公路桥梁加固设计规范 向中富.

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1 公路桥梁加固设计规范 向中富

2 桥梁维护加固的重要性 即使是设计、施工质量均好的桥梁，其使用价值（特别是安全性）随着 桥梁的使用时间增加而不断降低，当使用价值降至安全限值时，必须通 过维修加固，维持、提高其使用价值，该过程在设计期限内持续发生。 为了确保桥梁健康、安全，养护不容忽视。如果养护到位，使用价值维 持过程发生频度就会低得多；假如桥梁设计、施工质量均好，养护就相 对容易。遗憾的是：材料仍然会有缺陷、许多构件的寿命有限，支座和 伸缩缝需要保健、更换。。。 ； 例如，斜拉索的寿命至少50 年，要能 达到该寿命，定时的检测和养护是不可或缺的！ 养护的程序和时程都应该在设计时予以充分考虑。养护和更换部分构件 的成本也应该考虑。如果设计未考虑，管养部门应予以补充。

3 桥梁维护加固的重要性 对于设计寿命一百年（有的要求达到150年。。。）的桥梁， 因为设计、施工、养护质量的不到位，致使桥梁寿命
降低，提前重建，例如仅30年就重建，就相当于损失 了70%的经济效益。 如此大的损失，社会是难以负担 的，这实际上是把维修，重建，甚至危害遗留给我们 的下一代。极不公平！ 应当引起大家的重视。

4 桥梁维护加固的重要性 建设速度快，设计、施工、 监理难免不到位，桥梁工程先 天性质量值得高度重视。桥梁 设计3—5月，施工1—3年，管
养则需100年，可见， 桥梁能 否100年安全使用的关键就落到 维护与加固上。

5 搞好桥梁维护加固的对策 ●作好十到位： 认识到位、组织到位、人才到位、经费到位、技术到位、专业到位、条件到位、规范到位、信息到位、监管到位
●完善管养（监测、检测、评估、加固）规范化 ●严格监测、检测、评估、加固设计与实施管理 ●提高从业人员素质，确保管养专业力量 ●保证投入，改善条件，积极引进新的理念、技术、工艺 ●管理工程学的研究与兴起

6 桥梁加固设计规范颁布的意义 树立桥梁维护加固意识 统一桥梁维护加固认识 规范桥梁维护加固行为 提高桥梁维护加固质量 保证桥梁维护加固效益

7 桥梁加固设计规范体系 总则 一般规定 通用材料 各种构件加固方法、构造、计算 各种桥梁加固方法、构造、计算

8 桥梁加固设计规范主要内容 桥梁加固设计原则、程序与基本要求 梁桥加固 桥梁加固材料 常用构建加固 各类桥梁加固 桥梁下部结构及基础加固
桥梁抗震加固 混凝土裂缝处理；支座、伸缩缝更换

9 桥梁加固设计规范——总则 ■背景：贯彻国家有关政策法规，规范、提高加固 及设计水平； ■目的：满足安全适用、技术可靠、经久耐用、经
济合理、环境保护的要求。 ■范围：各类公路桥梁恢复使用功能、提高承载能 力、增强安全性和耐久性的加固设计。

10 桥梁加固设计规范——总则 ■前提： 桥梁技术状况、承载能力评定，建设方案 的社会、经济、技术比较。
■特殊要求：有特殊要求的桥梁荷载标准、 加固设 计基准期、功能要求由委托方提出。 ■特别提示：除满足本规范外， 加固设计尚应符合 国家、行业现行标准、规范。

11 桥梁加固设计规范——基本规定 ■桥梁的可加固性 ■委托方的要求 ■不损伤原结构，不造成新的损伤 ■加固设计得针对性 ■抗震等专门验算
一般规定 ■桥梁的可加固性 ■委托方的要求 ■不损伤原结构，不造成新的损伤 ■加固设计得针对性 ■抗震等专门验算 ■加固实施应充分考虑结构倾斜、失稳、坍塌等可能性 ■加固方案的论证及技术、经济比选

12 桥梁加固设计规范——基本规定 ■综合经济性 优秀的设计强调全寿命成本最底。 桥梁维护加固也存在投入与效果的关系问题。维护
加固本身就比新建难度大，方案制定应充分考虑维 护加固后的使用效果与寿命。 美国钢筋混凝土维护费用的五倍定律： 少投入 美圆 开始出现锈蚀 美圆 顺钢筋开裂 美圆 钢筋严重锈蚀 美圆

13 桥梁加固设计规范——基本规定 ■分阶段受力原则 ■平截面假定
设计计算基本假定 ■分阶段受力原则 ■平截面假定 ■在极限状态下，原结构受压区边缘混凝土的应变达到极限值，截面受压区应力可以简化为矩形计算，抗压强度取混凝土设计强度。 ■在极限状态下，原结构受拉区钢筋仍为理想弹塑性材料，抗拉强度取抗拉设计强度。 ■混凝土结构加固后的极限承载力，应以原结构截面中混凝土或钢筋设计强度值控制。

14 桥梁加固设计规范——基本规定 基本原则与程序 ■ 依据原桥梁竣工图或设计图及检测评估报告、必要的现场核对
■ 应考虑病害影响、材料劣化、新旧材料的结合性能及材性差异 ■ 加固设计应进行各施工阶段构件的强度、稳定及结构变形验算 ■ 加固后的结构验算应考虑附加荷载（温度变化等）的影响 ■ 改变结构体系加固时不宜出现超越材料允许的应力值 ■ 加固验算应根据桥梁建设年代的设计荷载、材料性能进行相应计算 ■ 加固可研（含估算）→初步设计（含概算）→施工图设计（含预算）

15 桥梁加固材料——选用原则 1.桥梁加固用材料的品种、规格及使用性能，应符合国家、行业相关标准的规定，并满足设计要求;
2.采用纤维复合材料加固桥梁结构时，应采用与此纤维材料相配套的树脂类找平、粘结和表面防护材料。 3.桥梁加固用新材料必须通过相 关管理部门组织的技术鉴定。

16 桥梁加固材料——混凝土 1、等级要求： 2、其他要求： 桥梁结构加固用混凝土的强度等级应比原结构构件提高一级
采用普通混凝土加固时：不得小于C30 采用预应力混凝土加固时：不得小于C40 2、其他要求： 水泥的品种、性能和质量； 骨料的品种和质量； 拌和用水质量； 掺加粉煤灰质量； 外加剂质量

17 桥梁加固材料——钢材 1、基本要求： 2、体外预应力索： 应采用防腐性能可靠的产品，宜采用成品索
普通钢筋、钢板、型钢、扁钢、钢管、预应力钢材、焊接材料、螺栓均应满足国家、行业现行相关规范及设计要求 2、体外预应力索： 应采用防腐性能可靠的产品，宜采用成品索 若采用环氧涂层预应力钢材，应检测涂层的质量和主要性能指标

18 纤维复合材料－混凝土正拉粘结强度（MPa）
桥梁加固材料——纤维复合材料 性能项目 纤维类别 抗拉强度 标准值（MPa） 弹性模量 （MPa） 伸长率（%） 弯曲 强度（MPa） 纤维复合材料－混凝土正拉粘结强度（MPa） 层间剪切强度 碳 纤 维 布材 Ⅰ级 ≥3400 ≥2.4×105 ≥1.7 ≥700 ≥2.5 且为混凝土内聚破坏 ≥45 Ⅱ级 ≥3000 ≥2.1×105 ≥1.5 ≥600 ≥35 板材 ≥2400 ≥1.6×105 － ≥50 ≥2000 ≥1.4×105 ≥40 玻璃 纤维 S型（高强） ≥2200 ≥1.0×105 E型（无碱） ≥1500 ≥7.2×104 ≥2.0 ≥500 2、加固用纤维复合材料与胶粘剂应进行适配性检验 抗拉强度标准值 纤维复合材料与混凝土正拉粘结强度 层间剪切强度

19 桥梁加固材料——胶粘剂 1、根据所加固结构的重要程度分为A级胶与B级胶： 2、混凝土桥梁加固用胶粘剂 A级胶——用于重要结构或构件的加固
其钢－钢粘接抗剪性能必须经过湿热老化检验合格;经湿热老化后 的试件，应在常温条件下进行钢－钢粘接拉伸抗剪试验，其强度降低 的百分率（％）应符合下列要求： A级胶不得大于10％ B级胶不得大于15％

20 桥梁加固材料——胶粘剂 3、桥梁加固用浸渍、粘贴纤维复合材料的胶粘剂所采用的底胶与修补胶应与之相适配；不得采用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂。
4、粘贴钢板用胶粘剂与植筋锚固用胶粘剂在安全性能指标上是有区别的，不能混用；植筋锚固用胶粘剂其填料须在工厂制胶时添加，严禁在施工现场加入。 5、混凝土桥梁加固用胶粘剂应进行毒性检验；不得使用乙二胺作 为固化剂；不得在其中掺入挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂。 6、寒冷地区桥梁加固用胶粘剂应通过耐冻融性能检验。

21 在产品说明书规定的压力下，能注入宽度为0.1mm。
桥梁加固材料——裂缝修补材料 裂缝修补用胶（注射剂）安全性能指标 性能项目 性能指标 胶体性能 抗拉强度（MPa） ≥20 抗拉弹性模量（MPa） ≥1500 抗压强度（MPa） ≥50 抗弯强度（MPa） ≥30，且不得呈脆性破坏 钢－钢拉伸抗剪强度标准值（MPa） ≥10 不挥发物含量（固体含量）（％） ≥99 可灌注性 在产品说明书规定的压力下，能注入宽度为0.1mm。

22 桥梁加固材料——裂缝修补材料 裂缝修补用聚合物水泥注浆料安全性能指标 性能项目 性能指标 浆体性能 劈裂抗拉强度（MPa） ≥5
≥40 抗折强度（MPa） ≥10 注浆料与混凝土正拉粘结强度（MPa） ≥2.5 且为混凝土破坏

23 桥梁加固材料——混凝土表面修补材料 混凝土（砂浆） 聚合物水泥混凝土（砂浆） 改性环氧混凝土（砂浆） 钢筋防锈 渗透型阻锈剂
可采用丙烯酸类、聚氨脂类、硅烷类或环氧类涂料 表面防护

24 梁式桥加固——加固对象与方法 施加体外预应力 改变结构体系 增大截面 需进行加固 粘贴钢板 粘贴纤维复合材料 更换主梁 增强横向整体性
构件强度不满足 增大截面 构件刚度不满足 需进行加固 粘贴钢板 桥梁稳定性不满足 粘贴纤维复合材料 桥梁耐久性不满足 更换主梁 增强横向整体性

25 梁式桥加固——简支梁、板桥 抗弯能力不足 挠度过大 施加体外预应力法 增大截面法；简支变连续法 当承载力提高 幅度不大时 粘贴钢板
粘贴纤维复合材料 个别主梁病害严重 其他主梁良好 更换主梁法 梁、板 横向联系不足 增强横梁 加强桥面横向联系；增设横向预应力 斜截面抗剪不足 增大截面；施加体外预应力 粘贴钢板；粘贴纤维复合材料 沿预应力钢束位置 纵向开裂 封闭裂缝 耐久性处理

26 齿板局部成压不足引起齿板破 坏或锚固区箱梁局部开裂
梁式桥加固——连续梁、连续刚构 箱梁刚度不足 严重下挠 施加体外预应力法 改变结构体系法 箱梁抗剪承载力不足 增大截面、增设竖向预应力 粘贴钢板、粘贴纤维复合材料 箱梁抗弯承载力不足 粘贴钢板或纤维复合材料、增大截面 箱梁顶、底板因承载力不足产 生纵向开裂 粘贴钢板 粘贴纤维复合材料；增设横肋 齿板局部成压不足引起齿板破 坏或锚固区箱梁局部开裂 增大截面 牛腿开裂 粘贴钢板、粘贴碳纤维板材 施加体外预应力

27 梁式桥加固——加固计算要点 横向分布 整体计算 空间计算
增强横向整体性、加强桥面横向联系、增设主梁、粘贴法或增大截面加固部分主梁（板）的横向分布计算，应计入增强后结构刚度的变化。 整体计算 结构加固后应进行整体计算，并应考虑加强部分对结构刚度的贡献。 空间计算 齿板、牛腿、转向装置等构造局部应力分析宜按空间结构计算。

28 采用体外预应力加固时，箱梁齿板应尽量靠近承托布置。
梁式桥加固——加固构造要求 更换混凝土铺装层，应将原有混凝土调平层和桥面铺装清除。在原桥面板上设置齿形剪力槽或采取植筋的措施来增强结合面的抗剪强度。 更换（新增）主梁（板）加固时，应清除拟更换（新增）主梁（板）梁侧各1.0m范围内的桥面铺装。 采用体外预应力加固时，箱梁齿板应尽量靠近承托布置。 增强横向联系宜在梁（板）端部及其他控制截面进行。新增横梁（横隔板）应采取措施与原结构可靠锚固。 其他构造要求见相关加固方法的构造要求。

29 梁式桥加固——预应力混凝土弯箱梁桥加固实例
概况 4×28＋2×40.5＋5×28米 预应力混凝土连续弯梁（R=125m） 变截面、直腹板、单箱单室 支架现浇 主要缺陷 底板裂缝（δmax=1.5mm） 腹板裂缝 主要原因 预应力布设不足 刚度和强度均不足 (主孔跨中截面梁高1.5m、支点截面梁高2.0m)

30 梁式桥加固——预应力混凝土弯箱梁桥加固实例
加固方案 新增曲线预应力(2×2×15φ15.24) 加厚腹板 局部粘贴钢板 裂缝灌浇、封闭

31 梁式桥加固——预应力混凝土连续刚构加固实例
工程概况 主跨140m+240m＋140m 预应力混凝土连续刚构 变截面、直腹板、单箱单室(箱宽22m) 悬臂浇筑

32 梁式桥加固——预应力混凝土连续刚构加固实例
主要原因 墩顶索布设不足 截面选择不佳(剪力滞效应明显) 无下弯索,竖向预应力损失估计不足 主要缺陷 主跨跨中下挠31.7cm 腹板与底板交接处裂缝（3mm） 主跨80至160m范围腹板开裂 箱梁顶板纵向开裂 加固方案 墩顶增设体外预应力钢束(12×19φ15.24) 局部粘贴钢板 裂缝灌浇、封闭

33 梁式桥加固——预应力混凝土连续刚构加固实例
1 2 2 1

34 梁式桥加固——预应力混凝土连续刚构加固实例

35 梁式桥加固——预应力混凝土连续刚构加固实例

36 拱式桥加固——加固方法 圬工拱桥： 双曲拱桥： 桁架、刚架拱桥： 钢筋混凝土箱板（肋）拱桥： 钢管混凝土拱桥：
增大主拱截面、调整拱上建筑恒载、增强横向整体性 圬工拱桥： 双曲拱桥： 增大截面或改变截面形式、粘贴钢板及纤维复合材料增强横向整体性 桁架、刚架拱桥： 增强横向整体性、粘贴钢板及纤维复合材料、施加体外预应力以及增大构件截面 钢筋混凝土箱板（肋）拱桥： 增大截面、调整拱上建筑恒载、增加拱肋、增强横向整体性以及粘贴纤维复合材料 钢管混凝土拱桥： 外套钢管混凝土增大截面、粘贴纤维复合材料、更换吊杆或系杆、改善桥面系结构以及增强横向整体性

37 Unified & Flexible Administration
拱式桥加固——加固计算 计算参数 计算应考虑结构损伤、材料劣化、新旧材料的结合性能 及材性差异等因素的影响。材料、几何等参数应通过实 测确定。 增大主拱截面加固时，新浇混凝土与原混凝土或砌体结合面的抗剪能力应满足要求；应计入新增混凝土收缩徐变引起的结构内力（应力）重分布。 内力（应力） 重分布 分阶段受力 增大主拱混凝土截面或在主拱圈上粘贴钢板和纤维复合材料加固时应分阶段计算受力。 吊架/支架 施工 吊架方式新增主拱圈截面混凝土恒载由原拱承担；支架方式新增主拱圈截面混凝土恒载由加固后的组合截面拱承担；加固中临时卸除荷载的恢复及使用荷载由加固后的组合截面拱承担。 平截面假定 Unified & Flexible Administration 采用混凝土增大主拱圈截面或在主拱圈上粘贴钢板或纤维复合材料加固时，根据平截面假定计算原拱圈和新增部分的应力。

38 拱式桥加固——钢管混凝土拱桥加固实例 工程概况 加固方案 2×120米中承式钢管混凝土拱桥 哑铃型钢管、高强钢丝吊杆 桥面系为简支纵横梁体系
更换吊杆、调整桥面铺装标高 钢管拱肋、风撑防护 新增K撑 横梁及桥台裂缝灌浆、修补

39 拱式桥加固——钢管混凝土拱桥加固实例 新增K撑构造

40 拱式桥加固——钢管混凝土拱桥加固实例 吊带安装构造示意 钢管拱肋、风撑防护示意

41 悬索桥、斜拉桥加固——加固对象与设计要点
悬索桥主缆不宜更换或加强 1 采用钢构件时应进行防腐涂装设计 3 主缆及锚碇、索鞍、锚头应进行可靠的防、排水处理 4 主缆或锚碇承载能力不足时可降低荷载等级使用 2 悬索桥加劲梁、索塔或整体刚度不足 加固 更换 斜拉桥主梁、桥塔或整体刚度不满足 悬索桥吊索(杆)索损伤或承载力不足 斜拉桥斜拉索损伤或承载力不足

42 悬索桥、斜拉桥加固——加固方法 悬索桥常用加固方法 斜拉桥常用加固方法 整体加固： 整体加固： 局部加固： 局部加固： 更换吊索（杆）
增设斜拉索 设置中央扣 加强加劲梁风构等 局部加固： 更换加劲梁构件 增大截面 粘贴钢板 粘贴纤维复合材料等 整体加固： 更换斜拉索 增设辅助墩 增设纵、横向主梁限位装置 增设斜拉索减振装置等 局部加固： 增大截面 粘贴钢板 粘贴纤维复合材料等

43 悬索桥加固实例 工程概况 240m的单跨钢桁架加劲梁悬索桥 悬索矢跨比为1/10 华伦式钢桁加劲梁、门式桥塔 吊索：高强度镀锌钢丝
主缆：由19根高强镀锌索股组成

44 悬索桥加固实例 主要原因 桥区山体裂隙发育，影响锚室安全 主梁横向刚度过小，刚构件破损 吊杆及缆索破损，索力损失 塔顶索鞍偏位，抵死

45 悬索桥加固实例 加固方案 对钢桁梁局部增加钢构件，提高钢横梁的刚度 调整或更换部分吊杆及节点 更换桥面板及铺装层 对主缆进行除湿及防腐处理

46 钢桥、钢混组合桥加固——加固对象与设计要点
加大截面法(加焊钢板、型钢) 粘贴碳纤维复合材料、加大连接强度、增设体外预应力、改变结构受力体系、减轻荷载及阻止裂纹扩展等方法。 构件强度不满足 钢桥 稳定性不满足 进行 加固 构件疲劳不满足 粘贴钢板，增加混凝土桥面板厚度 ，施加体外预应力或粘贴碳纤维复合材料等方法 。 钢-混组合桥 构件变形不满足 几何偏差不满足

47 钢桥、钢混组合桥加固——钢结构加固计算原则
●结构内力分析时，应考虑结构的实际有效截面面积和结构加固受力特点，确保新增部分与原结构共同工作。计算截面抗弯承载力时，须考虑加固材料的应变滞后效应。 ●当采用新增杆件并导致结构体系发生变化或重量增加时，应对结构及桥梁基础进行验算。 ●对钢桥或钢-混凝土组合梁桥进行正常使用极限状态的应力、变形和疲劳计算时，应取用各种作用效应的标准值；对其承载能力极限状态的强度验算时，应取用各种作用效应的设计组合值。

48 桥梁下部结构加固——加固部位与方法 采用施加体外预应力、增大截面、粘贴钢板或纤维复合材料等方法加固 盖梁
采用增大截面、钢套管内灌混凝土、粘贴纤维复合材料或钢板等方法加固 墩柱 采用外包钢筋混凝土套箍、更换台后填土、增设辅助挡土墙、框架梁加注浆锚杆等方法加固。 台身 采用增大基础底面积、增大桩头面积增加基桩、增设支撑梁等方法加固。 基础 可采用高压旋喷注浆、土体注浆等方法加固。 地基 基础冲刷过大，可采用抛石、砌石防护、石笼、板桩防护、上游设导流坝、下游设拦砂坝等方法加固。 基础冲刷

49 桥梁下部结构加固——加固实例 某预应力混凝土T梁桥，下部结构为柱式墩、桩基础 主要病害： 桩柱连接处混凝土严重破损、钢筋锈蚀
加固方案： 增大截面法处置桩柱连接处破损颈缩

50 桥梁下部结构加固——加固实例

51 抗震加固——地震引起的破坏 ★落梁 ★盖梁破坏 ★结点破坏 ★墩柱破坏 ★桥台沉陷 ★支座破坏 ★伸缩缝破坏

52 抗震加固——抗震评估 初评估： 综合考虑桥梁结构的重要性、结构的实际情况和经济性等因素，确定桥梁是否处于高地震危险性状况以及是否需要加固。
详细评估： 对初步评估阶段确定的需要加固的桥梁进行抗震性能的详细评估，评估时应尽可能地了解结构的实际性能以及在不同水平地震作用下所处的状态 。

53 抗震加固——桥墩加固 增大截面加固法： 在墩柱的外增加混凝土并配置纵、横向钢筋，纵筋必须锚固在承台中。承台也相应进行加固。增大截面加固法通常采用的型式有圆形、矩形 ；加固方式可分为：全截面加固和部分截面加固。

54 抗震加固——桥墩加固 增大截面加固法： 外包钢管加固法：
圆形桥墩采用薄钢管外包塑性铰区的加固技术时，宜采用两块半圆形的钢管现场沿竖向接缝焊接而成，钢管的内径比桥墩直径略大，空隙中灌注微膨胀水泥砂浆，钢管的下端与承台顶面应有40mm的间隙。

55 抗震加固——桥墩加固 粘帖纤维复合材料加固法： 圆形桥墩采用纤维复合材料外包塑性铰区的加固技术方法，该法可有效提高混泥土柱的延性。

56 抗震加固——基础加固 在承台的顶面、底面增加厚度提高其抗弯刚度 1 设置预应力，提高承台抗弯强度
增加承台厚度、竖向钢筋或预应力，提高承台抗剪强度 2 扩大承台尺寸、增加抗拉桩，提高基础抗倾覆能力 3

57 抗震加固——防落梁措施 防落梁装置的基本要求： 有足够的变形能力，不影响主梁的正常使用功能； 不妨碍支座的移动或转动等功能，
便于支座的维护管理； 有足够的强度，能有效防止地震落梁。

58 抗震加固——减隔震措施 减隔震措施的基本要求： 1 2 3 4
当桥梁中有刚性墩，桥的基本振动周期比较短（如周期值位于规范设计谱的平台段）、桥墩高度相差较大或桥址区的预期地面运动特性主要能量集中在高频段时，可采用减隔震措施。 1 减隔震支座应具有足够的刚度和屈服强度，避免在正常使用条件下出现因风荷载、制动力等引起的桥梁有害振动。 3 设置减隔震支座时，应保证相邻上部结构之间具有足够的位移空间。 4 当基础土层不稳定、原有结构的固有周期比较长、位于软弱场地易引起共振或支座中出现负反力时，不宜采用减隔震措施。 2

59 裂缝处理——一般规定 桥梁混凝土裂缝一般分为结构性裂缝和非结构性裂缝 。 桥梁混凝土构件裂缝的处理，应分析裂缝的成因。
当裂缝区的钢筋锈蚀时，应先对钢筋进行除锈，再进行裂缝修补 。 裂缝修补后，可进行表观处理 。 桥梁混凝土构件裂缝的处理，应分析裂缝的成因。

60 裂缝处理——处理方法 根据裂缝性质，随宽度、深度不同选择不同处理方法 自动低压 渗注法 压力灌注法 表面封闭法 缝宽≥0.15mm