【正文】 x?? （式中 02x 為二期荷載效應作用后截面變形零點至截面受壓邊緣的距離， ? 為受壓區(qū)高度折減系數(shù)， 對 C50 以下混凝土，取 ?? ）； ④在極限狀態(tài)下原梁受拉鋼筋應力取抗拉強度設計值 sdf （或 pdf ），受壓鋼筋的應力取抗壓強度設計值 sdf? ； ⑤在極限狀態(tài)下，后加鋼筋（或其它纖維復合材料）的應力由其應變確定，即取 R R RE??? ，但應小于其抗拉強度設計值 Rdf 。 橋梁加固薄弱受彎構件斜截面一般采用粘貼鋼板（或其它纖維復合材料）增加斜筋或箍筋截面面積 進行補強。加筋類加固構件的受力特點是，后加鋼筋（或其他纖維復合材料）只承受活載引起的拉應力。 4 橋梁加固薄弱受彎構件承載力極限狀態(tài)計算 橋梁加固薄弱構件分階段受力特點 橋梁結構自重較大，一般均采用帶載加固。 ③體外預應力筋錨固的可靠性是保證全橋安全工作的基礎。 （ 3）方案評述與改進建議 ①該加固設計巧妙地利用了原橋為變高度連續(xù)梁的縱向布置特點和只需對跨中截面抗彎承載力加固的設計要求，采用靠近跨中截面下邊緣通常 布置的直線型體外預應力筋加固補強的原設計方案基本上是合理的。在第二次加固時，做了以下改進： ①取消中間的游動錨板，仍采用通常布置的直線鋼絞線束，鋼鉸線束在一端橋臺張拉，另一端為固定端，采用 OVM 錨具。（見圖 24） 16 張拉千斤頂體外預應力鋼筋布置圖跨中截面厚鋼板端部構造( 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 [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，進一步調查發(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，必需進行加固補強。 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 2號 3號 4號0號 5號 43 22 113 22 43 22 縱筋側點（上：支座，下：跨中）混凝土側點跨中撓度側點坡頭橋橫斷面圖100202101號2號h18201918圖 17 坂頭大橋的一般構造圖 原橋的設計荷載為汽 — 13 級。 ②改用輕質陶礫混凝土橋面鋪裝，減輕橋梁恒載內力。為了加強新舊混凝土之間的聯(lián)系，在原橋面應鑿成齒槽。 （ 3）加固設計要點 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。 二撫公路擴建為二級公路，路基寬度為 12m，行車道寬度為 9m，在橋位處道路 14 雙側加寬，橋面凈空為凈 9+2 ，橋梁的設計荷載提高為汽 — 20，掛 — 100。 （ 5）改進建議 ①蓋梁懸臂接長，若采用體外預應力筋或預應力錨筋技求施工更為方面，結構更為可靠。 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。 查閱原設計圖紙和現(xiàn)場實際核對，原橋為座落于巖盤上的小沉井基礎，橋臺混凝土質量良好，經檢算認為原橋基礎具有較大的超載潛力。 鞍千公路擴建為二級路，路基寬度為 12m，行車道寬度為 9m，在橋位處道路雙側加寬，橋面凈空為凈－ 9+2 ，橋梁的設計荷載提高為汽 — 20，掛 — 100。 從圖 13 中可以看出，形狀參數(shù) /fbb對 T 形截面最大 可加固空間的影響比較大，隨著 /fbb的增加，對應同一原始相對受壓區(qū)高度，其最大可加固空間銳減，這主要是不同截面形狀對加固前后混凝土受壓區(qū)面積相對增量 /r befAA影響較大所造成的。圖 12 為根據(jù)式（ 6）計算所得的 T 形截面（ / ? ， /5fbb? ）原始相對受壓區(qū)高度與最大彎矩承載力相對增量之間的關系。 外貼加固法的既有構件最大可加固空間 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受壓區(qū)高度 ?? ，結合原構件的截面相對受壓區(qū)高度 bef? 即可確定構件的可加固空間。并且，與其他各規(guī)范不同的是，該指標對矩形截面和T 形截面給出了不同的限值要求；我國規(guī)范《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規(guī)范》 JTG D622021 以界限受壓區(qū)高 度為配筋限值；中國工程建設標準化協(xié)會標準《碳纖維布加固修復混凝土結構技術規(guī)程》 CECS146:2021 采用 ?? ＝ b? 。 Dat Duthinh（ 2021）通過 7 片矩形截面外貼 CFRP 加固的 模型梁試驗證實，對于所有的混凝土壓碎破壞狀態(tài)的梁其 J 指標均滿足規(guī)范要求，而大部分的發(fā)生粘結剝離破壞的梁則不滿足 J 指標要求，證實該指標用于采用 FRP 加固的鋼筋混凝土構件的延性控制是可行的。 各國規(guī)范中極少有具體的延性指標規(guī)定，往往都是通過限制最大相對受壓區(qū)高度、截面最大配筋率以及拉區(qū)鋼筋最小應變等措施來間接的予以保證： 1. AASHTO 規(guī)范 美國聯(lián)邦公路設計規(guī)范 中規(guī)定，每種極限狀態(tài)應滿足： i i rYQ R? ?? iY 、 iQ —— 荷載系數(shù)、荷載效應； rR —— 乘有系數(shù)的抗力： nR? ； ? —— ? ＝ DRI??? ，為關于延性 D? 、超靜定性 R? 和重要性 I? 的系數(shù)的乘積； 規(guī)范 條例對強度極限狀態(tài)的檢算中，有關延性的系數(shù)的規(guī)定： D? ＝ ，用于非延性的構件和連接件； D? ＝ ，用于采用額外的措施提高其延性能力的構件和連接件； D? ＝ ，用于符合規(guī)范有關規(guī)定的常規(guī)構件； 條例規(guī)定，對受彎構件（包括預應力和非預應力兩種狀況），其截面最大配筋應滿足： ? 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 條例及其說明規(guī)定：受彎構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)時拉區(qū)最外層鋼筋凈應變大于等于 （極限狀態(tài)以受壓區(qū)混凝土最大應變達到 ），如 圖 所示，鋼筋凈應變是指除去預應力、松 弛以及蠕變應變的應變；受壓控制破壞的界限為極限狀態(tài)時最外層鋼筋小于等于屈服應變，對 Grade60 鋼筋（ 414Mpayf ? ）和預應力鋼筋則??；在受拉控制破壞與受壓控制破壞兩者之間則為過渡狀態(tài)。必要的延性能力是避免脆性破壞的保證，其特點是在發(fā)生任何承載能力喪失之前呈現(xiàn)出較大的非 彈性變形，提供結構失效的警告信號。 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 齒板體外束長束體外束短束橋墩中心線墩線中心橋箱 梁 中 心 線槽口 設計布嘴圖 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 補漏氣處 6 圖 7 箱梁一室體外預 應力束布置示意圖 （ 2）橋臺的加固采用動態(tài)設計的原則，在臺后加 2 根直徑 ，再澆筑承臺與原承臺連接。 恢復橋梁的承載能力部分 在主墩上部鑿開孔洞，在箱梁中采用植筋技術，設置齒板，用體外束（無粘結束）對箱梁進行加固。（ 2）鑿除原橋面鋪裝，全部重新澆筑 40 號鋼纖維混凝土（加筋），由于鋼纖維混凝土抗拉強度較高，并設有較強的鋼筋網(wǎng)，不僅耐磨，抗沖擊，而且對掛梁的橫向剛度有較大提高。針對該橋的具體病害情況，加固分為兩部分：對橋梁病害部分進行維修整治和對橋梁的承載能力進行恢復。上 部構造為 16 孔預應力 T 型剛構，孔徑組成為+14x71+， T 型剛構的懸臂長為 ，鋼筋混凝土掛梁跨徑為 21m， T 構箱梁采用單箱雙室變截面設計；下部結構采用柱式橋墩，沉井基礎。 裂縫寬度小于縫采用表面封閉； 縫寬 ～灌漿封閉； 大于 縫采用鑿槽嵌補法修復 材料：非受力產生的裂縫，可采用水泥漿封閉；一般用環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯類（甲凝）等化學材料。 4． 改變結構剛度加固法 該方法一般多用于提高結構抗水平作用的能力。 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件內部的空隙中，以提高被加固構件的完整性、密實性，提高材料的 強度。使用 其進行加固的優(yōu)點是：它具有很高的抗化學腐蝕能力和支被加固結構的保護能力，提高了結構耐久性；材料強度高，外貼加固用量少 (厚度小 ) 等。粘鋼加固法是在構件表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板，以提高結構構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件的抗壓和抗彎性能，由 于采用型鋼材料，施工周期相對較短，占用空間也不大，比較廣泛地應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件。 加固方案簡介 結構的一般加固方法：結構的加固方法可以分成兩大類，即直接加固法和間接加固法。例如：加斜撐減少梁的跨度、簡支梁改為連續(xù)結構、增加縱梁數(shù)目、調換梁位、加大新建邊梁，調整橫向分布系數(shù)，減輕原梁負擔等。 2．橋梁加固與加寬設計相結合 在公路改造設計中，很多情況下橋梁加固和加寬是同時進行的。 承載力加固是確保結構安全工作的基礎，是橋梁改造加固設計的核心內容，其內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計的原則 1．分清加固的性質 根據(jù)橋梁病害檢測分析和鑒定評估結果，橋梁結構加固設計應分為：承載力加固（強度加固）、使用功能加固（剛度加固）和耐久性加固等三種情況。 耐久性加固是指對結構損傷部位進行修復和補強，以阻止結構損傷部分的性能繼續(xù)惡化，消除損傷隱患，提高結構的可靠性，提高結構的使用功能，延長結構使用壽命。 橋梁加固補強的方法很多，但是基本上可以劃分為兩大類： 第一類為改變結構體系，調整結構內力、減輕原梁負擔。 設計中應注意各種加固方法的綜合利用，通過調整結構內力，盡量的減輕原梁 2 的負擔，將加固補強工作量壓到最少。但是這種加固方法一般對原有構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 是用粘結劑將鋼板或纖維增強復合材料等粘貼到構件需要加固的部位上，以提高構件的承載力和剛度的一種加固方法。在結構加固方面， 1984 年，瑞士國家實驗室首先開始了外貼纖維復合材料加固的實驗研究。該方法適用于原有構件損傷嚴重，又需要大幅度提高承載力和剛度的構件的加固，也可以用于地基基礎的加固。 1． 增設構件加固法 2． 增設支點加固法 3． 增加結構整體性加固法 由于整體結構破壞的概率明顯小于單個構件，因此在不加固原有構件中任一構件的情況下，整體結構可靠度提高了，達到了結構的目的。 采用體外預應力補強時，應重視各著力點的設置，保證其牢固可靠、過渡圓順，并采用嚴格的防銹措施； 充分考慮預應力損失 注漿法 各類混凝土梁橋的裂縫修補。井岡山大橋始建于 1969年， 1970 年 10 月交付使用，設計全長 ，設計荷載為汽車－ 13 級；拖車－60 ；人群－ 。 2021 年 8 月對大橋進行維修加固，加固設計荷載標準按汽車－ 15 級、掛車－80（與原設計荷載相當）進行。工藝流程見圖 2，同時在掛梁邊梁和 T 構箱梁的腹板部分，當裂縫寬度大于 ，采用粘圖 6 化學灌漿工藝流程圖 貼碳纖維布對裂縫進行約束處理。（ 5）對原人行道、欄桿進行全面的檢查、查明病害情況，對有問題的進行維修整治。體外束布置如圖 3 所示。 混凝土受彎構件可加固性分析 各國規(guī)范對比分析 “構件的破壞可能表現(xiàn)為脆性破壞或延性破壞，脆性破壞是設計中所不期望的，它意味著構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 中的有關規(guī)定，定義承載能力折減系數(shù)如下： ed c t? 圖 8 凈應變示意圖 圖 9 折減系數(shù)與凈應變 t? = 螺旋箍筋 t? = cd = cd = t???? 受壓控制 受拉控制 過渡區(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)時應變； sy? —— 鋼筋屈服應變； 4. CHBDC 第 16 章和