【正文】 x?? （式中 02x 為二期荷載效應(yīng)作用后截面變形零點(diǎn)至截面受壓邊緣的距離， ? 為受壓區(qū)高度折減系數(shù)， 對(duì) C50 以下混凝土，取 ?? ）； ④在極限狀態(tài)下原梁受拉鋼筋應(yīng)力取抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 sdf （或 pdf ），受壓鋼筋的應(yīng)力取抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 sdf? ； ⑤在極限狀態(tài)下，后加鋼筋（或其它纖維復(fù)合材料）的應(yīng)力由其應(yīng)變確定，即取 R R RE??? ，但應(yīng)小于其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 Rdf 。 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件斜截面一般采用粘貼鋼板（或其它纖維復(fù)合材料）增加斜筋或箍筋截面面積 進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。加筋類(lèi)加固構(gòu)件的受力特點(diǎn)是，后加鋼筋（或其他纖維復(fù)合材料）只承受活載引起的拉應(yīng)力。 4 橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件承載力極限狀態(tài)計(jì)算 橋梁加固薄弱構(gòu)件分階段受力特點(diǎn) 橋梁結(jié)構(gòu)自重較大，一般均采用帶載加固。 ③體外預(yù)應(yīng)力筋錨固的可靠性是保證全橋安全工作的基礎(chǔ)。 （ 3）方案評(píng)述與改進(jìn)建議 ①該加固設(shè)計(jì)巧妙地利用了原橋?yàn)樽兏叨冗B續(xù)梁的縱向布置特點(diǎn)和只需對(duì)跨中截面抗彎承載力加固的設(shè)計(jì)要求，采用靠近跨中截面下邊緣通常 布置的直線型體外預(yù)應(yīng)力筋加固補(bǔ)強(qiáng)的原設(shè)計(jì)方案基本上是合理的。在第二次加固時(shí)，做了以下改進(jìn)： ①取消中間的游動(dòng)錨板，仍采用通常布置的直線鋼絞線束，鋼鉸線束在一端橋臺(tái)張拉，另一端為固定端，采用 OVM 錨具。（見(jiàn)圖 24） 16 張拉千斤頂體外預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖跨中截面厚鋼板端部構(gòu)造( a)( b)( c)6070cm5Φj15 .2梁肋鋼套管端橫隔板局部鋼筋混凝土加固局部鑿開(kāi)錨頭 圖 18 坂頭大橋加固方案示意圖 該橋第一次加固于 1995 年完成，據(jù)文獻(xiàn) [5]介紹，橋梁加固后使用情況良好，但1999 年 4 月檢查發(fā)現(xiàn)有一根鋼絞線束下垂，進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)有一根鋼絞線在橋頭端斷裂，有二根鋼絞線在游動(dòng)錨板處斷裂。連續(xù)梁各跨中截面抗彎承載力較低，不能滿足汽 — 超 20 的要求，必需進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。 17各截面高度h( 單位：cm ) 截面 位置 h1 支 座 18 0 2 跨 中 80 3 支 座 18 0 4 跨 中 80 5 跨 中 12 0 1568 1592 2275 2260 1655461122443355 R=6000 R=30001號(hào) 2號(hào) 3號(hào) 4號(hào)0號(hào) 5號(hào) 43 22 113 22 43 22 縱筋側(cè)點(diǎn)（上：支座，下：跨中）混凝土側(cè)點(diǎn)跨中撓度側(cè)點(diǎn)坡頭橋橫斷面圖100202101號(hào)2號(hào)h18201918圖 17 坂頭大橋的一般構(gòu)造圖 原橋的設(shè)計(jì)荷載為汽 — 13 級(jí)。 ②改用輕質(zhì)陶礫混凝土橋面鋪裝，減輕橋梁恒載內(nèi)力。為了加強(qiáng)新舊混凝土之間的聯(lián)系，在原橋面應(yīng)鑿成齒槽。 （ 3）加固設(shè)計(jì)要點(diǎn) ①按加寬的橋面凈空要求，加寬部分采用 2 2 塊寬度為 125cm的鋼筋混凝土矩形板。 二撫公路擴(kuò)建為二級(jí)公路，路基寬度為 12m，行車(chē)道寬度為 9m，在橋位處道路 14 雙側(cè)加寬，橋面凈空為凈 9+2 ，橋梁的設(shè)計(jì)荷載提高為汽 — 20，掛 — 100。 （ 5）改進(jìn)建議 ①蓋梁懸臂接長(zhǎng)，若采用體外預(yù)應(yīng)力筋或預(yù)應(yīng)力錨筋技求施工更為方面，結(jié)構(gòu)更為可靠。 ③清除原橋面鋪裝層，全橋統(tǒng)一加鋪 10cm厚的橋面鋪裝混凝土，為了加強(qiáng)新舊混凝土之間的連接，將原橋面頂面鑿成齒槽，保證新舊混凝土共同工作。 查閱原設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際核對(duì)，原橋?yàn)樽溆趲r盤(pán)上的小沉井基礎(chǔ)，橋臺(tái)混凝土質(zhì)量良好，經(jīng)檢算認(rèn)為原橋基礎(chǔ)具有較大的超載潛力。 鞍千公路擴(kuò)建為二級(jí)路，路基寬度為 12m，行車(chē)道寬度為 9m，在橋位處道路雙側(cè)加寬，橋面凈空為凈－ 9+2 ，橋梁的設(shè)計(jì)荷載提高為汽 — 20，掛 — 100。 從圖 13 中可以看出，形狀參數(shù) /fbb對(duì) T 形截面最大 可加固空間的影響比較大，隨著 /fbb的增加，對(duì)應(yīng)同一原始相對(duì)受壓區(qū)高度，其最大可加固空間銳減，這主要是不同截面形狀對(duì)加固前后混凝土受壓區(qū)面積相對(duì)增量 /r befAA影響較大所造成的。圖 12 為根據(jù)式（ 6）計(jì)算所得的 T 形截面（ / ? ， /5fbb? ）原始相對(duì)受壓區(qū)高度與最大彎矩承載力相對(duì)增量之間的關(guān)系。 外貼加固法的既有構(gòu)件最大可加固空間 根據(jù)規(guī)范建議用以保證加固后截面具有足夠延性能力的臨界延性相對(duì)受壓區(qū)高度 ?? ，結(jié)合原構(gòu)件的截面相對(duì)受壓區(qū)高度 bef? 即可確定構(gòu)件的可加固空間。并且，與其他各規(guī)范不同的是，該指標(biāo)對(duì)矩形截面和T 形截面給出了不同的限值要求；我國(guó)規(guī)范《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D622021 以界限受壓區(qū)高 度為配筋限值；中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《碳纖維布加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 CECS146:2021 采用 ?? ＝ b? 。 Dat Duthinh（ 2021）通過(guò) 7 片矩形截面外貼 CFRP 加固的 模型梁試驗(yàn)證實(shí)，對(duì)于所有的混凝土壓碎破壞狀態(tài)的梁其 J 指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，而大部分的發(fā)生粘結(jié)剝離破壞的梁則不滿足 J 指標(biāo)要求，證實(shí)該指標(biāo)用于采用 FRP 加固的鋼筋混凝土構(gòu)件的延性控制是可行的。 各國(guó)規(guī)范中極少有具體的延性指標(biāo)規(guī)定，往往都是通過(guò)限制最大相對(duì)受壓區(qū)高度、截面最大配筋率以及拉區(qū)鋼筋最小應(yīng)變等措施來(lái)間接的予以保證： 1. AASHTO 規(guī)范 美國(guó)聯(lián)邦公路設(shè)計(jì)規(guī)范 中規(guī)定，每種極限狀態(tài)應(yīng)滿足： i i rYQ R? ?? iY 、 iQ —— 荷載系數(shù)、荷載效應(yīng)； rR —— 乘有系數(shù)的抗力： nR? ； ? —— ? ＝ DRI??? ，為關(guān)于延性 D? 、超靜定性 R? 和重要性 I? 的系數(shù)的乘積； 規(guī)范 條例對(duì)強(qiáng)度極限狀態(tài)的檢算中，有關(guān)延性的系數(shù)的規(guī)定： D? ＝ ，用于非延性的構(gòu)件和連接件； D? ＝ ，用于采用額外的措施提高其延性能力的構(gòu)件和連接件； D? ＝ ，用于符合規(guī)范有關(guān)規(guī)定的常規(guī)構(gòu)件； 條例規(guī)定，對(duì)受彎構(gòu)件（包括預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力兩種狀況），其截面最大配筋應(yīng)滿足： ? c —— 混凝土受壓區(qū)高度，中和 軸至混凝土最大受壓邊緣的距離； 7 ed —— 截面有效高度，拉區(qū)縱筋中心至混凝土最大受壓邊緣的距離； 2. ACI318 規(guī)范 ACI3182021 中 條例及其說(shuō)明規(guī)定：受彎構(gòu)件的破壞形式分為受拉控制破壞和受壓控制破壞兩種，其中受拉控制破壞為極限狀態(tài)時(shí)拉區(qū)最外層鋼筋凈應(yīng)變大于等于 （極限狀態(tài)以受壓區(qū)混凝土最大應(yīng)變達(dá)到 ），如 圖 所示，鋼筋凈應(yīng)變是指除去預(yù)應(yīng)力、松 弛以及蠕變應(yīng)變的應(yīng)變；受壓控制破壞的界限為極限狀態(tài)時(shí)最外層鋼筋小于等于屈服應(yīng)變，對(duì) Grade60 鋼筋（ 414Mpayf ? ）和預(yù)應(yīng)力鋼筋則??；在受拉控制破壞與受壓控制破壞兩者之間則為過(guò)渡狀態(tài)。必要的延性能力是避免脆性破壞的保證，其特點(diǎn)是在發(fā)生任何承載能力喪失之前呈現(xiàn)出較大的非 彈性變形，提供結(jié)構(gòu)失效的警告信號(hào)。 齒板齒板體外束支架 支架 支架 支架 支架 支架槽口箱梁翼板齒板 齒板體外束長(zhǎng)束體外束短束橋墩中心線墩線中心橋箱 梁 中 心 線槽口 設(shè)計(jì)布嘴圖 清洗裂縫 粘灌漿嘴 封閉裂縫 檢查裂縫封閉情況 配 漿 灌 漿 效果檢查 補(bǔ)漏氣處 6 圖 7 箱梁一室體外預(yù) 應(yīng)力束布置示意圖 （ 2）橋臺(tái)的加固采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的原則，在臺(tái)后加 2 根直徑 ，再澆筑承臺(tái)與原承臺(tái)連接。 恢復(fù)橋梁的承載能力部分 在主墩上部鑿開(kāi)孔洞，在箱梁中采用植筋技術(shù)，設(shè)置齒板，用體外束（無(wú)粘結(jié)束）對(duì)箱梁進(jìn)行加固。（ 2）鑿除原橋面鋪裝，全部重新澆筑 40 號(hào)鋼纖維混凝土（加筋），由于鋼纖維混凝土抗拉強(qiáng)度較高，并設(shè)有較強(qiáng)的鋼筋網(wǎng)，不僅耐磨，抗沖擊，而且對(duì)掛梁的橫向剛度有較大提高。針對(duì)該橋的具體病害情況，加固分為兩部分：對(duì)橋梁病害部分進(jìn)行維修整治和對(duì)橋梁的承載能力進(jìn)行恢復(fù)。上 部構(gòu)造為 16 孔預(yù)應(yīng)力 T 型剛構(gòu)，孔徑組成為+14x71+， T 型剛構(gòu)的懸臂長(zhǎng)為 ，鋼筋混凝土掛梁跨徑為 21m， T 構(gòu)箱梁采用單箱雙室變截面設(shè)計(jì)；下部結(jié)構(gòu)采用柱式橋墩，沉井基礎(chǔ)。 裂縫寬度小于縫采用表面封閉； 縫寬 ～灌漿封閉； 大于 縫采用鑿槽嵌補(bǔ)法修復(fù) 材料：非受力產(chǎn)生的裂縫，可采用水泥漿封閉；一般用環(huán)氧樹(shù)脂和丙烯酸酯類(lèi)（甲凝）等化學(xué)材料。 4． 改變結(jié)構(gòu)剛度加固法 該方法一般多用于提高結(jié)構(gòu)抗水平作用的能力。 6． 注漿加固法 注漿加固法是采用壓力，把具有較好粘接性能的材料注入被加固構(gòu)件內(nèi)部的空隙中，以提高被加固構(gòu)件的完整性、密實(shí)性，提高材料的 強(qiáng)度。使用 其進(jìn)行加固的優(yōu)點(diǎn)是：它具有很高的抗化學(xué)腐蝕能力和支被加固結(jié)構(gòu)的保護(hù)能力，提高了結(jié)構(gòu)耐久性；材料強(qiáng)度高，外貼加固用量少 (厚度小 ) 等。粘鋼加固法是在構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板，以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的一種加固方法。 2． 外包鋼加固法 外包鋼加固可以大幅度提高構(gòu)件的抗壓和抗彎性能，由 于采用型鋼材料，施工周期相對(duì)較短，占用空間也不大，比較廣泛地應(yīng)用于不允許增大截面尺寸，而又需要較大幅度提高承載力的軸心受壓和小偏心受壓構(gòu)件。 加固方案簡(jiǎn)介 結(jié)構(gòu)的一般加固方法：結(jié)構(gòu)的加固方法可以分成兩大類(lèi)，即直接加固法和間接加固法。例如：加斜撐減少梁的跨度、簡(jiǎn)支梁改為連續(xù)結(jié)構(gòu)、增加縱梁數(shù)目、調(diào)換梁位、加大新建邊梁，調(diào)整橫向分布系數(shù)，減輕原梁負(fù)擔(dān)等。 2．橋梁加固與加寬設(shè)計(jì)相結(jié)合 在公路改造設(shè)計(jì)中，很多情況下橋梁加固和加寬是同時(shí)進(jìn)行的。 承載力加固是確保結(jié)構(gòu)安全工作的基礎(chǔ)，是橋梁改造加固設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，其內(nèi)容包括正截面抗彎承載力加固和斜截面抗剪承載力兩部分。 橋梁改造加固方案設(shè)計(jì)的原則 1．分清加固的性質(zhì) 根據(jù)橋梁病害檢測(cè)分析和鑒定評(píng)估結(jié)果，橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)應(yīng)分為：承載力加固（強(qiáng)度加固）、使用功能加固（剛度加固）和耐久性加固等三種情況。 耐久性加固是指對(duì)結(jié)構(gòu)損傷部位進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)，以阻止結(jié)構(gòu)損傷部分的性能繼續(xù)惡化，消除損傷隱患，提高結(jié)構(gòu)的可靠性，提高結(jié)構(gòu)的使用功能，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命。 橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)的方法很多，但是基本上可以劃分為兩大類(lèi)： 第一類(lèi)為改變結(jié)構(gòu)體系，調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力、減輕原梁負(fù)擔(dān)。 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意各種加固方法的綜合利用，通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力，盡量的減輕原梁 2 的負(fù)擔(dān)，將加固補(bǔ)強(qiáng)工作量壓到最少。但是這種加固方法一般對(duì)原有構(gòu)件的尺寸有一定程度的增加，使原有的使用建筑空間變小。 4． 外部粘貼加固法 外部粘貼加固法 是用粘結(jié)劑將鋼板或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等粘貼到構(gòu)件需要加固的部位上，以提高構(gòu)件的承載力和剛度的一種加固方法。在結(jié)構(gòu)加固方面， 1984 年，瑞士國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首先開(kāi)始了外貼纖維復(fù)合材料加固的實(shí)驗(yàn)研究。該方法適用于原有構(gòu)件損傷嚴(yán)重，又需要大幅度提高承載力和剛度的構(gòu)件的加固，也可以用于地基基礎(chǔ)的加固。 1． 增設(shè)構(gòu)件加固法 2． 增設(shè)支點(diǎn)加固法 3． 增加結(jié)構(gòu)整體性加固法 由于整體結(jié)構(gòu)破壞的概率明顯小于單個(gè)構(gòu)件，因此在不加固原有構(gòu)件中任一構(gòu)件的情況下，整體結(jié)構(gòu)可靠度提高了，達(dá)到了結(jié)構(gòu)的目的。 采用體外預(yù)應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)重視各著力點(diǎn)的設(shè)置，保證其牢固可靠、過(guò)渡圓順，并采用嚴(yán)格的防銹措施； 充分考慮預(yù)應(yīng)力損失 注漿法 各類(lèi)混凝土梁橋的裂縫修補(bǔ)。井岡山大橋始建于 1969年， 1970 年 10 月交付使用，設(shè)計(jì)全長(zhǎng) ，設(shè)計(jì)荷載為汽車(chē)－ 13 級(jí)；拖車(chē)－60 ；人群－ 。 2021 年 8 月對(duì)大橋進(jìn)行維修加固，加固設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)按汽車(chē)－ 15 級(jí)、掛車(chē)－80（與原設(shè)計(jì)荷載相當(dāng)）進(jìn)行。工藝流程見(jiàn)圖 2，同時(shí)在掛梁邊梁和 T 構(gòu)箱梁的腹板部分，當(dāng)裂縫寬度大于 ，采用粘圖 6 化學(xué)灌漿工藝流程圖 貼碳纖維布對(duì)裂縫進(jìn)行約束處理。（ 5）對(duì)原人行道、欄桿進(jìn)行全面的檢查、查明病害情況，對(duì)有問(wèn)題的進(jìn)行維修整治。體外束布置如圖 3 所示。 混凝土受彎構(gòu)件可加固性分析 各國(guó)規(guī)范對(duì)比分析 “構(gòu)件的破壞可能表現(xiàn)為脆性破壞或延性破壞，脆性破壞是設(shè)計(jì)中所不期望的，它意味著構(gòu)件立刻喪失承載能力。” （摘譯 ACI3182021） [155]。 3. ACI440F 規(guī)范 ACI440F 參照 ACI318 附錄 B 中的有關(guān)規(guī)定，定義承載能力折減系數(shù)如下： ed c t? 圖 8 凈應(yīng)變示意圖 圖 9 折減系數(shù)與凈應(yīng)變 t? = 螺旋箍筋 t? = cd = cd = t???? 受壓控制 受拉控制 過(guò)渡區(qū) t???? t? = 8 0 , 05 0( ) 0 , 05 0 ,ss sysy ssys sy???? ? ????? ?? ??? ? ? ????? ?? s? —— 最外層鋼筋極限狀態(tài)時(shí)應(yīng)變； sy? —— 鋼筋屈服應(yīng)變； 4. CHBDC 第 16 章和