钢板-混凝土组合加固方法在混凝土连续箱梁桥的应用研究

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1、长安大学硕士学位论文第1章绪论1.1引言混凝土连续箱梁桥具有结构构造形式简单、跨越能力大、抗扭性能好以及经济性能良好等优点，在大跨径混凝土桥梁中得到了广泛应用。但随着运营时间的增长，混凝土箱梁桥的病害现象日益显著。我国《第二次全国公路普查主要数据公报》显示：在设计、施工及使用过程中，由于桥梁多种因素的影响，已建成的278809座桥梁中有9597座被定性为危桥；1/3以上的桥梁存在结构性缺陷或功能性隐患问题，桥梁承载能力不足现象在旧桥中广泛存在，并影响桥梁的安全运营。1978年开始，美国运用4年时间进行

2、了其全国公路桥梁调查，结果显示，40%以上的公路桥梁均有不同程度的桥梁病害现象，部分桥梁因其结构强度降低已不能继续运营。日本、法国等国家调查结果表明，其桥梁病害现象也不容忽视。因此，有效解决既有桥梁的病害现象，进行桥梁的加固和维修工作成为全世界工程领域的亟待解决的问题。探索高效、经济的桥梁加固和维修方法，成为桥梁工程加固人员的重要任务。1.2预应力混凝土连续箱梁桥主要病害原因及加固方法1.2.1预应力混凝土连续箱梁桥主要病害原因运营多年的混凝土桥梁在自然环境以及荷载作用下，出现桥面铺装、伸缩缝损毁以及

3、梁体结构裂缝开展等病害，逐渐导致桥梁结构的承载力降低，影响结构的正常使用。造成这些桥梁病害的主要原因有以下几个方面：（1）设计荷载不能满足现今需求。很多桥梁是根据我国60年代至80年代颁布的规范所设计的，其荷载等级较低。而随着现阶段交通量的增大，这些桥梁普遍出现一系列的桥梁病害问题。（2）超载和超限等现象屡见不鲜，使得桥梁结构的安全性降低。（3）桥梁结构的老化现象加剧。随着桥梁运营时间和交通量的逐渐增加，梁体在大气中受到大自然各种因素的影响，梁体裂缝逐渐扩展，梁体内的钢筋受到有害介质的侵蚀而逐渐锈蚀，

4、其受力性能逐渐降低，进一步加剧了桥梁使用寿命的缩短现象。1第1章绪论1.1预应力混凝土连续箱梁桥主要加固方法目前国内外常用的加固方法主要包括以下几种：传统增大截面面积加固方法、粘贴钢板或纤维复合材料加固方法、增设纵梁或横向联系加固方法、张拉体外预应力束加固方法以及改变结构受力体系加固方法。通过增加受力主筋和喷射混凝土的方法增大主梁截面尺寸的加固方式为传统的增大截面面积加固方法。此种加固方式通过增加桥梁刚度来提高桥梁结构承载力，达到加固桥梁的目的。该加固方法施工耗时较长，加固后通常将减小桥梁的净空。粘贴

5、钢板或纤维复合材料加固方法目前在国内外加固项目中应用较为广泛，并且加固方法也较为成熟，并编写了一系列的相关规程[1~6]。其中，粘贴钢板加固方法在上世纪90年代运用最为广泛，并发展了“钢粘钢”、“湿包钢灌浇”、“点焊湿包钢”等改良的粘贴钢板加固技术。纤维复合材料加固方法为上世纪80年代末发展起来的新型加固技术，由于纤维复合材料具有良好的抗拉、抗腐蚀以及抗疲劳性能，并且其质量轻，直至今天也是较为常用的一种加固方法。粘贴钢板或纤维复合材料加固方法施工简便、造价经济，并且基本不改变结构的外形，但在提高结构的

6、承载力以及耐久性方便仍然具有一定的局限性。增设纵梁或横向联系加固方法是在保证桥梁地基及其下部结构可以提供足够承载力的情况下，通过增加受力主梁数量或加强桥梁受力主梁间横向联系的方式提高桥梁结构的承载能力。该种加固方法施工较为复杂，耗时较长，影响桥梁的正常运营。张拉体外预应力束加固方法一般通过在梁体外布设拉杆或撑杆，并将其锚固于被加固梁体上，通过施加拉杆或撑杆预应力的方式来改变原结构的内力分布，达到提高结构承载力的目的。该加固方法一般不影响桥梁的正常运营，但对原结构的外观有一定的影响。改变结构受力体系加固

7、法是通过增设桥梁附加构件或加强构件间联系的方式，以改变桥梁结构体系的受力方式，达到提高桥梁承载力的目的，如简支转连续等加固方法。该种加固方法耗时较长，影响桥梁的正常运营。如上所述，现有的加固方式各有其利弊，而旧桥危桥的加固改造任务迫在眉睫，因此，不断探索行之有效、经济合理的加固方式成为当今工程领域研究的重点内容。2长安大学硕士学位论文1.1钢板-混凝土组合加固方法国内外研究现状1.2.1钢板-混凝土组合加固方法的特点钢板-混凝土组合加固方法是通过剪力连接件将新加混凝土和加固钢板协同工作，充分发挥钢板抗

8、拉强度好，混凝土抗压性能好的优势，结合传统的增大截面面积加固方法和粘贴钢板加固方法，将钢混组合结构的基本原理运用到工程加固领域的一种新型加固方法。其加固箱梁截面形式如图1.1所示。图1.1钢板-混凝土组合加固箱梁断面钢板-混凝土组合加固方法其钢板可布置在梁的底部以增加结构的抗弯承载力；也可以布置在梁的侧面，以增加结构的抗剪承载力。钢板-混凝土组合加固方法剪力连接件大多选用栓钉剪力连接件，少量加固实例采用PBL剪力连接件，其保证钢和混凝土协同工作机理如图1