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橋梁改造加固方案都有哪些設計原則?


在對橋梁結構病害檢測分析和鑒定評估的基礎上,根據技術經濟條件和使用要求,有針對地制定方案,是橋梁改造加固以及加固方案設計的重要內容。   

分清加固的性質

根據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)、耐久性加固和抗震加固等四種情況。   
1.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加固兩部分。承載力加固一般是采用加大截面尺寸和配筋的方法補充承載大的不足,設計時應考慮橋梁帶載加固分階段受力的特點,注意新加補強材料與原結構的整體工作。   
2.使用功能加固是確保橋梁正常工作的需要,主要是對活載變形或振動過大的構件,加大截面尺寸,增加截面剛度,以滿足結構使用功能要求。   
3.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惡化,消除損傷隱患,提髙結構的可靠性,提高結構的使用功能,延長結構使用壽命。   
4.抗震加固是對遭受地震破壞的結構進行修復、增強結構的延性和整體工作性能、提高結構的抗震能力。


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。在加寬寬度不大的情況下,盡量將加寬部分與原橋連為一體,使新舊橋共同工作,利用新加寬部分,調整原橋內力,減輕原梁負擔,間接達到加固補強的目的。   

注意各種加固補強方法的綜合應用

橋梁加固補強的方法很多,基本上可以劃分為兩大類:
1.第一類為改變結構體系,調整結構內力、減輕原梁負擔。例如:加斜撐減少梁的跨度、簡支梁改為連續結構、增加縱梁數目、調換梁位、加大新建邊梁截面尺寸調整橫向分布系數,減輕原梁負擔等。
2.第二類為加大截面尺寸和配筋,加固薄弱構件。   
對薄弱構件進行加固補強的方法很多,從作用原理可分為兩大類:   
1.在受拉區直接增設抗拉補強材料,例如:補焊鋼筋,粘貼鋼板,粘貼高強復合纖維(碳纖維、芳綸纖維)等。這種加固方法從作用原理上屬被動加固的范疇,設計時必須考慮橋梁帶載加固,分階段受力特點。一期荷載(構件自重與恒載)由原梁承擔,二期荷載(活載)由加固后的組合截面承擔,后加補強材料的強度發揮程度受原梁變形的限制。一般情況下在極限狀態時其應力是達不到其抗拉強度設計值的,特別是采用直接粘貼高強復合纖維加固時受原梁變形的限制,在極限狀態下復合纖維的高強抗拉性能根本無法充分發揮作用,“大馬拉小車”是一種極大的浪費。若不考慮分階段受力特點,過髙的估計了后加補強材料的作用,設計是不安全的。


2.采用預加力原理進行加固補強,例如:體外預應力加固從作用原理上講,預應力加固屬于主動加間的范疇。由于預加力的作用,改善了原梁的應力狀態,提高了原梁的承載能力和抗裂性能。采用預加力加固從根本上解決了后加補強材料的應力滯后問題,可以充分發揮加固補強材料的力學性能,提高了材料的利用效率。   
應該指出,在進行橋梁加固方案設計時,應特別注意的是:在保持原梁截面尺寸不變的前提下,采用上述對受拉區進行補強的方法,加固后截面所能承擔的最大承載力是有限的,承載力提高的幅度取決于原梁的配筋率,與所采用的加固方法無關。在某些情況下,由于原梁的高度較小,相對配筋率較大,單純采用受拉區加固補強,仍不能滿足設計荷載要求時,通常的作法是結合橋面鋪裝層維修,采取有效的構造措施,加強橋面鋪裝層與原梁翼板的整體連接,設計中可考慮部分橋面鋪裝層混凝土參與主梁共二固設計應注意各種細方法的綜合利用,通過調整結構內力,盡量地減輕原梁的負擔,將加固補強工作量壓縮到最少。
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