀和开裂，吊杆上端与主缆联结的索夹（箍）紧固螺栓有否松驰和锈死。4）主缆、吊杆束和拉索的防护层是否破损、老化和漏水。5）斜拉桥索颤震是否明显，减震措施是否失效。6）吊桥的索鞍是否工作正常，有无锈蚀、辊轴歪斜、卡死等现象。主缆索有无明显挤偏现象。9、钢管砼拱桥1）检查砼是否填充密实（通常可用敲击法检查）2）钢管部分的检查参见⑹检查相关内容3）翼墙、侧墙、耳墙应检查其是否有开裂、倾斜、滑移、沉陷等降低或丧失挡土能力的状况。锥坡、护坡应检查其是否有冲刷、滑坍、沉陷等现象，造成坡顶高度显著下降。土质锥形护坡表面覆盖草皮是否损坏，有无沟槽和坍塌现象。铺砌面是否开裂，有无勾缝砂浆脱落、隆起或下陷、灌木杂草丛生和下滑，坡脚是否损坏。埋置式桥台台前溜坡基础埋置深度是否足够，有无冲刷损坏。10、桥面系构造1）桥面铺装层是否有坑槽、开裂、车辙、松散、不平、桥头跳车等现象；有无严重的裂缝（龟裂、纵横裂缝）；纵横坡是否顺适；防水层是否漏水。2）伸缩缝：是否破损、结构脱落、淤塞、填料凹凸。跳车、漏水等。3）人行道、栏杆：人行道有无开裂、断裂、缺损；栏杆是否松动。撞坏、锈蚀、变形。4）排水设施（防水层）：桥面横坡、纵坡是否顺适，有无积水；泄水管有无损坏、堵塞。泄水能力情况；防水层是否工作正常，有无渗水现象等；100 5）桥上交通信号、标志、标线、照明设施是否腐蚀、老化需要更换，是否适用。6）河床及调治构造物：河床是否变迁，有无漂浮物堵塞河道，调治构造物是否发挥正常作用，有无损坏、水毁等。十、定期检查提交内容1、桥梁定期检查数据表。每天检查的桥梁现场记录，应在次日内整理成每座桥梁定期检查数据表。2、典型缺损和病害的照片及说明。说明应对缺损的部位、类型、性质、范围、数量和程度等加以阐述。3、两张总体照片。一张桥面正面照片，在低桩号侧引道中心拍摄。另一张为桥梁立面照片，在桥梁右侧拍摄。4、桥梁清单。5、桥梁基本数据表。定期检查完成后，应将本次检查的桥梁各部件技术状况评定结果登记在桥梁基本数据表内。十一、定期检查报告内容１、本次定期检查涉及到的所有桥梁的小修保养情况。２、需要大中修或改善的桥梁计划。３、要求特殊检查的桥梁报告，说明需要检验的项目及理由。４、需限制交通或中断交通的桥梁建议报告。十二、定期检查结果的评定一般从缺损状态、结构与构件的技术状况和改进工作这三个方面，进行综合评定，确定桥梁的技术等级，提出各类桥梁的改进工作措施。第三节公路桥梁的细部检查一、细部检查的前期工作收集桥梁主要技术资料和相关检测仪器的准备二、桥梁现状的细部检查1、桥头引道、河床及桥址的检查100 １）先根据设计资料，了解没计时的要求，然后再通过测量检查弄清：桥头引道的构造、河道变迁及河床有无冲刷淤积等情况。２）检查引桥时，应查明引桥路面结构、坡度及引桥路堤挡土墙的情况；记录路堤边坡和锥形护坡的状况。尤应在每端引桥上打开2～3处路面查看正桥与引桥的衔接处是否正常。３）检查河床时应查明两岸的斜坡有无冲刷成淤积，以及护岸建筑的状况。察看河床时应记录河流航道的改变，以及船只或木筷通过桥下时的特征。４）检查导流物时应查明它们在平面和横断面的形状是否正确，它的高度是否足够，坝的表面和它们的护坡的状况如何以及有无冲刷或淤积。５）检查时应进行必要的测量。测量项目有；引桥上应确定行车道及人行道宽度，路堤高度，边坡的坡度，挡土墙的尺寸，路面面层及基层的厚度，桥的全长，桥面车行道及人行道的宽度等。在桥下，应测定桥孔中河床的位置以及通航桥孔中的桥下净空。６）检查桥位时，应进行河流宣泄断面的主要水位的各种测量。此外，还要测量连同引桥在内的桥址总平面团，并绘制桥址的纵断面图，其中也包括两头的引桥。在必要的情况下，还应做流速的测定，并确定河流水势。2、上部结构检查重点（表2-7）１）检查圬工有无风化、剥落、破损及裂缝，注意变截面处、加固修复处及防水层的情况。对圬工剥落、裂缝处，应注意钢筋锈蚀的状况。２）钢筋砼梁应重点检查宽度越过0.3mm竖向裂缝，并注意检查有无斜向裂缝及顺主筋方向的纵向裂缝。３）预应力钢筋砼梁要观测梁的上拱度变化，并注意检查有无不容许出现的垂直于主筋的竖向裂缝。４）拱桥应测量实际拱轴线和拱圈(或拱肋)尺寸．并检查拱圈(或拱助)有无横向(垂直路线方向)的裂缝发生。５）测量上部结构严重裂缝的具体位置及尺寸，并绘制裂缝图（详见第四节）桥梁上部结构检查的重点部位见表2-7。3、下部结构检查重点（表2-8）检查墩台结构有无风化剥落、破损及裂缝。对严重的裂缝．应测量其具体位置及尺寸，并绘制裂缝图（详见第四节）对有下沉、位移、倾侧变位等情况的墩台，应查清地基情况，并检查梁端部、支座及墩台的相对位置关系。4、材质及地基的检验１）钢材应切取标准试件进行强度试验，决定其极限强度、屈服点、延伸率、冲击韧性等。２）砼的实际强度宜采用非破损检验法测定，在必要时，亦可从构件上挖取试样，然后在实验室内测定出砼相关力学性能，基底地质情况根据工程复杂程度和实际要求，可查考原设100 计时的工程地质资料或采用钻孔取原状土样检验、钻探或触探等方法确定。三、公路桥梁常见裂缝检查一、桥梁裂缝分类（一）从安全性分类1．正常的工作裂缝：在设计控制范围内的裂缝2．非正常裂缝：超出规定范围的裂缝（二）从客观成因分类1、先天裂缝:由于设计不当，不可避免的在结构中产生的裂缝。2、原生裂缝:由于施工工艺不当，造成的结构中原本可以避免的裂缝。3、后天裂缝：正常使用荷载造成的累积损伤裂缝，及非正常荷载造成的突损伤裂缝。（三）从力学机理来分类弯曲裂缝，剪切裂缝，局部承压及伴随的劈裂和崩裂，拼接缝的分离和扩展，差动裂缝(由于外部约束或内部变形反应滞后而造成的一种砼裂缝)。裂缝成因有下：1、老基础（或承台）上浇筑长条砼时，由于老基础的约束作用使新浇筑砼产生降温和收缩的裂缝；有时分层浇筑的砼构件也会发现这种裂缝；2、连续台座上长期存梁或长期不拆模，由于台座或模板约束了砼的收缩和温差变化，会导至普通钢筋砼梁和未及时张拉的预应力梁开裂；3、先张预应力砼梁放张次序或速度不当，先放松短束，或过快地放松全部预应力钢束，由于台座的约束和梁体砼变形反应滞后都可能造成梁体砼开裂；4、悬臂浇筑时，挂篮合拢段的浇筑，随着砼浇筑过程，悬臂挠度不断变化，下部先浇的砼产生裂缝；如果没有充分考虑挂篮拆除的反作用力，会使正弯矩预应力过大，导致上部砼裂缝；5、连续浇筑节段之间温差也可能导致裂缝。（四）从产生因素上来分类从外因来看，裂缝产生的外界因素包括：荷载和变位；成桥内力；温度变化；材料时效(如收缩、100 徐变)；先天和后天的截面削弱；化学、物理作用(钢筋锈蚀；预应力筋锚头锈蚀；砼老化；酸碱腐蚀等)。（五）从产生的时序来分类早期裂缝、强度成长期裂缝和使用期裂缝。早期裂缝（在终凝之前产生的裂缝）一般在浇筑后第二天才能发现，主要有沉降缝（塑性砼沉降引起），早期收缩缝，模壳变形缝，振动和荷载缝等。二、公路桥梁常见裂缝及成因总结1、砼与钢筋砼简支梁桥常见裂缝及产生原因见表2-102、预应力砼梁桥、悬臂梁桥及连续梁桥常见裂缝及产生原因见2-113、拱桥、桁架拱桥及刚架桥常见裂缝及产生原因见2-124、桥梁墩台结构的常见裂缝及产生原因见2-13三、裂缝的检查及观测（一）裂缝检查与观测的内容包括：1、裂缝发生的部位、走向、宽度、分布状况以及大小和长度等；2、裂缝的变化发展情况。（二）裂缝检查与观测的方法：１、仪器：塞尺，手持式读数显微镜（刻度放大镜），长标距裂缝应变片，千分表引伸仪，电子裂缝宽度仪２、现场观测裂缝变化发展情况的简单方法：１）在裂缝两边设置小标杆，两杆间的距离用卡尺测量，或用读数放大镜直接测量裂缝的宽度。２）设置两块金属板来量测，一块金属板盖过裂缝并与另一块刻有尺寸的金属板相接触，量测并记下裂缝变化的尺寸。３）利用水泥浆或石膏做成薄片状的标记贴在裂缝处，或用玻璃片、较牢固的纸糊在裂缝上，观100 察其是否继续开裂。４）观测裂缝的变化情况，除长度可观察裂缝两端是否超出前一次油漆划线外，对裂缝是否沿宽度方向继续扩展，可做灰块或玻璃测标进行观测。第四节特殊检查一、定义：特殊检查包括应急检查和专门检验，主要根据桥梁破损状况和性质，采用适当的仪器设备，以及现场勘探、试验等特殊手段和科学分析方法，查明桥梁病害原因、破损程度和承载能力，依据桥梁技术状况评定标准确定桥梁的技术状况，以便采取相应的加固、改善措施。二、检查对象1、在地震、洪水、滑坡、超重车辆行驶和行船或重大漂浮物撞击之后；2、决定对单一的桥梁进行改造、加固之前；3、桥梁定期检查难以判明损坏原因、程度及整座桥的技术状况时；4、桥梁技术状况为四类、五类者。三、桥梁特殊检查的项目见表3-1。应急检查洪水滑坡地震超重车行驶(改造前）撞击上部栏杆损坏桥体位移和损坏落梁、排水设施失效因桥台推出而压屈落梁、支座损坏、错位梁、拱、桥面板裂缝、支座损坏、承载力测定被撞构件及联系部位破坏、支座破坏下部因冲刷而产生的沉陷和倾斜桥台推出胸墙破坏沉陷、倾斜位移、圬工破坏、抗震墩破坏墩台裂缝、沉陷墩台位移专门检验结构验算，水文验算，桥梁静载、动载试验，用精密仪器对病害进行现场调查和实验室分析四、应急检查的目的：在于查明缺损状况，以便采用应急措施，尽快恢复交通；专门检查的目的：在于找出缺损的明确原因、程度和范围，分析缺损所造成的后果以及潜在缺陷可能给结构带来的危险，为进一步评定桥梁的耐久性和承载能力以及确定加固维修工作的实施提供依据。五、桥梁特殊检查可分为现场检查与实验室测试分析两部分。现场检查可分一般检查和详细检查两个阶段。一般检查象定期检查那样对结构及其附属设施的所有构件或部位进行彻底、视觉和系统的检查，记录所有缺损的部位、范围和程度。一般检查的结果系是否进行详细检查的依据。详细检查主要是对一些重点部位或典型桥孔采用一些专门技术和检测设备进行深入而细致的检测。100 六、专门检验的内容：1、结构材料缺损状况诊断：材料损坏程度检测，材料物理、化学、力学性能测试，缺损原因的分析判断等。2、结构整体性能、功能状况鉴定:结构承载能力(强度、刚度和稳定性等)鉴定，桥梁抗洪能力的鉴定等。七、桥梁特殊检查的一般流程如图3-1所示。八、特殊检查报告主要内容：1、概述检查的一般情况，包括桥梁的基本情况、检查的组织、时间、背景和工作过程等；2、目前桥梁技术状况的描述，包括现场调查、试验与检测项目及方法、检测数据与分析结果和桥梁技术状况评价等；3、详细阐述检查部位的损坏程度及原因，并提出结构部件和总体的修理、加固或改善的建议方案。思考与习题：1、名词解释：经常检查、定期检查、特殊检查、应急检查、专门检查、2、简述桥梁裂缝的分类。3、钢筋混凝土主梁的常见裂缝、出现的位置及成因？4、钢筋混凝土双曲拱桥的常见裂缝、出现的位置及成因？5、简述混凝土裂缝的检查方法？6、简述混凝土碳化深度的检测方法及目的？7、桥梁静载试验时会用到效率系数和校验系数，解释之？100 第三章公路桥梁检测章节题目第三章公路桥梁检测教学学时4教学目的1、掌握桥梁结构混凝土现场检测的各种方法和注意事项2、掌握桥梁结构钢筋锈蚀检测的方法和注意事项3、了解桥梁静力、动力荷载试验教学重点1、桥梁结构混凝土现场检测的各种方法和注意事项2、桥梁结构钢筋锈蚀检测的方法和注意事项教学难点1、桥梁静力、动力荷载试验教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第三章公路桥梁检测第一节公路桥梁材料性能检查一、砼强度的现场检测方法：1、非破损检测法：回弹法、超声波法、超声-回弹综合法等；2、半（微）破损检测法：拔出法、钻芯法、拔脱法、射击法等；3、最常用的方法有回弹法、钻芯法、超声-回弹综合法、拔出法等。（一）钻芯法检测砼强度1、定义：是指利用特点设备，从砼结构中钻取芯样，以测定普通砼强度的方法。直观准确。2、使用原则：1）对试块抗压强度的测试法具有怀凝时；2）因故发生砼质量问题；3）砼受到损害；4）需经检测很多年使用的结构物如旧桥。100 3、注意事项：1）有些情况下不宜采用回弹、超声等非破损方法检测砼强度时，可采用钻芯取样法。如砼内外质量不一致；砼变化可腐蚀或火灾；砼在硬化过程中冻伤等。2）结合非破损检测技术，通过钻取少量芯样，以提高非破损检测的测试精度。如非破损测强曲线技术条件差异较大，又如旧砼结构等。3）对于强度等级小于C10的砼，钻芯过程易破坏砂浆与骨料的粘结力，测试结果不准，不易采用钻芯法。4）对于正在工作中的结构，特别是经使用多年的旧结构应尽量采用非破损检测技术，必须采用钻心法时，对取样位置、取样数量等应严格控制。5）钻取芯样后的构件应及时对孔洞进行修补，修补可采用树脂完成微膨胀细骨料砼。4、钻苡取样的设备主要包括：1）钻取芯样的钻芯机；2）加工芯样或符合试验尺寸要求的锯切机；3）加工芯样消面的研磨机；4）探测钢筋位置的磁感仪、雷达等。5、芯样钻取应符合以下要求：1）芯样钻取位置应尽量选在结构或构件管力较小的部位；选取砼强度有代表性的部位；取芯位置应尽量避开钢筋、管线；用钻芯法与非破损法综合测定强度时，应与非破损法取同一测区。2）按单个构件检测时，每个构件的芯样数不应少于3个，较小构件可取2个。3）芯样直径不宜小于骨料最大粒径的3倍，并不得小于骨料最大粒径的2倍。芯样直径一般为100mm或150mm，芯样的高度直径比应在1～2的范围内。6、影响芯样强度的因素：1）芯样尺寸（特别是芯样高度）对其抗压强度影响较大。一般来说芯样高度与直径均为100mm时与150mm立方体试件强度相当。2）芯样含筋率对其强度有一定影响。有螺纹筋的芯样会提高强度，有光圆钢筋的芯样会降低强度，故芯样钻取时应尽可能地避开钢筋。3）芯样的含水量对强度影响明显。一般而言，含水量含多则强度含低故按自然干燥状态试验时，芯样应在室内自然干燥3d；按潮湿状态试验时，芯样应在水中泡40～48h。7、芯样强度的换算值：指芯样将实测强度换算成150mm，立方体试件的抗压强度值。100 fcuc=α4Fπd2式中：fcuc——试件砼强度换算值（MPa），精确至0.1；F——试验时施加的最大压力（N）；d——芯样平均直径（mm）；α——高径比换算系数，按表3-2采用。强度和直径均为100mm或150mm的芯样试验值可直接作为其强度换算值。单个构件或其层部区域，芯样强度换算值中的最小值为其代表值。（二）回弹法现场检测砼强度1、仪器：回弹仪（机械式无损检测仪器）2、原理：砼的抗压强度与其表面硬度之间存在一定的关系，而回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击在砼表面上；其回弹高度（即回弹值）与砼表面硬度有一定的比例关系。因此以回弹值反映砼表面硬度，从而推出砼的抗压强度。3、具体步骤：1）测区、测点的选择（1）单个检测时，应在每个构件上均匀布置测区；批量检测时，抽检数量不得少于同批构件总数的30％，且不少于10件，每个构件测区数量不应少于10个。（2）测区应选在使回弹仪处于水平方向检测砼浇筑侧面，当不满足这一要求时，可使回弹仪处于非水平方向的砼浇筑侧面、表面、底面。（3）测区表面应清洁、平整、干燥，不应有接缝、饰面层、粉刷层、油垢、蜂窝、麻面等（否则所测回弹值会偏低）。（4）相邻两测区的间距应控制在2m以内，测区离构件边缘的距离不宜大于0.5m。（5）测区宜在构件的可测表面上均匀分布，并直避开位于砼内保护层附近设置的钢筋和预埋铁件；（6）测区宜在构件的两相对表面上有两个基本对称的测试面（测面），如不能满足这一要求时，一个测区允许只有一个测面；（7）测区的面积不宜大于0.04m2；（8）测点宜在测区范围内均匀分布，相邻两测点的间距一般不小于20mm。测点距构件边缘或外露钢筋、铁件的距离一般不小于30mm。测点不应在气孔和外露石子上。（9）同一测点只能弹击一次，每个测区应记取16个回弹值。100 2）测区平均回弹值的计算当回弹仪水平方向测试砼浇灌方向的侧面时，应从测区两个相对测试面的16个回弹值中，分别去除3个最大值与最小值，剩余的10个回弹值取平均。若方向有角度，则需要进行修正。3）平均碳化深度的计算原因：碳化深度会影响砼表面硬度，故应考虑砼碳化深度对砼强度的影响。测量方法：选取有代表性的位置测量碳化深度，测点不应少于构件测区数量的30％，且不应少于3次。计算方法：在测区中选取n个碳化深度测点，得到相应碳化深度测量值，即可进行平均碳化深度值的计算4）测区砼强度值的计算构件第i个测区砼强度换算值根据平均回弹值和平均碳化深度查表得到。构件砼强度平均值则取各个测区砼强度换算值的平均。构件砼强度推定值按以下公式确定：（1）测区少于10个，fcu,e=fcu,minc（2）测区大于10个，fcu,e=mfcuc-1.645sfcuc（3）测区强度出现小于10MPa，则fcu,e=10MPa5）测强曲线分类：统一测强曲线、地区测强曲线、专业测强曲线（1）统一测强曲线：是由全国代表性的材料、成型养护工艺配制的砼试件，通过试验所建立的回弹代表值与测区砼强度的关系曲线。（2）地区测强曲线：已通过本地区常用的材料、成型养护工艺建立的曲线。（3）专用测强曲线：是由与结构或构件砼相同的材料、成型养护工艺所建立的曲线。强度换算时应按专用测强曲线，地区测强曲线，统一测强曲线的次序选用。当检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异时，可采用同条件试件或钻取砼芯样进行修正，试件或芯样数量不少于6个。100 （三）超声回弹综合法法检测砼强度1、原理：当声波在砼中传波时，其纵波波速的平方与砼的弹模成正比，与密度成反比，而砼的强度又与其密度有关，一般言，声波在砼传波速度越快，其强度就越高。2、单独采用回弹法和超声法均有其缺陷。对回弹法来说，如果检测条件与测强曲线的适用条件差异较大，且又未能以钻芯取样法时，此时精度就不高。采用超声法时，其精度也在很大程度上取决于检测条件与测强曲线所适用条件之间的差异。所以工程中很少单独采用超声法来测砼强度。3、超声-回弹综合法：以超声波穿透试件内部的声速值和试件表面硬度的回弹值来综合检测结构砼的抗压强度的方法。（四）拔出法检测砼强度（微破损检测）1、特点：精度高，破损程度小、使用方便适用范围广等。2、原理：在硬化砼表面钻孔、磨槽、嵌入锚固件，使用拔出仪进行拔出试验，测定极限拔出力，并根据预先建立的拔出力与砼强度之间的相关关系检测砼强度。3、分类：其一是在浇筑砼时预先埋入锚固件，待砼硬化后进行拔出试验，称为预埋拔出法；其二是在硬化的砼构件上嵌入锚固件后进行拔出试验。二、砼缺陷损伤的检测1、砼构件常见缺损：裂缝、碎裂、剥落、层离、蜂窝、空洞、腐蚀和钢筋锈蚀等。钢构件常见缺损：锈蚀、裂缝、机械损伤、局部变形、焊缝缺陷和防护层损坏等。2、缺陷和损伤的成因：施工不当造成内部孔洞、不密实区、蜂窝及保护层不足、钢筋外露等；因砼非外力作用裂缝；外力作用形成裂缝；因长期腐蚀或冻融造成构件由表及里的层状疏松。3、砼探伤：以无损检测的手段，确定砼内部缺陷的存在、大小、位置和性质。手段有：超声脉冲法；射线法；声波检测法；射线照相法；红外线检测法；雷达检测法。4、超声探伤法常用来探查钢材、焊缝和砼中存在的裂缝、空洞、夹渣及火灾损伤等。5、砼超声探伤的依据：因低频超声在砼中遇到缺陷时发生绕射，故可按声时、声程的变化，判别和计算缺陷的大小；因超声波在缺陷界面上产生反射，故可按到达接收探头时能量显著衰减的现象判断缺陷的存在及大小；因超声脉冲各频率成分在遇到缺陷时衰减程度不同，故可按接收频率明显降低，或接收波频谱产生差异来判别内部缺陷；因超声波在缺陷处波形转换和叠加，故可按其造成的接收波形畸变现象判别缺陷。6、超声法砼缺陷检测主要内容:砼均匀性检测；砼结合面质量检测；砼表面损伤层检测；砼不密实区和空洞检测；裂缝检测。三、钢筋锈蚀的直（间）接检测直接检测钢筋锈蚀技术主要有：1、半电池电位检测法——利用与一已知的、并保持常量的基准电极的极电位相比较，有效地测量砼中钢100 筋的极电位，从而判定钢筋是否锈蚀。该法虽然不能提供锈蚀速率的具体数据，但它是目前唯一可用于现有桥梁直接检测砼锈蚀程度的非破损技术。该检测技术设备简单，便于现场检测，在钢筋砼桥梁结构的耐久性评定中广泛应用。2、重量损失法与截面损失法——这两种方法都需要在桥梁构件上截取已锈蚀钢筋的试件进行检测（局部破损检测），缺点是仅能反映桥梁构件局部的锈蚀率。间接评定钢筋锈蚀技术主要有：1、砼碳化深度的现场检测——用2%的酚酞酒精溶液喷洒在砼的新鲜断口处。PH≥10时显示紫红色，说明未碳化；PH＜10时为无色，说明己碳化。若碳化深度到达钢筋部位，砼失去保护作用，则钢筋可能被锈蚀。2、砼保护层厚度现场检测——利用保护层测定仪检测钢筋的砼保护层厚度是否足够。当取芯或钻孔时，也用来探测钢筋位置。在评价缺乏资料的桥梁时，可用其估测钢筋直径。目前产品的检测深度达220～250mm，精确度为±5%。3、砼电阻率检测——砼的电阻率与其含水量有关，是控制钢筋锈蚀的因素之一，电阻率越高，锈蚀电流越弱。当电阻率超过12000Ω.cm时，钢筋不大可能锈蚀；当电阻率低于500Ω.cm时，钢筋肯定锈蚀。4、砼中氯离子含量检测——用来评定氯盐对钢筋的锈蚀。5、砼气透性检测——通过其对碳化和有害离子侵蚀的抵抗力，间接评定钢筋。第二节公路桥梁荷载试验结构承载能力（强度、刚度、稳定性等）鉴定是结构性能鉴定的主要内容，包括承载能力检测与承载能力评价两方面。鉴定的主要途径是荷载试验，包括静力荷载试验与动力荷载试验。出现以下情况之一需对桥梁进行结构性能鉴定：1、桥梁主要承重构件的材料缺损严重影响结构的承载能力；2、桥梁的荷载等级需要提高；3、桥梁需要通过超重车辆；4、桥梁经过重大的加固改建后需要验收；一、静力荷载试验1、定义：将静止荷载作用于桥梁上指定位置，以便测试出结构的静应变、静位移以及裂缝等，从而推断桥梁结构在荷载作用下的工作状态和使用能力2、加载方法：缓速行驶特定载重级别的车辆荷载，荷重（堆置铁块、水泥、预制块件、水箱等），液压千斤顶装置施力3、目的：检验桥梁结构设计与施工质量，验证桥梁结构设计理论和计算方法，直接了解桥梁结构承载情况，借以判断桥梁结构实际承载能力，为桥梁养护、维修及加固改造提供基础技术资料，充实与发展桥梁养护技术100 （一）桥梁静载试验的方案1、加载方案一般按最大控制截面内力平均分为3～4级。当使用重车加载，车辆的加载、卸载、称重有困难时也可分为2～3级。当前期工作不充分，或桥梁状况较差时，应尽量增多加载分级。加载试验时间以晚10时至晨6时为宜。加载方案最重要的工作是根据桥梁现有的状况进行结构分析计算。加载的总量与加载位置即要保证桥梁的绝对安全，又要能测试出桥梁的实际受力和变形状况。2、检测方案公路桥梁荷载试验主测点包括应变测点和位移（挠度）测点，分布在结构受力和变形较大的部位，如弯矩最大、挠度最大、主应力最大的部位。（二）桥梁静载试验的准备1、试验孔（墩）的选择多孔桥若结构相同，跨径相等，可选择1～2个具有代表性的孔（墩）。2、搭设试验支架根据测试断面、测试内容进行搭设。支架搭设要因地制宜、就地取材，需方便观测仪表的设置、需保证安全。轻便活动吊架、桥梁检测车3、试验位置放样静载试验前应在桥面上对加载位置和测点位置进行放样。4、其他其他工作包括准备试验的安全设施、提供电照明设施、通讯联络设施。若检测时需要交通管制的，应根据需要提前申报、准备。（三）桥梁静载试验的仪器设备桥梁静载试验时需测结构的反力、应变、位移、倾角、裂缝等物理量。静载试验前应首先对测试值进行理论分析估计，选择仪器的精度与量测范围从而选择适当的仪器进行量测。测试仪器按其工作原理可分为机械测试仪器、电测仪器、光测仪器等等。常用仪器有百分表，千分表，位移计，应变仪，应变计（应变片），精密水准仪，经纬仪，倾角仪，刻度放大镜等等。（四）试验过程1、首先依测点位置实施打磨找平，清洗干净，再粘贴应变片，并作防潮处理，焊接电线；接线；将所有测点编号接入接线箱。2、100 为了排除测试过程中大气温度变化带来的影响，每一断面设置处于同一温度场而不受加荷影响的补偿应变片，一并接入接线箱。3、接线联机后，进行试调工作，检查各个应变片，电路通畅，处于良好的可靠状态。开始进行预压，进一步检查应变片读数，反应正常、灵敏，一切无误后，正式按工况位置加载试验。4、试验中为尽可能减少砼流变特性的影响，采用加载到位后，关闭汽车发动机，持续5分钟以上，待数据完全稳定之后再进行记录；卸载后10分钟以上，再进行一次重复加载，以便使结构恢复弹性变形，消除塑性残余变形。5、在正式加载前先以一辆车应进行预压，以检验设备是否正常，一切反应良好后卸载，10min后进行正式加载。加载为分级试加，以防意外。6、每一个工况重复三次，若前两次读数基本相同时，亦可不重复第三次。使每一工况获取可靠的数据。（五）桥梁静载试验的报告1、试验概况2、试验的目的3、试验方案设计4、试验过程5、试验记录摘记6、试验结果与分析7、桥梁承载能力的技术评价8、经验及教训二、动力荷载试验1、定义：是将动力荷载（行驶的汽车荷载等）作用于桥梁结构上，以便测出桥梁结构的某些动力特性，从而推断出桥梁结构在动载作用下受冲击、振动影响的特性。2、目的：测定动载的动力特性（引起结构产生振动的作用力的数值、方向、频率和规律等），测定桥梁结构的动力特性（自振频率，阻尼特性、固有振型等），测定桥梁结构在动载作用下强迫振动的响应（振幅、动应力、冲击系数、疲劳性能）等。（一）桥梁动载试验的激振方法激振方法主要包括自振法、共振法和脉动法。1、自振法：使桥梁产生有阻尼的自由衰减振动，记录的振动图形是桥梁的衰减振动曲线的方法。主要有冲击法（突然加载法）、位移激振法（突然卸载法）100 2、突加荷载法（冲击法）：在被测结构上快速地施加一个冲击（脉冲）作用力，只有被测结构的固有频率与之相同或很接近时，冲击脉冲的频率分量才能激起结构以其固有频率作自由振动。应注意冲击荷载的大小及其作用位置。3、突卸荷载法（位移激振法）：是在结构上预先施加一个荷载作用，使结构产生一个初位移，然后突然卸载，利用结构的弹性使其产生自由振动。4、共振法（强迫振动法）：利用激振器，对结构施加激振力，使结构产生强迫振动。改变激振力的频率使结构产生共振现象并依据共振现象来确定结构的动力特性。常用激振器有机械式激振器、电磁式激振器和电气液压式振动台等。5、脉动法：刚度较大大跨度桥梁结构，即利用结构由于外界因（如附近车辆、机器等的振动）引起的微小而不规则的振动（脉动）来测试桥梁结构的动力特性。（二）桥梁动载试验的仪器设备测振传感器、光线示波器、磁带记录仪、数字信号处理系统（三）桥梁动载试验数据的测试与分析动载试验的难点在数据分析方面，这方面的内容很多，在这里主要讨论、固有频率、阻尼、振型、动挠度和冲击系数。1、固有频率测定方法：衰减振动波形法、共振波形法。2、阻尼比测定方法：衰减振动波形法、共振波形法。3、结构振型结构的振型：相应于各阶固有频率的振动形式。共振法测定振型：将若干传感器安装在桥梁结构各有关部位，当激振装置激发桥梁结构共振时，记录结构各部位的振幅和相位，比较各测点的振幅及相位，即可绘出振型曲线。桥梁结构振型的测定可采用多传感器法和单传感器法。思考与习题：1、名词解释：测强曲线、静力荷载试验、动力荷载试验、2、简述桥梁混凝土现场检测的方法有哪些？3、简述超声法法检测混凝土强度的原理。4、简述混凝土构件有哪些常见缺损？5、简述动力荷载试验的目的。6、简述动力荷载试验的加载方法有哪些。100 第四章公路桥梁评定?章节题目第四章公路桥梁评定教学学时2教学目的1、了解桥梁评定的分类2、掌握桥梁各种评定的方法3、了解桥梁动力测定快速评定方法及专家评定系统教学重点1、桥梁各种评定的方法教学难点1、桥梁动力测定快速评定方法2、专家评定系统教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第四章公路桥梁评定1、公路桥梁评定：对桥梁的使用价值（宏观、微观）、承载能力（微观）进行的综合评价。鉴定桥梁是否具有原设计或重新设定的工作性能及承载能力，为桥梁养护维修、改造、加固提供决策。2、公路桥梁评定涉及到：评定方法、评定标准。3、公路桥梁评定方法分类：1）线路评定：（1）使用价值评定2）单桥评定：（1）外观调查评定（一般评定）（2）承载能力评定（2）分析计算评定（3）通行能力评定（3）荷载试验评定（4）泄洪能力评定（4）专家系统评定3、现行《养规》将桥梁评定分成：一般评定、适应性评定1）一般评定：依据桥梁定期检查资料，综合评定桥梁各部件的技术状况，确定其等级。2）适应性评定：依据桥梁定期检查资料和特殊检查资料，结合试验和结构分析，评定桥梁实际的承载能力、通行能力、泄洪能力。100 第一节公路桥梁线路整体评定一、公路桥梁线路使用价值评定二、公路桥梁线路承载能力评定对线路上定期检查中确定为四类的桥梁，均应进行承载能力的评定。三、公路桥梁线路通行能力评定四、公路桥梁线路泄洪能力评定第二节公路桥梁外观调查评定公路桥梁外观调查评定，由有经验的桥梁检查工程师负责，依据桥梁调查资料（以定期检查结果为主），从缺损状况、技术状况、养护对策等方面，对桥梁质量作出综合评定。1、桥梁部件缺损状况评定（累加评分）根据缺损程度（大小、多少、轻重）、缺损对结构使用功能的影响程度（无、小、大）和缺损发展变化状况（趋向稳定、发展缓慢、发展较快）等三个方面，以累加评分方法对各部件缺损状况作出等级评定，详见表4-2。对重要部件（墩台、基础、上部承重构件、支座等），以其中缺损最严重的构件评分；其它部件，根据多数构件缺损状况评分。2、桥梁部件权重及综合评定采用考虑桥梁各部件权重的综合评定方法，或以重要部件最差的缺损状况评定，对全桥技术状况等级作出评定。3、全桥技术状况综合评定全桥技术状况评定等级，可分为一类、二类、三类、四类和五类。养护措施：一类桥梁进行正常保养；二类桥梁需进行小修；三类桥梁需进行中修，酌情进行交通管制；四类桥梁需进行大修或改造，及时进行交通管制，如限载、限速通过，当缺损较严重时应关闭交通；五类桥梁需要进行改建或重建，及时关闭交通。第三节公路桥梁分析计算评定分析计算评定法建立在桥梁外观调查的基础之上，依据调查到的资料，利用桥梁结构理论加以分析、计算。评价采用桥梁设计规范中的各等级荷载或被控制车辆的荷载。评价时采用极限状态计算分析，各系数宜根据详细检测的结构状况分别选定，使计算分析结果能真实地评价结构承载能力。100 评定具体方法如下：1、桥梁检查后确定出桥梁检算承载能力的折减或提高系数2、接现行的桥梁设计规范，根据检查所得桥梁基础位移、结构变形、构件开裂、破损等情况，对结构抗力效应考虑引入不大于1.2的结构检算系数进行结构强度和稳定性检算3、依据检算的主要指标超限情况,确定是否需要进一步进行荷载试验，对于需要作荷载试验的桥梁，需根据荷载试验的结果重新确定桥梁检算系数，再进行结构强度和稳定性的校核。4、在桥梁检查基础上，按上一节方法，认真进行桥梁缺损状况评分，确定桥梁承重构件的技术状态，更加规范的确定桥梁检算系数，依据桥梁结构主要承重构件控制部位强度的实测结果、结构固有模态参数测定结果，以及其与设计计算值的比较，按表4-7确定桥梁检验系数的修正值：若检算校核结果为结构荷载效应小于抗力效应，则可得出结论：桥梁承载能力满足检算荷载要求。若检算校核结果为结构的荷载效应大于抗力效应，但超出幅度在30％以下时，则需对桥梁作进一步荷载试验评定其承载能力。5、因我国存在超限超重运输问题，桥梁疲劳损伤问题突出，对经常通过超重车辆或大吨位车辆的桥梁，在承载能力检算时，引入一个活载影响系数。第四节公路桥梁荷载试验评定荷载试验后，应根据试验资料分析桥梁结构的工作状况，从而进一步评定桥梁承载能力。1、桥梁结构的工作状况第五节公路桥梁动力测定的快速评定方法1）动力评估方法：（1）荷载试验评定桥梁，可全面地反映了结构的实际状况。但是荷载试验要耗费大量的人力、物力和财力，需要较长时间中断交通。（2）优点：动力测定试验的快速评定方法具有简便、快速、无损等优点，同时具有显著的经济效益和社会效益。（3）适用：动力评估方法适用于航天、航空、机械、造船、土木工程等多个领域。（4）原理：结构在各种激励下的动力响应是其整体状况的一种量度。当结构的质量、刚度和阻尼特性因结构损伤（质量退化）而发生变化，其振动响应也必将发生变化，而这一变化是可以通过振动测试方法量测得到的。利用振动（动力）试验分析进行结构安全监测正是基于这一原理。（5）结构动力特性是结构本身所固有，可以看作为结构的“指纹”（振动特征码），通过结构初始（安全）状态及以后不同时期的指纹的比较，即可诊断出结构的整本安全状况。桥梁结构指纹可100 以是频率、阻尼、振型形式，也可以是频响函数功率谱等。（6）但是利用系统识别方法进行结构安全快速检测评定，直面临着测量噪声干扰、量测自由度不足，实测模态集不完备、结构理论模型误差，可获得的响应量测值对感兴趣的结构参数不敏感等许多困难。对于一个桥梁结构来讲，它的几何尺寸、材料和边界条件是确定的，那么它的结构静力特性就唯一确定了。随着桥梁的使用，其结构工作性能会发生变化，反映出来的现象是裂缝的出现和扩展、刚度降低、变形增大。同样的，结构的各参数一经确定，其结构动力特性也唯一地确定了，随着桥梁结构工作性能的变化，它的结构动力性能的变化表现出频率和动刚度的下降、阻尼增加，振幅加大等等。因此，可以象静载试验通过桥梁的静力特性来认识结构那样，也可以通过动力试验，由桥梁的结构的动力特性来认识结构，找出其内部联系，建立一套识别方法，进而对桥梁进行评定。对于这种快速评定方法的研究关键是桥梁结构的动力特性与其承载能力之间存在着什么样的相关关系。研究的困难首先在于砼结构在使用中容许开裂，从不开裂到开裂，从微小裂缝到开展较大的裂缝，结构的动力特性有较大变化，并且全桥各梁的开裂情况不一样。其次是在桥梁的使用中，随着时间的推移，结构的动力特征也会有所变化。此外，桥梁边界条件的变化（例如简支梁桥主梁支座变位受到某些约束）也会影响桥梁结构的动力特性，加之关于桥梁结构动态工作机理还未得到透彻提示，因而直接寻找桥梁结构动力特征与其承载能力的关系比较困难。用动力测定试验快速评定桥梁还处于研究阶段，国内的研究很热，但据实际应用还有很长的路要走。100 第六节公路桥梁的专家系统评定桥梁的评定，涉及到许多因素的复杂影响。在评定时，应兼顾各个方面，要做出任何一个决策，都必须对诸多相关因素综合考虑。故若要对桥梁进行定量的综合评价，则必须建立一个非常复杂的数学模型，而目前我们对于桥梁结构的养护知识还远不足以建立这样一个完善的模型。故以分析计算为主的评定方法目前只能做到对桥梁某些基本构件使用状况的定量分析，而且在分析中还引入了比较粗糙的修正系数。如今，对于桥梁的综合评价引入了一种新的方法——专家系统评定方法，该方法的出发点是专家对桥梁评估时的思路。专家对于桥梁的评定，主要是依靠其经验（依据和思路）。当专家们对一座桥梁进行评估时，他们往往首先选择一些对整个桥梁结构有着关键影响的构件、节点进行检查与评估。如主梁是影响钢筋砼简支梁桥结构的主要构件之一，在具体评估主梁时，尽管可以量到钢筋砼主梁的某条裂缝的具体尺寸，但仍然很难由此找到这条裂缝尺寸与主梁安全之间的解析关系。但专家往往能够首先由裂缝尺寸及其它相关信息；借助丰富经验，可以得到裂缝状况是“好”或“坏”的概念。接着再综合桥梁整体结构形式、技术档案资料和现场调查所得各种实测数据，对桥梁状况得出“好”或“差”，“安全”或“不安全”等结论。专家系统评定可归于模糊评价的范畴。专家对于桥梁的决策性评价，避开了定量分析，使用了模糊的语言变量，利用模糊概念来处理复杂问题（复杂性越高，有意义的精确化能力一般便越低即意味着系统具有的模糊性越强）。因而，用模糊概念辨别复杂事物本质，往往反而利于辨清真相，这种思路最终发展为评定方法。专家（咨询）系统就是与专家经验的水平相当，解决专门问题的计算机软件系统。其主要特点有：1、主要用于知识信息处理，依靠知识来表达技术而非简单的数学描述；2、通过知识的获取、表达、存储和编排建立知识库及相应管理系统以备随时调用；3、系统在环境模式下进行推理；而非在固定程序控制下单纯的执行指令。4、不仅解答用户的提问，而且对推理过程出解释，并提供答案的可信度估计。专家系统主要由七部分组成：1、知识库是系统的核心部分，是解决问题的基础。其储藏了某些专家或专家集体在桥梁养护某些领域的宝贵知识（包括事实、经验、判断等）。知识库应由熟悉专家系统的人工智能工程师与桥梁养护领域资深专家合作建立。可通过“人工移植”、“专题面谈”、“口语记录分析”等方法获取知识，经整理后，输入知识库。2、推理机构是系统的重要部分，亦是解决问题的基础。其具有推理能力，能理解问题，并把知识和问题相互对应起来进行推理，最后解决问题；3、输入接口包括键盘、数字化仪等；4、输出接口包括显示器、打印机、绘图仪等；5、编辑程序：使用户对知识库中的事实与规则进行补充、修改或删除；100 6、黑板：用于记录推理过程的中间结果；7、解释程序：为用户查询系统的工作状态和推理过程提供各种查询命令专家系统是基于计算机软件的知识工程系统，其设计、开发一般步骤如下：1、确定问题阶段——人工智能工程师与桥梁养护专家应明确待开发专家系统要解决的问题，并且制订出研究计划。这样可以大致估计出系统的框架规模，并且依此有针对性的确定研究方法、步骤及可能出现的问题。2、概念化阶段——桥梁养护专家向人工智能工程师阐明解决该问题所需要的关键概念和关系等，并将复杂问题分层、分单元概念化表述，得到一些因素关系图式及相应的非正式说明。例如在评价钢筋砼结构的可靠性时，可由桥梁养护专家利用层次分析法，将抽象化的、难以定量测量的钢筋砼构件的可靠性逐层分解为可以利用现代化的检测技术和手段进行现场检测的各种指标，建立钢筋砼构件可靠性评价层次图（图4-5），层次结构划分如下：TO(总目标层)——以钢筋砼桥梁构件可靠性为评估总目标，提供决策性依据；SO（子目标层）——对钢筋砼构件安全性、适用性和耐久性进行评估；R（准则层）——对隶属于评估子目标的影响指标的分类；I（指标层）——子目标中便于直接检测、量化和定性描述的评估指标3、形象化阶段——人工智能工程师组织知识结构，确定知识表示和推理方法。4、实现阶段——人工智能工程师先把形象化的知识编写成程序形式的知识库，然后设计推理机制和人机对话系统（即编写一个原型专家系统）5、测试阶段——人工智能工程师和桥梁养护专家一起评价原型专家系统的性能并进行修改以满足用专家水平解决问题的要求。一般通过许多由桥梁养护专家选择的例子来测试，力图暴露专家系统的弱点和错误，最后制成实用的专家系统。注：实际运作中，以上步骤是灵活的，交叉的、反复的，有反馈的闭环过程。思考与习题：1、名词解释：动力评估方法2、旧桥的评定方法大致分几类？我国《公路养护技术规范》中提供的评定方法属于哪一类？3、简述专家（咨询）系统的特点和组成？100 第五章公路桥梁缺陷修补章节题目第五章公路桥梁缺陷修补教学学时2教学目的1、掌握桥梁表层缺陷的种类和维修方法2、掌握桥梁内部缺陷的种类和维修方法3、掌握桥梁结构裂缝维修方法教学重点1、桥梁表层缺陷的种类和维修方法2、桥梁内部缺陷的种类和维修方法3、桥梁结构裂缝维修方法教学难点1、桥梁结构裂缝的发展状态教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第五章公路桥梁缺陷修补第一节公路桥梁表层缺陷的维修一、砼桥梁表层缺陷及维修对策1、桥梁常见的缺损砼桥梁常见缺损的名称与性状序号名称性状1麻面砼表面局部缺浆、粗糙，或有许多小凹坑，但无钢筋外露2蜂窝砼局部酥松，砂多砂浆少，石子间出现空隙，形成蜂窝状孔洞3空洞砼内部有空隙，局部没有砼，或蜂窝特别大4层隙砼中的不良施工缝、温度缝、收缩缝或因外来杂物造成偶然性夹层5裂缝在中间存留缝隙或不存留缝隙的两处以上不完全分离的现象6剥落砼表面的砂，水泥浆脱落，粗骨料外露（严重时会形成骨料及包着骨料的砂浆一起脱落，或砼表面灰浆成片状的脱落）7露筋钢筋砼内的主筋、箍筋等未被砼包裹住而外露8游离石灰有附着物由内部渗出并附在结构表面（通常为呈白色的石灰类附着物）9坑穴因内部压力导致砼表面发生破碎而产生浅凹陷100 10磨损在外界的作用下，骨料和砂浆磨损、脱落11老化在砼表面或整体上出现机械、物理、化学性质损坏的变化砼桥梁表层缺损的可能成因名称可能成因麻面施工模板表面不光滑，湿润不够，致使构件表面砼内水份被吸去蜂窝①施工不当——砼灌筑中缺乏应有的振捣；分层灌筑时违反操作规程；运输时砼产生离析；模板缝隙不严，水泥砂浆流失等②设计不当——配筋太密；砼粗骨料粒径大大，坍落度过小空洞①钢筋布置过密，施工时砼被卡住且未充分振捣就继续灌筑了上层砼②严重漏浆也可能产生空洞露筋施工不当——灌筑时钢筋保护层垫块移位，钢筋紧贴模板；保护层处砼漏振或振捣不实磨损①砼强度不足，表层细骨料太多；②桥面受到车轮磨耗③墩、桩受到高速水流冲刷，水流中又有大量砂石或冰棱等锈蚀老化剥落①保护层太薄②因结构裂缝导致雨水浸入③钢筋锈蚀膨胀引起剥落④严寒地区冰冻及干湿交替循环作用⑤有侵蚀性水的化学侵蚀作用砼桥梁常见表层缺损的发生部位名称常见发生部位空洞钢筋密集处或预留孔洞和预埋件处剥落桥面、栏杆、墩桩、主梁面磨损受到车轮磨耗的桥面部分或受到水流冲刷的墩、桩其它桥梁结构各部位均可能发生 2、表层缺陷维修的前期工作除掉已损坏的砼，直到露出完好砼并扩展到钢筋除锈所需范围。方法有：1）人工凿除法。榔头、凿子2）气动凿除法。风镐3）高速射水法。3、砼桥梁表层缺陷维修时的常用材科常用的材料：砼材料、水泥砂浆材料、砼粘结剂和环氧树脂高分子粘结材料。1）砼材料：技术指标不得低于原砼，水泥标号不得低于原砼的水泥，水灰比应选用小值。必要时可加入适量减水剂以提高修补砼的和易性。2）水泥砂浆：可用与原砼同品种的新鲜水泥拌制的水泥砂浆。100 3）砼粘结剂：根据不同的要求拌制成净浆、砂浆及砼等形式，修补效果显著。4）环氧树脂材料：环氧胶液、环氧砂桨、环氧砼等。4、砼桥梁表层修补的常用方法1）砼修补法：用于砼桥梁结构中出现的蜂窝、空洞及较大范围破损等缺陷。凿除缺陷，凿毛处理，老砼表面湿润、清洁、不沾尘土。分类：直接浇筑法、喷射法和压浆法。2）水泥砂浆修补法：包括水泥砂浆人工涂抹法和喷浆修补法。主要应用于小面积的缺陷，特别是损坏深度较浅时的修补。3）喷浆修补法：主要应用于砼表面大面积缺损的修补及重要砼结构物的修补。该方法将水泥、砂和水的混合料，经高压通过喷嘴喷射到修补部位。特点：用较小的水灰比，较多的水泥，获得了较高的强度和密实度；喷射的砂浆层与受喷面之间，具有较高的粘结强度和耐久性；工艺简单，工效较高；材料消耗较大，当喷浆层较薄或不均匀时，干缩率大，易发生裂缝。4）砼粘结剂修补法：人工表面封涂修补法、浇筑涂层修补法。（1）人工表面封涂修补法：主要用于砼桥梁结构表面的风化、剥落、露筋等小面积的破损。该方法利用砼胶粘剂表面封涂修补。（2）浇筑涂层修补法：主要用于砼结构较大且较深的缺损。该方法是利用砼胶粘剂浇筑涂层对缺损进行修补二、圬工桥梁表层缺陷及维修对策砖石桥梁结构表层缺陷：抹灰层、砌缝脱落，砌体表面麻面、起皮、起鼓、粉化、剥落等，材料变质、风化和裂缝等。三、钢桥表层缺陷及维修对策1、常见缺损的名称及性状钢桥表层常见缺损及性状名称性状涂层变色涂层原来的颜色变化涂层退色有光泽色颜料变淡，失去本来颜色的状态白垩化涂层表面的粘色剂风化并失去粘力，表面出现白粉状化合物膨胀涂层中的水分膨胀，涂层粘结力和凝聚力等大时，涂层就会鼓起来开裂随着涂层的脆化，应变和冲击产生裂缝所引起的状态剥离涂层的粘结性能降低，从底面或层间剥离的状态100 恶化由于桥面板砼裂缝漏水，其附近涂层局部剥离或生锈的状态绉缩涂层很厚时，内部溶剂还未蒸发，表面就因干燥而产生接线状收缩的现象裂缝钢桥表面因温度、荷载、变形等原因产生的开裂现象钢材变质钢材因物理、化学性质变化而产生质的缺陷锈蚀腐蚀表层构件因化学性质变化而产生缺陷 2、钢桥表层缺陷的维修技术1）钢桥表层最普遍的病害就是钢构件与钢板的锈蚀。钢桥除锈主要有化学方法物理和方法。化学方法是在浓度为10%的无机酸中加入0.2％～0.4％的面粉、树胶或煤焦油等缓蚀剂，将锈蚀清洗干净。物理方法是采用喷砂除锈等。为防止桥梁杆件和钢板表面锈蚀，应定期进行油漆。2）钢桥的防腐可采用金属涂层，分为阳极防腐蚀涂层、阴极防腐蚀涂层。阳极防腐蚀涂层包括锌、铝等，其防腐效果较好；阴极防腐蚀涂层包括镀锡层等，其应防止因孔隙病害在涂层与钢材间形成电池作用，产生新的腐蚀。第二节公路桥梁内部缺陷的维修常见内部缺陷：结构钢筋锈蚀，砼强度不足，砼保护层厚度不足，砼内部的空洞、蜂窝等。结构内部缺陷成因较多，危害较大。1、钢筋锈蚀的危害1）钢筋锈蚀引起的体积膨胀很大，使砼产生剥离、开裂，破坏了砼的受力性能，从而降低了材料的耐久性能。2）削弱钢筋受力面积，对受力的危害很大3）铁锈层及砼沿钢筋纵向的裂缝，削弱了钢筋与砼共同作用的能力。2、钢筋锈蚀的成因1）保护层厚度不足。砼碳化达到钢筋深度范围，使钢筋周围失去碱性，钝化膜被破坏，导致了钢筋的锈蚀。2）砼不密实。当砼密实性不足，砼孔隙率越高，组织不均匀时，空气中的二氧化碳容易渗入砼内而引起中性化(亦称碳化)，使砼碱性降低，减弱钢筋的保护作用，导致了钢筋的锈蚀。3）其它表层缺陷。随着蜂窝、掉角、剥落、露筋、裂缝等病害的发展，往往使结构钢筋直接暴露在外界条件下而发生锈蚀。4）在大气中含酸性气体较多的地域（如重工业区）及潮湿的环境，结构钢筋更易锈蚀。100 3、砼碳化对钢筋锈蚀的影响砼碳化反应为Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O↑，会降低PH值，由于钢的钝化膜在PH值小于11.5时就不稳定了，因此当砼碳化深度达到钢筋表面时，钢筋钝化膜即遭到破坏，进而容易锈蚀。4、钢筋锈蚀的发展及分级1）前期阶段：浇筑砼→钢筋开始锈蚀（砼碳化层深达钢筋，或氯化物侵入砼已使钢筋去钝化）t02）发展阶段：钢筋开始锈蚀→严重锈蚀，以致结构破坏到不能再安全使用时止。在发展阶段，锈蚀是不断加剧的。该阶段又可分为下列三个时期：（1）中期阶段：钢筋开始锈蚀→砼表面因钢筋锈蚀肿胀而显示破坏现象，如顺筋胀裂、层或剥落等（这段时间以t1表示）。（2）后期阶段：砼表面因钢筋锈蚀肿胀开始破坏→砼普遍显示严重胀裂、剥落破坏，即已达不可容许程度，必须全面大修时（这段时间以t2表示）。（3）晚期阶段：→结构区域性破坏，致使结构不能安全使用（这段时间以t3表示）。对于预应力砼桥梁结构，一般设计使用寿命t取t0＋t1。最好在t0期间加强检查。对于普通钢筋砼桥梁结构，一般设计使用寿命t取t0＋t1＋t2。最好在t0期间，最晚也应在t1期间内尽早有效修补，方可防患于未然。钢筋锈蚀程度按表面状况分级钢筋锈蚀程度级别钢筋锈蚀后的表面状况Ⅰ黑皮，无锈Ⅱ小面积浮锈斑Ⅲ薄浮锈扩大到钢筋周围与全条，砼上也有锈附着，但钢筋尚未见损失Ⅳ有膨胀性锈层，钢筋也有锈蚀缺损，但较少Ⅴ膨胀性锈层显著，钢筋断面锈蚀缺损5、钢筋锈蚀的几种状态桥梁砼内钢筋的四种锈蚀状态名称描述钝化状态钝态是钢筋在PH值高，供氧充分的砼内被保护的正常状态。点锈蚀点蚀是氯离子存在或侵入引起的典型局部锈蚀状态。点蚀的显著特征是在以大面积钝化钢筋为阴极，与以氯盐高度集中，PH值下降的局部小面积为阳极之间的动电(直流)电流活动。全面锈蚀全面锈蚀是由于砼碳化或砼内有大量氯盐，导致钢筋普遍失去钝化的结果。结化、低电位锈蚀在氧进入砼内大受限制，以致钢筋钝化膜难以维持的环境中，甚至高碱性砼中的钢筋也可能变为活化。100  6、桥梁结构钢筋锈蚀的维修1）凿除松脱、剥离等已损坏部分的砼，使钢筋全部露出；2）用喷砂枪或钢丝刷等对钢筋作除锈处理，并在除锈后及时清除钢筋及砼表面上的铁锈与灰尘，必要时在除锈后还应对钢筋进行防锈处理；3）在清除好的砼与钢筋表面涂上环氧胶液等粘结剂，以提高新、老砼的粘结力；4）用新的砼或砂浆填补，可采用普通砼立模浇筑法、干（湿）式喷浆法等；有时也可用环氧砂浆、环氧砼或其他防腐蚀材料来修补； 5）对新喷涂（浇筑）砼进行表面处理，以防砼表面重新碳化。第三节公路桥梁结构裂缝的维修 一、裂缝的表面封闭修补法常用方法：填缝法、表面抹灰法、表面喷浆法、凿槽嵌补法、加箍封闭法。1、填缝法：常用于砖石砌体轻微裂缝的简单修理。2、表面抹灰法：将水泥浆、水泥砂浆、环氧基液、环氧砂浆等材料涂抹在裂缝部位的砖石砌体或砼表面上。3、表面喷浆法：先对需要喷浆的结构表层仔细敲击，敲碎并除去剥离的部分；若为钢筋砼，还须清除露筋部分钢筋上的铁锈；接着将裂缝表面凿毛（V形槽），并用水冲洗结构物表面，在开始喷浆前将基层湿润一下；最后喷射—层密实、高强的水泥砂浆保护层以封闭裂缝。根据裂缝的部位与性质及修理的要求与条件，该方法可分为无筋素喷法、挂网喷浆法等。4、凿槽嵌补法：先沿砼裂缝凿一条深槽，再将槽两边砼修理整平，将槽内清洗干净；最后在槽内嵌补粘结材料。5、加箍封闭法：主要用于钢筋砼梁的主应力裂缝，加箍以封闭裂缝。设箍方向应与裂缝方向垂直。100 二、裂缝的表面粘贴修补法表面粘站法：用胶粘剂将玻璃布或钢板等材料此粘贴在裂缝部位的砼面上。1、粘贴玻璃布法玻璃布由无碱玻璃纤维织成，耐水性好、强度高。玻璃布在使用前必须除去油蜡，以提高粘贴效果。方法有二，一是碱水泡30～60分钟，再用清水洗净，二烘烤炉上加温到190～250℃，使油蜡燃烧，烘烤后将玻璃布在浓度为2～3%的碱水中煮沸30分钟，取出用清水洗净并晾干。先凿毛洗净（不平整，可先用环氧砂浆抹平），在粘贴面上均匀刷一层环氧基液，接着展开、拉直玻璃布，放置并抹平使之紧贴在砼表面，在该玻璃布上刷环氧基液。按同样方法粘贴第二层玻璃布。2、粘贴钢板法首先按所需尺寸切好钢板，用打磨机研磨，使其表面露出钢的本色；修凿裂缝附近砼表面使其平整；用丙酮或二甲苯擦洗修补部位的砼表面及钢板面以去除粘结面的油脂和灰尘；在钢板和砼粘贴面上均匀地涂刷环氧基液粘结剂；用方木、角钢和固定螺栓等均匀地压贴钢板；待养生到所需时间，拆除方木、角钢等材料，并在钢板表面上再涂刷一层养护涂料（如防锈油漆）三、裂缝的压力灌浆修补法压力灌浆法：用于裂缝多且深入结构内部或结构有空隙的部位。它通过施加一定的压力，将浆液灌入结构内部裂缝中，以封闭裂缝，恢复并提高结构强度、耐久性和抗诊性。分类：1）水泥灌浆法（纯水泥、水泥砂浆、水泥粘土、石灰、石灰粘土、石灰水泥），2）化学灌浆法（环氧树脂类浆液、丙烯酸酯类浆液、水玻璃类浆液、丙烯酰胺类浆液、丙烯酸盐类浆液、聚氨脂类浆液等），3）沥青灌浆法1、水泥灌浆修补法施工要点：1）灌浆前应再仔细检查一遍裂缝，确定修补的数量、范围、钻孔的位置及浆液数量。100 2）钻孔时，一般不可顺着裂缝方向。钻孔轴线与裂缝面的交角以大于30度为宜。3）钻孔完毕后应清孔，可用水由上向下冲洗各孔。用水冲净后，再用压缩空气将各孔吹干。孔眼的冲洗、吹风是按由上向下、一横排接一横排的顺序进行的。4）灌浆前应先将结构中大的裂缝与孔隙堵塞起来，以防灌浆时浆液通过它们流到表面（即止浆、堵漏处理）。止浆、堵漏主要有三种方法：用水泥砂浆或环氧砂浆涂抹，用环氧胶泥粘贴，用棉絮、麻布条等嵌塞等。5）灌浆前应作压水或压风试验，以检查孔眼畅通情况及止浆效果。6）通过结构上人工钻成的孔眼将水泥浆液灌入。7）圬工结构灌浆时，水泥标号一般不低于325号，灌浆压力一般为0.1～0.304MPa。8）砼、钢筋砼结构灌浆时所用的水泥标号一般不低于425号,灌浆压力一般为0.405～0.608MPa。9）当工程量较大时，可采用灌浆机、灌(压)浆泵、风泵等加压设备当工程量较小时，可采用打气筒状的注射器施工，注射器如图5-8所示。2、化学灌浆修补法施工要点：1）灌浆前应先对修补部位的裂缝情况进行详细的检查、记录。做好定量和定性的分析。据此计算和安排有关灌浆材料配量、埋嘴、灌浆注射等工作。2）在裂缝两侧画线之内用小锤、手铲、钢丝刷等工具将构件表面整平，凿除突出部分，再用丙酮擦洗，清除裂缝周围的油污。3）应选择大小合适、自重尽可能轻的嘴子。嘴子的布置原则是：宽缝稀，窄缝密；断缝交错处单独设嘴；贯通缝的嘴子设在构件的两面交错处。4）埋嘴前，先把嘴子底盘用丙酮擦洗干净，然后用灰刀将环氧胶泥抹在底盘周围，骑缝埋贴到构件裂缝处。100 5）埋嘴后，应封闭其余裂缝，进行嵌缝或堵漏处理，以保证浆液将裂缝填充密实、防止浆液流失。6）在前一步骤完成一天以后，应进行压水或压气试验，以检查裂缝封闭及孔眼畅通情况。7）化学灌浆可采用两种工具：手压泵，裂缝较大时采用；灌浆注射器，裂缝较细微、灌浆量不大时采用。8）灌浆时应注意压力的控制。9）灌注的次序应事先标定。原则是：竖向裂缝先下后上；水平裂缝由低端逐渐灌向高端；贯通裂缝在两面一先一后交错进行。10）灌浆完毕待浆液聚合固化后，拆除灌浆嘴，并用环氧胶泥抹平。在每一道裂缝表面再刷一层环氧树脂水泥浆，以确保封闭严实。11）注意安全事宜：施工现场注意通风，以防技术人员呼吸中毒；灌浆材料应密封储存；施工人员应佩带口罩、橡胶手套、防护眼镜等；身体接触到环氧树脂材料时不可用丙酮等溶剂清洗，应先用锯木屑或去污粉擦除，再用肥皂热水清洗；施工器械可用丙酮、甲苯等溶剂或热水清洗；施工现场严禁明火；注意器械与残液的回收，以防污染环境。思考与习题：1、名词解释：2、简述喷锚法修补裂缝？3、简述涂抹法或浇灌法修补裂缝？4、砼桥梁表层缺陷维修时的常用材料有哪些？5、砼桥梁表层缺陷维修时的常用方法有哪些？各有什么特点？6、简述桥梁钢筋锈蚀的危害、成因、发展阶段。7、简述砼碳化影响钢筋锈蚀的原理。100 第六章桥梁构件和附属设施维修章节题目第六章桥梁构件和附属设施维修教学学时2教学目的1、掌握桥面板缺陷的种类、成因和维修方法2、掌握伸缩缝、支座缺陷的种类、成因和维修方法3、掌握栏杆、排水设施缺陷的种类、成因和维修方法教学重点1、桥面板缺陷的种类、成因和维修方法2、伸缩缝、支座缺陷的种类、成因和维修方法3、栏杆、排水设施缺陷的种类、成因和维修方法教学难点1、桥梁各种附属设施缺陷的成因教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第六章桥梁构件和附属设施维修第一节桥面板的常见缺损及维修措施1、桥面板的常见缺损桥面板的常见缺损与成因缺损成因①过大的荷载作用及构件承载力不足②桥面板构造上的缺陷③主梁等支撑结构刚度不足④保护层不足、蜂窝、麻面等施工缺陷⑤气象、化学、冻融、盐蚀作用等⑥徐变与收缩过大⑦地震、火灾、撞击等意外灾害砼开裂①③④⑤⑥⑦砼剥离①④⑤⑦砼质量差④⑤⑦断面破损①②④⑤⑦钢筋锈蚀②⑤露筋②④⑤变形①③⑥⑦2、桥面板缺损的维修措施桥面板产生损坏的原因：1）随着近年来汽车的大型化，汽车载重迅速增加甚至出现很多超载车辆，其对桥面板损坏有着很大影响。100 2）超重车辆过桥未按照规定路线行驶从而产生了过大的弯矩作用。3）因桥面伸缩缝损坏或桥台下沉致使路桥接合出现高差，汽车通过时产生较大冲击力。4）因砼质量或施工质量不良而造成了强度不足、蜂窝麻面、保护层厚度不足等缺陷。5）拱桥或箱梁（槽形梁）桥中采用小拱板或空心板作桥面板时，因其强度不足或施工不良，与主梁连接不好，引起板的折裂、破损、甚至掉落，形成空洞。6）因桥面板刚度不足（较薄），其在车轮作用下产生较大的变形以致产生较大的裂缝。7）桥面板自由边过大的弯矩作用引发的不良影响。8）连续梁桥、悬臂梁桥、桁架拱桥的主梁上部在荷载（或基础沉陷）作用下会产生负弯矩或拉力，使桥面板出现较严重的裂缝。9主梁因刚度不足、横向联系差、整体性差，产生不均匀变形，加剧了桥面板破坏。10因基础的不均匀沉陷导致了主梁的沉陷，从而影响到桥面，使其出现了纵向裂缝。桥面板损坏的维修措施损坏原因相应的维修措施1加固桥面板、限制汽车载重2按照规定位置调整大型（或超重）车辆行驶路线，加固桥面板3桥面铺装、伸缩缝装置的维修或更换4重新浇筑桥面板或更换桥面板5加固桥面板、重新浇筑砼或更换桥面板6加固桥面板（增大桥面板刚度或缩短跨径）7设置横梁、加固桥面板或重新浇筑一部分砼8加固桥面板9增加主梁的刚度与横向联系10设置传递荷载的横梁，加固桥面板第二节 公路桥梁桥面铺装层的维修一、桥面铺装层的常见缺损及成因桥面铺装层常见缺损的名称与性状名称性状沥青类铺装层泛油在铺装表面有沥青渗出裂缝铺装上出现纵(横)向线状裂缝或相互连结的网(格)状裂缝松散露骨铺装表面的细骨料慢慢地脱离，表面呈现锯齿式的粗糙状态车辙沿横断面方向的波（即横断面方向的凸凹）凸凹沿纵断面方向周期性的波状起伏，或表面的鼓包100 高低差在与结构物连接部位产生了高低之差水泥砼铺装层磨光铺装被行驶的车轮磨耗，形成平滑的状态裂缝铺装上出现纵(横)向线状裂缝或相互连结的网(格)状裂缝脱皮露骨表层产生脱皮或局部的破损露骨坑槽铺装层局部脱落而产生的洞穴或长槽高低差在与结构物连接部位产生了高低之差桥面铺装层常见缺损的成因名称可能的成因沥青类铺装层泛油①沥青用量过多②沥青材料软化点太低③骨料级配不良裂缝①沥青老化②沥青材料性能不良③桥面板出现损坏破裂松散露骨①车辆荷载过大②沥青混合料压实不足③用油量太少车辙车辆荷载过大(一般在车轮通过频率较高处出现)凸凹①铺装层局部超填②车辆荷载过大高低差①桥跨结构连接处的不均匀沉陷②伸缩缝不良水泥砼铺装层磨光①铺装层骨料抗磨性能较差②交通量过大裂缝①工不良②温度变化③桥面板(梁)结构产生过大的挠曲应力脱皮露骨①施工时未一次成型②开裂部位受到车辆的冲击作用坑槽①施工不良②车辆荷载过大高低差①跨结构连接处的不均匀沉陷②伸缩缝不良二、桥面铺装层缺损的维修措施维修措施：凿补、黑色路面改建、全部凿除重铺桥面、凹凸不平的修补。1、凿补：桥面铺装局部病害，凿毛表面，露出骨料；洗净润湿；涂同标号的水泥砂浆(或其它粘结材料)；最后铺筑一层4～5cm厚的水泥砼铺装层。2、黑色路面改建：桥面铺装局部损害，桥面平整度较差而主梁强度有一定富余。改造时可采用沥青表面处理或沥青细砂罩面。3、重铺：1）重新铺装沥青砼桥面。2）重新铺筑水泥砼桥面。4、凹凸不平的修补：当为因构件连接处不均匀沉陷引起时，桥面可能会凹凸不平，此时可在桥下以液压千斤顶顶升，调整构件连接处的标高，使顶面平齐。第三节 公路桥梁伸缩缝和支座的维修一、伸缩缝的常见缺陷及成因伸缩缝的常见缺陷名称常见的缺陷锌铁①软性防水材料如沥青砂或聚氯乙烯胶泥等老化、脱落；②伸缩缝凹槽填入其他硬物，不能自由变形；100 皮伸缩缝③锌铁皮上压填的铺装层如水泥砼或沥青砼等断裂、剥离；④伸缩缝缝上后铺压填部分发生沉陷，高低不平；⑤墩台下沉，出现异常的伸缩，车辆行驶时出现冲击及噪声。钢板伸缩缝①角钢与钢筋砼梁锚固不牢，使钢板松动；②缝内塞进石块或铁夹物，使伸缩缝接头活动异常；③排水管发生破坏损伤或被土砂堵塞；④表面钢板焊接部位破坏损伤；⑤梳形钢板伸缩缝在梳齿与承托板的焊接处出现裂缝，甚至被剪断。橡胶伸缩缝①橡胶条破坏损伤；②橡胶条剥离；③在橡胶嵌条连接部位漏水；④锚固构件破损、锚固螺栓松脱；⑤伸缩缝构造部位下陷或凸出；⑥车辆行驶时不适，发生噪声。 伸缩缝常见缺陷的成因名称常见的缺陷设计原因①桥面板端部刚度不足；②伸缩缝构造刚度不足；③伸缩缝构造锚固构件强度不足；④伸缩缝构造产生过大的伸缩间距；⑤后浇压填材料选择不当。⑥变形量设计不当。施工原因①桥面板间伸缩缝间距施工有误；②后浇压填材料养护管理不善；③伸缩缝构造安置不善；④桥面铺装层浇筑不好；⑤墩、台施工不良。外在原因①车辆荷载不断增大、交通量亦逐渐增大；②桥面铺装层老化；③接缝处桥面凹凸不平；④气候条件的影响；⑤地震等意外灾害； 二、伸缩缝缺陷的维修措施1、注意日常保养：及时清除杂物，拧紧螺栓，必要时可加油保护。2、U形锌铁皮伸缩缝：锌铁皮老化、开裂、断裂时，应拆除并更换为新型伸缩缝；当其软性填料老化脱落时，先清除其缝隙泥土，重新注入新的填缝料；当其铺装层破坏时，应凿除重新铺筑，凿除破损部位应划线切割(或竖凿)，清除旧料后再浇筑新面层。3、钢板伸缩缝：钢板变形、螺栓脱落、不能正常运行时应及时拆除并更换为新型伸缩缝；当钢板与角钢焊接破裂时，应消除污垢后重新焊牢；当梳齿断裂或出现裂缝后，也要采取焊接方法进行修补。100 4、橡胶伸缩缝：橡胶老化、脱落，角钢变形、松动时，应拆除更换。三、支座的常见缺陷及成因桥梁支座的常见缺陷（成因）位置病害形式内容支座本身⑴支座构件开裂；（如轴承出现裂纹、切口等病害）⑵支座老化；（如橡胶支座出现橡胶老化、变质等病害）⑶支座脱空、脱落；⑷支座偏移，受力不均；⑸支座滑动面不平整；⑹支座螺母松动或螺栓脱落；⑺支座止滑装置的损坏；⑻支座限制移动装置的损坏；⑼支座滚轴的偏移和下降；⑽支座滚轴和下降销子的损坏；⑾油毛毡支座的破裂、脱落、酥烂等病害；⑿弧形支座滑动面、滚动面生锈，从而不能自由转动；⒀摆柱式支座的砼摆柱出现脱皮、露筋等病害；⒁钢辊轴式支座辊轴(摇轴)纵向位移偏大或发生横向位移。支座座板⑴锚栓切断；⑵支座座板翘起、扭曲、断裂；⑶座板贴角焊缝开裂；⑷填允砂桨裂缝；⑸支座座板砼压坏、剥离、掉角。              桥梁支座的损坏原因病害可能的成因设计形式选定与布置的错误；材料选择的错误；锚栓支数与埋入长度不足；支座边缘距离不足；支座底板补强钢筋不足；底面突起和对支座底板面的形式尺寸研究不够；负反力的支座固定装置不完备；对螺栓、螺母等的脱落研究不够；制作铸件等材料质量管理不够，制作困难；金属支座的油漆、防腐防锈处理不良；砂浆填充质量不良；固定数量出错；施工滑动面、滚动面夹杂尘埃、异物；因防水、排水装置的缺陷引起向支座漏水、溢水、漏油；螺母、螺栓的松动、脱落；施工不当、梁与支座脱离、支座脱落；其它桥台、桥墩不均匀沉降、倾斜、水平变位；上部结构位移。100 四、支座缺陷的维修措施1、滚动支座：滚动面上应定期涂一层润滑油。涂前擦净2、钢支座：除锈防腐，刷漆保护（钢辊和滚动面除外）3、固定支座：检查锚栓的坚固程度，支承垫板应平整紧密4、橡胶支座：经常清扫污水，排除墩、台帽上的积水，防止橡胶支座接触油脂，防止因橡胶老化、变质而失效。盆式橡胶支座应定期清扫，并设置支座防尘罩，防止灰尘落入或雨、雪渗入支座内。支座外露部分应定期涂刷防锈漆进行保护。5、梁支点承压不均匀时，应进行调整。千斤顶6、支座座板翘起，扭曲、断裂、焊缝开裂时应及时修补或更换。第四节桥梁排水设施、栏杆设施的维修1、排水设施的常见缺陷排水管通常见缺陷：管道的的损坏、漏水；管体因接头连接不牢而脱落；管内因杂物堆塞，引起得排水不畅（通）；因桥面不洁，形成的杂物堵死泄水管管口等。引水槽通常见缺陷：堤泥，堵塞，水流不畅，槽口破裂损坏引起漏水、积水等。2、排水设施缺陷的维修及时地清理、疏通，以养防修。3、栏杆设施的常见缺陷栏杆常见缺陷：损坏、缺损、遭窃、金属遭锈蚀、腐懂破坏、裂缝4、栏杆设施缺陷的维修对策应使桥梁栏杆经常保持完好状态，及时清洁、保养，以养防修。思考与习题：1、名词解释：2、桥面板产生损坏的原因有哪些？3、简述桥面铺装层损伤类型及产生的原因？4、简述桥面铺装层的维修整治方法？100 第七章梁桥加固方法章节题目第七章梁桥加固方法教学学时6教学目的1、掌握梁桥加固方法的种类2、掌握梁桥各种加固方法的原理、适用范围3、掌握梁桥各种加固方法的施工要点教学重点1、梁桥各种加固方法的原理、适用范围2、梁桥各种加固方法的施工要点教学难点1、梁桥各种加固方法的原理、适用范围2、梁桥各种加固方法的施工要点教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第七章梁桥加固方法第一节增大截面加固法一、概述 1、定义：又称为“外包砼”加固法，通过增大砼构件的截面和配筋，提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性等。2、分类：单侧、双侧、三侧或四周外包加固。增大断面为主，增配钢筋为主，同时采用。二、计算要点外包砼加固桥梁，其承载力计算受到原构件应力应变的影响，不能简单地作为整体截面用有关公式计算。首先应确定加固前构件的实际应力应变水平，并考虑新砼与原结构协同工作的程度，然后进行合理的计算。1、受弯构件加固计算要点1）压区外包砼加固：一般用于刚架拱、桁架拱等拱桥的斜腿、斜撑或弦杆的加固。采用受压区加固的受弯构件，其承载力、抗裂度、钢筋应力、裂缝宽度及变形计算和验算可按现行国家标准《砼100 结构设计规范》（GB50010-2002）中关于叠合构件的规定进行。2）受拉区外包砼加固：一般用于梁式桥跨中部位、拱式桥的拱顶底面和拱脚顶面等受拉区。对于在受拉区采用外包砼，增加钢筋加固的受弯构件，其截面受力可按规范中一般受弯构件的规定计算。但应考虑以下不同点：（1）新加部分承载力应乘以共同工作系数进行折减，对于正弯矩截面受弯构件中ψ=0.9；对于斜截面受剪构件ψ=0.7～0.9；（2）加固结构截面受压区高度与一般受弯构件的是不同的；（3）当新加钢筋与原钢筋相距较远时，受拉区砼可能会出现较大裂缝，应采取适当措施，满足使用要求。2、偏心受压构件加固计算要点当用外包砼法加固钢筋砼偏心受压构件时，应按整体截面以现行国家标准中有关公式进行其正截面承载力计算。其中，新增砼和纵向钢筋的强度设计值应按下列规定予以折减：1）受压区新增砼和纵向钢筋的抗压强度设计值乘以0.9的系数；2）受拉区新增纵向钢筋的抗拉强度设计值乘以0.9的系数。三、施工要点1、构造规定1）采用外包砼加固桥梁时，新浇砼的最小厚度不应小于40mm，用喷射砼施工时不应小于50mm；2）配制砼用的石子宜用坚硬耐久的卵石或碎石，其最大粒径不宜大于20mm；3）当采用钢筋补强时，纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm；封闭式箍筋直径不宜小于8mm,U型箍筋直径直与原有箍筋直径相同；4）当采用型钢和钢板补强时，应将其和原结构的钢筋进行联结，或采用锚栓与原结构联系，切实保证力的有效传递和能够参与原结构共同受力；5）加固的受力钢筋与原构件的受力钢筋间的净距不应大于20mm，并应采用短筋焊接连接；箍筋应采用封闭的或U形的箍筋，按以下构造要求进行设置：（1）加固的受力钢筋与构件的受力钢筋采用短筋焊接时，短筋的直径不应小于20mm，长度不小于5d(d为新增纵筋和原有纵筋直径的最小值)，为新增纵筋和原有纵筋直径的小值），各短筋的中距不大于500mm；（2）当用砼围套进行加固时，应设置封闭箍筋；（3）当用单侧或双侧加固时，应设置U型箍筋。100 2、施工要求1）为了加强新、旧砼的结合，应对原构件砼存在的缺陷清理至密实部位，并将构件表面凿毛，要求打成麻坑或沟槽，沟槽深度不宜小于6mm，间距不宜大于箍筋的间距或200mm；2）当采用三面或四面外包方法加固桥梁构件时，应将构件的棱角敲掉，同时应除去浮碴、尘土；3）原有砼表面应冲洗干净，浇筑砼前，原砼表面应以水泥浆等界面剂进行处理，以加强新、旧砼的结合。4）应对原有和新设受力钢筋应进行除锈处理。5）采取措施，保证模板搭设、钢筋安置以及新砼的浇筑和振捣的质量，以达到砼密实要求。同时，应加强新浇砼的养护，养护期最好达14d以上。3、施工步骤对于板梁桥，主要考虑增设板梁底面的加强主筋和截面；对于T型梁桥除考虑增设梁底主筋和截面外，还须考虑设置套箍。1、板梁桥：主要应考虑梁的抗弯截面强度不足，需在其受拉区增设补强主筋，并使其与原主筋能够连结牢固，共同工作。施工步骤如下：1）凿槽、配设补强钢筋。先沿着原构件底部主筋部位下面凿槽。槽不宜过宽过深，以不影响补强钢筋的放置及焊接为度，并尽量减少原主筋周围砼的握裹力损失。凿好槽后，剪断原有钢筋．放入补强朗筋。2）将补强钢筋与原主筋焊接。焊接时一般可采用焊一段空一段的间断焊接方式(焊缝长约6～8cm)，以免温度过高影响砼质量。剪断的钢箍可焊在补强钢筋上，使其形成较为牢固的钢筋骨架。3）将板梁底部砼表面凿毛、洗净。（为保证新旧泥凝土的接合，减少因变形而产生的接合裂缝，在喷涂砂桨或挠筑砼前，应用压力水冲除接合部位的余灰，并使其湿润）4）喷涂或浇筑砂浆或砼予以覆盖，以形成新旧钢筋砼结合良好的断面。砼或砂浆覆盖层不宜太薄，其厚度应符合钢筋砼截面保护层的要求。5）加强新浇水泥砂浆居或砼层的养生工作，避免因过早行车而影响工程质量。6）为避免影响桥下通航、车，还可采用悬挂式脚手架的形式进行施工。施工时，在桥的两侧钢筋砼栏杆上系绕直径为20mm左右的钢丝绳，并穿过泄水孔兜住桥面，桥下一头钢丝绳捆扎圆木，上面加方木再满铺5cm木板作为施工作业之用，脚手顶面距梁底2m左右为宜。2、T型梁：一般是在梁底及腹板加设钢筋（梁的竖向设钢筋箍以加强抗剪能力），然后喷涂或浇筑一层砂浆或砼以增大梁截面，施工步骤如下：1）将梁底面的砼保护层凿去，将两侧腹板表面凿毛，要求将表面砂浆凿出粗纹，露出石子颗粒。凿毛后随即进行焊接钢筋及浇筑砼的工作，以免凿毛部位污染，影响新旧砼的结合。100 2）在暴露的原有主钢筋上焊接需要的补强钢筋，通过计算确定补强筋的尺寸与数量。3）在侧面腹板上加上需要补强的钢筋箍，通过计算确定钢筋箍的距离。4）用埋入梁中的销钉将钢筋箍固定，并用铁丝与纵向加固钢筋扎结起来(或焊接)。钢筋箍的上端应埋入桥板中去。5）立模浇筑混凝士，并恢复保护层。一般用小石子砼浇筑。6）加强新浇砼层的养生工作，避免因过早行车而影响工程质量。第二节桥面补强层加固法一、概述现有的许多中小跨径桥梁的桥面板为独立承受部分车辆荷载的构件，且采用小的横隔梁，使之存在固有的强度缺陷。桥面补强层加固法先对桥面进行一定的处理（一般先凿除原桥的沥青砼和普通砼），重新浇筑一层钢筋砼补强层（如内掺钢纤维则更好），使其与原桥跨结构形成组合结构。其利用梁体截面的加高，增大了主梁有效高度和抗弯能力、拉压截面，改善了行车条件、桥梁横向分布荷载能力的目的。二、施工要点三、设计要点及施工要求1、设计要点100 桥面补强层加固的常用方法有：加铺钢筋网与砼（最常用）；加铺钢筋网与膨胀砼；加铺钢筋网与钢纤维砼。桥面补强层加固方法与构造加固设计计算的前提是，补强层能与桥梁面板结合良好，能成为一个牢固的整体。加铺层的厚度与配筋视加固需要而定，一般补强层的厚度采用8～20厘米。加固设计时还应考虑补强层作为新增力的恒载及新、老砼引起的收缩差等。100 2、施工要求1）对桥梁面进行凿毛处理，先凿去桥面铺装，然后再凿去部分梁顶面砼，使表面粗糙，呈齿状形，箍筋外露，凹槽约2cm左右；2）加固前必须对梁顶病害进行处理，还需清扫、冲洗结合面并使之干燥；3）在预埋锚固筋时，先用钢筋探测器探测钢筋砼保护层厚度和钢筋位置（以避免钻孔时损坏梁的主筋），一般按纵横间距为50cm交叉布置，并按计算孔深用电钻钻孔，清孔并注入植物胶或化学锚固胶，最后埋入膨胀螺栓作为抗剪栓钉；4）为使新旧砼粘结良好，可在凿毛后的砼表面涂上一层环氧胶液胶结剂；5）按抗裂缝要求配备钢筋网，钢筋网的钢筋直径可视实际情况适当加大；6）可采用C40干硬性砼或C35钢纤维砼浇筑补强层，以减小新浇砼的收缩，从而减小新旧砼之间产生的差动收缩力，提高补强效果；7）补强层砼浇筑后，应加强养护，避免使补强层过早受力。四、优缺点桥面补强层加固法主要适用于中、小跨径的梁式桥和拱式桥；对于大跨径桥梁加固效果不十分明显，必须与其他加固方法配合使用；单车道桥梁使用该法时因需封闭交通，故应慎重选用。桥面补强层加固法的优、缺点如下：1）该方法有着施工简便，经济有效等优点。2）该方法可能会使桥面标高增加、引道坡度增大、以及恒载增加，为了减少补强层增加的恒载，往往需先将原有桥面铺装层凿除。3）该方法凿除原有铺装后，必须在原梁上植筋或埋设锚栓以保证新老砼结合良好；必须在新的桥面铺装上设置钢筋网，以解决新浇砼的收缩等问题；这两点使补强层与主梁良好结合，共同受力的措施较为繁琐。第三节粘贴钢筋加固法粘贴钢筋加固法：一般用在桥梁结构抗拉强度不足，受拉部位开裂时；一般用环氧砂浆来粘贴钢筋一、施工要点100 二、施工要求1）严格控制施工温度,以15℃～28℃为宜,温度偏低时,应采用加温措施(紫外线灯)；2）严格控制胶结材料的配合比，必要时辅以稀释剂、增塑剂、固化剂等外加剂；3）钢筋布设前，应先除锈并用丙酮擦洗干净，放在模板上扎成排栅（或在桥下点焊成排栅），在钢筋排栅表面涂一层环氧树脂胶浆,用锚杆固定在构件的底面上；4）涂胶时应均匀用力刮平,及时将气泡挤出,以免形成空洞等缺陷；5）粘贴前应在模板上铺一层塑料薄膜（便于脱模），将环氧树脂砂浆均匀地摊铺在模板上，厚度稍大于设计值。粘贴时，在模板与支承梁间打入木楔，将模板顶起压在构件底面的补强钢筋上，使环氧砂浆压入钢筋间隙，与原结构混凝士粘为一体；6）应及时对加固部位表面进行防护处理,先清除补强钢筋表面的锈斑和尘污，然后涂一层环氧树脂薄浆罩面，再涂两层防锈漆在上面进行保护。也可在加固部位喷射一层砼保护层，以防止补强钢筋的锈蚀.三、优缺点1）施工简便、周期短；2）所占空间小，不减小桥梁净空；3）粘贴加固部位、范围与强度可视需要灵活设置；4）可在不影响或少影响交通的情况下施工；100 5）补强钢筋与结构物粘附性能较好；6）补强钢筋加工成型容易、用钢量少；7）补强钢筋容易锈蚀，必须对其作防锈处理。第四节粘贴玻璃钢加固法一、施工要点二、施工要求1）严格控制施工温度,以15℃～28℃为宜,温度偏低时,应采用加温措施(紫外线灯)；2）严格控制胶结材料的配合比，必要时辅以稀释剂、增塑剂、固化剂等外加剂；3）高强钢丝除锈后绑成排栅，用丙酮擦洗并涂上环氧树脂胶浆。4）应在成型模板上铺一层塑料薄膜，在其上先刷一层环氧胶浆，铺设第一层玻璃纤维布，压平挤出气泡再刷第二层环氧胶浆，铺第二层玻璃纤维布。当铺至所需厚度一半时，即可铺放加工好的高强钢丝排栅，井用环氧砂浆填平排栅的空隙，刮平后再铺设其余几层玻璃纤维布。5）粘贴成型的玻璃钢时，应先在玻璃钢顶面铺一层环氧砂浆，用支撑由中部向两端依次均匀地顶起模板，使玻璃钢紧贴在构件表面上，至环氧砂浆从缝隙中溢出，再用最外一层宽玻璃纤维布将溢流的环氧砂浆包敷在梁的腹板上。100 三、优缺点1）施工简便、周期短；2）所占空间小，不减小桥梁净空；3）粘贴加固部位、范围与强度可视需要灵活设置；4）可在不影响或少影响交通的情况下施工；5）粘贴玻璃钢加固法可大大提高粘结层的抗拉强度；6）粘贴玻璃钢加固中，玻璃钢的弹性模量低于砼的，受力时前者的伸长度大于后者，因而其控制结构变形的能力较差。第五节粘贴钢板加固法粘贴钢板加固法：用环氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在钢筋砼结构物的受拉缘或薄弱部位，使之与原结构物形成整体共同受力，以提高其抗弯、抗剪能力及刚度，改善原结构的钢筋及砼的应力状态，限制裂缝的进一步发展，从而提高桥梁的承载能力与耐久性。一、施工要点二、适用范围1、在箱梁或T梁(或工字梁)梁腹粘结斜向钢板可使钢板与砼整体受力，提高梁的整体刚度与抗剪强度。2、在悬臂梁牛腿处或挂梁端部粘贴钢板可增强构件的抗剪强度（支座、牛腿处出现裂缝时），钢板通常为块状(A)或带状(B)。三、材料要求1）加固所用粘结剂，必须粘结强度高、耐久性好、具有一定弹性；100 2）加固所用钢板，一般以3号钢或16锰钢为宜。《钢结构设计规范》3）粘贴钢板加固基层的砼强度等级不应低于C15；4）粘结钢板在加固点外的锚固长度，除满足计算值外，尚应保证一定的构造要求。四、施工要求1）严格控制施工温度,以15℃～28℃为宜,温度偏低时,应采用加温措施(紫外线灯)。2）严格控制胶结材料的配合比，必要时辅以稀释剂、增塑剂、固化剂等外加剂。3）需粘结钢板处的砼表面应清凿平顺（亦能看到砼粗骨料为宜）。4）用于粘贴的钢板可用钢丝刷或喷砂除锈（必须彻底），并使表面有一定粗糙度。5）粘贴时应保证环氧砂浆饱满。一般在砼表面及钢板表面分别涂刷一层均匀的环氧砂浆薄层，合计层厚约2mm，然后加压使之密贴并使之固定（粘结剂固化前应有措施使钢板固定并夹紧）。6）粘贴前应在砼上钻孔并安装锚固螺栓（兼作固定件和压紧件），要求埋设牢固，具有可靠的抗拔力，以保持粘贴钢板时有效地加压，同时还可帮助钢板克服剪切，有利于粘贴的耐久作用。7）对钢板外表面进行防锈处理和被加固部位构件的外观处理。8）粘结剂应密封保存、远离火源并避免阳光直接照射（可配备灭火器）。9）施工人员应穿工作服，戴防护口罩和手套；施工现场应保护良好的通风，对于受压区粘钢加固，当采用梁侧粘钢时，钢板宽度不宜大于梁高的1／3。五、计算要点1、受弯构件的计算2、钢板锚固长度计算3、斜截面用粘接钢板加固计算六、优缺点1）施工简便、周期短；2）所占空间小，不减小桥梁净空；3）粘贴加固部位、范围与强度可视需要灵活设置；4）可在不影响或少影响交通的情况下施工；5）钢板起到了补强钢筋的作用，提高了桥梁的承载能力与耐久性。100 6）粘结剂的质量及耐久性是影响加固效果的关键因素，应充分重视。第六节粘贴碳纤维加固法粘贴碳纤维加固法：利用粘结剂将碳纤维增强复合材料（CFRP）粘贴在砼构件表面。碳纤维布与砼协调变形而共同受力，从而提高了砼构件的承载能力与刚度，对桥梁起到了加固作用。一、适用范围粘贴碳纤维加固法可用来加固主梁、墩台等承重构件，也可用来加固非承重构件。碳纤维片材主要用于砼桥梁的基本构件和节点的加固补强以提高构件的抗弯承载力，抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力，提高构件的刚度以及延性等。此外可用于控制砼构件裂缝宽度的发展。碳纤维片材（特别是碳纤维布）质量轻且厚度薄，具有一定柔度，可在砼桥的某些部位灵活粘贴加固，碳纤维布的适用的部位如图5-7-2所示。二、施工要点1）施工前的准备：熟悉施工现场和被加固构件砼的实际情况，拟出施工大纲；提前准备好所需的纤维布、配套树脂、机具等工作。2）砼表面的处理：用砂轮机清除和打磨砼表面的劣化层，凿除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等部分砼，并用修复材料将表面修复平整；在裂缝部分注入环氧树脂浆进行修补；基面的错位与凸出部分要磨平（可在锚固加强区每隔5cm刻痕一道，以加强粘贴效果），转角部位要进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于2cm；清除工作面的灰尘并保持干燥。3）清洗基面：用钢丝刷刷去表面松散浮渣，再用压缩空气除去粉尘；用丙酮或无水酒精擦拭表面，也可用清水冲洗，保证其充分干燥。4）配制底层树脂并涂刷：按比例准确配制好底胶并搅拌均匀，注意一次调和量在规定时间内用完；底胶硬化后，若表面有凸起部分，应用砂纸或磨光机打光；待底胶指触干燥后再进行下一道工序。100 5）配制找平材料并整平：用找平胶填补粘贴面上的凹陷部位，消除棱角；用找平材料将转角处修复为光滑的圆弧；待找平胶指触干燥后再进行下一道工序。6）配制粘结树脂。7）粘贴碳纤维布/片：待粘贴面上划出各层位置；按设计尺寸裁剪碳纤维布，根据现场施工经验和作业空间确定下料长度，若需接长时，接头的长度一般不小于15cm；裁剪好的纤维布必须呈卷状妥善摆放，不得展开平铺放置；配制浸渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴的部位；粘贴碳纤维布时，应依设计位置由上而下，由左至右有秩序地粘贴，用一次性软毛刷或特制滚筒沿纤维方向多次涂刷，挤去气泡，并使浸渍树脂充分浸透纤维布，涂刷时不得损伤纤维布；多层粘贴重复上述步骤，待纤维表面指触干燥时即进行下一层的粘贴；即时观察贴片是否粘贴密实，若发现有间隙或气泡，应及时处理。8）罩面防护处理三、施工材料1、碳纤维复合材料碳纤维布是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。碳纤维布在编织时，将大量的碳纤维长丝沿一个主方向均匀平铺，用极少的非主方向碳纤维丝将主方向碳纤维丝编织连接在一起，形成很薄的以主纤维方向受力的碳纤维布。碳纤维布的抗拉强度一般应达到3550MPa，弹性模量为2．35105MPa。根据碳纤维布的品质不同，其厚度在0.11～0.43mm，幅宽在20～100cm，卷材长度为50～100m。2、粘结材料要求：粘结材料应有足够的刚度与强度以保证碳纤维与砼间剪力的传递，同时应有足够的韧性以避免因砼开裂导致脆性粘结破坏。粘结材料还应能在一般气候条件下固化，且固化时间合适（一般保证有3小时左右），对组分含量不敏感，具有适宜的流动性和粘度，固化收缩率小。种类：底涂胶、找平胶、浸渍树脂、罩面胶1）底涂胶：在处理好的砼表面上，涂一层很薄的底涂胶，既可以浸入砼表面，强化砼表面强度，又可以改进胶接性能，使砼与碳纤维布能够更好的粘接。底涂胶必须具有很低的粘度，以及与砼良好的粘结性能，以便涂刷后，胶粘剂能渗入砼结构中。2）找平胶：加固补强处的砼表面有锐利突起物、错位和转角部位等都可能降低碳纤维布补强效果。若经过基底处理仍未彻底清除，应在涂敷底层涂料指触干燥后，用找平胶进行找平。找平胶应具有优良的力学性能，以及良好的施工性能与触变性能。找平胶应易于施工操作，且不随时间的延长出现明显的变形。3）浸渍树脂（粘贴主胶）：连接着底胶与碳纤维布，在粘结材料中起着至关重要的作用。浸渍树脂应具有一定的粘度，防止粘贴的碳纤维布塌落而形成空洞或空隙；浸渍树脂应具有良好的触变性，易于施工且不会发生明显的滴淌现象；浸渍树脂应具有良好的渗透性与相容性，以利于浸透碳纤维布，形成复合性整体，共同抵抗外力作用。4）防护涂装（罩面胶）：保证施工表面的美观和碳纤维布的完好无损。所选材料应能涂敷在碳纤维布表面，并不脱层，不掉落，能长期在冷热干湿的空气中稳定，防止复合材料被紫外线直接照射。其选择范围较大，丙烯酸体系、聚氨脂体系、不饱和聚脂体系、有机硅。有机氟体系等都适合100 四、施工要求1）被加固构件的基面应平整且具有一定强度（一般基面砼强度不低于C15）。2）加固用的碳纤维布一般不宜采取沿主纤维方向的搭接（特别是对受拉构件和受弯构件受拉区的加固）；搭接部位应避开构件应力最大区段，搭接长度不应小于100mm，且搭接端部应平整无翘曲；多层搭接的各层接口位置不应在同一截面，每层接口位置的净距宜大于200mm。3）应注意底涂胶、找平胶、粘贴主胶、罩面胶等胶粘剂间的相容性。4）粘贴施工应在气温高于5℃且为晴天时进行。5）施工人员应穿工作服，戴防护口罩和手套；施工现场应保护良好的通风。五、力学要点1、碳纤维复合材料（CFRP）通常由纤维和基体组成。碳纤维复合材料的力学特点是其应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。碳纤维材料具有高强、轻质、耐腐蚀。耐疲劳等优异的物理力学性能，但也存在着某些弊端。2、抗拉性能优良的碳纤维布粘贴到梁体底面或箱梁内壁后，其与原结构内布置的钢筋一道共同承受拉力，提高了桥梁的承载能力。3、沿桥梁的主拉应力方向（或与裂缝正交方向）粘贴碳纤维布，两端分别设置锚固端，可以约束裂缝的扩展，提高了构件的抗弯刚度、改善了梁体的受力状态。4、试验研究证实，碳纤维布能够提高砼梁抗剪承载力，其作用机理与箍筋类似，同时还能明显改善构件的变形性能，增强构件的变形能力。5、碳纤维布加固砼构件，在提高其受弯承载力的同时还可能影响到受弯构件的破坏形态。当碳纤维布用量过多时，构件的破坏形态将由碳纤维被突然拉断或剥离引起的破坏转变为砼被突然压碎破坏。因为这种破坏的突然性（拉断等脆性破坏），碳纤维加固的承载力极限状态不能按普通钢筋砼的定义，一般应按碳纤维抗拉强度的2/3进行抗弯承载力计算。6、碳纤维为完全弹性材料，其与钢筋共同工作时会减弱钢筋塑性性能对构件延性的影响。碳纤维布用量过多，钢筋砼构件的延性将有所降低。六、设计要点1、采用碳纤维布加固桥梁，目前一般的计算方法是将碳纤维布按照一定的标准（例如强度或允许应力）近似换算成一定用量的钢筋，然后按照传统的钢筋砼受力分析模型进行理论分析。近似方法在一般情况下是适用的。2、除按上式估算的碳纤维布加固用量（面积）外，还必须考虑必要的锚固长度和搭接长度所需面积，以及必要的边、角废料等裁剪损耗等。七、优缺点100 1、能最小程度的改变原有结构的应力分布，保证在设计荷载范围内与原结构共同受力。2、自重轻，体积小，可以在一个部位重叠粘贴，充分满足补强的要求，这一点比传统加固方式更加优越。3、具有良好的适应性，可适应不同构件形状，成型很方便，4、加固时不必对原结构打孔和埋设锚固螺栓，因而对原结构不会造成新的损伤。5、具有良好的耐腐蚀性，寿命较长，可以在不利环境下使用，并便于养护。碳纤维会影响到受弯构件的破坏形态及其延性。6、价格偏高，加固时应进行经济技术比较；另外，粘贴碳纤维加固法对施工工艺要求很高，非专业施工单位难以承担。第七节体外预应力加固法体外预应力加固：在（钢筋砼）梁体外部（梁底与梁两侧）设置钢筋或钢丝束，并施加预应力，以改善桥梁的受力状况，达到提高桥梁承载能力的目的。一、加固方法分类：1、预应力撑杆加固：用于提高轴心受压以及偏心受压钢筋砼柱的载能力，例如，排架桩式桥墩、桥台以及拱桥的柱式腹拱墩等2、预应力拉杆加固：主要用于受弯构件，又分为：（1）预应力水平拉杆加固：适用于正截面受弯承载力不足的加固，同时可减小梁的挠度，缩小原构架的裂缝宽度。适用：钢筋砼T/Ⅰ梁桥，在梁的受拉区（梁底）增设水平的预应力拉杆（2）预应力下撑式拉杆加固：适用于斜截面受剪承载力、正截面受弯承载力均不足的受弯构件加固，同时又可减小梁的挠度，缩小原构件的裂缝宽度。特点：将水平的补强拉杆在接近支座处向上弯起，然后将拉杆锚固于梁板支座的上部，弯起点处设置传力构造，再施加预拉应力。优点：对受弯构件垂直截面上的抗弯强度和斜截面上的抗剪强度同时起到补强作用，构造做得妥善时可将原结构的承载能力提高较大。（3）预应力组合式拉杆加固：适用于正截面受弯承载力严重不足而斜截面受剪承载力略为不足的加固，同时亦可减小受弯构件的挠度，缩小裂缝的宽度。二、加固原理100 对于需要加固的钢筋砼梁式桥，常在梁底或梁侧下部增设预应力加劲钢丝索或预应力粗钢筋补强，并分别锚固在梁的两端，通过设置一定的联结构件使预应力拉杆（钢丝索或粗钢筋）与梁体构成一个衍架体系，成为一次超静定结构，从而抵消部分恒载应力，起到卸载作用，从而较大幅度地提高桥梁的承载能力。通过在梁体外布设钢材的拉杆或撑杆，并与被加固的梁体锚固联结，然后施加预应力，强迫后加的拉杆或撑杆受力，从而改变原结构的内力分布，并降低原结构应力水平，使结构总承载力显著提高，且可减少结构的变形、裂缝宽度缩小甚至完全闭合。这就是体外预应力加固梁式桥梁，并能提高其承载能力的机理。三、力学要点1、加固后预应力拉杆与桥梁的钢筋砼梁或板等构件将组成一个整体并共同受力工作。因此，补强拉杆与被补强的梁板组成了一个新复合体系，改变了结构原来的静力图形，并提高了其承载能力。2、当采用预应力拉杆加固钢筋砼梁式桥时，加固结构的性能和受力特征，与后张法无粘结部分预应力结构相似。张拉预应力如同外力一样作用在原梁上，原梁仍承受着恒载内力；张拉预应力筋在原梁上产生的预应力内力，基本上与恒载内力相反，所以，体外预应力实际起到卸荷作用。3、体外预应力筋张拉结束后，和原梁体的联结方式与程度对设计和计算梁体的承载力是很重要的。4、如果在预应力筋张拉结束后，若将其用错喷砼和梁体浇筑在一起，形成了整体梁，则由于预应力筋处处被粘结在原梁上，可与之共同变形。5、一般来说，需加固的梁中受拉钢筋的应力已较高，梁的挠度也较大，裂缝也较宽，因而对加固拉杆施加的预应力值越高，越能改善被加固梁的受力状态，故加固拉杆张拉控制应力宜定得高些。但也不能定得太高，否则有可能在超张拉过程中，个别钢筋达到或超过其实际屈服强度，以致发生危险。6、预应力加固与一般预应力砼梁一样，也存在预应力损失，但两者是有区别的，加固设计时要充分考虑到。同时，必须考虑预留构造措施，以便在使用过程中及时调整加固件的工作应力数值。7、由于加固施工一般均在现场进行，又是高空作业，按控制应力值对拉杆张拉多为不便，且不准确。故多采用拉杆的张拉伸长量来控制张拉应力。所以，要求张拉伸长量计算要准确。四、计算要点1）计算求出被补强构件提高荷载等级前所受荷载及其引起的内力，包括恒载和活载内力。方法与通常桥梁设计时内力计算相同。2）计算提高荷载标准后的活载内力，并由恒载与活载的组合来验算加固的必要性。3）由上面两项之差得出内力的提高值（即需补强加固的抵抗力矩及剪力等），估算出补强拉杆应有的横截面面积。4）计算和确定拉杆所必需的张拉力与伸长量。100 5）承载力验算。6）计算确定施工中控制张拉时需要的控制量。第八节改变结构体系加固法一、加固方法（梁式桥）1）在梁下增设钢桁架等加劲梁或叠合梁2）在简支梁下增设支架或桥墩（改变了简支梁结构体系，支点处将产生负弯矩必须认真的进行受力计算，必要时还必须采取相应的措施如在支点处进行加固）3）简支变连续（最常见，将简支梁与简支梁加以连接，改变为连续梁结构）：恒载及体系转换前的荷载（包括新浇筑的桥面砼铺装）由简支梁体系承担。体系转换后的荷载（如人行道、栏杆等恒载）及活载由连续梁体系承担，显然这些荷载在各跨跨内产生的正弯矩比简支梁时要小，从而提高了承载能力。二、施工要点简支变连续的施工要点如下：1）凿除原桥梁端上缘砼及桥面铺装，布置新增的负弯矩钢筋。2）把相邻梁端伸缩缝间隙中用膨胀砼填塞密实，以备支点负弯矩区段下缘受压。3）按连续梁计算布置新铺桥面钢筋，特别是墩顶上桥面负弯矩配筋。4）浇筑整体桥面砼并养生至设计强度。5）为了保证桥面铺装砼与原梁体共同参与结构作用，措施：梁顶凿毛；梁顶设置抗剪栓钉；桥面铺装砼采用补偿砼，可减少或不产生桥面砼收缩，从而减小或不产生新老砼之间的收缩差内力。第九节增设承重构件加固法1、适用：当桥梁承载能力不能满足要求，但梁体结构基本完好时，为了提高荷载等级，可以考虑采用增加辅助构件对策。2、分类：增设主梁（分是否拓宽桥面）、增设横梁不拓宽桥面增设主梁时，新增主梁一般设置在原有中梁两侧，在新增主梁位置上将原桥面凿开，切断原横隔梁，利用原结构设置悬挂模板，现场浇筑新增主梁砼。100 增设横梁的方法常用于因横向整体性差而降低承载能力的桥梁上部结构，以增加其各主梁之间的横向联结。思考与习题：1、名词解释：碳纤维布2、粘贴玻璃钢加固法有哪些优缺点？3、粘贴钢板加固法适用在什么情况、有什么优缺点？4、简单介绍粘贴碳纤维加固法中使用的粘结材料。5、体外预应力加固法有哪些种类？各适用于什么场合？6、对简支梁桥，从降低活载在跨中产生的拉应力入手（并不改变原结构活载的内力），讨论加固方案及其要点？100 第八章拱桥加固方法章节题目第八章拱桥加固方法教学学时6教学目的1、掌握拱桥加固方法的种类2、掌握拱桥各种加固方法的原理、适用范围3、掌握拱桥各种加固方法的施工要点教学重点1、拱桥各种加固方法的原理、适用范围2、拱桥各种加固方法的施工要点教学难点1、拱桥各种加固方法的原理、适用范围2、拱桥各种加固方法的施工要点教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第八章拱桥加固方法第一节砖石拱桥加固方法一、概述1、砖石拱桥：加固拱圈2、圬工拱桥：宜采用与原桥相同的建桥材料，青砖、料石、素砼、砼预制块等不宜掺杂使用。修复拱圈的合拢温度以10～20℃为宜。3、车辆通行时桥梁出现较大振动其他情况均较好时应考虑增大桥梁的刚度。4、当采用加载、减载加固措施时，必须考虑对邻孔的影响及墩、台的偏心作用。5、圬工拱桥因拱圈变形、受力不均、基础不均匀沉陷、墩台位移致使跨径变化，或施工不当会使拱圈产生裂纹、变位、碎裂等病害，维修加固措施有：1）拱圈内腹及两侧出现大面积的严重风化剥落、灰缝脱落时，可先清除剥蚀面，在灰缝内嵌入水泥砂浆或环氧砂浆，再喷涂l～3cm厚的M10以上水泥砂浆。2）若拱顶附近出现一道贯穿拱宽的裂缝，且裂缝两侧有明显的高差，则应处理台墩中的下沉问题。100 3）若拱顶区段出现l～2道贯穿拱宽的裂缝，缝的两侧无明显的高差，但拱顶有较小的下降，则可作为墩台滑移或转动问题进行处理。4）若拱顶上凸且拱腹出现贯穿全拱宽的较细小裂纹和压碎裂纹，可考虑墩台滑移和台后土压力过大，此时需减轻台后土压力，增加桥孔上的净重及用钢筋砼加厚拱顶和拱脚断面，使拱圈基本归位后再用环氧树脂处理裂纹，并加以勾缝。5）若墩台、基础情况基本正常，仅拱圈出现不同程度的碎裂、边角断裂、脱落等破坏现象，可考虑为劣质材料、施工质量欠佳或超载所致，宜更换填料为轻质材料，增强桥面铺装的纵横向刚度以减轻或分摊负荷，并及时修复破损的拱圈。6）若拱圈出现顺桥方向的裂缝，墩、台帽或帽梁亦断裂，可考虑因墩台基础上下游沉降不均所致，应以处理基础为主。7）若干砌拱圈的个别拱圈石压碎或小区段外凸，可将变异部分挖出，清除修补面上的附着杂屑并冲洗干净后压入不低于C30的砼。8）若侧墙产生水平方向的分离，则应开挖拱腔，将填料改为轻质填料或半刚性材料以及加厚侧墙断面。如在垂直方向产生位移，则可能是拱圈发生了较大变形，或跨径增大，在做好相应处理措施后对侧墙裂缝进行灌浆勾缝。9）若圬工肋拱因横向刚度不足，肋间结构产生断裂或两肋分离，除对裂缝给予粘贴钢板、勾缝补强维修外，还可在肋的四分点至拱顶区段增设预应力钢筋或钢筋砼横系梁，以加强两肋间的横向刚度。10）若墩、台帽面层出现被肋脚压碎现象，可将肋脚两侧横向锚入短节粗钢筋，并浇筑梯形砼扩大肋脚断面；若肋间的墩台出现竖直裂缝，可在裂缝处粘锚钢筋，其长度应为肋间距加三倍肋宽，外用环氧砼覆盖，并加强肋脚处横系梁刚度；若肋间的横向承重结构如拱波、微弯板等跨中出现断裂，可在用环氧砂浆嵌缝后，再在拱波（板）的顶面加铺钢筋砼板，同时减轻回填料的容重以符合原设计的要求；若腹拱的拱圈石、灰缝出现间断裂缝，或个别拱圈石有下坠趋势时，可用水泥砂浆嵌人裂缝并勾缝，对即将坠落的拱圈石两侧用环氧砂浆嵌入勾缝。若已设有伸缩缝，则可通过切锯排除其中阻塞物体。若因墩台下沉变位而引发拱圈破坏，则应重点考虑加固墩台。二、加固方法100  100 第二节双曲拱桥加固方法一、常见病害双曲拱桥常见病害及说明病害说明墩台位移引起破坏双曲拱桥由于自重较大，其相应水平推力也较大，当设计、施工不当时，往往易引起墩台的较大位移和沉降。若位移和沉降较大，必将出现拱圈下沉、开裂，拱肋与拱波分离，侧墙与拱肋分离，空腹小拱开裂或立柱严重裂缝等病害拱肋强度不足引起承载能力降低拱肋是拱桥上拱圈的重要组成部分，它与拱圈共同承受全部恒载和活载，是主要受力构件。因此，当其抗弯强度和刚度不足时，往往使承载能力降低，同时还会引起其他构件的损坏。横向联系不足引起失稳双曲拱桥拱肋中设置横向联系粱是很重要的。当拱肋间无横向联系时，在集中荷载(车辆荷载)作用下，各片拱肋的变形在线性方向是很不均匀的。有横向联系的拱圈，各肋间变形比较均匀。且随着横向联系的加强，各肋间的变形就更趋一致。由于横向联系的设立，使单片的拱肋在横向联成整体，形成一个拱形框架，从而大大加强了拱肋的横向刚度，保证了拱肋的横向稳定性。当横向联系布置不够或强度不足而产生损坏时，会减低拱桥横向稳定，拱波顶会出现纵向裂缝。拱上填料排水不畅引起侧墙鼓胀破坏双曲拱桥侧墙发生鼓肚，一般是由于排水不良，填土内聚积大量水分而造成膨胀，也可能是砌筑质量不佳引起的二、维修方法1、若双曲拱桥的拱脚段拱波顶出现沿桥轴线的纵向裂纹，可在裂纹中注入环氧树脂粘结剂，并用环氧砂浆勾缝。若填平层同时有裂纹，可用较低标号钢筋砼加厚该区段。2、拱脚段的拱背出现横向裂纹（垂直于桥轴线），内腹有压碎性发纹，可在桥台的前墙，或墩身与拱背交界处钻孔锚入Φ16～Φ25的粗钢筋或型钢，钢材间距20～30cm，再用环氧树脂粘结于拱背上，钢材长度应超过裂纹至小30～50cm，其上覆盖5～8cm厚的环氧砼。3、若拱顶段的波顶出现纵向裂缝（纹），在尚未发展到桥面时则应加厚拱波。若深度发展至填平层时，则须开挖路面加厚垫平层，并加强两助间横系梁的刚度，如拱波间灰缝脱落，可用1：2砂浆勾缝。4、若拱波与拱肋接触处产生纵向裂缝（纹），可沿此缝隙每间隔l～2m嵌入高强砼预制块件将波助联结，所有缝隙均用砂浆勾缝。5、若拱肋局部出现裂纹（宽度≤0.1mm），可先用环氧砂浆进行封闭，如发展情况较为严重、缝宽加大、加密，可在该区段内粘贴钢筋（钢板）、或锚固一层U形钢丝网后，覆盖一层2～5cm厚的环氧砂浆。若此肋出现较大范围的裂纹，则将钢筋粘附于肋底及两侧，使之状如马蹄以扩大肋底断面。所粘附的粗筋与原有主筋进行电焊挂连，并伸入墩台帽内，其后浇筑砼将附加筋覆盖。6、若桥孔内有三根以上的肋均出现较严重的裂缝时，除考虑超重车过桥的原因外，还应考虑桥孔跨径的变化。若进行全面整治，应与拆除重建进行经济技术比较。100 三、加固方法双曲拱桥的加固应结合下部构造的维修加固进行。上部构造的维修、加固主要指对拱肋的加强，拱横向系梁的加强以及上部结构填料的调整等。常见加固方法有：1）粘贴钢板加固拱肋。2）粘贴钢筋加固拱肋。3）增大拱肋截面加固法。4）螺栓钢板结合加固拱肋对策5）增设拱肋加固法。6）增加横系梁加固法。7）调整拱上自重、改变结构体系加固法。（1）清除拱上填料加固法；（2）拆除拱上建筑，改建为桁架拱加固法；（3）拆除拱上建筑，改建为刚架拱加固法；8）体外预应力加固法。9）顶推加固法。事实上，梁桥中的加固法对拱桥加固在多数情况下仍然是适用的，关键是看结构的受力情况。拱桥中的粘贴加固法和梁桥是相同的。增大截面法在拱桥中的应用也很多。增设辅助构件加固拱桥也是常见的方法，增设拱肋可以改变桥面宽度，也可以不改变。在桥面两侧增设拱肋时，有的被称为拱托法。顶推加固法详见第四节。第三节桁架拱桥加固方法桁架拱桥（钢筋砼和预应力钢筋砼桁架拱桥）是我国上世纪六十年代发展的又一种拱式结构。因其具有受力合理、装配化程度高（工序少，工期短，人工省）、自重较轻、抗震性好等优点在全国范围内很快得到了推广应用。然而，由于文革时设计、施工的经验不足及其他时代原因．很多拱桥建成后就存在一定问题。先将其常见病害及维修、加固对策一并介绍如下：一、桁架拱桥常见病害100 二、桁架拱桥加固的力学要点1、钢筋砼桁架拱桥，端部下弦杆承受最大应力，当有撞损时应及时进行维修加固。各腹杆与上下弦铰结处出现的裂缝可用砂浆封固。若下弦根部出现横向裂纹，则要立即加强、加固横向联结，杜绝摆动，同时用环氧砂浆封闭裂纹（缝）。2、钢筋砼桁架拱桥无论是有铰或无铰，其受拉杆件和受压杆件的节点处钢筋密集，受力复杂，常在节点处产生发纹、裂缝。3、跨中设有铰或挂孔的桁架拱形桁梁，上弦承受最大张力，铰或挂点出现下垂时，如有可能可在预留孔中穿入预应力筋，或在桥面铺设预应力钢丝束（筋）与铰或挂点连接，施张后锚固于墩台的后下方。施张时在下垂点配合千斤顶及其他吊装设施辅助提升张拉。新增的预应力筋应用砼覆盖。100 4、上承式桁式组合预应力砼拱桥，结点处钢筋密集，受力复杂，成形后产生的发纹一般用粘结砂浆涂抹或粘贴钢材，肢杆、接缝处出现较为严重的损伤则在其两旁施加预应力钢筋进行加固。参与上弦工作的桥面板需抽换时应暂停使用。三、桁架拱桥加固方法1、凿除原杆件钢筋砼保护层，加筑钢筋砼补强断面，新旧断面依靠钢筋和砼紧密连接；2、粘贴钢板或钢筋进行补强；3、预制好补强杆件，再用电焊焊接钢板方式与原杆什相连，形成一个整体而共同受力，为预制构件与原构件用钢板连接的加固方式。四、钢管砼拱桥加固方法（补充）1、钢管砼的外包砼在某些区段出现折皱、龟裂。垂直裂纹，其成因复杂，当无明显的变形时暂用水泥砂浆涂抹，加强观察。2、拱脚段为钢筋砼包裹，以上区段为裸露的钢管砼，在交界段上露出的钢管面上的油漆层若出现折皱、龟裂，在排除油漆质量、气温、老化等原因外，宜再将包裹砼向上延长。3、裸露的钢管砼钢管表层出现收缩状折皱（一般是钢管的厚度不足或套箍技术指标未达到设计要求，以及格构的节间长度不当），可在钢管外层浇筑一层钢筋砼予以加强，或加密格构间的缓体板。4、在确定钢管砼的管内有空洞或离析时，可采用钻孔注入环氧树脂、水泥砂浆后再封闭钻孔。5、当刚度不足时，必须由有相当资质的设计单位进行加固设计并及时予以加固。第四节顶推加固方法顶推工艺是调整拱轴线及压力线的有效方法，将拱桥的一端作为顶推端，设立顶推横梁，横梁与拱助紧紧相连，凿除拱脚与支座的联结，使支座自由，然后，安放千斤顶，利用千斤顶的推力沿拱轴向上。向跨中方向顶推横梁，从而使整个拱轴移动。当顶推位移值相当于原桥已产生的位移值时，停止顶推。然后拱脚离开拱座的空隙上浇灌高强快硬水泥砼，待砼达到设计强度后，再放松千斤顶，顶推工作完成。顶推加固法可以在恢复断面整体性完好的前提下，恢复原桥的承载能力。它比其他现有加固方法更经济实用，可在不损害原桥外貌，不缩小通航净空的情况下，完成桥梁的加固工作。一、计算要点1）顶推横系梁设计：使千斤顶推力可完全传给主拱圈，保证拱脚部分主拱圈受力均匀。       2）千斤顶的布置和数量的计算。 3）顶推量的确定，原则如下：（1）根据实测位移量；100 （2）根据拱顶实测下沉值和拱顶推力影响线推算；（3）顶推直至桥沿或缘石出现负弯矩裂缝为止。二、施工要点1）在顶推前先将拱脚锚固钢筋切断，并将拱上建筑与桥台分开，使顶推时拱上建筑能随同拱圈自由变形。2）顶推可在桥的一端进行，也可先在桥的一端顶推至计算的一半顶推水平距离，再移置另一端顶推完成。三、拱桥的顶推1、顶推主要程序1）准备工作：搜集顶推桥有关的设计、施工、竣工等文件，以及养护运营期间检查、改造加固等记录资料。2）安装工作：待刚性横隔梁砼达设计强度后，安装千斤顶、高压油路系统。3）顶推砼：根据实际需要可单边顶推或双边顶推(两个拱脚都处理)。正式顶推前要试顶。检查和演习。然后逐级、缓慢进行顶推。拱脚弯矩释放为第一级，之后每顶进一厘米为一级。每级顶推后要稳定一刻钟，全面检查桥梁结构和顶推系统，一切正常后再继续下一级，直至顶到符合要求为止。4）监测工作：各级顶进时，均应测量拱截面(顶推端)两侧的位移量(竖向、水平)、拱肋主要截面(L/4,3L/8,L/2处)下缘标高或相应截面的桥面路缘石标高、桥纵轴线变化；桥台变位(沉降、位移、转角)、主拱圈顶部桥面拦杆立柱、路缘石、桥面砼的变形，伸缩缝的变化等。5）空缝填塞：顶推完成后，形成的端部空缝要立即冲刷干净，填塞高强快凝砂浆或小石子砼，捣实养护。6）拆除顶推机具：当高强快凝砂浆或小石子砼强度达要求后，拆除顶推设备。7)修补桥台缝：修补结构裂缝、局部补强、接长拱座、清理现场。2、顶推注意事项1）顶推前必须确认桥台变位已经稳定才能顶推，否则要先行加固桥台。2）顶推工作要注意做到：（1）顶推前办理好断道、断航有关手续。顶推时组织好保卫人员，划出作业区，确保施工现场、行人和围观者的安全。做好行人的摆渡工作。（2）顶推时要合理组织人员、明确分工、统一信号。应先进行试顶演习。（3）做好两桥台上方三铰腹拱孔的加固、支护，凿除顶推伸缩缝(对单边顶推是非顶推端的桥台上方桥面伸缩缝)设空缝，顶推作业时要确保拱上建筑的安全。100 （4）千斤顶的轴线方向应与安装部位的拱轴线方向一致；千斤顶的顶部、底端垫钢板要平整、密贴；千斤顶要尽量靠近主拱圈的内、外缘；千斤顶合力作用点尽量与拱桥设计要求的合力位置相符。千斤顶的油路系统形成并联的闭合管路，保证同步作用；高压油路和千斤顶在安装前要分部件检测、试压，合格后才能使用。试压压力要达到高压胶管设计压力。（5）顶推前要进行试顶、预演。通过试顶、预演仔细考查顶推机具、设备工作状态是否安全可靠、管路有无漏油、顶推是否同步、现场指挥系统是否迅速可靠。如发现问题，应回油处理，切忌在高压下检修油路，以确保人身安全。（6）监测用的仪器可可靠，操作人员要认真负责。每级顶推后要及时整理观测资料，特别是主拱圈挠度、应变数值。只有确认情况正常时，才能进行下一级顶推。要指定专人负责监视工作。及时向顶推工作点指挥反馈信息。（7）监测顶推端对岸的桥面伸缩缝空缝的变化情况，保证顶推过程中该处始终留有空隙，防止掉进杂物顶死空缝而影响顶推作业。（8）应事先试验确定填塞空缝用的高强快凝水泥砂浆或小石子砼的强度和配合比，及其强度增长史。（9）顶推终了，对顶推端拱趾处的空缝要认真冲洗干净，防止掉入杂物。注意捣实、养护；空缝填实后，应派专人监视油路系统，保持千斤顶油压稳定，直至填料强度达到要求后为止。3、顶推终止条件只要出现以下任何一条，均应停止顶推：a)顶推水平距离或桥面标高达预定标高；b)拱顶路缘石顶面出现轻微裂纹；c)桥台有明显位移或位移不稳定时。第五节喷射砼加固方法一、概述喷射砼（锚喷砼）：首先是将锚杆锚入拟补强部位结构内，挂设补强钢筋网，然后再喷射一定厚度的砼，形成与原结构共同承受外载作用的组合结构。实质就是增大拱桥受力断面和补强钢筋、加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载。二、加固原理喷射砼加固对策是新奥法隧道施工方法在桥梁加固中的应用，其加固桥梁的原理就是通过新增加砼与受力钢筋和原结构紧密结合，组成喷射砼（内含补强钢筋网）——锚杆——原结构的整体组合结构。通过锚喷加固层与原结构紧密粘结在一起，既阻止了原结构继续变形位移和开裂，又充分发挥原结构的作用，共同承受外荷载作用。三、设计要点100 锚喷砼加固桥梁实际上仍是加大构件截面加固法，所以，加固设计原则仍按加大构件截面的方法进行内力计算。其设计原则为：1）恒载内力（包括新喷射的砼）按原构件的截面模量进行计算，即新喷上的砼恒载仍作用于原构件上；2）活载内力用加大后的组合体截面模量计算内力，即新旧砼作为一个整体计算，对不同的砼标号和新增的补强钢筋按其弹性模量进行截面换算；3）仍按弹性理论进行计算；4）强度验算按照喷射截面占原截面的比率，考虑是否按组合截面进行有关验算；5）加固设计前，应弄清桥梁的原始情况及病害原因，对桥梁的承载能力作出评价；6）采用的喷射砼与钢筋的强度等级，不应低于原结构的强度等级。对于结合界面处两种不同强度等级的砼共同作用时，应以较低强度等级换算作为计算标准。四、加固方法锚喷砼对策分类喷射混凝土加固对策干喷法①喷射砼混合料在干燥的情况下充分拌和，通过送料软管靠压缩空气送到专用的喷嘴处，喷嘴内装有多孔集流腔，水在压力下通过多孔集流腔与混合料拌和。②喷射砼的运输、加水拌和及振捣三个程序，均是利用空压机产生的压缩空气通过喷射机使砼以连续高速喷向受喷面，并和受喷面形成整体一次完成。③由于砼的混合料是在干燥状态下拌和的，水则是在喷射过程中加入，所以，水灰比的掌握完全凭喷射机操作人员（称喷射手）的经验。因此，喷射手的操作技艺是干式喷射砼加固桥梁施工成败和效果的关键。湿喷法特点：所采用的喷射机允许砼混合料在进入喷射机前或在喷射机中加人足够的拌和水，拌和均匀，然后再通过送料软管送至喷嘴喷射到受喷面上。所以，砼的水灰比能准确控制，有利于水和水泥的水化，因而粉尘较小，回弹较少，砼均质性好，强度易于保证。但设备较干喷机复杂，速凝剂加入也较为困难。五、施工要点1）打毛并清洗被加固构件的表面2）按设计要求在构件表面安设锚固钢筋3）安设补强钢筋网4）喷射砼100 5）表面修整6）喷射砼的养生思考与习题：1、名词解释：顶推加固法、喷射砼加固方法2、顶推加固法中在什么条件下应该停止顶推？3、顶推加固法中有什么注意事项？4、从加强主拱圈的角度，讨论双曲拱桥的加固方案及其要点？100 第九章下部结构加固方法章节题目第九章下部结构加固方法教学学时4教学目的1、掌握桥梁下部结构加固方法的种类2、掌握桥梁下部结构各种加固方法的原理、适用范围3、掌握桥梁下部结构各种加固方法的施工要点教学重点1、桥梁下部结构各种加固方法的原理、适用范围2、桥梁下部结构各种加固方法的施工要点教学难点1、桥梁下部结构各种加固方法的原理、适用范围2、桥梁下部结构各种加固方法的施工要点教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第九章下部结构加固方法第一节下部结构加固方法综述一、加固前提条件1、在对现场检测资料分析与判断的基础上，确定下部构造是否具有加固改造的价值2、从加固技术和施工工艺上分析能否实现加固改造二、常见病害公路桥梁墩台基础常见缺陷基础类型常见缺陷浅基础天然地基的浅基础1.埋置深度浅，易受冲刷而淘空2.埋置深度不足，受冻害影响3.地基不稳定，易发生滑移或倾斜岩石基础1.基础置于风化石层上，风化部分未处理好，经水流冲刷而淘空或悬空2.受地震的剪切作用，易产生裂缝人工地基基础因处于软弱地基上，在竖向荷载作用下压实沉陷、基础下沉100 桩基础打入桩木桩地下水位下降时，桩身常腐蚀钢筋砼预制桩1.打桩时，桩身损坏2.受水冲刷、浸蚀产生空洞、剥落等3.受船只或其他漂浮物的撞击而损伤钻(挖)孔桩1.施工时桩底淤泥处理不彻底，引起桩基下沉2.施工质量不好或受水冲刷、浸蚀而产生空洞、剥落、钢筋外露腐蚀等3.灌注砼过程中发生塌孔而未作处理，桩身部分脱空4.受外力撞击而损伤管桩基础承载力不足基础下沉沉井基础1.地基下沉时，基础也常发生一些下沉2.地基不均匀下沉或桥台台背高填土影响基础产生滑移、倾斜3.中间层为弱粘土层时，由于附近施工挖基坑和填土等因素影响，常使基础变位三、加固方法公路桥梁墩台基础常见加固对策小结①基础加固对策②桥墩加固技术③桥台加固技术扩大基础加固对策钢筋砼套箍加固对策台后加孔减载加固对策增补桩基加固对策水泥灌浆加固对策台后增设拉杆、撑墙或挡土墙加固对策水泥灌浆加固对策化学灌浆加固对策钢筋砼套箍加固对策加桩（柱）加固对策钢筋砼围带或钢箍加固对策第二节扩大基础加固法1、定义：即桥梁基础扩大底面积的加固方对策。2、适用：基础承载力不足，或基础埋置太浅而墩台又是圬工实体式基础的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。3、加固程序：1）在加宽的范围内打板桩围堰，若墩台基础土壤不好时，应作必要加固；2）挖出堰内土壤，直挖至必要的深度(注意开挖时墩台的安全)。3）在堰内把水抽干后，铺砌石块(浆砌)，或作砼基础。4）按照设计要求，在原墩台侧面钻孔井置入锚固钢筋，以使新老结构更好联结。5）立模，浇筑砼并养生至设计强度新老基础要注意结合牢固。100 对于拱桥，可在桥台两侧加设钢筋砼实体耳墙，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。第三节桩基础加固法方法：在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入预制桩或静压加桩，并扩大原承台，以此提高基础承载力、增加基础稳定性。1、对单排架桩式桥墩采用打桩（或灌注桩）加固，若原有桩距较大（4～5倍桩径），可在桩间插桩。若原有桩距较小且通航净跨允许缩小时，可在原排架两侧增加桩数，成为三排式的墩桩。当在桩间加桩时，需凿除原盖梁并浇筑新盖梁，将新旧桩顶连结成一体。此时，要注意验原盖梁在加桩顶部能否承受与原来方向相反的弯距，如不能承受，则必须加固原有盖梁或重新浇筑盖梁。加固原有盖梁时，可在盖梁顶部增设钢筋。2、当桥台垂直承载力不足时，一般可在台前增加一排桩并浇筑盖梁，以分担上部结构传来的压力。打桩(或钻孔灌注)时可利用原有桥面做脚手架，在桥面上开洞插桩。增浇的盖梁中单独受力，也可与旧桩联系起来，使新旧盖梁、新桩与旧桩共同受力。3、对拱桥桥墩的加桩，由于受桥下净空影响也可采用静压加桩方法进行加固。4、对于多跨拱桥，为预防因其中某一跨遭到破坏使整体失去平衡而引起其他拱跨的连锁破坏，可根据情况，对每隔若干拱跨中的一个支墩采取加固措施。其方法是在支墩两侧加斜向支撑；或加大该墩截面，使得一跨遭到破坏时，只影响若干拱跨而不致全部毁坏。增补桩基加固墩台基础的优点：不需要抽水筑坝等水下施工作业，且加固效果显著。缺点是需搭设打桩架(或钻孔架)和开凿桥面，对桥头原有架空线路及陆上、水上交通均有一定的影响。第四节人工基础加固法1、适用：当基础下面的天然地基松软，不能承受很大荷载，或上层土壤虽好，但深层土质不良引起基础沉降过大时，可对人工地基进行加固，以改善提高基础的承载能力。2、人工地基加固方法：1）砂桩加固（物理方法）。将钢管或木桩打入基础周围的软弱土层中，然后将桩或管拨出，在形成的洞内灌入干燥的粗砂、砾砂，然后捣实，形成砂桩，达到提高地基土的密实度。在含水100 饱和的砂土或粘砂土中，由于易坍孔，灌砂困难，可采用砂浆袋套管法与振冲法来加固地基。2）注浆加固（化学方法）一、加固方法1、定义：在墩台基础之下，于墩台中心直向或斜向钻孔或打入管桩，通过孔眼及管孔，用一定压力把各种浆液（加固剂）灌入土层中，通过浆液凝固，把原来松散的土固结为有一定强度和防渗性能的整体，或把岩石裂缝堵塞起来，从而达到加固地基、提高地基承载力。2、作用：1）填充圬工砌体里面的空隙，使其形成整体，从而提高砌体的强度；2）填充土壤或岩石的空洞和裂缝，若空洞大，应使用水泥砂浆；若为裂缝，应使用水泥浆，从而堵塞土壤或岩石的渗流孔道，提高其承压能力，减少渗流冲刷可能性；3）填充砂子和砾石的孔隙，提高其承压能力；4）挤密较软弱的土层，形成复合地基，使地基承载能力得到提高。3、分类：二、材料要求1）浆液应是真溶液而不是悬浊液，浆液粘度低，流动性好，能进入细小裂缝；2）浆液凝胶时间可在大范围内随意调节，易准确控制，浆液凝胶可在瞬间完成；3）浆液的稳定性好，在常温常压下，长期存放不改变性质，不发生任何化学反应；4）浆液无毒无嗅，对环境不污染，对人体无害，属非易爆物品；5）浆液对注浆设备、管路、砼结构物、橡胶制品无腐蚀性，并容易清洗；6）浆液固化时无收缩现象，固化后与岩石、砼等有一定粘接性；7）浆液结石体有一定抗压和抗拉强度，不龟裂，抗渗性能和防冲刷性能好；8）结石体耐老化性能好，能长期耐酸、碱、盐、生物细菌等腐蚀且不受温、湿度影响；100 9）材料来源丰富，价格低廉；浆液配制方便，操作容易。三、设计要点注浆法适用于处理碱性土、粉性土、粘性土和一般填土层。1)设计前必须进行调查研究，设计时应包括下述内容：注浆有效范围、注浆材料的选择、初凝时间、注浆量和压力、注浆孔布置和注浆顺序等。2)注浆工艺和有效范围应根据不同工程要求必须充分满足防渗堵漏，提高土体强度和模量、充填空隙及托换等目的加以确定。注浆点的覆盖土应大于2m。3)选定浆液及其配比的设计，必须考虑注浆的目的、地基土的孔隙大小、地下水的状态等，在满足所需目的的范围内选定最佳配比。4)注浆法处理软土的浆液材料可选用以水泥为主剂的悬浊液，也可选用水泥和水玻璃的双液型混合液。聚氨脂能有遇水膨胀的特性，化学浆液因对环境有污染，选用时应慎重考虑。在有地下动水流的情况下，不应采用单液水泥浆。5)用作防渗的注浆至少应放置三排注浆孔，注浆液应选用水玻璃或水玻璃与水泥的混合液。注浆孔间距可按1.0~1.5 m范围设计。6)用作提高土体强度的注浆液可选用以水泥为主剂的悬浊液，注浆孔间距可按1.0~2.0m的范围设计。7)初凝时间必须根据地基土质条件初注浆目的决定。在砂土地基注浆中，一般使用的浆液初凝时间为5~20分钟。在粘性土中劈裂注浆时，一般初凝时间为1~2小时。8)注浆量取决于地基土性质和浆液的渗透性等因素。在进行大规模注浆施工时，在进行大规模注浆施工时，宜在施工现场进行试验性注浆以决定注浆量。一般粘性土地基中的浆液灌注入率为15%~20%。9)在砂性土中注浆。若以防渗为主要目的，应考虑第二次注浆。其时间宜在第一次注入的水泥浆初凝后进行。注浆材料应采用水玻璃等低粘度的化学注浆材料。10)劈裂注浆时，浆液注浆的范围内应尽量减少注浆压力。注浆压力的选用根据土层的性质及埋深确定。砂性土的经验数位是0.2~0.5MPa；粘性土的经验数位是0.2~0.3MPa。11)压密注浆的注浆压力主要取决于浆液材料的稠度。如采用水泥的砂浆液，坍落度可在25~75mm左右，注浆压力可选在1~7MPa范围内,而且坍落度较小时,注浆压力可取上限值.如采用水泥－水玻璃双液快凝浆液,则注浆压力应小于1MPa。12)注浆孔的布置，应能使被动固土体在平面的深度范围连成一个整体。13)注浆顺序必须适合于地基土质条件,现场环境及注浆目的,.一般不宜采用自注浆地带某一端单向推进压注方式,应按跳孔间隔注浆方式进行,以防止串浆,提高注浆孔内浆液的强度与时具增的约束性。对有地下水流的特殊情况，应考虑浆液在动水流下的迁移效应，应自水头高的一端开始注浆。14)应采用先外围，后内部的注浆施工方式。注浆范围外有边界约束条件时，也可采用自内侧开100 始往外侧注浆方法。四、施工要点1、施工程序：放样→钻孔→下注浆管→制浆→灌浆→换粘土浆→灌浆（分段，重复进行）→结束。2、施工要点：1）加固前必须确定具体的实施方案，工作内容包括灌浆孔的布置，灌浆加固深度，采用何种浆液（包括浆液配比）等。2）编制施工大纲，确定施工人员组织及施工机具。3）放样：根据施工组织设计的平面布置图放样，确定具体孔位。4）造孔：先找到孔位，把钻机移到所钻孔位置，经检测复核后方可开钻。5）下注浆管：下管前，要检查钻孔深度是否达到要求，待下管深度达到设计要求，经技术人员认可后方可下注浆管。6制浆：按设计相对密度拌制浆液。7）灌浆—灌浆段设置：在每孔灌浆段总长上，每隔一定距离设一注浆段。8）灌浆—注浆控制：可采取多次灌注方法，每次灌注量及浆液相对密度应严格控制。9）灌浆—灌浆结束标准：可采用每个灌浆段灌浆总量及孔口压力两个标准来控制。五、质量检验1、水泥浆液注浆法的施工质量检测：1）对注浆效果的检查，应根据设计提出的要求进行，检验时间在注浆结束28天后。可选用标准贯入和静力触探对加固地层进行检测。2）注浆效果检测点一般为注浆孔数的2%～5%，如检验点不合格率等于或大于20%，或虽小于20%，但检验点的平均值达不到设计要求时，在确认设计原则正确后应对不合格的注浆区实施重复注浆。检测点位置应视检测方法和现场条件由施工单位和设计单位协商决定。2、化学浆液注浆法的施工质量检测：1）硅化地基的验收：砂土和黄土应在施工完毕15天后进行，粘性土应在60天后进行。2）砂土硅化后的强度，应取试块作无侧限压试验，其值不得低于设计强度的90%。粘性土硅化后，应按加固前后沉降观测的变化，或使用触探测加固前后土中阻力的变化以确定质量。黄土硅化后的质量可视具体化情况，采用上述两种方法之一进行检验。地基硅化后的整体性和外形，均可采用触探检验。100 3）用硅化法形成的防渗帷幕，应在作压水试验检查不透水性，检验单位吸水率。4）硅化地基验收时，应提交的资料有施工记录，材料的试验记录，试块试验记录，防渗帷幕的渗透观测和水位变化记录，触探法测定阻力变化记录，.竣工剖面图和钻孔位置平面图等。第五节旋喷注浆加固法旋喷注浆加固法：利用地质钻机，将旋喷注浆管置于预计的地基加固深度，借助注浆管的旋转和提升运动，用一定的压力从喷咀中喷射液流，冲击土体，把土和浆液搅拌成混合体，随后凝聚固结，形成一种新的有一定强度的人工地基。一、工艺类型工艺类型：单管旋喷注浆法、二重管旋喷注浆法、三重管旋喷注浆法二、设计要点1、旋喷注浆法加固后的地基特点：固结体原土层共同受力；固结体的形变模量较土层大很多倍；固结体和土体的受力在时间上不同步，一般是土体已达到或接近其极限强度以后，固结体才进入工作状态2、旋喷注浆加固的设计要点：1）对加固前墩台基础的承载能力进行估算（1）对目前已不能满足使用要求的桥梁构筑物地基承载力能力进行估算。对已发生病害的墩台基础在加固前，除收集有关工程设计所必须的各项资料外，还应对工程的病害历史和现状进行调查分析。根据病害发生、发展的程度，推算出现有地基的承载能力。（2）对于目前没有病害，仅为提高荷载等级而需要加固的地基，地基承载能力有两种方法确定：一种是按地质钻探或土工试验所给出的土体极限强度σ0；一种是依据规范提出的“经过多次压实、未受破坏的旧地基”其允许承载力可给予提高(提高系数为1.25～1.5)的方法确定。2）对危及正常使用的墩台基础的设计计算。3）对旋喷法加固未发生病害而为提高荷载等级的墩台基础的设计计算。三、施工要点 1、施工流程旋喷注浆施工流程：钻机就位、钻孔、插管、旋喷作业、冲浇2、方法选择高压喷射注浆设备可根据工程具体情况和机具条件，加固时可选用：(1)单管法：单独喷射水泥浆液,桩径可达0.3～0.8m。100 (2)双管法：同轴喷射水泥浆液的压缩空气，桩径可达1m。(3)三重管法：同轴喷射高压水和压缩空气，并注入水泥浆,桩径可达1～1.5m。3、操作要点1）施工前根据现场环境和地下埋设物的位置等情况，复核旋喷注浆的设计孔位。2）旋喷注浆法的单管法及双管法的高压水泥浆液流和三重管法高压水射流的压力宜大于20MPa，三重管法使用的低压水泥浆液流压力宜大于1MPa，气流压力宜取0.7MPa，提升速度可取0.1～0.25米/分钟。3）旋喷注浆法的主要材料为水泥，对无特殊要求的工程，宜采用325号或425号普通硅酸盐水泥。4）水泥浆液的水灰比应按工程要求确定，可取1.0～1.5，常取1.0；水泥使用前需要作质量鉴定。搅拌水泥浆所用的水，应符合有关规定；5）钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、漏水如与工程地质报告不符等情况均就详细记录。6）当注浆管贯入土中，喷咀达到设计标高时，即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后，随即旋喷、提升注浆管、由下而上喷射注浆。注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。7）对需要扩大加固范围或提高强度的工程，可采用复喷措施。8）在旋喷注浆过程中如实记录旋喷注浆的各项参数和异常现象，出现压力骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时，应量查明产生的原因并及时采取措施。9）当高压喷射注浆完毕，应迅速拨出注浆管。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。10）当处理既有构筑物地基时，应采取速凝浆液或大间距隔孔旋喷和冒浆回灌等措施，以防旋喷过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象，影响被加固工程及邻近建筑。同时，应对构筑物进行沉降观测。四、质量检验方法：开挖检查、钻孔取芯、标准贯入、载荷试验、压水试验1、检验点的布置部位1）荷载大的部位；2）中心线上；3）施工中出现异常情况的部位；4）地质情况复杂部位。2、检验点的数量100 为施工注浆孔数的2%～5%，对不足20孔的工程，至少应检验2个点。3、检验的时间质量检验应在旋喷注浆结束4周后进行，不合格的应进行部补喷。4、检验的内容1）桩体平均直径；2）桩体垂直度；3）桩身中心允许偏差(0.2倍设计桩径)；4）均匀性五、应用实例及特点旋喷注浆加固对策的应用实例工程名称说明怀化铁路机车行走线公路立交跨线桥该桥为U型桥台，台高9.8m，1978年底建成并架设主梁铺设桥面。1979年8月进行台背填土。当填土达3m时，发现北台严重下沉，台后左角下沉112mm，右角下沉106mm。桥台后倾，桥面伸缩缝增大，影响结构正常使用。加固时采用旋喷法，根据计算用20根旋喷直径达46cm的旋喷桩柱。本桥台自1981年6月完工后通车，一直未有下沉现象，使用正常，实践表明旋喷法加固是成功的阜淮线戴家湖铁路桥该桥两台为扩大基础，自1980年建成后，尚未架梁即发生较大下沉和位移。加固时南北两台分别采用40和38根旋喷桩，长为8.3m和7.5m，设计直径为50cm。加固后仅10天便进行架梁，投入使用后均未见有下沉现象，加固效果良好。日本名古屋神崎川桥桥墩下沉处理该桥由于桥址受纸厂废液冲刷，基础摩擦力减少，使桥墩发生不均匀下沉。加固方案：在桥墩周围作旋喷，由于桥址离海口较近，河道流速小，采用单排旋喷固结体帷幕，在帷幕内，采用化学灌浆达到了增加地基强度的目的。旋喷注浆加固对策的主要特征主要特征说明适用范围广能以高压喷射流直接破坏加固土体，固结体的质量提高，适用范围较大。既可用于工程新建之前，又可用于工程修建之中，特别是用于工程落成之后。施工简便旋喷施工时，只需在土层中钻一个孔径为50mm或108mm的小孔，便可在土中喷射成直径为0.4-2.0m的固结体。固结体形状可控制为满足工程需要，在旋喷过程中，可调整旋转速度和提升速度，增减喷射压力或更换喷嘴孔径改变流量，使固结体成为设计所需要的形状。确保固结体的强度根据采用不同的浆液种类和配方，即可获得所需的固结体强度。有较好耐久性在一般的软弱地基中加固，和其他工艺相比，因其加固结构和适用范围不同，加固效果虽不能一概而论，但从使用的浆液性质来看，能预期得到稳定的加固效果并有较好100 的耐久性能。材料来源广价格较低廉喷射的浆液以水泥为主，化学材料为辅。除在要求速凝超早强时使用化学材料以外，一般的地基工程中均使用料源较广、价格低廉的32.5号或42.5号普通硅酸盐水泥。此外，还可在水泥中加入一定数量的粉煤灰，既利用了废料，又降低了注浆材料的成本。设备简单管理方便旋喷的全套设备均为我国定型产品或专门设计制造的。结构紧凑、体积小、机动性强，占地少，能在狭窄和低矮的现场施工。施工管理简便，在旋喷过程中，通过对喷射的压力、吸浆量和冒浆情况的量测，即可间接地了解旋喷的效果和存在的问题，以便及时调整旋喷参数或改变工艺，保证固结质量。100 思考与习题：1、名词解释：旋喷注浆加固法、砂桩加固、注浆加固2、简述桥梁下部结构加固改造技术？3、人工地基加固方法有哪些？4、简述注浆法的种类。5、桥梁下部结构加固的前提条件是什么？6、注浆法的施工程序？100 思考与习题：100 第十章其他类型加固方法章节题目第十章其他类型加固方法教学学时2教学目的1、掌握重车过桥的注意事项、加固方法2、掌握桥梁震害的种类，抗震加固方法3、掌握汛期加固方法教学重点1、重车过桥的注意事项、加固方法2、桥梁震害的种类，抗震加固方法3、汛期加固方法教学难点1、桥梁震害的种类，抗震加固方法教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第十章其他类型加固方法第一节超重车过桥加固一、相关规定1、超限运输车辆定义（以下之一）：1）车货总高度从地面算起4m以上（集装箱车货总高度从地面算起4.2m以上）。2）车货总长18m以上。3）车货总宽度2.5m以上。4）单车，半挂列车，全挂列车车货总质量40000kg以上。集装箱半挂列车车货总质量46000kg以上；5）车辆轴载质量在下列规定值以上：⑴单轴（每侧单轮胎）载质量6000kg；100 ⑵单轴（每侧双轮胎）载质量10000kg；⑶双联轴（每侧单轮胎）载质量10000kg；⑷双联轴（每侧各一单轮胎、双轮胎）载质量14000kg；⑸双联轴（每侧双轮胎）载质量18000kg；⑹三联轴（每侧单轮胎）载质量12000kg；⑺三联轴（每侧双轮胎）载质量22000kg。2、超重车辆上路出行前，其承运人应按规定首先向公路部门提出书面申请，同时还应提供下列资料和证件：1）货物名称、重量、外轮廓尺寸及必要的总体轮廓图；2）运输车辆的厂牌型号、自载质量、轴载质量、轴距、轮数、轮胎单位压力、载货时总的外廓尺寸等有关资料；3）货物运输的起讫点、拟经过的路线和运输时间；4）车辆行驶证。3、公路管理机构审批超限运输时，应根据实际情况，对需经过的路线进行勘测，选定运输路线，计算公路、桥梁承载能力，制定通行与加固方案，并与承运人签订有关协议。公路管理机构负责对通过线路的桥梁进行检查和加固，完工验收后发给可以通行的意见书，最后由公路管理机构发给通行许可证或组织通行。4、为保证通行安全，应对超重车辆采取如下的管理措施：1）使车辆装载的货物尽量减少，尽可能分车装运，并使重量尽量分布在较长的范围内，以减小单位长度的压力。2）使车上货物安置平稳、适中，避免发生偏载。5、超重车过桥时，必须遵循以下规定：1）超重车一般应沿桥梁的中心线行驶。2）车辆以不大于5km／h速度匀速行驶。100 3）不得在桥上制动、变速、停留。4）对大跨径桥梁，超重车与拖车应考虑桥梁结构的受力特征行驶，以改善桥梁受力；当跨径较小时，可考虑牵引车与平板挂车分别过桥，为此可于桥头设牵引或另行设置卷扬机，将平板车牵引过桥。5）超重车通过时应临时禁止其他车辆及行人通过。二、验算要点三、计算方法1、等待荷载法；2、实际荷载检算法四、加固方法100 第二节公路桥梁抗震加固一、抗震概论二、桥梁震害 (一) 常见的桥梁震害地震区桥梁的常见震害现象板、梁桥板、梁的纵、横向移位、撞击造成梁端损坏、落梁桁梁桥桁梁扭曲、位移100 拱桥拱上建筑局部挤坏，腹拱与立柱联结处开裂或脱落，拱圈变形、开裂，拱脚移位、开裂等木桥联结螺栓松动、脱落支座底板砂浆开裂破坏，底板附近下部结构砼破损，锚固螺栓拔出或剪断，支座倾覆、销钉损坏、滚轴脱离。墩台基础墩、台基础产生下沉、滑移、倾斜、断裂，桥台胸墙开裂；剪断，墩（台）帽拉裂，地基土液化，承载力降低（二）桥梁震害的机理由于地震传播到地基，使桥基受到因地震而引起的水平和竖直振动，这种振动还将导致桥梁本身也产生水平和竖直振动，从而产生了水平和竖直惯性荷载（或称地震荷载），使桥梁各部受力和变形。（三）桥梁震害基本规律1）高烈度震害比低烈度震害严重2）岸坡滑移和地基失效的桥梁比稳定地基上的桥梁震害严重3）顺桥向震害比横桥向震害严重（四）梁式桥的震害1、刚性地基上梁式桥的震害凡是在地震中基础不出现位移、倾斜，岸坡不出现滑移的地基，称为刚性地基。这种地基在地震过程中可近似地视为绝对刚性，即任意两点之间在地震过程中将不出现大幅度的相对位移。将地震分为刚性地基和失稳地基是因为在这两种地基中桥梁的动力图式和基本受力有着本质的不同，而且形成明显的两种类型的震害，在刚性地基上桥梁只受到桥梁结构本身自重产生的惯性荷载和台背动土压力两种作用力的影响。1）顺桥向的震害（1）活动支座的失稳、倾倒、脱落。（2）固定支座的破坏。一是顺桥向的纯剪切破坏，二是横桥向的弯扭破坏。（3）梁墩的相对位移将引起固定支座销钉剪断，摆柱式支座倾斜甚至倾倒，桥台胸墙及梁端撞裂，每孔缩短或延长成不规律的交替变化等震害。（4）胸墙及梁端破坏。（5）墩身破坏。（6）落梁。100 2）横桥向的震害桥梁在地震中横桥向震害远较顺桥向的震害为轻。支座横移。扭转，梁墩相对横移以及墩身弯曲、扭转裂缝，边梁倾覆失稳等震害2、非刚性地基上梁式桥的震害非刚性地基是指地震中地表以下土层出现液化和岸坡出现滑动的地基，或者墩台出现位移、沉降的地基。在相同烈度情况下，非刚性地基上桥梁震害要比在刚性地基上的震害为重，一般在7度或6度时也会出现严重震害或落梁。在非刚性地基上桥梁震害，可分为两类，即由于岸坡滑移造成的震害；由于地基液化而产生的震害。（五）拱式桥的震害1、刚性地基上拱桥的震害1）单孔拱桥的震害调查表明：烈度为9度以下的单孔拱桥震后均属完好，9度时仅在拱脚出现轻微损坏且主拱完好；烈度为10度主拱的震害有拱脚开裂、端腹孔与立柱产生裂缝及胸墙产生剪切破坏等。2）连孔拱桥的震害连拱的抗震能力比单孔为低，出现震害的起点烈度也较低。这是因为连杆在地面运动作用下产生的地震内力等于单拱的地震内力加墩顶变位产生的内力。墩顶在地面水平运动作用下产生的变位大小与墩的抗推刚度和连拱跨数有关；墩愈柔，跨数愈多，墩顶变位愈大，则其地震内力也愈大。连孔拱桥的震害与梁桥震害相同，主要出现于顺桥方向，但横桥向的震害则比梁桥为轻，原因是连孔拱桥横桥向刚度远大于顺桥向刚度。2、非刚性地基上拱桥的震害非刚性地基上拱桥的震害主要由岸坡滑移和地基沉降引起。岸坡滑移会使桥台产生大幅度的倾斜并向河心位移，使拱桥产生严重震害。地基沉降包括由于液化引起的承载能力的下降和其它原因产生的沉降，例如基础承载能力不足等原因。三、桥梁抗震1、桥梁抗震构造要求1）对简支梁、连续梁、系杆拱等梁式体系，必须设置阻止梁墩横桥向相对位移的构造，以阻止梁墩间在地震力作用下产生相对横桥向位移。对悬臂梁和T型刚结构除采取上述措施，还应采取阻止上部结构与上部结构之间横桥向相对位移的构造措施。100 2）对活动支座，均就采取限制其位移、防止其歪斜的措施。3）对简支梁应采取如下措施防止地震中出现落梁。（1）位于烈度为8度和8度以上地震区的刚性地基上的简支梁，可采用挡块、螺栓连接、钢夹板连接等防止落梁的措施，或在保证胸墙和台顶抗剪强度的前提下，使梁墩的搭接长度β≥1.5(n+1)δ（式中n为全桥孔数，δ为梁端间的伸缩缝值）。（2）位于烈度为7度和7度以上地震区的非刚性地基上的简支梁，当岸坡在地震中会出现滑动时，应采取深基础，并将其设置于稳定土层以下一定深度，同时加大墩台强度的前提下采取梁墩措施；或全桥设置底撑，或在全桥范围内铺砌河床。当地基为可液化土层时，应采取深基础，并应将基础设置于可液化层以下一定深度。4）对于桩式墩和柱式墩，桩（柱）与盖梁、承台联系处的配筋不应少于桩或柱身的最大配筋，以加固地震中易于出现震害的薄弱部位之一。5）对于砖石砼墩台，应考虑提高墩台帽与墩台本身以及墩台本身基础联接处、截面突变处和施工缝处的抗剪强度。6）桥台胸墙应加强，在胸墙与梁的端部之间，宜填充缓冲材料，如沥青、油毛毡等。7）砖石、砼墩台和拱圈的最低砂浆标量应按现行设计规范要求提高一级使用。8）不论为梁式桥、拱桥都应尽量避免在不稳定的河岸修建，只能在不稳定河岸上修建大、中桥时，应合理布置桥孔，避免将墩台布设于在地震时可能滑动的岸坡突变处。9）大跨径拱桥的主拱圈宜采用抗扭刚度较大、整体性较好的断面型式，如箱形拱、板拱等。当主拱采用组合式断面时，应加强组合截面间的连接强度，对双曲拱桥应加强肋板间的连接。10）大跨径拱桥不宜采用二铰和三铰拱。当小跨径拱桥采用二铰板拱时，应采取防止落拱构造措施，如在加长拱座斜面设置防落牛脚等。11）砖石、砼空腹拱的拱上建筑、除靠近墩台的腹拱采用三铰或二铰外，其余腹拱宜采用连续结构。12）拱桥宜尽量减轻拱上建筑的重量。13）刚性地基烈度为9度时，或非刚性地基烈度为7度时单孔及连孔拱桥与端腹孔均应采取防止落拱构造，包括加长拱座斜面、设置防落牛脚及将主拱钢筋伸入墩台帽内。14）除上述有关抗震构造要求外，应特别强调施工质量的保证措施。2、桥梁抗震加固原则1）地震基本烈度为7度或7度以上地区的桥梁，应按现行《公路工程抗震设计规范》（JTJ004）的要求进行验算，采取相应的挡、联、固等抗震加固措施。基本烈度小于7度地区的桥梁，除特殊规定外，可采取简易设防。100 2）加固后的桥梁必须满足桥梁正常营运和正常情况下使用的要求。3）桥梁抗震加固的重点为桥梁的顺桥方向。4）加固处理时桥梁引道要尽量与邻近公路连通，确保震后的交通不致中断。对重点桥梁应作好震后抢修准备，争取震后尽快恢复交通。5）《公路养护技术规范》对桥梁抗震加固作了如下规定：在烈度为8度及8度以上的地震区的公路桥均应局部加强其抗震薄弱的部位，以提高桥梁抗震能力或减小惯性力。6）桥梁抗震加固应根据桥梁的重要性、烈度的高低、修复的难易程度、地基土的情况分别对待，一般说对重要的、修复困难的、烈度高的、跨径大的桥梁应重点对待，全面加固。对于一般桥梁可作一般性加固。对小桥仅对活动支座作必要处理。7）桥梁抗震加固应充分考虑到桥梁正常营运和使用情况下的要求，使加固后的桥梁满足要求（如桥梁因温度伸缩必须满足的变形要求等）8）桥梁抗震加固时，应结合震害实例的破坏情况加以分析，针对薄弱环部位，采取切合实际而有效的抗震加固措施。3、桥梁抗震加固方法的选择影响公路桥梁地震易损性16种因素的抗震加固措施序号项　目抗震加固可行性对策原则1设计因素×　———2上部结构形式×　———3上部结构外形×　———4上部结构材料×　———5桥轴线坡度×　———6防止落梁设备√设备安装7基础形式√基础加固8桥墩高度×　———9场地条件×　———10地基上液化的影响√地基加固或周围土加固11持力层的不均匀性×　———12杂质的影响√防止杂质或基础加固13基础材料√基础加固14地基形式√地基加固15地面运动的强度×　———16在中部主筋截断处的影响√基础加固其中：√表示可行的抗震加固措施×表示不可行的抗震加固措施100 公路桥梁抗震加固方法的选择抗震加固对策防止落梁设备连接上下部结构限位器（挡块）延长支承长度基础加固地基土液化的影响更换土壤增大基础增加桥墩数量杂质的影响土壤表面覆盖砼面层保护基础的钢板或钢桩基础形式增大基础增加桥墩数量设置侧梁加固下部结构下部结构形式在旧截面周围设置砼钢套管设置墙体增加桥墩数量下部结构材料在旧截面周围设置砼钢套管中间主筋截断处的影响在旧截面周围设置砼钢套管 4、梁式桥的抗震加固主要是防止顺桥向和横桥向的落梁、防止支座的破坏以及梁墩相对位移：（1）防止顺桥向（纵向）落梁的抗震对策。（2）防止横桥向落梁的抗震对策。（3）防止支座破坏的抗震对策。5、拱式桥的抗震加固6、墩台和基础的抗震加固第三节公路桥梁汛期防护加固桥墩遭受洪水冲击时很容易造成破坏，有些是受到暴洪携带的巨石冲击后遭到破坏，有些是受到强大的洪水冲刷之后遭到破坏的，还有的在洪水来临尚未受到巨大冲击就倒塌了，但被冲毁的过程是基本一致的，表10-12总结了桥梁桥墩在洪水中被冲毁的过程。100 当河床受到水流冲刷而危及桥梁墩台基础时，必须采取防护措施。根据河床地质情况及冲刷范围的不同，所采取的防护措施也不尽相同，各种不同的防护、加固方法如表10-13所示。思考与习题：1、名词解释：超限运输车辆、2、为保证通行安全，应对超重车辆采取怎样的管理措施？3、超重车辆过桥时可以采取怎样的桥梁加固措施？4、简述桥梁震害有哪些基本规律？5、刚性地基上梁式桥在顺桥向有哪些震害？6、桥梁抗震加固原则有哪些？100'