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1 ICS 点击此处添加中国标准文献分类号 DB 广西壮族自治区地方标准 DB XX/ XXXXX 2016 代替 DB 广西既有桥梁加固设计与施工技术规程 Technical Speciications or Strengthening Design and Construction o Old Bridge in Guangxi ( 征求意见稿 ) XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 广西壮族自治区住房与城乡建设厅布 发

2 广西壮族自治区地方标准 广西既有桥梁加固设计与施工技术规程 Technical Speciications or Strengthening Design and Construction o Old Bridge in Guangxi DBXX/XXXX-2016 主编单位 : 广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院 批准部门 : 广西壮族自治区住房和城乡建设厅 施行日期 :2016 年 XX 月 XX 日 XXXX 出版社 I

3 前 言 按照广西壮族自治区住房和城乡建设厅桂建标 [2015]7 号文的要求, 根据广西特有的环境和条件, 结合以往城市桥梁维修加固的经验, 由南宁市城乡建设委员会 广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院作为主编单位, 完成了 广西既有桥梁加固设计与施工技术规程 ( 以下简称 规程 ) 的编制工作 本规程的编写将按照 中华人民共和国标准化法,(1988 年 12 月 29 日通过 ) 地方标准管理办法 (1999 年 8 月 24 日国家技术监督局第 10 号令 ) 广西壮族自治区地方标准标准管理规定 ( 桂质技监 [2000]185 号 ) 要求进行, 基本术语 符号按照国家标准 工程结构设计基本术语和通用符号 (GBJ ) 和 道路工程术语标准 (GBJ ) 的规定采用 本规程在广西区内城市桥梁现有资料搜集 经验总结和研究分析的基础上, 以 城市桥梁养护技术规范 (CJJ ) 公路桥梁加固设计规范 (JTG/T J ) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 公路桥梁加固施工技术规范 (JTG/T J ) 公路桥涵施工技术规范 (JTG/T F ) 为主要依据, 并广泛的征求意见, 不断补充调研, 经过反复讨论和修改, 最后由广西壮族自治区住房和城乡建设厅审查定稿 本技术规范为推荐性地方标准, 适用于广西壮族自治区内既有桥梁加固设计与施工 主要技术内容是 : 总则 ; 术语和符号 ; 桥梁维修加固原则及设计基本规定 ; 加固用材料 ; 常用构件的加固方法 ; 梁桥 拱桥 悬索桥 斜拉桥 钢桥及钢混组合桥梁常见病害及加固设计计算与构造要求 ; 桥梁下部结构和基础常见病害及加固 ; 桥梁维修加固施工与质量要求 本规程由广西壮族自治区住房和城乡建设厅负责管理, 由主编单位负责具体技术内容的解释 为了不断提高 广西既有桥梁加固设计与施工技术规程 的编制质量和水平, 请在本规程的执行过程中注意总结经验和积累资料, 如有意见或建议, 请寄送南宁市城乡建设委员会 ( 地址 : 南宁市青秀区金湖路 59-1 号, 邮编 :530028) II

4 本规程主编单位 : 南宁市城乡建设委员会广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院本规程参编单位 : 柳州欧维姆机械股份有限公司本规程主要起草人 : 罗吉智 杨涟 熊劲松 谭海晖 朱政敏 罗彦 韦达洁 周里鸣 唐赓 黄建初 杨礼明 毛建平 侯攀 刘鑫 蒙方成 舒凯 黄政聪 陆绍辉 庞中华本规程主要审查人 : III

5 目 次 1 总则 术语和符号 桥梁维修加固原则及设计基本规定 一般规定 加固设计计算基本假定 加固基本原则与设计程序 加固用材料 材料选用原则 增大截面加固法 一般规定 受弯构件加固计算 受压构件加固计算 新老混凝土结合计算 构造要求 粘贴钢板加固法 一般规定 受弯构件加固计算 偏心受压构件加固计算 受拉构件正截面加固计算 构造要求 粘贴纤维复合材料加固法 一般规定 受弯构件加固计算 受压构件加固计算 大偏心受压构件加固计算 受拉构件加固计算 墩柱延性加固计算 构造要求 体外预应力加固法 一般规定 加固计算 构造要求 改变结构体系加固法 一般规定...77 I

6 9.2 加固方法 构造要求 预应力高强钢丝绳网片 + 聚合物砂浆外加层加固法 一般规定 受弯构件加固计算 受剪构件加固设计 构造要求 增设构件加固法 一般规定 加固方法 加固计算 构造要求 混凝土裂缝处理 一般规定 裂缝修补材料的性能及要求 裂缝修补方法 混凝土表层缺陷修补方法 一般规定 混凝土表层缺陷修补材料的性能及要求 混凝土表层缺陷修补方法 梁桥常见病害及加固 常见病害 一般规定 加固方法 加固计算 构造要求 拱桥常见病害及加固 常见病害 一般规定 加固方法 加固计算 构造要求 悬索桥 斜拉桥常见病害及加固 常见病害 一般规定 加固方法 加固计算 构造要求 钢桥及钢 - 混凝土组合桥梁常见病害及加固 II

7 17.1 常见病害 一般规定 加固方法 钢桥加固计算 钢一混凝土组合梁桥加固计算 构造要求 桥梁下部结构和基础常见病害及加固 墩台常见病害 基础常见病害 墩台 基础病害的维修处置 基础加固方法 墩台加固方法 支座常见病害及维修更换 支座常见病害 桥梁支座维修与更换 桥梁维修加固施工与质量要求 施工准备与施工组织 混凝土裂缝修补处理 混凝土表层缺陷处理 粘贴钢板加固技术 粘贴碳纤维加固技术 体外预应力加固技术 增大截面加固技术 预应力高强钢丝绳网片 + 聚合物砂浆外加层加固技术 增设构件加固技术 梁桥加固 拱桥加固 悬索桥 斜拉桥加固 钢桥及钢 - 混组合结构桥梁加固 桥面系及桥梁附属结构维修处治 桥梁同步顶升支座更换 桥梁下部结构及基础加固 化学静压注浆加固地基 高压喷射注浆加固地基 超重车辆临时通行加固 独柱墩抗倾覆加固 跨线桥梁防护墩加固...22 III

8 1 总则 为了满足广西区内城市桥梁维修加固处治工程设计 施工 监理和检测的需要, 满足安全适 用 技术可靠 经久耐用 环境保护的要求, 确保加固工程质量, 特编制本 规程 本规程适用于广西壮族自治区城市桥梁以恢复使用功能 提高承载能力 增强安全性和耐久 性为目的的加固设计及施工 桥梁加固前, 应按照有关要求和规范对其技术状况 承载能力进行检测 评定, 并对桥梁维 修加固方案进行社会 经济和技术比较 有特殊使用要求的桥梁, 其荷载标准 加固设计基准期 功能要求通过专门研究确定 城市桥梁加固工程施工应遵照国家基本建设程序, 做好施工前的准备工作及技术交底, 编制 实施性施工组织设计, 制定必要的施工工艺细则, 采取有效措施, 确保加固质量 并应遵照本规程 的规定进行施工与验收 城市桥梁加固坚持动态施工原则 条文说明 城市桥梁加固工程施工是对在役桥梁缺陷和病害的处理, 与新 改建相比, 情况更复杂, 动态施工在加固工程中尤为重要 必须加强施工前的复查和施工中的观测与检查, 及时反馈信息指导施工 在施工前, 若发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷或与设计不相符的情况, 应通知设计单位修改方案 施工过程中若出现异常变形 裂缝有较大较快发展, 应立即停止施工, 采取有效措施进行处理, 经确认后方可继续进行 加固完工后, 应检验加固效果, 特大桥与技术复杂桥梁应进行荷载试验 城市桥梁加固工程施工应积极推广使用成熟的并经主管部门鉴定或批准的新技术 新工艺 新材料 新设备 城市桥梁加固设计及施工除应满足本 规程 有关规定外, 尚应符合国家 行业相关标准 规范的规定 2 术语和符号 2.1 术语 桥梁加固 Strengthening o existing bridges 对桥梁的主要承重结构 构件及其相关部分采取增强 局部更换或调整其内力等措施, 使其满足现行设计规范要求 原构件 Existing structure member 桥梁实施加固前的原有构件 主要承重构件 Main structure member 其自身失效将直接影响或危及桥梁结构安全的承重构件 1

9 2.1.4 纤维复合材料 Fibre reinorced ploymer(frp) 高强度的连续纤维按一定规则排列, 经用胶黏剂浸渍 黏结固化后形成的具有纤维增强效应的复合材料 植筋 Bonded rebars 以专用的结构胶黏剂将带肋钢筋或螺杆锚固于基材中 锚栓 Anchor bolt 将被连接件锚固到混凝土基材上的锚固组件 结构胶黏剂 Structural adhesives 用于承重结构能长期承受外力和环境作用的胶黏剂 聚合物砂浆 Polymer mortar 掺有改性环氧乳液或其他改性共聚物乳液的高强度水泥砂浆 环氧混凝土 Epoxy resin concrete 以改性环氧树脂乳液为主剂, 掺如石子 砂等材料形成的高强度混凝土 阻锈剂 Corrosion inhibitor or reinorcing steel in concrete 对混凝土结构钢筋其保护作用, 能抑制或减轻其锈蚀的材料 增大截面加固法 Structure member strengthening with R.C&P.C 通过增大原构件截面面积并增配钢筋, 以提高其承载力和刚度的方法 粘贴钢板加固法 Structure member strengthening with bonded steel plate 采用结构胶黏剂粘贴钢板 ( 型钢 ) 以提高构件承载力的方法 粘贴纤维复合材料加固法 Structure member strengthening with FRP 采用结构胶黏剂粘贴纤维复合材料以提高构件承载力的方法 体外预应力加固法 Structure member strengthening with external prestressing 通过施加体外预应力, 使原结构 构件的受力得到改善或调整的方法 改变结构体系加固法 Strengthening by changing structure system 通过改变结构体系, 使原结构的受力得到改善或调整的方法 高强钢丝绳 High strength steel wire ropes 由高强不锈钢钢丝或高强镀锌钢丝制成的钢丝绳 锚板 Anchor 用于高强钢丝绳锚固, 与锚具整体焊接, 通过胶粘剂 锚栓或植筋等安装在混凝土结构构件锚 2

10 固区的钢板 铝合金套管 Aluminum alloy sleeve 截面类似数字 8 的形状, 用于锚固钢丝绳的装置 简称套管 锚固系统 Archorage system 由锚头 锚具 锚板组成, 固定于混凝土结构构件, 实现对高强钢丝绳锚固的体系 界面剂 Interace agent 涂抹或喷刷在混凝土结构构件表面, 用于增强聚合物砂浆与混凝土之间粘结力的材料 碳纤维板 carbon iber board 碳纤维板为连续碳纤维单向或多向排列 并经树脂浸溃固化的板状碳纤维制品 预应力碳纤维板 prestressed carbon iber sheet 在预应力结构中用于建立预加应力的碳纤维板 预应力碳纤维板锚具 Anchorage prestressed carbon iber board 由夹片 锚头组成, 通过机械式夹持方式将预应力碳纤维板充分夹持 稳固的锚固单元, 简称锚具 预应力碳纤维板 - 锚具组装件 anchorage prestressed carbon iber board assembly 预应力碳纤维板和安装在端部的锚具组合装配而成的受力单元, 简称锚具组装件 预应力碳纤维板锚固体系 prestressed carbon iber plate anchorage system 在后张法结构或构件中, 用于保持预应力碳纤维板的拉力并将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置 可分为两类 : a) 张拉端锚固体系 : 安装在预应力碳纤维板端部且可用以张拉的锚具 支座 张拉杆等装置 b) 固定端锚固体系 : 安装在预应力碳纤维板固定端的锚具及支座 锚固区 Anchorage zone 结构中能够支承锚具 张拉体系的荷载并将其传递给结构的局部区域 受力长度 Bearing length 受力试验或施工张拉时, 碳纤维板两端的锚具之间的净距离 2.2 符号 材料参数符号 E s1 原构件普通钢筋的弹性模量 ; E s2 新增普通钢筋的弹性模量 ; E c 原构件混凝土的弹性模量 ; 3

11 E, p e E sp 粘贴钢板的弹性模量 ; E 纤维复合材料的弹性模量 ; E, 分别为体外预应力水平筋 ( 束 ) 斜筋( 束 ) 的弹性模量 ; pb e cu,k 原构件混凝土强度等级 ; cd1 cd 分别为原构件和新增截面混凝土轴心抗压强度设计值 ; sd1 sd1 分别为原构件普通钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值 ; sd2 sd2 分别为新增钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值 ; sd, v sd, b 分别为原梁弯起普通钢筋和箍筋的抗拉强度设计值 ; pd, i 原构件体内预应力筋的抗拉强度设计值 ; p p 加固钢板的抗拉 抗压强度设计值 ; 纤维复合材料抗拉强度设计值 ; rk 高强钢丝绳抗拉强度标准值 ; E rw 高强钢丝绳的弹性模量 作用效应及承载力符号 M d 构件加固后的弯矩组合设计值 ; N d 构件加固后的轴向力组合设计值 ; V d 构件加固后剪力组合设计值 ; pu, e 体外预应力筋 ( 束 ) 的极限应力设计值 ; p 粘贴钢板的拉应变 ; 纤维复合材料的拉应变 几何参数符号 A s1 A s1 分别为原构件受拉区和受压区普通钢筋的截面面积 ; A 新增普通钢筋的截面面积 ; s2 A c1 原构件混凝土截面面积 ; A c2 新增部分混凝土截面面积 ; A p, i 原梁体内预应力筋的截面面积 ; A p, e 体外预应力筋 ( 束 ) 的截面面积 ; A sp 钢板的截面面积 ; A 纤维复合材料的截面面积 ; h 0 加固后构件截面有效高度 ; h 加固后构件截面的高度 ; h c 截面受压较大边的加厚混凝土厚度 ; 4

12 h c 截面受拉边或受压较小边的加厚混凝土厚度 ; h p, e 体外预应力筋 ( 束 ) 合力点到截面顶面的距离 ; l e 计算跨体外索的有效长度 ; l p 受拉钢板粘贴延伸长度 ; l d 纤维复合材料从强度充分利用截面向外延伸所需的黏结长度 计算系数及其他有关符号 s 原构件钢筋与混凝土弹性模量之比 ; p 原梁体内预应力钢筋与混凝土的弹性模量之比 ; 修正系数 折减系数或不均匀系数 ; 增大系数或提高系数 q 静力荷载试验效率 ; S 静力试验荷载作用下, 某一加载试验项目对应的加载控制截面内力或变 S 位的最大计算效应值 ; S 控制荷载产生的同一加载控制截面内力或变位的最不利效应计算值 ; r 高强钢丝绳抗拉强度设计值材料分项系数 3 桥梁维修加固原则及设计基本规定 3.1 一般规定 桥梁经过技术状况评定及承载能力鉴定, 确认经过加固能满足结构安全或正常使用要求, 方 可进行加固, 加固工作的内容及范围应根据评定结论和使用要求确定 3.2 桥梁结构由于结构失效或损伤评估不满足承载力要求或正常使用要求时, 必须进行加固 加固后的桥梁结构应达到原设计标准 桥梁加固应尽可能不损伤原结构, 避免不必要的拆除或更换, 防止加固中造成新的结构损伤 或伤害 桥梁加固应注重各种加固补强技术的综合应用 在加固施工过程中, 尽可能减少对桥上和桥下通行车辆及行人的干扰, 采取必要的措施, 减 小对周围环境的污染 特大桥 大桥主要承重构件加固时, 应作多方案的技术 经济比选 3.3 加固设计计算基本假定 桥梁加固时, 应考虑分阶段受力, 在新加材料与原结构 ( 构件 ) 未有效结合前, 其恒载 ( 含新 加材料重量 ) 应由原结构截面承担 ; 有效结合后施加的荷载 ( 恒载 活载 附加载 ) 由加固后的组合截 面承担 5

13 3.3.2 在不同受力阶段, 截面变形符合平截面假定 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, 混凝土取抗压强度设计值 在极限状态下, 原结构受拉区钢筋仍为理想弹塑性材料, 钢筋取抗拉强度设计值 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强度设计值控制 3.4 加固基本原则与设计程序 加固设计应依据原桥梁竣工图和设计图及检测评估报告进行, 并经现场核对 加固设计计算, 应考虑结构病害影响 材料劣化 新旧材料的结合性能及材性差异 材料 几何等参数的取值, 应采用桥梁现状的检测结果 加固设计应进行各施工阶段构件的强度 稳定性及结构变形验算 加固后的结构验算应考虑附加荷载 ( 温度变化 混凝土收缩及徐变 预加应力 墩台位移 安装应力等 ) 的影响 改变结构体系加固时, 结构构件任一截面上的应力不宜超过材料强度的设计值 加固验算时, 应根据桥梁建设年代的设计荷载 材料性能进行相应计算 桥梁加固设计可按下列程序进行 : 加固工程可行性研究 ( 含估算 ) 加固方案初步设计 ( 含概 算 ) 加固施工图设计 ( 含预算 ) 4 加固用材料 4.1 材料选用原则 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 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 黏结和表面防护材料 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 4.2 水泥混凝土 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, 且不得低于 C30; 当采用预应力混凝土进行加固时, 其强度等级不得低于 C 水泥的品种 性能和质量应符合下列要求 : 1 应采用强度等级不低于 32.5 级的硅酸盐水泥 快硬硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥 ; 当有耐腐蚀 耐高温的要求时, 应采用相应的特种水泥 2 当配置加固用聚合物砂浆时, 所采用的水泥强度等级不应低于 42.5 级 集料的品种和质量应符合下列要求 : 6

14 1 粗集料应选用质密 坚硬 强度高 耐久性好的碎石或卵石 对于主要承重构件, 加固用集 料的最大粒径 : 拌合混凝土应不超过 20mm, 小石子混凝土不超过 10mm 不得使用含有活性二氧化硅 石料制成的粗集料 2 细集料应选用中 粗砂, 其细度模数宜控制在 2.6~3.7 之间 混凝土拌合用水应符合下列要求 : 1 水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂 糖类及游离酸类等 2-2 污水 ph 值小于 5 的酸性水及含硫酸盐量按 SO 4 计超过水的质量 0.27mg/cm 3 的水不得使用 3 不得用海水拌制混凝土 4 可采用供饮用的水 混凝土所掺的粉煤灰应是 I 级灰, 且烧失量应不大于 3% 当桥梁加固选用聚合物混凝土 微膨胀混凝土或合成短纤维混凝土时, 应在施工前进行试配, 并应检验其强度 抗干缩性及耐腐蚀性 混凝土中掺用外加剂时, 其质量及相关技术规定应符合 混凝土外加剂 (GB 8076) 与 混凝 土外加剂使用技术规范 (GB 50119) 的要求 ; 不得使用含有氯盐 亚硝酸盐 碳酸盐和硫氰酸盐类 成分的外加剂 ; 不应使用铝粉作为混凝土的膨胀剂 4.3 钢材 普通钢筋应采用热轧 R235 HRB335 HRB400 及 KL400 钢筋 钢板 型钢 扁钢和钢管应采用 Q235 钢 Q345 钢 Q390 钢 Q420 钢 ; 对重要结构的焊接 构件, 应采用 Q235-B 级 Q345-C 级等可焊性好的钢材 预应力钢材的品种 质量和性能应符合下列要求 : 1 预应力钢材的基本性能指标应满足 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 表 的要求 ; 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 ; 采用环氧涂层预应力钢材应检测 涂层的质量及主要性能指标 焊接材料的型号和质量应符合下列要求 : 1 焊条材料的品种 规格应符合设计要求 ; 其型号应与被焊接钢材的强度相适应 2 焊缝连接的设计指标应符合公路桥梁钢结构设计规范的相关规定 高强螺栓应符合国家 行业现行规范的相关规定 4.4 锚固件 桥梁加固需要植筋时, 宜采用 HRB335 级热轧带肋钢筋, 也可采用 HRB400 级和 RRB400 级热轧 带肋钢筋 锚固件使用钢螺杆时, 应采用全螺纹非焊接螺杆, 钢材等级应为 Q345 级或 Q235 级 锚固件为锚栓时, 其钢材的性能指标必须符合表 中的有关规定 表 加固用锚栓主要性能指标 7

15 性能等级 性能项目 抗拉强度标准值 (MPa) 屈服强度标准值 (MPa) 伸长率 (%) 4.8 级 碳素钢及合 金钢锚栓 5.8 级 级 级 ( d 39mm) d 不锈钢锚栓 70( d 24mm) d 80( d 24mm) d 注 : 表中的 d 表示锚栓的公称直径 4.5 纤维复合材料 纤维复合材料用的纤维应为连续纤维, 通常采用碳纤维 玻璃纤维及芳纶纤维, 其品种和性能 应符合下列要求 : 1 碳纤维应选用不大于 12k(1k=1000) 的小丝束聚丙烯腈基 (PAN 基纤维 ), 不得使用大丝束纤 维 2 玻璃纤维, 应选用 S 型玻璃纤维或 E 型玻璃纤维, 不得使用 A 型玻璃纤维或 C 型玻璃纤维 3 碳纤维与玻璃纤维复合材料的主要力学性能, 应符合表 的规定 4 芳纶纤维复合材料的力学指标参照 桥梁结构用芳纶纤维复合材料 (JT/T ) 执行 表 桥梁加固用纤维复合材料主要力学性能指标 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) 纤维复合材料与混 凝土正拉黏结强度 (MPa) 层间剪切 强度 (MPa) 碳纤维玻璃纤维 Ⅰ 级 布材 Ⅱ 级 Ⅰ 级 板材 且为混凝土 Ⅱ 级 内聚破坏 40 S 型 ( 高强 ) E 型 ( 无碱 ) 注 : 纤维复合材料的抗拉强度标准值应根据置信水平 C=0.99 保证率为 95% 的要求确定 加固用纤维复合材料与胶黏剂应进行以下适配性检验, 且检验结果必须符合表 的规 定 8

16 1 抗拉强度标准值 ; 2 纤维复合材料与混凝土正拉黏结强度 ; 3 层间剪切强度 在材料性能检验和桥梁加固设计中, 纤维复合材料截面面积的计算应符合以下规定 : 1 对纤维布材, 应按纤维的净截面积计算, 即取纤维布材的计算厚度乘以宽度, 纤维布材的计算厚度应按其单位面积质量除以纤维密度确定 2 对单向纤维板材, 应按不扣除树脂体积的板截面面积计算, 即应按实测的板厚乘以宽度计算 纤维复合材料的单位面积纤维质量和纤维体积应符合下列规定 : 1 单层碳纤维布材的单位面积纤维质量, 不应低于 200g/m2, 不宜高于 300g/m2 单向碳纤维板材的厚度不应小于 1.0mm, 不宜大于 2.0mm; 板的宽度不宜大于 150mm; 碳纤维体积含量不应低于 60% 2 单层芳纶纤维布材的单位面积纤维质量, 不应低于 280g/m2; 不宜高于 830g/m2 3 玻璃纤维布材的单位面积纤维质量, 不应低于 300g/m2; 不宜高于 600g/m2 4.6 胶黏剂 桥梁加固用胶黏剂, 根据所加固结构的重要程度分为 A 级胶与 B 级胶 ; 其中 A 级胶用于重要结构或构件的加固,B 级胶用于一般结构或构件的加固 桥梁承重结构 ( 构件 ) 加固用浸渍 粘贴纤维复合材料的胶黏剂的安全性能指标必须符合表 的规定 不得使用不饱和聚酯树酯 醇酸树脂等作为浸渍 粘贴胶黏剂 表 碳纤维浸渍 粘贴用胶黏剂安全性能指标 性能要求 性能项目 A 级胶 B 级胶 抗拉强度 (MPa) 抗拉弹性模量 (MPa) 胶体性能 抗弯强度 (MPa) 且不得呈脆性破坏 抗压强度 (MPa) 70 伸长率 (%) 1.5 钢 - 钢拉伸抗剪强度标准值 (MPa) 黏结能力 钢 - 钢不均匀扯离强度 (kn/m) 与混凝土的正拉黏结强度 (MPa) 不挥发物含量 ( 固体含量 )(%) 2.5, 且为混凝土内聚破坏 99 注 :1. 表中的胶黏剂性能指标, 应根据置信水平 C=0.90 保证率为 95% 的要求确定 ; 2. 表中的性能指标除标有标准值外, 余均为平均值 ; 9

17 3. 用于粘贴碳纤维板的胶黏剂, 当涂抹厚度小于 3mm 时, 材料的流挂应小于 1mm 浸渍 粘贴芳纶纤维复合材料用的胶黏剂, 其安全性能指标不应低于 A 级胶的要求, 采用的底胶与修补胶也应与之相适配 粘贴纤维复合材料用的底胶与修补胶应与浸渍 粘贴胶黏剂相适配, 其安全性能指标应符合表 的规定 表 底胶及修补胶的安全性能指标 性能项目 A 级胶 性能要求 B 级胶 钢 - 钢拉伸抗剪强度标准值 (MPa) 底胶 修补胶 与混凝土的正拉黏结强度 (MPa) 不挥发物含量 ( 固体含量 )(%) 混合后初粘度 (23 时 )(mpa s) 胶体抗拉强度 (MPa) 胶体抗弯强度 (MPa) 与混凝土的正拉黏结强度 (MPa) 2.5, 且为混凝土内聚破坏 , 且不得呈脆裂破坏 2.5, 且为混凝土内聚破坏 注 : 表中的性能指标除标有标准值外, 均为平均值 粘贴钢板或型钢用的胶黏剂, 其安全性能指标必须符合表 的规定 表 粘贴钢板或型钢用胶黏剂安全性能指标 性能项目 A 级胶 性能要求 B 级胶 抗拉强度 (MPa) 抗拉弹性模量 (MPa) 3500( 3000) 胶体性能 抗弯强度 (MPa) 且不得呈脆性破坏 抗压强度 (MPa) 65 伸长率 (%) 钢 - 钢拉伸抗剪强度标准值 (MPa) 黏结能力 钢 - 钢不均匀扯离强度 (kn/m) 钢 - 钢黏结抗拉强度 (MPa) 与混凝土的正拉黏结强度 (MPa) 不挥发物含量 ( 固体含量 )(%) 2.5, 且为混凝土内聚破坏 99 注 : 表中括号内的抗拉弹性模量指标仅用于灌注黏结型胶黏剂 10

18 4.7 混凝土桥梁结构锚固用的胶黏剂, 必须采用专用改性环氧胶黏剂 改性乙烯基酯胶黏剂剂或改 性氨基甲酸酯胶黏剂, 其安全性能指标必须符合表 的要求 ; 其填料必须在工厂制胶时添加, 严禁在施工现场掺入 不得使用以水泥和微膨胀剂为主要成份配制的锚固剂作为黏结材料 表 锚固用胶黏剂安全性能指标 性能项目 A 级胶 性能要求 B 级胶 劈裂抗拉强度 (MPa) 胶体性能 抗压强度 (MPa) 60 抗弯强度 (MPa) 钢 - 钢 ( 钢套筒法 ) 拉伸抗剪强度标准值 (MPa) 黏结能力 约束拉拔条件下带肋钢筋与混凝 土的黏结强度 (MPa) C30 25 L=150mm C60 25 L=125mm 不挥发物含量 ( 固体含量 )(%) 99 注 : 表中的性能指标除标有标准值外, 均为平均值 混凝土桥梁加固用胶黏剂, 其钢 - 钢黏结抗剪性能必须经过湿热老化检验合格, 湿热老化检验应在 50 温度和 98% 相对湿度环境下进行 ; 老化时间 : 重要构件不得小于 90d, 一般构件不得小于 60d; 经湿热老化后的试件, 应在常温条件下进行钢 - 钢黏结拉伸抗剪试验, 其强度降低的百分率 (%) 应符合下列要求 : 1 A 级胶不得大于 10%; 2 B 级胶不得大于 15% 桥梁加固用胶黏剂应进行毒性检验, 对完全固化的胶黏剂, 其检验结果应符合实际无毒卫生等级的规定 在桥梁加固用的胶黏剂中, 不得使用乙二胺作为改性环氧树脂的固化剂 ; 不得在其中掺入挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂 地区桥梁加固用胶黏剂应通过耐冻融性能检验 4.8 裂缝修补用材料 混凝土桥梁裂缝注射或压力灌注用修补胶的安全性能指标必须符合表 的规定 胶体性能 表 性能项目抗拉强度 (MPa) 抗拉弹性模量 (MPa) 裂缝修补用胶 ( 注射剂 ) 安全性能指标性能指标

19 抗压强度 (MPa) 抗弯强度 (MPa) 钢 - 钢拉伸抗剪强度标准值 (MPa) 不挥发物含量 ( 固体含量 )(%) 可灌注性 50 30, 且不得呈脆性破坏 在产品说明书规定的压力下, 能注入宽度为 0.1mm 桥梁混凝土裂缝修补用聚合物水泥注浆料的安全性能指标必须符合表 的规定 表 性能项目 裂缝修补用聚合物水泥注浆料安全性能指标 性能指标 浆体性能 劈裂抗拉强度 (MPa) 抗压强度 (MPa) 抗折强度 (MPa) 注浆料与混凝土正拉黏结强度 (MPa) , 且为混凝土破坏 4.9 混凝土表层缺陷修复及防护用材料 混凝土表层缺陷修复材料可采用混凝土 ( 砂浆 ) 聚合物水泥混凝土 ( 砂浆 ) 改性环氧混凝土 ( 砂浆 ) 等材料 其质量及性能应符合现行相关标准 规范的规定或满足设计要求 处于侵蚀性环境桥梁的钢筋防锈宜采用渗透型阻锈剂, 其质量及性能指标应符合现行国家 行业标准的相关规定 ; 不得采用以亚硝酸盐类为主成分的阳极型阻锈剂 受侵蚀性环境影响的混凝土桥梁, 其表面防护用涂装材料可采用丙烯酸类 聚氨脂类 硅烷类或环氧类涂料, 各层涂料间应具有良好的相容性 4.10 预应力高强钢丝绳 混凝土结构构件的加固可采用高强不锈钢钢丝绳和高强镀锌钢丝绳 高强钢丝绳抗拉强度标准值 ( tk ) 不应小于表 的规定 表 高强钢丝绳抗拉强度标准值 种类 符号 公称直径 (mm) 1 19 s 3.0~7.0 抗拉强度标准值 (MPa) 不锈钢钢丝绳 材料分项系数 ( ) r 抗拉强度标准值 (MPa) 不锈钢钢丝绳 材料分项系数 ( ) r 高强钢丝绳抗拉强度设计值应按表 中的强度标准值除以材料分项系数 ( r ) 确定 高强钢丝绳的弹性模量 伸长率不应小于表 的规定 12

20 表 钢丝绳弹性模量 伸长率 类别弹性模量 E rw (MPa) 伸长率 (%) 不锈钢钢丝绳 高强钢丝绳不得涂有油脂 镀锌钢丝绳 对处于腐蚀环境的混凝土结构构件进行加固时, 应采用高强不锈钢钢丝绳 ; 对处于一般环 境的混凝土结构构件进行加固时, 可选用高强镀锌钢丝绳, 但应采取有效的防锈措施 4.11 聚合物砂浆 砂浆的基本性能指标应符合表 的规定 表 砂浆基本性能指标 砂浆 等级 劈裂抗拉强 度 (Mpa) 正拉粘结强度 (MPa) 抗折强度 (MPa) 抗压强度 (MPa) 钢套筒粘结抗剪强度标准 值 (MPa) Ⅰ , 且为混凝土内 Ⅱ 5.5 聚破坏 注 : 表中的指标值为龄期 28d 指标 端部锚固区范围及反力支撑范围应选用 Ⅰ 级砂浆, 涂抹厚度不应小于 25mm 端部锚固区范 围 (d 1 ) 应自锚具外边缘起沿跨中方向不小于 500mm 的范围 ; 反力支撑范围 (d 2 ) 应为圆钢棒两侧不 小于 200mm 的范围 ( 图 ) 图 Ⅰ 级砂浆使用范围 锚固区和反力支撑范围以外可选用 Ⅱ 级砂浆 砂浆粘结剪切性能应经湿热老化检验, 且试验方法应按现行国家标准 混凝土结构加固设计规范 GB 执行, 合格后方可使用 砂浆现场拌制时, 应按预先确定的配合比进行拌制, 且每次的拌合量宜在 30min 内使用完毕 13

21 5 增大截面加固法 5.1 一般规定 本方法适用于钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件 钢筋混凝土受压构件的加固, 以提高受弯构件的抗弯承载力 抗剪承载力和刚度 ; 提高受压构件的正截面承载力和刚度 按现场检测结果确定的原结构构件混凝土强度应满足下列要求 : 1 钢筋混凝土受弯构件不应低于 C20, 受压构件不应低于 C15; 2 预应力混凝土构件不应低于 C 原构件混凝土表面处理 界面构造及施工质量符合本规程第 第 第 条要求时, 新加混凝土与原构件混凝土变形协调 共同受力, 可按加固后构件整体截面计算 增大截面加固桥梁构件的作用 ( 或荷载 ) 效应, 按下列两个阶段进行计算 : 1 第一阶段 : 新浇混凝土层达到强度标准值之前, 构件按原构件截面计算, 荷载应考虑加固时包括原构件自重在内的恒载 现浇混凝土层自重及施工荷载 2 第二阶段 : 新浇混凝土层达到强度标准值后, 构件按加固后整体截面计算, 作用 ( 或荷载 ) 应考虑包括加固后构件自重在内的恒载, 二期作用的恒载及使用阶段的可变作用 作用效应组合系数取值 : 恒载的荷载效应分项系数 1.2; 使用阶段的可变作用效应分项系数按现行 公路桥涵设计通用规范 (JTG D ) 取用 5.2 受弯构件加固计算 采用增大正截面的加固可分为在截面受压区或受拉区增设现浇混凝土加厚层两种方法 仅在受压区增设现浇混凝土加厚层的钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件, 在加固施工中以原构件为支撑, 在其上浇筑混凝土加厚层并与原构件组合, 构件的计算应按 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 第 8.1 节的规定进行 1 受弯构件截面增大后的相对界限受压区高度 ξ b, 可根据原构件混凝土强度等级和截面受拉区钢筋种类, 按照 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 表 取用 2 计算现浇混凝土加厚层与原构件之间混凝土收缩差效应时, 应考虑混凝土徐变的影响 无可靠技术资料作依据时, 对整体浇筑的混凝土加厚层, 可按相应于温度降低 15 ~20 考虑 ; 对分段浇筑的混凝土加厚层, 可按相应于温度降低 10 ~15 考虑 3 若计算结果表明增设现浇混凝土加厚层即可满足要求, 也应按构造要求配置加厚层内的钢筋 在受拉区加固受弯构件时的承载力计算, 除应符合现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 对受弯构件正截面承载力计算的基本假定外, 尚应满足下列要求 : 1 在受弯承载能力极限状态下, 截面受压边缘混凝土应变达到极限压应变 cu 截面受压区混凝 土应力按等效矩形应力图形, 混凝土抗压强度取原构件混凝土轴心抗压强度设计值 cd1 2 构件达到受弯承载能力极限状态时, 新增普通钢筋的拉应变 s2 按平截面假定确定 新增普 14

22 通钢筋的拉应力 s2 应为钢筋的弹性模量 E s2 与其拉应变 s2 的乘积 在矩形截面或翼缘位于受拉边的 T 形截面钢筋混凝土受弯构件的受拉区进行抗弯加固时, 其 正截面受弯承载力应按下列公式计算 ( 图 5.2.4): x M bx( h ) A ( h a ) 0 d cd1 0 sd1 s1 0 s1 ( ) 2 A' s1 cd1 ɑ s ' sd1 A' s1 h2 h1 h0 h01 h02 x x γ 0 M d A s1 sd1 A s1 ɑs A s2 b 2 增加混凝土截面部分 ɑs σ s2 A s2 图 混凝土受压区高度应按下式确定 受弯构件的抗弯承载力计算 bx A A A ( ) cd1 sd1 s1 sd1 s1 s2 s2 混凝土受压区高度尚应符合下列条件 E ( ) s2 s2 s2 sd2 2a x h ( ) s1 b 01 式中 : 桥梁结构的重要性系数, 按照现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 0 范 (JTG D ) 规定采用 ; M 第二阶段弯矩组合设计值 ; d 原构件混凝土轴心抗压强度设计值, 可根据现场检测强度推算值按照现行 公路 cd1 钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 确定 ; sd1 sd1 分别为原构件纵向普通钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值 ; A s1 A 分别为原构件受拉区和受压区纵向普通钢筋的截面面积 ; s1 A 新增纵向普通钢筋的截面面积 ; s2 b 加固后构件截面宽度 ; 2 h 0 加固后截面有效高度, h 0 h 2 a s 普通钢筋, 此处 h 2 为加固后截面全高, a s 为受拉区纵向 A s1 和 A s2 的合力点至截面受拉区边缘的距离 ; 15

23 h 01 原构件截面有效高度, 为原构件受拉区纵向普通钢筋 s1 A 合力点至截面受压区边 缘距离 ; x 等效矩形应力图形的混凝土受压区高度, 简称混凝土受压区高度 ; 新增纵向普通钢筋的拉应力 ; s2 E 新增纵向普通钢筋的弹性模量 ; s2 在构件达到承载能力极限状态时, 新增纵向普通钢筋的拉应变, 按本规程第 s2 条计算 ; 新增纵向普通钢筋的抗拉强度设计值 ; sd2 b 正截面相对界限受压区高度, 按原构件混凝土和受拉钢筋强度级别, 按照 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 表 规定选用 当 x 2a 时, 正截面抗弯承载力按下列公式计算 : s1 M A h a A h a ( ) 0 d sd1 s1 01 s1 s2 s2 02 s1 式中 : h 02 新增纵向普通钢筋的合力点至截面受压边缘的距离 其他符号意义见式 ( )~ 式 ( ) 对翼缘位于受压区的 T 形钢筋混凝土截面受弯构件, 当在其受拉区采用增大截面进行抗弯加 固后的正截面抗弯承载力应按下列规定计算 1 当混凝土受压区高度 x h 时, 应以宽度为 b 的矩形截面 ( 图 5.2.5a), 按本规程第 ' 条公式计算正截面抗弯承载力 b' b' h 2 h 1 h 0 h 01 h 02 h 2 h 1 h 0 h 01 h 02 h' h' x x A s1 A s1 A s2 A s2 b 2 b 2 a) b) 图 T 形截面受弯构件正截面承载力计算 a) x h ;b) x h 2 当混凝土受压区高度 x h 时, 其正截面抗弯承载力应按下列公式计算 [ 图 5.2.5b)]: 16

24 x h ( ) 2 2 M [ b x( h ) ( b b ) h ( h )] 0 d cd 混凝土受压区高度应按下式计算, 并应满足本规程式 ( ) 的要求, b x ( b b ) h A A ( ) cd 2 cd 2 sd1 s1 s2 s2 式中 : h T 形截面受压翼缘厚度 ; b T 形截面受压翼缘的有效宽度, 按现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计 规范 (JTG D ) 第 条的规定采用 其他符号意义见式 ( )~ 式 ( ) 在受拉区采用增大截面加固的钢筋混凝土受弯构件达到受弯承载能力极限状态时, 新增纵向 普通钢筋的拉应变 s2 按下列公式计算, 参见图 5.2.6: s2 h x h x cu 02 c ( ) x x 1 M d1 c1 x ( ) 1 E I c cr ε c1 ε cu h01 h02 x1 x/β ε s2 ε s1 图 式中 : M 第一阶段弯矩组合设计值 ; d1 截面应变图 cu 混凝土极限压应变, 当混凝土强度等级为 C50 及 C50 以下时, 取 cu ; 截面受压区矩形应力图高度与实际受压区高度的比值, 当混凝土强度等级为 C50 及 C50 以下时, 取 0.8 ; h 02 受拉区新增纵向普通钢筋 s2 A 合力点至截面受压区边缘距离 ; 17

25 c1 在 d1 M 作用下, 原构件截面上边缘的混凝土压应变 ; x 加固前原构件开裂截面换算截面的混凝土受压区高度 ; 1 I 加固前原构件开裂截面换算截面的惯性距 ; cr E 原构件混凝土的弹性模量 c 图 中, s1 为在 M d1 作用下原构件截面上受拉区纵向普通钢筋的拉应变 钢筋混凝土受弯构件在截面受拉区加固和增大梁肋厚度后, 其截面尺寸应满足下列要求 : V b h V b h 0 d 1 0 d (5.2.7) cu,k 式中 : V d1 加固时原构件由荷载产生的验算截面处的剪力组合设计值 (kn) 若封闭桥上交通进行加固, 则为恒载作用的剪力组合设计值 (kn); V 加固后构件验算截面处由后加恒载, 车辆荷载及其他作用产生的剪力组合设计值 d2 (kn); b 1 b 2 分别为原构件截面宽度和加固后构件宽度 (mm); h 原构件相应于剪力组合设计值处的截面有效高度 (mm); 01 h 加固后构件相应于剪力组合设计值处的截面有效高度, 即自原构件截面纵向受拉钢 0 筋和新增纵向受拉钢筋的合力点至截面受压边缘的距离 (mm); cu,k 原构件混凝土强度等级 钢筋混凝土受弯构件在截面受拉区加固后, 斜截面抗剪承载力按下列公式计算 : V b h (2 0.6 P) -3 0 d cs cu,k sv sv sd Asb vbvd2 式中 : V 加固后构件验算截面处第二阶段剪力组合设计值 (kn); d 加固后由后期恒载, 车辆荷载及其他可变荷载作用的剪力组合设计值 (kn); V d2 1 (5.2.8) 异号弯矩影响系数, 计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时, ; 计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时, ; 3 受压翼缘的影响系数, 对矩形截面 ; 对具有受压翼缘的 T 形或工字形截面, 取 ; b 加固后梁斜截面顶端正截面处腹板宽度 (mm); 2 h 加固后梁斜截面受压端正截面的有效高度 (mm), 参见式 ( ); 0 与原梁斜裂缝有关的修正系数, 加固前未出现斜裂缝时, 取 1.0 cs ; 斜裂缝宽度 cs 小于 0.2mm 时, 取 cs ; 斜裂缝宽度大于 0.2mm 时, 取 0.78 cs ; P 加固后计算截面斜裂缝范围纵向钢筋的配筋百分率, P 100, sv A A bh, A s1 和 A 分别为原梁截面纵向钢筋面积和新增纵向钢筋面积, s2 s1 s2 0 当 P 2.5 时, P 2.5 ; 原梁斜截面内箍筋配筋率, = A S b ; sv sv v 2 18

26 S 原梁斜截面内箍筋的间距 (mm); v A 原梁斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积 (mm 2 ); sv1 A 与斜裂缝相交的普通弯起钢筋的总截面面积 (mm 2 ); sb sv sd vb 原梁箍筋抗拉强度设计值 (MPa); 普通弯起钢筋的抗拉强度设计值 (MPa); 修正系数, vb 计算公式为 sv2 sv A 0.8Asv A A sv1 sb sv2 A 与斜裂缝相交的同一截面后增箍筋各肢总截面面积 (mm 2 ); 其他符号意义见式 ( ) 5.3 受压构件加固计算 采用增大截面加固钢筋混凝土轴心受压构件时, 其正截面受压承载力应按下列公式计算 : N 0.9 ( A A A A ) ( ) 0 d cd1 c1 sd1 s1 c2 c2 s2 s2 式中 : 0 桥梁结构的重要性系数, 按照现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62) 规定采用 ; N 第二阶段轴向力组合设计值 ; d 轴心受压构件稳定系数, 按表 采用 ; cd1 sd1 分别为原构件混凝土轴心抗压强度设计值和纵向钢筋抗压强度设计值 ; A c1 A c2 分别为原构件和新增部分混凝土截面面积 ; A s1 A s2 分别为原有纵向普通钢筋和新增纵向普通钢筋的全部截面面积 ; 在达到承载能力极限状态时, 新增混凝土的应力, c2 E c c2 cd1 ; c2 新增混凝土的应变 ; c2 Nd1 c2 cu ( b h A ) E 1 1 Es s1 c s2 在达到承载能力极限状态时, 新增纵向钢筋 A 的应力, s2 s2 E s2 s2 sd2 ; s2 新增钢筋 A s2 的应变 ; ( ) s2 Nd1 cu ( b h A ) E 1 1 Es s1 c ( ) cu 轴心受压混凝土极限压应变, 计算时可取 cu ; E E 分别为原构件混凝土弹性模量和新增纵向受压钢筋的弹性模量 ; c s2 原构件纵向普通钢筋与混凝土弹性模量比, Es E s1 / E c ; Es b 1 h 1 分别为原构件截面宽度与高度 ; N 第一阶段轴向力组合设计值 d1 19

27 表 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 l 0/b l 0/d l 0/r l 0/b l 0/d l0/r 注 :1 表中 l 0 为加固后构件计算长度,b 2 为矩形截面短边尺寸,d 2 为圆形截面直径,r 2 为截面最小回转半径 2 构件计算长度 l 0 的确定, 两端固定为 0.5 l(l 为单跨计算跨径 ); 一端固定 一端为不移动的铰为 0.7 l; 两端均匀不移动的铰为 l; 一端固定 一端自由为 2l 当加固后截面全部纵向钢筋配筋率大于 3% 时, 式 ( ) 中的 A c1 应改用 A A A, A n1 c1 s1 c2 应改用 A A A n2 c2 s 钢筋混凝土矩形截面偏心受压构件, 可采用在原构件截面的单侧加厚和两侧加厚的增大截面 加固法 两侧加厚的矩形截面偏心受压正截面抗压承载力按下列公式计算 : A' s2 h'c A' s1 增加混凝土截面部分 x ηe0 e's γ 0 N d a's a's1 h2 a's2 es x cd1 ' sd2a' s2 ' sd1a' s1 h0 A s1 as hc A s2 b 2 增加混凝土截面部分 as1 as as2 σ s1 A s1 σ s2 A s2 图 两侧加厚矩形截面偏心受压构件正截面抗压承载力计算图式 N b x A A A A 0 d cd1 2 sd2 s2 sd1 s1 s1 s1 s2 s2 ( ) 20

28 x 0Ndes cd1b2 xh0 sd2 A s2 ( h0 a s2 ) sd1a s1 ( h0 a s1 ) ( ) 2 x cd1bx es h0 ( s1as1 s2as2 ) es ( sd1a s1 sd2 A s2 ) e s 2 ( ) 式中 : N 第二阶段轴向力组合设计值 ; d h2 es e0 as ( ) 2 h2 e s e0 a s ( ) 2 e s 轴向力作用点至加固后截面受拉边或受压较小边纵向钢筋 e 轴向力对加固后截面重心轴的偏心距, e 0 M d / N d ; 0 M 相应于轴向力 N 的第二阶段弯矩组合设计值 ; d x 加固后构件截面混凝土受压区高度 ; h 截面受压较大边的加厚混凝土厚度 ; c 原构件混凝土抗压强度设计值 ; cd1 d A s1和 A s2 合力点的距离 ; s1 s2 构件达到承载能力极限状态时, 原构件截面受拉边或受压较小边的纵向普通钢筋应 力和新增纵向普通钢筋的应力, s1 sd1, s2 sd2 ; ' A s1 ' A s 2 分别为原构件截面受压较大边的纵向普通钢筋截面积和新增的纵向普通钢筋截面 积 ; A s1 A s2 分别为原构件截面受拉边或受压较小边的纵向钢筋截面积和新增的纵向钢筋截面 积 ; sd1 sd2 分别为原构件截面受压较大边纵向普通钢筋抗压强度设计值和新增的纵向普通钢 筋抗压强度设计值 ; h 加固后截面的高度 ; 2 h 0 加固后构件截面受拉边或受压较小边纵向普通钢筋 边缘的距离, h 0 h 2 a s ; A 和 s1 A 截面重心至受压较大 s2 偏心受压构件轴向力偏心距增大系数, 按本规程第 条的规定计算 ; a s 原构件截面受拉边或受压较小边纵向普通钢筋 作用点至加固后截面受拉边或受压较小边的距离 ; A 和新增纵向普通钢筋 s1 A 的合力 s2 21

29 a s 原构件截面受压较大边纵向普通钢筋 其他符号意义见图 至加固后截面受压较大边缘的距离 ; A 和新增的纵向普通钢筋 s1 A 的合力作用点 s 两侧加厚的矩形截面偏心受压构件截面受拉边或受压较小边纵向普通钢筋的应力 s1 应按下 列情况采用 x 1 当 b 时为大偏心受压构件, 此处, 相对受压区高度, h 0 h 2 a s, h 2 为加固后截 h 面的高度 原构件截面受拉边纵向普通钢筋 A 的应力取 s1 sd1 s1 2 当 b 时为小偏心受压构件, 原构件截面受拉边或受压较小边纵向普通钢筋 A 的应力可 s1 按下列公式计算 : 0 h 01 s1 E cu s1( 1) x h c ( ) 式中 : s1 ( ) sd1 s1 sd1 构件达到承载能力极限状态时, 原构件截面受拉边或受压较小边的纵向普通钢筋应力, 压应力为负号, 拉应力为正号 ; cu 混凝土极限区应变, 当混凝土强度等级为 C50 及 C50 以下时, 取 cu ; E 原构件截面受拉边或受压较小边的纵向普通钢筋的弹性模量 ; s1 h 原构件截面有效高度 ; 01 原构件纵向普通钢筋的抗拉强度设计值 ; sd1 x 加固后构件截面混凝土受压区高度 ; 截面受压区矩形应力图高度与实际受压区高度的比值, 当混凝土强度等级为 C50 及 C50 以下时, 取 0.8 ; 其他符号意义见图 两侧加厚的矩形截面偏心受压构件截面受拉边或受压较小边新增加纵向普通钢筋的应力 s2 应按下列公式计算 : E ( ) sd2 s2 s2 s2 sd2 22

30 h x 02 s2 cu s2 x h c 式中 : E s2 截面受拉边或受压较小边新增纵向普通钢筋 A s2 的弹性模量 ; ( ) s2 截面受拉边或受压较小边新增纵向普通钢筋的应变, 拉应变为正号, 压 应变为负号 ; s2 第一阶段受力时原构件截面相应于新增纵向普通钢筋 A s2 位置处的应变, 计算时应计入应变符号, 拉应变为正号, 压应变为负号 ; 截面受拉边或受压较小边新增纵向普通钢筋的强度设计值 ; sd2 h 02 加固后截面受拉边或受压较小边新增纵向普通钢筋 A s2 截面重心至受压 较大边缘距离, h 02 h 2 a s2 ; 其他符号意义见图 第一阶段受力时原矩形截面偏心受压构件截面受压较大边缘混凝土压应变 c1 和相应于新增 纵向普通钢筋 A s2 位置处的应变 按下列公式计算 : s2 1 原构件为轴心受压构件时 c1 Nd1 b h A A E 1 1 Es s1 s1 c ( ) ( ) s2 c1 式中 : N 第一阶段轴力组合设计值 ; d1 b 1 h 分别为原构件矩形截面的宽度和高度 ; 1 A s1 A 分别为原构件截面受拉边或受压较小边纵向普通钢筋面积和截面受压较大边纵向 s1 普通钢筋面积 ; 原构件钢筋与混凝土弹性模量之比 ; Es E 原构件混凝土弹性模量 c 2 原构件为大偏心受压构件时 x h h 1 02 c s2 c1 ( ) x1 式中 : h 02 加固后截面受拉边新增纵向普通钢筋 A s2 截面重心至受压较大边缘距离, 23

31 h h a 02 2 s2, 见图 5.3.3; x 原构件开裂截面换算截面的混凝土受压区高度 ; 1 h 截面受压较大边的加厚混凝土厚度 ; c c1 原构件截面受压较大边混凝土的计算压应变, 按本规程附录 B 的规定计算 3 当原构件为小偏心受压构件时 h h ( ) 02 c s2 c1 ' c1 s1 h01 hc ( ) 式中 : h 01 原构件受拉边或受压较小边纵向普通钢筋 A s1至加固后截面受压较大边缘的距离 ; 1 第一阶段原构件截面受拉边或受压较小边纵向普通钢筋 A s1的应变, 按本规程附录 B 的规定计算 ; 其他符号意义见图 运用式 ( )~ 式 ( ) 计算时, 应变应计入应变符号, 拉应变为正号, 压应变为负号 计算偏心受压构件正截面承载力时, 对长细比 l / i 的构件, 应考虑构件在弯矩作用平 面内的挠曲对轴向力偏心距的影响 此时, 应将轴向力对截面重心的偏心距 e 0 乘以偏心距增大系数, 其值按下列公式计算 : 1 l ( ) 0 2 [1 ( ) 1 2] η 1400e0 h0 h2 e ( ) h0 l ( ) h2 式中 : l 0 构件的计算长度, 按照现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62) 选用 ; 荷载偏心率对截面曲率的影响系数 ; 1 构件长细比对截面曲率的影响系数 ; 2 24

32 偏心距增大系数的修正系数, 可按截面增大形式选用 : η 采用对称形式的增大截面, 当 e0 h 0.3 时, 2 η 1.1; 当 e0 h <0.3 时, 2 η 1.2 ; 采用非对称形式的增大截面, 当 e0 h 0.3 时, 2 η 1.2 ; 当 e0 h <0.3 时, 2 η 1.3 ; 其他符号意义见式 ( ) 对加固后偏心受压构件还应按轴心受压构件复核垂直于弯矩作用平面的承载力 此时不考虑 弯矩作用, 按第二阶段作用轴心受压构件计算, 计算公式见第 条 5.4 新老混凝土结合计算 在受压区增设现浇混凝土加厚层的梁, 当满足本规程第 条 第 条和第 条 构造要求时, 原构件与新增混凝土现浇层之间结合面的抗剪承载力按下式计算 : A V 0.12 bh 0.85 h (5.4.1) sv 0 d cd 0 sv 0 Sv 式中 : V d 加固后最大剪力组合设计值 (N); 混凝土抗压强度设计值 当原构件与现浇混凝土不同时, 取两者中较低者 (MPa); cd b 新老混凝土的结合面宽度 (mm); h 加固后构件截面的有效高度 (mm); 0 sv sv 结合面配置的箍筋或植筋抗拉强度设计值 (MPa); A 结合面上同一竖向截面配置的箍筋各肢总截面面积或植筋总截面面积 (mm 2 ); S 箍筋或植筋的间距 (mm) v 在受压区增设现浇混凝土加厚层的板, 当在新老混凝土的结合面上不配置抗剪钢筋 且符合本规程第 条的构造规定时, 其结合面抗剪承载力应满足下列要求 : V 0 d bh (MPa) ( ) 式中符号意义同式 (5.4.1) 当结合面符合本规程第 条的构造规定要求, 且同一竖向截面配置不少于 0.3 bs sd v ( 以 mm 2 计 ) 的竖向结合钢筋时, 新老混凝土结合面抗剪承载力应符合下列满足 : V bh 0 d 0 2 (MPa) ( ) 在受拉区采用增大截面加固的受弯梁, 原构件与新增混凝土现浇层之间结合面的抗剪承载力可 25

33 按式 (5.4.1) 计算 5.5 构造要求 新浇混凝土应符合下列规定 : 1 新浇混凝土强度级别宜比原构件混凝土强度提高一级, 并不低于 C25 2 新浇混凝土层的最小厚度, 对板不宜小于 100mm; 对梁和受压构件不宜小于 150mm 3 当新浇混凝土层厚度小于 100mm 时, 可采用小石子混凝土或喷射高性能抗拉复合砂浆 在结构尺寸复杂和新浇混凝土施工条件差的情况下, 可采用微膨胀或自密实混凝土 加固用受力钢筋直径不小于 12mm, 不宜大于 25mm; 构造钢筋直径不小于 10mm; 箍筋直径不宜小于 8mm 新增钢筋应按现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62) 要求进行设置, 并应符合下列规定 : 1 当新增纵向钢筋与原构件受力钢筋采用短筋焊接时, 短筋的直径不宜小于 12mm, 各短筋的中距不应大于 500mm 2 当用单侧或双侧加固时, 应设置 U 型箍筋或封闭式箍筋并与原构件牢固连接 在受拉区增设混凝土加固的受弯构件, 新增纵向钢筋需截断时, 应从计算截断点外至少增加一个锚固长度 受压构件新增纵向受力钢筋应伸入原结构中并满足锚固要求 新老混凝土结合面处, 原构件的表面应凿成凹凸差不小于 6mm 的粗糙面 为满足公式 (5.4.1) 和公式 ( ) 要求, 需要在原构件混凝土中植抗剪钢筋时, 数量应根据受力及构造要求确定, 植筋设计见附录 A 6 粘贴钢板加固法 6.1 一般规定 本方法适用于钢筋混凝土受弯 受拉和受压构件的加固 被加固混凝土构件的混凝土强度要求见本规程 条 粘贴钢板外表面应进行防护处理 表面防护材料对钢板及胶黏剂应无害 被加固构件处于特殊环境 ( 如高温 高湿 介质侵蚀等 ) 时, 应采用耐环境因素作用的胶黏剂, 并按专门的工艺要求施工 粘贴钢板加固混凝土构件时, 宜将钢板受力方式设计成仅承受轴向力作用 粘贴钢板加固桥梁构件的作用效应宜分别按下列两个阶段进行计算 : 1 第一阶段 : 粘贴钢板加固施工前, 作用 ( 或荷载 ) 应考虑加固时包括原构件自重在内的实际恒载及施工时的其他荷载 2 第二阶段 : 粘贴钢板加固后, 作用 ( 或荷载 ) 应考虑包括构件自重在内的恒载 二期恒载作用及使用阶段的可变作用 作用效应组合系数取值 : 恒载的荷载效应分项系数 1.2; 使用阶段的可变作用效应分项系数按现行 公路桥涵设计通用规范 (JTG D60) 取用 26

34 6.2 受弯构件加固计算 采用粘贴钢板对钢筋混凝土受弯构件进行抗弯加固时, 除应遵守 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 第 条正截面承载力计算的基本假定外, 尚应符合下列规定 : 1 构件达到受弯承载能力极限状态时, 应按平截面假定确定钢板的拉应变 钢板应力 等 sp sp 于拉应变 与弹性横量 E 的乘积, 且小于钢板抗拉强度设计值 sp sp 2 在达到受弯承载能力极限状态前, 必须采取可靠的锚固措施, 避免发生钢板与混凝土之间的黏结剥离破坏 在矩形截面或翼缘位于受拉区的钢筋混凝土 T 形截面受弯构件的受拉面粘贴钢板进行加固时, 其正截面承载力应按下列公式计算 ( 图 6.2.2): A' s cd1 x 0 Md h0 h s a' sd ' A' s cd1 bx A s Asp as as A sd s E sp ε sp A sp b 图 正截面受弯承载力计算 x 0M d cd1bx h0 sd A s ( h0 a s ) Esp spaspa s ( ) 2 混凝土受压区高度应按下式确定 : 混凝土受压区高度尚应满足下列条件 : bx A E A A ( ) cd1 sd s sp sp sp sd s 2a x h ( ) s b 0 式中 : 0 桥梁结构的重要性系数, 按照现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62) 规定采用 ; M 第二阶段弯矩组合设计值 ; d 原构件混凝土抗压强度设计值 ; cd1 x 等效矩形应力图形的混凝土受压区高度, 简称混凝土受压区高度 ; 27

35 b h 分别为原构件截面宽度和高度 ; ' 分别为原构件纵向普通钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值 ; sd sd E 加固钢板的弹性模量 ; sp 构件达到承载能力极限状态时, 加固钢板的拉应变 ; sp A 加固钢板的截面面积 ; sp A s A 分别为原构件受拉区 受压区纵向普通钢筋的截面面积 ; s a a 受拉区 受压区普通的钢筋合力点至受拉区边缘 受压区边缘的距离 ; s s h 0 原构件截面有效高度, h 0 h a s 混凝土极限压应变, 当混凝土强度等级为 C50 及 C50 以下时, 取 cu cu 相对界限受压区高度, 按原构件混凝土和受拉普通钢筋强度级别, 应按照 公路钢 b 筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 表 规定选用 当 x 2a 时, 正截面抗弯承载力按下式计算 : s 式中各项符号意义同式 ( ) 0 d sd s 0 s sp sp sp s M A ( h a ) E A h a ( ) 加固钢板的拉应变 sp 按下列公式计算 : sp h x h x cu c1 1 ( ) x x 1 式中 : M 第一阶段弯矩组合设计值 ; d1 M x d1 1 c1 ( ) Ec Icr 加固钢板的抗拉强度设计值 ; sp x 混凝土受压区高度 ; x 加固前原构件开裂截面换算截面的混凝土受压区高度 ; 1 截面受压区矩形应力图高度与实际受压区高度的比值, 当混凝土强度等级为 C50 及 C50 以下时, 取 0.8 ; E 原加固构件混凝土的弹性模量 ; c I 加固前原构件开裂截面换算截面的惯性矩 ; cr 在 Md1 作用下, 原构件截面受压边缘混凝土压应变 ; c1 其他符号意义见式 ( ) 对翼缘位于受压区的 T 形截面受弯构件的受拉面粘贴钢板进行受弯加固时, 可参照本规程第 条方法计算 对受弯构件正弯矩区的正截面加固, 受拉钢板的截断位置距其充分利用截面的距离应不小于 按下式确定的粘贴延伸长度 : 28

36 l A sp sp p 300 pb (6.2.5) p 式中 : l p 受拉钢板粘贴延伸长度 (mm); b 对梁为受拉面粘贴钢板的总宽度 (mm), 对板为 1m 板宽范围内粘贴钢板的总宽度 p (mm) 加固钢板的抗拉强度设计值 ; sp A sp p 加固钢板的截面面积 钢板与混凝土之间的黏结强度设计值 (MPa), 设计时可参照表 的设计值采用 表 钢板与混凝土之间的黏结强度设计值 (MPa) 混凝土强度等级 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C60 黏结强度设计值 p 受弯构件加固后的斜截面应满足下列条件 V bh (6.2.6) 3 0 d cu,k 0 式中 : V d 加固后构件验算截面处的第二阶段剪力设计组合值 (kn); 桥梁结构的重要性系数, 按照现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 0 设计规范 (JTG D62) 规定采用 ; cu,k 原构件混凝土强度等级 ; b 原构件截面宽度 (mm); h 原构件截面有效高度 (mm) 采用加锚箍 竖直粘贴的各种 U 型箍 L 形箍或斜向钢板对钢筋混凝土梁进行抗剪加固时, 其斜截面承载力按照本规程第 条计算, 其中系数 按下式计算 : vb vb 0.8A spv E A E 0.707A E A E sv sv sb sb spv sp sp (6.2.7) 式中 : A spv 配置在同一截面处箍板的全部截面面积 (mm 2 ): A spv =2 b spv t spv sin spv, 此处 : b spv t spv 和 分别为箍板宽度 箍板厚度和箍板的切线与梁纵轴的夹角 ; spv A 配置在同一截面处箍筋的全部截面面积 (mm 2 ); sv A 与斜裂缝相交的普通弯起钢筋的总截面面积 (mm 2 ); E E sb sp sv 钢板的弹性模量 (MPa); 配置在同一截面处箍筋的弹性模量 (MPa); E 配置在同一截面处弯起钢筋的弹性模量 (MPa) sb 6.3 偏心受压构件加固计算 偏心受压的钢筋混凝土构件正截面承载力应按下列公式计算 ( 图 6.3.1): 29

37 0 Nd s e' a's cd1 ' A' sp sp A' sp A' s s e e0 η x sd ' A' s bx cd1 x h0 as h σ s A s sp ε sp Asp E A s A sp as b 图 偏心受压构件正截面承载力计算 N bx A A A E A ' ' 0 d cd1 sd s sp sp s s sp sp sp ( ) x 0Ndes cd1bx h0 sd A s h0 a s sp A sph0 Esp spaspa s ( ) 2 x bx e h A e E A e a A e A e a 2 cd1 s 0 s s s sp sp sp s s sd s s sp sp s s ( ) h es e0 as ( ) 2 h e s e0 a s ( ) 2 式中 : 桥梁结构的重要性系数, 按照现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 0 (JTG D62) 规定采用 ; N 第二阶段轴向力组合设计值 ; d 原构件混凝土抗压强度设计值 ; cd1 sd sd 分别为原构件纵向普通钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值 ; A s A 分别为构件截面受拉边或受压较小边普通钢筋和受压普通钢筋的截面面积 ; s x 混凝土受压区高度 ; b h 分别为原构件截面宽度和高度 ; a a 受拉区 受压区普通钢筋合力点至受拉区边缘 受压区边缘的距离 ; s s h 原构件截面有效高度, h 0 h a s ; 0 e s s e 分别为轴向力作用点至截面受拉普通钢筋 A s 合力点和受压普通钢筋 A s 合力点的距 离 ; e 0 轴向力对截面重心轴的偏心距, e 0 M d N d ; 偏心受压构件考虑二阶弯矩影响的轴向压力偏心距增大系数, 按本规程第 条的规定计算 ; 加固钢板的抗压强度设计值 ; sp 受拉边或受压较小边纵向普通钢筋的应力 ; s M d 相应于 N d 的第二阶段弯矩组合设计值 ; 30

38 E 加固钢板的弹性模量 ; sp sp 构件达到承载能力极限状态时加固钢板的拉应变 两侧粘贴钢板加固的矩形截面偏心受压构件截面受拉边或受压较小边纵向普通钢筋的应力 s 应按下列情况采用 : 算 : 1 当 b 时为大偏心受压构件, 截面受拉边原构件纵向普通钢筋 s A 的应力取 s sd 2 当 b 时为小偏心受压构件, 截面受拉边原构件纵向普通钢筋 A s 的应力可按下列公式计 ( h0 1) s cues ( ) x ( ) sd s sd 式中 : 混凝土极限区应变, 当混凝土强度等级为 C50 及 C50 以下时, 取 cu ; cu E 原构件受拉区纵向普通钢筋的弹性模量 ; s 截面受压区矩形应力图高度与实际受压区高度的比值, 当混凝土强度等级为 C50 及 C50 以下时, 取 0.8 ; 其他符号意义见式 ( ) 两侧粘贴钢板加固的矩形截面偏心受压构件截面受拉边或受压较小边钢板的应力 sp 下列公式计算 : 可按 E ( ) sp sp sp sp sp h x sp cu p1 ( ) x 式中 : 截面受拉边或受压较小边钢板的应变, 拉应变为正号, 压应变为负号 ; sp 原构件在第一阶段荷载作用下钢板的滞后应变, 按本规程第 条的规定计算, p1 计算时应计入应变符号, 拉应变为正号, 压应变为负号 加固钢板的抗拉强度设计值 ; sp 其他符号意义见式 ( ) 式 ( ) 式 ( ) 两侧粘贴钢板加固的矩形截面偏心受压构件钢板的滞后应变应 p1 按下列公式计算 : 1 第一阶段受力时, 原构件为轴心受压构件 Nd1 p1 [ bh A A ] E Es s s c c1 p1 ( ) ( ) 31

39 式中 : N 第一阶段轴力组合设计值 ; d1 原构件普通钢筋与混凝土弹性模量之比 ; Es E 原构件混凝土弹性模量 c 2 第一阶段受力时, 原构件为大偏心受压构件 h x1 p1 c1 ( ) x 式中 : x 加固前原构件开裂截面换算截面的混凝土受压区高度 ; 1 原构件受压较大边混凝土的应变 ( 负号 ), 按本规程附录 B 的规定计算 c1 p1 c1 c1 s1 h0 1 3 当原构件为小偏心受压构件时 h ( ) 式中 : s1 第一阶段原构件截面受拉边或受压较小边纵向普通钢筋的应变, 按本规程附录 B 的规定计算 其他符号意义见式 ( ) 式 ( ) 式 ( ) 对小偏心受压构件, 当轴向力作用在纵向普通钢筋 A s 合力点与 A s 合力点之间时, 抗压承载 力计算尚应符合下列规定 : h 0N de cd1bh h 0 sd1as1 h 0 as sp Asph 0 sp A spa s ( ) 2 式中 : e 轴向力作用点至截面受压较大边纵向普通钢筋 可不考虑增大系数 ; h e e0 a s ( ) 2 A s 合力点的距离, 计算时偏心距 e0 h 0 截面受压较小边边缘至受压较大边纵向普通钢筋合力点的距离, 0 h 原构件截面高度 其他符号意义同式 ( ) 式 ( ) h h a ; 单侧贴钢板加固或两侧粘贴钢板加固的 I 形截面偏心受压构件, 正截面承载力计算应按照 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 第 条和本规程第 条 ~ 第 条方法进行 6.4 受拉构件正截面加固计算 两侧粘贴钢板加固轴心受拉构件的正截面承载力应按下列公式确定 ( 图 6.4.1): s 32

40 E sp sd (ε y-ε p1 )A sp A s1 A sp A s1 Nd 0 h sd A s2 E sp (ε -ε )A y p1 sp A s2 A sp b 式中 : N 第二阶段轴向力组合设计值 ; d N 第一阶段轴向力组合设计值 ; d1 sd 图 轴心受拉构件正截面承载力计算 0 d sd s sp y p1 sp N A E A ( ) 原构件纵向普通钢筋的抗拉强度设计值 ; A 原构件受拉普通钢筋全部截面面积 ; s A 钢板全部截面面积 ; sp E 原构件受拉普通钢筋的弹性模量 ; s E 加固钢板的弹性模量 ; N d1 p1 ( ) As Es sp y 与原构件受拉普通钢筋强度设计值相对应的应变, y sd / E s 原构件在第一阶段荷载作用下受拉边钢板的滞后应变 ; p1 其他符号意义见图 ; 两侧粘贴钢板加固矩形截面大偏心受拉构件的正截面承载力按下列公式计算 ( 图 6.4.2): 33

41 cd1 A' s a's ' A' sp sp A' sp x sd ' A' s bx cd1 x h0 h Nd 0 e0 s e as σ s A s Esp ε sp Asp A s A sp as b 图 大偏心受拉构件正截面承载力计算 N A E A bx A A ( ) 0 d sd s sp sp sp cd1 sd s sp sp x 0Ndes cd1bx( h0 ) sd A s ( h0 a s ) sp A sph0 Esp spaspa s 2 ( ) h es e0 as 2 ( ) 混凝土受压区高度尚应满足下列条件 : 2a x h ( ) s b 0 式中 : 0 桥梁结构的重要性系数, 按照现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62) 采用 ; N 第二阶段轴向力组合设计值 ; d 原构件混凝土抗压强度设计值 ; cd1 sd sd 分别为原构件纵向普通钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值 ; A s A 分别为原构件受拉区和受压纵向普通钢筋的截面面积 ; s A sp A 分别为受拉钢板和受压钢板的截面面积 ; sp x 混凝土受压区高度 ; b h 分别为矩形截面宽度和高度 ; a a 受拉区 受压区普通钢筋合力点至受拉区边缘 受压区边缘的距离 ; s s h 0 原构件截面有效高度, h 0 h a s ; e s 轴向力作用点至截面受拉普通钢筋 A s 合力点的距离 ; e 轴向力对截面重心轴的偏心距, e 0 M d N d ; 0 加固钢板的抗压强度设计值 ; sp E sp 加固钢板的弹性模量 ; sp 构件达到承载能力极限状态时, 加固钢板的拉应变 ; 相对界限受压区高度, 按原构件混凝土和受拉普通钢筋强度级别, 应按照 公路钢 b 34

42 筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 表 选用 两侧粘贴钢板加固的矩形截面大偏心受拉构件截面受拉边钢板的应力 sp 算 : 应按下列公式计 E ( ) sp sp sp sp h x h x sp cu c1 1 ( ) x x E 1 sp 式中 : N e x d1 0 1 c1 ( ) Ec Icr sp 加固钢板的抗拉强度设计值 ; x 加固前原构件开裂截面换算截面的混凝土受压区高度 ; 1 截面受压区矩形应力图高度与实际受压区高度的比值, 当混凝土强度等级为 C50 及 C50 以下时, 取 0.8 ; E 原构件混凝土的弹性模量 ; c E 加固钢板的弹性模量 ; sp I 加固前原构件开裂截面换算截面的惯性矩 ; cr e 轴向力对截面重心轴的偏心距, e 0 M d1 N d1 ; 0 在 N e d1 0 作用下, 原构件截面上边缘混凝土压应变 c1 6.5 构造要求 采用直接涂胶粘贴的钢板厚度不应大于 5mm; 钢板厚度大于 5mm 时, 应采用压力注胶粘结 对钢筋混凝土受弯构件进行正截面加固时, 钢板宜采用条带粘贴, 钢板的宽厚比不应大于 当粘贴的钢板延伸至支座边缘仍不满足本规程第 条延伸长度的要求时, 应采取下列锚 固措施 : 1 对梁, 应在延伸长度范围内均匀设置 U 形箍 ( 图 6.5.3), 且应在延伸长度的端部设置一道加强箍 U 形箍应伸至梁翼缘板底面 U 形箍的宽度, 对端箍不应小于 200mm; 对中间箍不应小于受弯加固钢板宽度的 1/2, 且不应小于 100mm U 形箍的厚度不应小于受弯加固钢板厚度的 1/2 U 形箍的上端应设置纵向钢压条 ; 压条下面的空隙应加胶粘钢垫块填平 2 对板, 应在延伸长度范围内通长设置垂直于受力钢板方向的压条 压条应在延伸长度范围内均匀布置, 且应在延伸长度的端部设置一道 钢压条的宽度不应小于受弯加固钢板宽度的 3/5, 钢压条的厚度不应小于受弯加固钢板厚度的 1/2 35

43 U 形箍 ( 加强 ) U 形箍 纵向压条 锚栓 梁 钢板 支座 钢板 U 形箍 图 梁粘贴钢板端部锚固措施 当采用钢板对受弯构件负弯矩区进行正截面承载力加固时, 应采取下列构造措施 ( 图 6.5.4): 1 对负弯矩区进行加固时, 钢板应在负弯矩包络图范围内连续粘贴 ; 其延伸长度的截断点应按本规程 条的原则确定 2 对无法延伸的一侧, 应粘贴钢板压条进行锚固 钢压条下面的空隙应加胶粘钢垫块填平 锚栓 钢板压条 板 钢板 支座 图 负弯矩区粘贴钢板端部锚固措施 当加固的受弯构件需粘贴一层以上钢板时, 相邻两层的截断位置应错开一定距离, 错开的距离不应小于 300mm, 并应在截断处加设 U 形箍 ( 对梁 ) 或横向压条 ( 对板 ) 进行锚固 当采用钢板进行斜截面承载力加固时, 应粘贴成斜向钢板 U 形箍或 L 形箍 ( 图 6.5.6) 斜向钢板和 U 形箍 L 形箍的上端应粘贴纵向钢压条予以锚固 36

44 附加锚固栓 钢板压条 桥面板 U 形箍或 L 形箍 bp bp 梁 bp L 形箍 tp b 钢板压条 U 形箍 tp tp b 钢板压条 tp 图 钢板抗剪箍及其粘贴方式示意图 直接涂胶粘贴钢板宜使用锚固螺栓, 锚固深度不应小于 6.5 倍螺栓直径 螺栓布置的间距应 满足下列要求 : 1 螺栓中心最大间距为 24 倍钢板厚度 ; 最小间距为 3 倍螺栓孔径 2 螺栓中心距钢板边缘最大距离为 8 倍钢板厚度或 120mm 中的较小者 最小距离为 2 倍螺栓孔径 如果螺栓只用于钢板定位或粘贴加压时, 不受上述限制 7 粘贴纤维复合材料加固法 7.1 一般规定 本方法适用于钢筋混凝土受压柱, 以提高延性 耐久性的加固 ; 亦可用于梁 板的加固 采用纤维复合材料加固受压柱时, 原构件混凝土强度等级不宜低于 C 采用碳纤维复合材料加固梁 板时, 混凝土强度等级不宜低于 C25; 采用芳纶纤维复合材料 玻璃纤维复合材料时, 混凝土强度等级不宜低于 C 混凝土表面的黏结强度应满足拉拔试验要求, 试验方法见附录 B 纤维复合材料 黏结材料和表面防护材料的性能及使用环境等均应符合本规程第 4.5 节和第 4.6 节的要求 采用纤维复合材料加固时, 必须将纤维复合材料与构件牢固地粘贴在一起, 变形协调, 共同 受力 加固时宜卸除作用在结构上的部分荷载 结构设计计算, 必须进行分阶段受力和整桥结构验算 加固后构件的承载能力由原构件中受拉钢筋 ( 预应力钢束 ) 或受压混凝土达到其强度设计值 控制 采用纤维复合材料加固受弯构件时, 其破坏形式应为正截面破坏先于斜截面破坏 墩柱延性不足时, 应采用全长无间隔环向连续粘贴纤维复合材料加固, 即环向围束法加固 37

45 必要时应采取可靠的锚固措施 7.2 受弯构件加固计算 对钢筋混凝土受弯构件进行抗弯加固时, 除应遵守现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥 涵设计规范 (JTG D62) 相关假定外, 尚应遵守下列规定 : 1 受弯构件的作用荷载效应应按两个阶段受力进行计算 第一阶段为加固前, 作用 ( 或荷载 ) 应包括原构件自重在内的实际恒载及施工荷载 第二阶段为加固后, 作用 ( 或荷载 ) 应考虑包括构件自重在内的恒载, 二期作用的恒载及使用阶 段的可变作用 作用效应组合系数取值 : 恒载的荷载效应分项系数取 1.2; 使用阶段的可变作用效 应分项系数按现行 公路桥涵设计通用规范 (JTG D60) 取用 2 达到受弯承载能力极限状态时, 按平截面假定确定纤维复合材料的拉应变 且纤维复合材 料的拉应变 不应超过纤维复合材料的允许拉应变 [ ] 纤维复合材料应力 取拉应变 与弹性模量 E 的乘积, 即 E 3 构件达到正截面承载能力极限状态时, 纤维复合材料与混凝土之间不应发生粘结剥离破坏 对矩形截面或翼板位于受拉边的钢筋混凝土 T 形截面受弯构件, 在受拉面粘贴加固时, 正截 面承载力按下列公式计算 ( 图 7.2.2): xn x h 0 h A' s εcu c ' sa' s h h 0 M As εs sas b A ε +ε i σ A a) A' s xn εc<εcu ' sa' s M As εs sas b A ε +ε i E ε A b) 38

46 图 粘贴纤维复合材料的矩形截面正截面受弯承载力计算 a)x> b h ;b)x b h 1 当混凝土受压区高度 x 大于 h b, 且小于 bh0 时 1 0M d cdbx h0 x sd As h0 a s E A as ( ) 2 混凝土受压区高度 x 和受拉面纤维复合材料拉应变 按下列公式联立求解 : A bx A E A ( ) sd s cd sd s ( ) x 0.8 h ( ) cu 1 cu 2 当混凝土受压区高度 b x h 时 式中 : 3 当混凝土受压区高度 x<2 a s 时 0 d sd s 0 b b M A h 0.5 h E A h(1 0.5 ) ( ) M A ( h a ) E A ( h a ) ( ) 0 d sd s 0 s s A 受拉面粘贴的纤维复合材料的截面面积 ; cd 原构件混凝土抗压强度设计值, 可根据现场检测强度推算值按照现行 公路钢筋混 凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62) 确定 ; E 纤维复合材料的弹性模量 ; x 混凝土实际受压区高度, 见图 7.2.2; n 纤维复合材料的拉应变 ; 纤维复合材料达到其允许拉应变与混凝土压坏同时发生时的界限相对受压区高度 ; b 0.8 cu b h ( ) [ ] cu 1 考虑二次受力影响时, 加固前构件在初始弯矩作用下, 截面受拉边缘混凝土的初始 1 [ 应变, 按式 计算, 当不考虑二次受力时, 取 0; ] 纤维复合材料的允许拉应变, 取 [ ] mu, 且不应大于纤维复合材料极限拉应 变的 2/3 和 两者中的较小值, 为纤维复合材料的极限拉应变 ; u 39

47 m 纤维复合材料强度折减因子, 取 m1 m2 m2 的取值见表 7.2.2; 与中的较小值, m1 按公式 ( ) 计算, m n E t n E t 当 m 0.9 时, 取 m =0.9 n 纤维复合材料的层数 ; t 每层纤维复合材料的厚度 ; 其他符号意义见本规程第 条 n E t n E t ( ) 表 纤维复合材料环境影响折减系数 m2 环境分类片材类型折减系数 Ⅰ 类 Ⅱ Ⅲ Ⅳ 类 碳纤维 0.85 芳纶纤维 0.75 玻璃纤维 0.65 碳纤维 0.85 芳纶纤维 0.70 玻璃纤维 加固前在第一阶段弯矩 M d1 作用下, 截面受拉边缘混凝土的初始应变 1 ( 纤维复合材料的滞 后应变 ) 按下列公式计算 : 式中符号意义见本规程第 条 M x d1 1 1 ( ) EcIcr 当弯矩 M 小于未加固截面受弯承载力的 20% 时, 可忽略二次受力的影响 d 对翼缘位于受压区的 T 形截面受弯构件, 当在其受拉面粘贴纤维复合材料, 应按本规程 条的规定和 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 第 条计算 计算正截面受弯承载力时, 尚应满足下列要求 : 1 受压区高度 x 不宜大于 0.8 h b 0, 其中界限相对受压区高度 b 按现行 公路钢筋混凝土及预应 力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62) 的规定确定 ; 40

48 2 加固后在荷载效应基本组合下受拉钢筋的拉应力不应超过其抗拉强度设计值 纤维复合材料粘贴于受拉区的梁侧时, 正截面受弯承载力按式 ( )~ 式 ( ) 计 算, 其中 h 采用纤维复合材料截面面积形心至梁受压区边缘的距离 h 0 代替, 并将侧面纤维复合材料 的截面面积乘以折减系数 ( h h ) 其中 h 为侧面纤维复合材料的粘贴高度 加固后的受弯构件截面应符合下列条件 : V C bh (7.2.6) 3 0 d cu,k 0 式中 :C 截面翼缘扩大系数, 对 T 形 I 形截面取 C=1.1, 其他截面取 C=1; 其他符号意义同本规程第 条 采用纤维复合材料对梁 板构件进行斜截面加固时, 其斜截面承载能力计算应符合下列要求 ( 图 7.2.7): b h 1 h ' α s c h-h ' -h 1 -h 2 h 2 h 图 粘贴纤维复合材料抗剪加固计算 -3-3 V bh (2 0.6 P) d cs cu,k sv sv sd A sin V sb b ( ) C C1 V Dsh m n t b sin s ( ) C 1 C( h1 h2 ) h h 式中 : V 粘贴纤维复合材料加固后抗剪承载力的提高值 ; ( ) C 斜裂缝水平投影长度, C 0.6mh0 ; h 纤维上侧锚固区压条宽度 ; 1 41

49 h 纤维下侧锚固区压条宽度, 对于 U 型粘贴取 0; 2 h 梁顶面至上侧锚固区上边缘的距离 ; m 原构件的剪跨比 ; D 纤维应力分布系数 ; D sh 纤维受力方向与梁轴线的夹角 ( L e 有效粘贴长度, b 纤维条带宽度 (mm); L sh L e 1 sin E n t h h h ); ; e 1.18 ck ; 复合纤维材料的抗拉强度设计值, 应符合本规程第 条规定 ; L 粘贴长度 (mm); S 斜截面加固纤维条带间距, 应满足 : 其他符号意义同本规程第 条 7.3 受压构件加固计算 一般规定 ' h h h1 S Smax ( ) 2 tan 1 轴心受压构件可采用全长无间隔环向连续粘贴纤维复合材料的方法 ( 环向围束法 ) 进行加固 2 环向围束加固轴心受压构件适用于下列情况 : 1) 长细比 l / D 12 的圆形截面柱 ; 2) 长细比 l / b 14 截面高宽比 h / b 1.5, 且截面棱角经过圆化打磨的正方形或矩形截面柱 圆化半径见本规程第 条第 4 款的规定 式中 : 加固计算 1 环向围束加固的轴心受压构件, 正截面承载力应符合下列规定 : cd N 0 d A A cd 1 cor sd s ( ) 0.5 k E ( ) 1 c c e 原构件混凝土抗压强度设计值, 可根据现场检测强度推算值按照现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTC D ) 确定 ; 有效约束应力 ; 1 A 原构件构件截面有效面积, 按式 ( ) 式 ( ) 计算 ; cor 混凝土强度系数 ; 当混凝土强度等级不大于 C50 时, =1.0; 当混凝土强度等级 c 为 C80 时, =0.8; 其间按线性内插法确定 ; c k 环向围束的有效约束系数, 按本条第二款的规定采用 ; c 环向围束体积比, 按本条第二款的规定计算 ; c 42

50 E 纤维复合材料的弹性模量 ; e 纤维复合材料的有效拉应变设计值 ; 取 e =0.0035; 其他符号意义见本规程第 条 2 计算参数 k c 和 1) 有效约束系数 k c 值 对圆形截面柱约束系数为 kc =0.95; 对正方形和矩形截面柱, 应按下式计算 : k c 1 式中 : 柱中纵向钢筋的配筋率 ; s r 截面棱角的圆化半径 ; b 正方形截面边长或矩形截面宽度 ; h 矩形截面高度 ; 其他符号意义见式 ( ) b 2r h 2r 3A 1 cor 2 2 s ( ) 2) 体积比 值 对圆形截面柱, 应按下式计算 : 对正方形和矩形截面柱, 应按下式计算 : 4 n t / D ( ) cor 式中 : n t 分别为纤维复合材料的层数及每层厚度 ; 3 A cor 的计算 D 圆形截面直径 ; 其他符合意义见式 ( ) 2 n t b h / A ( ) 对圆截面 : A 对矩形截面 ( 图 7.3.2): 2 cor D / 4 ( ) 无效约束面积 45 有效约束面积 无效约束面积 r b ' =b-2r b Acor bh (4 ) r 2 ( ) 环向围束 式中 : D 圆截面有效直径 ; r 截面棱角的圆化半径 ; 其他符号意义见式 ( ) 图 h ' =h-2r h 环向围束内矩形截面有效约束面积 43

51 7.4 大偏心受压构件加固计算 对矩形截面大偏心受压构件进行加固时, 其正截面承载力应按下列公式计算 ( 图 7.4): γ 0 N d cd1 A's es ηe0 e's ɑs ɑ s x ' sd1 A' s1 cd1 bx sd1a s1 σ s2 A s2 h1 h0 ɑs ɑ's b A As x 图 7.4 大偏心受压构件正截面承载能力计算 N bx ' A' A A (7.4-1) 0 d cd1 sd s sd s x 0Nde cd1bx( h0 ) ' sd A' s h0 a ' A as (7.4-2) 2 x ' ' ' cd1bx es h0 sd As es A es as sd As es 2 (7.4-3) h es e0 as 2 (7.4-4) h e s e0 a s 2 (7.4-5) 式中 : cd1 原构件混凝土抗压强度设计值 ; 偏心受压构件考虑二阶弯矩影响的轴向压力偏心距增大系数, 按本规程第 条 规定计算 A 纤维复合材料的面积 ; 纤维复合材料应力计算值, 按平截面假定计算 ; 其他符号意义见本规程第 条 7.5 受拉构件加固计算 对轴心受拉构件进行加固时, 正截面承载力应符合下列要求 : N A A 0 d sd s (7.5.1) 式中 : N 轴向拉力设计值 ; d 44

52 其他符号意义见本规程第 7.4 节 对矩形截面大偏心受拉构件加固时, 正截面承载力应按下列公式计算 ( 图 7.5.2): N A A bx A 0 d sd s cd1 sd s x N e bx( h ) A ( h a ) A a 2 0 d s cd1 0 sd s 0 s s h e e a 2 s 0 s ( ) ( ) ( ) 式中 : e s 轴向拉力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离 ; 其他符号意义见本规程第 7.4 节 A's γ 0 N d e 0 es ɑs ɑ s x cd1 ' sd A' cd1 bx sdas σ A s h1 h0 ɑs ɑ's b A As x 图 大偏心受拉构件正截面承载力计算 7.6 墩柱延性加固计算 式中 : 采用粘贴封闭式纤维复合材料对墩柱的延性加固后, 总折算体积含筋率可按下列公式计算 : ve v ve v b v kc s sν (7.6-1) (7.6-2) 被加固柱原有箍筋的体积含筋率 ; 当需要重新复核时, 应按箍筋范围内的核心截 面进行计算 ; 环向围束作为附加箍筋换算的箍筋体积含筋率的增量 ; v 环向围束体积比, 按本规程式 ( ) ( ) 计算 ; k 环向围束的有效约束系数, 圆形截面取 0.90; 正方形截面取 0.66; 矩形截面取 0.42; c 45

53 b 环向围束条带的宽度 ; s 环向围束条带的中心间距 ; 环向围束纤维复合材料的抗拉强度设计值, 参见本规程表 之规定 ; sν 7.7 构造要求 一般规定 原构件箍筋抗拉强度设计值 1 纤维复合材料宜粘贴成条带状, 非围束时板材不宜超过 2 层, 布材不宜超过 3 层 2 对钢筋混凝土柱进行粘贴纤维复合材料加固时, 条带应粘贴成环形箍, 且纤维方向应与柱的纵轴线垂直 加固大偏心受压构件, 可将纤维复合材料粘贴于构件受拉区边缘混凝土表面, 纤维方向应与柱的纵轴线方向一致 加固受拉构件, 纤维方向应与构件受拉方向一致 梁的受拉区两侧粘贴纤维复合材料进行抗弯加固时, 粘贴高度不宜高于 1/4 梁高 采用封闭式粘贴或 U 形粘贴对梁 柱构件进行斜截面加固, 纤维方向宜与构件轴线垂直或与其主拉应力方向平行 3 纤维复合材料沿纤维受力方向的搭接长度不应小于 100mm; 当采用多条或多层纤维复合材加固时, 其搭接位置应相互错开 4 当纤维复合材料绕过构件 ( 截面 ) 的外倒角时, 构件的截面棱角应在粘贴前打磨成圆弧面 ( 图 ), 圆化半径, 梁不应小于 20mm; 柱不应小于 25mm 对于主要受力纤维复合材料不宜绕过内倒角 5 粘贴多层纤维复合材料加固时, 宜将纤维复合材料逐层截断, 并在每层截断处最外侧加压条, 其粘贴形式采用内短外长式, 见图 采用纤维复合材料对钢筋混凝土梁或柱的斜截面承载力进行加固时, 其构造应符合下列规定 : 1) 宜选用环形箍或加锚固的 U 形箍 ; 仅按构造需要设箍时, 也可采用一般 U 形箍 2)U 形箍的纤维受力方向应与构件轴向垂直 3) 一般情况下, 在梁的中部应增设一道纵向中压带 46

54 1 2 r 图 构件外倒角处粘贴示意 1- 构件 ; 2- 纤维复合材料 图 多层纤维复合材料粘贴构造 柱的加固 1 沿柱轴向粘贴纤维复合材料加固时, 应有足够的锚固长度 必要时可在纤维复合材料两端增设锚固措施 2 采用纤维复合材料的环向围束对钢筋混凝土柱进行延性加固时, 其构造应符合下列规定 : 1) 环向围束的纤维复合材料层数, 对圆形截面不应少于 2 层, 对矩形截面不应少于 3 层 2) 环向围束上下层之间的搭接宽度不应小于 50mm, 纤维织物环向截断点的延伸长度不应小于 200mm, 且各条带搭接位置应相互错开 梁和板加固 对梁 板进行抗弯加固时, 可在纤维复合材料两端设置 U 形箍或横向压条 其切断位置距其充分利用截面的距离不应小于按下式计算得出的黏结长度 l d ( 图 ): 梁 纤维复合材 原钢筋承担的弯矩 加固要求的弯矩增量 200mm( 最小锚固长度 ) ld 式中 : l d 图 纤维复合材料的粘贴延伸长度 E A ld 200 b 纤维复合材料从强度充分利用截面向外延伸所需的黏结长度 (mm); (7.7.3) 47

55 充分利用截面处纤维复合材料的拉应变, 按本规程第 条确定 ; 纤维复合材料与混凝土间的黏结强度设计值, 一般取 0.5MPa; b 受拉面上粘贴的纤维复合材料的宽度 (mm) 当纤维复合材料延伸至支座边缘仍不满足黏结长度 l d 的规定时, 应采取以下锚固措施 : 1 对于梁, 在纤维复合材料延伸长度范围内至少应设置两道纤维复合材料 U 形箍锚固 ( 图 a) U 形箍宜在延伸长度范围内均匀布置, 且在延伸长度端部必须设置一道 U 形箍的粘贴 高度宜伸至顶板底面 每道 U 形箍的宽度不宜小于受弯加固纤维复合材料宽度的 1/2,U 形箍的厚度 不宜小于受弯加固纤维复合材料厚度的 1/2 2 对于板, 在纤维复合材料延伸长度范围内至少设置两道垂直于受力纤维方向的压条 ( 图 b) 压条宜在延伸锚固长度范围内均匀布置, 且在延伸长度端部必须设置一道 每道压条的 宽度不宜小于受弯加固纤维复合材料条带宽度的 1/2, 压条的厚度不宜小于受弯加固纤维复合材料 厚度的 1/2 3 当纤维复合材料的黏结长度小于按公式 (7.7.3) 计算所得长度的 1/2 时, 应采取可靠的附加 机械锚固措施 U 型箍 A 梁 梁 纤维复合材料 纤维复合材料 A a) A-A( 放大 ) U 型箍 压条 板 碳纤维片材 板 b) 图 抗弯加固时纤维复合材料端部附加锚固措施 a)u 型箍 ;b) 纤维复合材压条 8 体外预应力加固法 8.1 一般规定 48

56 8.1.1 体外预应力 ( 简称体外索 ) 加固是通过增设体外预应力索 ( 包括钢绞线 高强钢丝束和精轧螺纹钢筋 ) 对既有混凝土梁体主动施加外力, 以改善原结构的受力状况的加固方法 预应力钢筋 ( 束 ) 可由水平筋 ( 束 ) 和斜筋 ( 束 ) 组成, 亦可由通长布置的钢丝束或钢绞线组成 加固中采用的体外索应具有防腐能力, 且宜具有可更换性 转向装置可采用钢部件 现浇混凝土块体或附加钢锚箱结构 转向装置必须与梁体连接可靠, 其连接强度须进行验算 体外索的自由长度超过 10m 时应设置定位装置 当被加固构件的混凝土强度等级低于 C25 时, 不宜采用预应力加固方法 转向装置的尺寸设计应综合考虑体外预应力产生的径向力大小 体外预应力束的根数及其曲线形状 孔道直径 普通钢筋间距及混凝土保护层等因素 8.2 加固计算 体外索加固整体计算应包括 : 持久状况承载能力极限状态计算 持久状况正常使用极限状态计算 持久状况和短暂状况的应力计算 体外索加固局部计算内容 : 转向构造的承载力和抗裂性计算 锚固区的承载力和抗裂性计算 持久状况下的其他局部构件的承载力计算 持久状况承载能力极限状态计算 1 正截面抗弯承载力计算 1) 体外索加固梁的正截面抗弯承载力计算图式参见图 : A's b' a's cd ' sd A' s cd cd (b' -b)h' h' x x cd bx x cd bx h h p h 0 hs γ 0 M d γ 0 M d h 0 -x/2 h 0 -h ' /2 a p,e a p,i as As A p,i A p,e a x h ' σ pu,e A p,e pd,i A p,i sd A s a p,e a p,i 图 矩形 T 形截面梁正截面抗弯承载力计算图式 2) 加固结构抗弯承载力计算时应根据截面形状和中性轴的位置分两种情况考虑 as x>h ' σ pu,e A p,e pd,i A p,i sd A s (1) 矩形截面或中性轴位于 T 形或 I 形截面翼板内 ( x h ): b x A A A A ( ) ' ' ' cd sd s pu, e p, e pd, i p, i sd s r M x bx( h ) 2 ( ) 0 d cd 0 49

57 (2) T 形或 I 形截面且中性轴位于截面腹板内 ( x h ): bx ( b b) h A A A A ( ) ' ' ' ' cd cd sd s pu,e p,e pd,i p,i sd s x h ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 ' ' ' ' ' 0M d cdbx h0 cd b b h h0 sdas h0 a s 为确保加固后的混凝土梁仍为塑性破坏, 上述公式中的截面受压区高度 x 应满足下 列条件 : 式中 : 0 桥梁结构重要性系数 ; M 计算截面弯矩组合设计值 ; d x h b s 或 x bhp A 体外预应力水平钢筋 ( 束 ) 的截面面积 ; p,e pu,e x 2a 当构件达到极限抗弯承载能力时, 体外预应力筋 ( 束 ) 的极限应力计算值按公式 ( ) 计算 ; A 原梁体内预应力筋的截面面积 ; p, i 原梁体内预应力筋的抗拉强度设计值 ; pd, i A 原梁体内纵向受拉普通钢筋的面积 ; s A 原梁体内纵向受压普通钢筋的面积 ; s 原梁体内纵向受拉普通钢筋的抗拉强度设计值 ; sd 混凝土的抗压强度设计值 ; cd ' b 受压翼板的有效宽度, 按现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 第 条规定取用 ; b 矩形截面宽度或 T 形截面的腹板宽度 ; ' h 受压翼板的厚度 ; h s h 分别为原梁中普通钢筋和预应力钢筋的合力作用点至梁顶面的距离 ; p h 0 体 ( 内 ) 外预应力筋和原梁普通钢筋的合力点到梁顶面的距离, h 0 h a ; a 受拉区体内 ( 外 ) 预应力筋 ( 束 ) 和普通钢筋的合力作用点至受拉区边缘的距离 ; a 受压区普通钢筋的合力作用点至受压区边缘的距离 ; s 原钢筋混凝土梁或原预应力混凝土梁的相对界限受压区高度 b 3) 相对界限受压区高度 b 可根据原梁中受拉钢筋的种类由表 查取 s 50

58 表 相对界限受压区高度 b 原结构中钢筋种类 C50 及 C50 以下混凝土 R235(Ⅰ 级钢筋 ) 0.62 HRB335(Ⅱ 级钢筋 ) 0.56 HRB400 KL400(Ⅳ 级钢筋 ) 号钢 0.60 钢绞线 钢丝 0.40 精轧螺纹钢钢筋 0.40 注 :1 截面受拉区内配置不同种类钢筋的受弯构件, 其 b 值应选用相应于各种钢筋的较小者 2 原构件混凝土强度等级超过 C50 时, b 的取值应按照 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 第 条规定取值 钢筋牌号 3 表中 Ⅰ Ⅱ Ⅳ 级钢钢筋及 5 号钢是指 钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTJ ) 中的 4) 正截面抗弯承载力计算中, 体外索的水平筋 ( 束 ) 极限应力 pu, e 按下式计算 : 0.03E p, e pu, e pe, e p, e pd, e ple 2l 式中 : l e 计算跨体外索的有效长度, l e i Ns 2 ; s h c ( ) N 构件失效时形成的塑性铰数目, 对于简支梁 Ns=0, 对于连续梁 Ns n 1 梁的跨数 ; l i 两端锚具间体外索的总长度 ; 对于简支梁加固体系, l e 体外预应力钢材的安全系数, 取 =2.2; p h 体外预应力筋 ( 束 ) 合力点到截面顶面的距离 ; p, e E 体外预应力筋 ( 束 ) 的弹性模量 ; p, e c 截面中性轴到混凝土受压区顶面的距离 ; p l ; i ;n 为连续 ' ' p, e pu, e s sk p pk s sk 0.75 cu, k ( ) 对于 T 形截面 : c A A A A b b h 0.75 b cu, k ',, - 对于矩形截面 : c A A A A 0.75 b ' p e pu e s sk p pk s sk cu, k 51

59 混凝土受压区高度折减系数, 取 0.80 当混凝土强度等级高于 C50 时, 应按 公 路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 表 折减 ; 混凝土轴心抗压强度标准值 ; cu,k 体外预应力筋 ( 束 ) 的抗拉强度设计值 ; pd, e 体外预应力筋 ( 束 ) 的永存预应力 ; pe, e A 体外预应力筋 ( 束 ) 的截面面积 ; p, e 其他符号意义见式 ( )~ 式 ( ) 2 斜截面抗剪承载力计算 1) 体外索加固的矩形 T 形和 I 形截面的受弯构件, 其截面尺寸应符合下列要求 : 1 V A sin bh ( ) 3 o d pub, e pb, e e cu, k o s 式中 : V d 斜截面受压端剪力的组合设计值 (kn) 变高度梁段应考虑附加剪力的影响, 见 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 第 条注 (3); 结构重要性系数 ; 0 s 体外预应力斜筋 ( 束 ) 的材料安全系数 : 对于钢绞线和钢丝 s s 1.2; pub, 体外预应力斜筋 ( 束 ) 的极限应力 (MPa); e A pb, 体外预应力斜筋 ( 束 ) 的截面面积 (mm 2 ); e 1.47, 对于精轧螺纹钢 b 相应于剪力组合设计值处的矩形截面宽度 (mm) 或 T 形和 I 形截面腹板宽度 (mm); h 相应于剪力组合设计值处的截面有效高度, 即自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的 0 距离 (mm); e 体外预应力筋 ( 束 ) 在竖直平面内的弯起角度 ( 竖弯角 ), e 45 ; 其他符号意义同前 2) 体外索加固梁的斜截面的抗剪承载力可按钢筋混凝土或预应力混凝土梁计算, 参见图式 , 但须考虑穿过验算斜截面的体外预应力斜筋的竖向分力的影响 见公式 ( ) V bh (2 0.6 P) 3 o d o cu,k sv sd,v A sin A sin 3 3 sd, b sb s pb, i pb, i i pub, eapb, e sine ( ) 52

60 式中 : 1 异号弯矩影响系数, 计算简支 梁和连续梁近边支点段的抗 剪承载力时, 1 1.0; 计算 连续梁和悬臂梁近中间支点 段的抗剪承载力时, 1 0.9; sd, v 预应力提高系数, 原梁为 2 图 截面梁的抗剪承载力计算图式 钢筋混凝土受弯构件, 2 1.0, 为预应力混凝土受弯构件 , 但原梁中由 钢筋合力引起的截面弯矩与外弯矩的方向相同时, 或加固梁为预应力混凝土 B 类 受弯构件, 取 2 1.0; 3 受压翼缘的影响系数, 对于 T 形截面梁, 取 3 1.1; 对于矩形截面梁, 取 3 1.0; cu, k b,h 0 边长为 150mm 的混凝土立方体抗压强度标准值 (MPa), 即混凝土的强度等级 ; P 原梁斜截面内纵向配筋率, P 100, ( A A ) / ( bh ) s p, ; i 0 sv 分别为原梁计算斜截面顶端正截面的腹板宽度和有效高度 (mm); 斜截面内箍筋配筋率, sv A sv ( S v b) (mm); sd, b s 斜裂缝范围内的箍筋间距 (mm); v 分别为原梁弯起普通钢筋和箍筋的抗拉强度设计值 (MPa); A 斜裂缝范围内同一截面内箍筋各肢的总截面面积 (mm 2 ); sv pb, i 体内预应力筋的抗拉强度设计值 (MPa); A pb, 斜裂缝范围内体内弯起预应力筋的截面面积 (mm 2 ); i A 原钢筋混凝土梁中, 一排普通弯起钢筋 ( 或斜筋 ) 的截面面积 ; sb A pb, e 体外预应力弯起筋 ( 束 ) 的截面面积 体内预应力筋 ( 束 ) 在斜截面受压端正截面处与梁轴线的夹角 ; i 体外预应力筋 ( 束 ) 在竖直平面内的弯起角度 ( 竖弯角 ), e 45 e 体内普通弯起钢筋的弯起角度 ; s 其他符号意义见图 ; 3) 体外索的斜筋极限应力 pub,, 与转向块处的摩阻情况有关, 可由水平筋 ( 束 ) 的极限应力 e pub, 求得 : e ( ) pub, e pu, e 式中 :λ 体外索斜筋 ( 束 ) 拉力与水平筋 ( 束 ) 拉力的比例系数, 按如下方法确定 : 53

61 采用有水平向移动的滑块或有转向块时 采用楔形滑块时 1 cos sin e 0 e e 0 e ( ) cos sin ( ) 0 摩擦系数 在缺少可靠试验数据的情况下, 钢材间的摩擦取 ; 采用四氟乙 3 转向装置计算 烯滑板时取 ; 混凝土与钢材间的摩擦取 ) 转向装置的设计计算应遵循以下原则 : (1) 混凝土块式转向装置承载力计算时可忽略混凝土抗力的影响, 转向力的竖向分力和水平分 力均由箍筋承担 (2) 转向块的承载能力计算可分为抗拉承载力计算和抗剪承载力计算两部分 (3) 混凝土转向装置在正常使用极限状态和承载能力极限状态下的应力状况需经计算确定 (4) 须对转向块或转向肋位置的原结构进行局部分析 2) 转向装置的作用效应取值 计算转向装置的作用效应设计值时, 不考虑可变荷载应力增量的影响, 取永存预加力 N, 荷 pe. e 载分项系数取 1.3 承受空间体外预应力作用的转向装置, 在极限状态下其作用的水平力和竖向力 设计值 N hd 和 N vd 由下式确定, 参见图 转向装置 预应力束 N vd θe 预应力束 转向装置 N hd βe 混凝土板 a) b) 图 体外预应力束的竖直转角和水平转角示意图 a) 立面图 ;b) 平面图 2 Nhd 1.3Np, e 1 2 cose cos e cos e ( ) N 1.3N, sin ( ) vd p e e 式中 : N hd N vd 转向装置的水平作用设计值, 即体外预应力束张拉时对转向装置的合力在水平面的分力设计值 ; 转向装置的竖向作用设计值, 既体外预应力束张拉时对转向装置的合力在竖直方向的分力设计值 ; 54

62 N 体外预应力束的永存预加力, 其值为 Np e pe Ap e p, e e,,e, ; 体外预应力筋 ( 束 ) 在竖直平面内的弯起角度 ( 竖弯角 ); 体外预应力筋 ( 束 ) 在水平面内的弯转角 ( 平弯角 ); e, 体外预应力筋 ( 束 ) 的永存预应力 ; pe e A p, e 体外预应力水平筋 ( 束 ) 的截面面积 3) 混凝土转向块承载力计算 混凝土转向块承载力计算时, 应计算其与混凝土板连接界面, 即图 中 A A 截面的抗 剪承载力和抗拉承载力 转向装置 N vd b1 转向钢管 转向装置 b1 D O N hd A 混凝土板 A 混凝土板 (1) 转向块抗剪承载力计算 转向装置的剪切承载力可按下式计算 : 图 混凝土转向装置计算示意图 0 hd v sd s 式中 : 0 结构重要性系数, 计算时取 ; N A ( ) 由剪拉组合作用引起的环向箍筋抗剪承载力降低系数, 取 : v 1 3 N N s 2 v vd hd 箍筋的抗拉强度设计值, 按照 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG sd D ) 表 值的 0.8 倍取用 ; A A A 截面上箍筋截面面积之和 (2) 转向块抗拉承载力计算 计算转向块抗拉承载力时, 按照 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 第 条规定计算, 参见图 b1 转向块 N vd b1 as A as 箍筋 N hd a s 转向器 d1 A As A s b2 As A s d2 a s M d 箍筋截面重心 N vd 混凝土板 A A 截面 55

63 图 混凝土转向块抗拉承载力计算图式 N e A( b a) ( ) 0 vd s p sd s 0 s N e A ( b a ) ( ) 0 vd s p sd s 0 s 其中 : b0 b2 as b, 0 b2 a s es b2 / 2 e0 as e, s e0 b2 / 2 a s M N d N d e M / N d hd 1 vd 2, o d vd 式中 : p 由剪拉组合作用引起的环向箍筋抗拉承载力的降低系数, 建议取 : N N p hd vd as 受拉较大侧环向箍筋 锚固钢筋或植入钢筋合力作用点到该侧混凝土边缘距离 ; a 受拉较小侧环向箍筋 锚固钢筋或植入钢筋合力作用点到该侧混凝土边缘距离 ; s A s 受拉较大侧环向箍筋 锚固钢筋或植入钢筋的截面面积 ; A 受拉较小侧环向箍筋 锚固钢筋或植入钢筋的截面面积 ; s d 1 钢管转向器形心距混凝土板表面的竖直距离 ; d2 钢管转向器形心距箍筋截面重心的水平距离, 当转向块内箍筋沿纵桥向对称布置时, 应取 d2=0; b b 分别为转向块横桥向和纵桥向的平面尺寸 ; e 1 2 s e s 分别为偏心竖向力 vd N 作用点距受拉较大边和受拉较小边钢筋重心的距离 4) 对于钢制转向块必须计算其与混凝土接触界面连接的抗剪承载力和抗拉承载力, 计算方法与 混凝土转向块的计算方法相同 钢制转向块需满足钢结构的受力要求 5) 混凝土转向肋承载力计算 混凝土横向转向肋的抗拉和抗剪承载力计算方法可偏安全地参见混凝土转向块的计算方法 6) 在混凝土转向肋中转向器的凹向区域内的混凝土承受局部压力, 应进行局压承载力验算, 计 算公式如下 : 0 Vd cd l N A ( ) 式中 :cd 转向装置混凝土抗压强度设计值 ; β 局部承压强度提高系数, 对于混凝土肋式转向装置取 ; Al 转向器下混凝土局部受压面积,Al=Db2; D 转向钢管的外径 ; b2 转向钢管在混凝土转向装置中的长度 7) 当采用黏结 - 摩擦型锚固体系时, 锚固力的大小仅计算黏结层的抗剪强度 8) 转向装置须进行锚下局部承压区的截面尺寸和局部抗压承载力验算, 计算方法见 公路钢 筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D ) 第 5.7 节 9) 当锚固在原桥结构的横 ( 隔 ) 梁时, 应对原结构配筋进行抗弯 抗剪强度验算 56