粘贴加固混凝土弯箱梁桥的方案比选及优化研究

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1、粘贴加固混凝土弯箱梁桥的方案比选及优化研究第一章绪论1.1研究背景及意义改革开放以来，我国陆续修建了许多具有代表意义的跨江跨海大桥，在世界桥梁建设史上占有了一席之地。桥梁被喻为交通体系的咽喉，其在影响国民经济发展的整个交通体系中的作用不言而喻。因此，保障桥梁结构的安全不仅对区域交通发展至关重要，而且具有重大的社会影响和经济价值。桥梁作为结构物的一种类型，同其他结构物类似，也具有其内在的生命周期：结构的建造期结构的使用期结构的老化与维修期[1]。迅猛增加的交通量和大量行驶的重车使得我国的桥梁长期在超载情况下服役。此外，很

2、大一部分现役桥梁于20世纪八九十年代建成，由于年代久远，加之建桥时期资金量的短缺，设计标准较低，设计与施工的缺陷，以及外界各种不利条件（碱集料反应、混凝土碳化、保护层剥落、氯离子侵蚀、冻融、盐害等），不仅影响结构的美观，而且对桥梁的承载能力和耐久性产生不同程度的影响，甚至威胁交通安全。部分因承载能力不足造成的服役桥梁事故见表1.1、图1.1~1.4。.......1.2国内外旧桥加固研究现状混凝土桥梁损伤与耐久性问题，是世界性难题。不仅存在于我国，而且在一些经济发达国家也是司空见惯，由于基础设施建成年代久远，受外界不良

3、环境、设计荷载等级低等因素影响，其维修加固任务显得尤为迫切。如美国、德国、法国、日本等交通发达国家，已迎来桥梁维修加固的高峰期，需要改造的桥梁数量与改造资金数目惊人。比如美国近半数左右的桥梁建成于1940年以前，截止到2007年底，全美国共有桥梁近60万座，其中将近1/3的桥梁存在不同程度的损害，如承载能力不足、使用功能缺陷、耐久性不足等问题。统计资料显示，美国约有13.3万座桥梁需对旧桥限载，大约6000座桥梁禁止通行，平均每年约180座桥梁遭受不同程度的破坏[3]。20世纪90年代英国交通部门采用随机抽样的方法调查

4、了本国公路桥梁的实际运营状况。结果显示，200座左右的钢筋混凝土桥梁中约有32%的桥梁存在不同程度的破损，普遍出现材料构件损伤和结构功能退化等损伤，影响交通系统的正常运转。粗略估计修复这些桥梁将使英国花费10多年的时间，耗费多达6000多万英镑[4]。诸如印度，约15%的桥梁需要拆除重建，每年约10%的桥梁亟待修缮加固。更值得一提的是，在美国加州与荷兰，曾出现过当地财政无法负担超载引起的桥梁加固费用的现象[5]。此类现象不是个例，而是普遍存在于世界上所有国家。因此，如何对旧桥检测、合理评价并进行技术改造已成为国际桥梁界

5、广泛关注的课题。桥梁加固是指在构件损伤或结构抗力不足时，对桥梁进行的技术改造和修缮。国外研究人员对旧桥加固理论方法的研究工作开展较早，其所做的研究工作如下。......第二章桥梁常见病害及加固方法2.1混凝土桥梁常见病害及原因分析钢筋混凝土结构是最为常见的桥梁结构形式之一，其主要由水泥、粗细骨料、添加剂、钢筋等多种材料组合而成的一种人工石材。按照配筋与否可划分为素混凝土、普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土三种形式。就混凝土而言，其受力特点为抗压强度高，抗拉强度低，且塑性变形能力小。因此普通钢筋混凝土桥梁的单跨跨越能力受到

6、限制，一般在15~30m之间，若进一步增大跨径，混凝土抗拉强度低的劣势便暴露无遗，影响结构正常使用和耐久性。而预应力结构由于事先张拉钢筋，对混凝土预先施加了压应力，这样便可以延缓混凝土结构裂缝的产生，增强结构的跨越能力。此外，预应力结构还可以将截面做的十分轻巧，大大减轻了自重。鉴于以上优点，在实际工程中，预应力桥梁被广泛采用。公路桥梁结构随着时间的推移，受所处自然环境及外界使用条件的影响，长期运营的混凝土桥梁会发生各种类型的病害和损伤，造成结构承载能力退化，耐久性降低。加之道路等级的不断提高，交通量的快速增长，致使桥梁

7、结构的病害发展趋势愈加严重。.........2.2桥梁加固的基本概念桥梁维修与加固是两个不同的概念，但目前经常将它们放在一起使用，人们对二者的理解常常产生交叉。损坏桥梁的处治包含维修与加固两部分，其区分依据是桥梁缺陷、破损原因和受损程度的不同。一般而言，桥梁维修主要是为了提高结构的工作性能或者保持桥梁使用的耐久性，而加固则主要提高的是桥梁的承载能力和正常使用时的可靠度，简而言之，维修主要提高桥梁舒适性，加固主要提高桥梁的安全性[22]。旧桥加固是一项复杂的系统工程，涵盖桥梁检测、设计、施工等多种影响因素。提出加固方案

8、前，需考虑以上诸多因素的影响，因此是一项很有技术难度的任务。旧桥加固与新建差异很大，具体表现如下。加固设计前应对原结构进行合理检测判定，准确评估其实际工作性能。设计时要本着经济合理适用的加固原则，对原结构能利用的构件要尽量利用，严格比选加固方案，合理选择材料用量，达到较为经济合理的效果。大量工程实践已经证明，加固在提高原桥承载能力