桥梁防震加固.doc

XX大学

论文题目：桥梁的防震加固

姓 名
学 院 土木工程学院
专 业 土建类
年 级 0704班
学 号 2007

2008年 6月22日
某某大学
Xxxx University

桥梁的防震加固
（土木工程学院，土建类0704班，xxx，2007xxxxxx）
摘要：地震是一种不可抗拒的自然灾害，具有极强的破坏力，各种土木工程在地震中都将受到不同程度的破坏，桥梁就是其中一项。为了减轻损害和补救损失，桥梁的防震加固显得尤为重要。
关键词： 地震； 桥梁； 防震加固
Bridges of Earthquake Engineering
Abstract：An earthquake is an irresistible natural disasters, which is extremely destructive power, all kinds of civil engineering in the quake will be subject to different degrees of damage, the bridge is one of them. In order to reduce damage and loss remedies, bridges earthquake reinforcement is particularly important.
Key words： Earthquake; bridge; Earthquake Engineering and Structural Dynamics
0. 前言　
桥梁加固技术是一门新的课题。由于施工质量和桥梁设计等方面的原因，一旦发生地震等不可抗拒的自然灾害，会造成不可估量的损失。于是桥梁的检测和加固成为必要。加上不能适应目前交通量的迅猛增长，使得桥梁的检测和加固技术显得非常迫切。
1. 桥梁加固的任务和形势
1.1桥梁加固的原因
1. 强自然灾害的发生，如地震等。
2. 随着经济的发展、交通量增大，载重等级发生变化。
3. 早年设计的指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来说造成断面单薄、安全储备低，其中最典型的就是双曲拱。
4. 桥梁耐久性差和年久老化，如砖拱桥等。
5. 近年修建的桥梁，因设计失当或者施工质量差，也存在着加固的问题。
1.2桥梁加固的难度大
1、 已通车的桥梁，有现实的交通需要，因为要在不中断交通的情况下进行加固，所以加固时有交通干扰。
2、 结构形式的限制：加固的原则一般必须利用原有结构进行，只能在原有结构上做文章，所以受到局限。
3、 新老结构的结合是一个难题：这里包含新老结构体系的变化和过渡，还包括新老桥体的结合面。
4、 风险大：因为凡是要加固的桥梁，多半是危桥，结构已处在不利状态，有的还岌岌可危。对旧桥有的缺乏原有的设计资料和施工记录，结构内部情况不详；现有的受力情况不一样，很难确定其结构极限，这给旧桥的加固带来了风险。
1.3加固的技术要求高
1、 通常业主单位更愿意废弃旧桥另修新桥，除非必要时才利用旧桥而采用加固措施。
2、 由于旧桥加固方案的设计，工作量大，收费低，所以一般大的设计单位不愿意承担这样的设计任务。
3、 加固设计需要良好的桥梁理论水平和力学基础知识。确定加固方案时要能正确分析和判断旧桥的安危程度，即其结构状态和内力大小程度。这就需要一定的力学试验以作结构分析的支撑。
4、 加固方案实施中存在复杂性。加固方案和处理方法要有一定施工经验的专业队伍。
1.4桥梁加固的政治和经济作用
桥梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通量的需求，还可以缓和桥梁投资的集中性。
加固桥梁不是新建项目，一般来讲不是领导人的政绩。但加固桥梁却可以预防和避免桥梁的坍塌造成物资和人身的伤亡，能避免主管领导的政治灾难。
2.加固的方案
2.1 加固的思路
1、 加固和维修养护所起的作用是不同的，维修养护是桥梁保持正常运营状态的保护性和预防性的工作，而加固却是从承载受力的角度来处理的。
2、 第一类加固需求，桥梁不能承受原设计荷重要求，应该通过加固恢复其原有的承载力。
3、 原设计的荷载标准不能满足现在的交通要求，要求提高到一个新的标准。
4、 桥梁要通过一次性的特重荷载，要求采用临时性措施通过特重荷载而不使原结构受到破坏，过后恢复正常。
一般来说加固方案可以考虑减少内力或增大断面，也可以应用加固新材料。
2.2 加固方案和方法
目前，关于混凝土桥梁加固方法主要有：1、结构性加固，如采用体外预应力、在结构的受拉区粘贴钢板或增设钢结构支撑；2、非结构性加固，如对裂缝进行封闭或压浆处理；3、最近几年国外采用碳纤维复合材料（CFRP）取代钢板，使加固技术发生了根本的变化。4.对于桥面铺装及铰缝的破坏要进行维修补强，以加强横向联结，提高桥梁的整体承载能力。具体做法如下：首先铣刨桥面铺装，凿除水泥混凝土铺装及铰缝的松散结构，然后在主梁的顶面钻孔，用环氧砂浆或其他粘合剂植入一定长度的竖向短钢筋，该钢筋伸入铺装层，与桥面铺装钢筋网绑扎在一起，起到层间抗剪传力作用，使桥面铺装与主梁联为一体，铺装层有效参与主梁受力。沿铰缝边缘也植入短钢筋，并且交互搭接，以加强铰缝横向传力。水泥混凝土桥面铺装的厚度应该增大，如有标高方面的限制可考虑取消或减薄沥青铺装层。但如果仍设置沥青铺装，应保证其有一定的厚度，否则过薄的沥青层在重车轮载下易破坏，影响行车平顺。加大水泥铺装层的厚度除了能够补强桥梁主梁的承载能力外，还可以增加桥梁的横向刚度，加强桥梁上荷载的横向分布，使重车道上的荷载能够更多地分配给其他主梁承担。为此，还应加强桥面铺装的横向布筋，加密、加粗桥面铺装钢筋网中横向的钢筋，以实现有效的横向传力。配筋设计应通过计算确定，在进行重载交通桥梁的加固设计时，要把实际调查得来的重车荷载用作验算荷载，对结构配筋等进行修正，计算中内力组合等各种系数可参照挂车验算荷载的取值选定，以保证重载车辆通行情况下结构的安全。 5.对于跨中已经发生开裂，刚度降低的重车道下的主梁，如果裂缝较大，不能闭合，破坏严重，应更换新梁，如果裂缝分布均匀、细密，在除去桥面铺装二期恒载的情况下闭合较好，可用环氧砂浆对裂缝进行修补弥合，并在梁底贴炭纤维布，进行加固补强，提高刚度和承载能力重新使用。
3. 加固的材料和工艺
碳纤维复合材料是一种新型的材料，可以取代钢板应用在桥梁的加固工程中，因此受到人们的广泛重视。这种材料在日本最受重视，应用也最为广泛。我国对这种新型的材料是在98年开始实际应用的，目前对它的应用和研究正在深化和发展。
碳纤维复合材料（CFRP）的特点1、 不增加恒载及断面尺寸；2、不减少桥下净空；3、施工方便，成型方便，可适应不同构件形状。4、环氧树脂黏结，不需要锚固螺栓，对原结构无新的损伤。5、可根据受力需要粘贴若干层。
碳纤维复合材料（CFRP）主要有三种，即碳素纤维、高分子聚合纤维、和玻璃纤维。
4. 加固方案的实施
加固方案的实施需要有一定经验的熟练工人和施工队伍来完成。对于工艺上也应有比较高的要求。
5. 桥梁加固后的观测和检查验证
加固后需要对桥梁进行检测和观察，以确定加固的效果。
6. 桥梁加固应形成专门的规范
在不断总结经验和技术进步的基础上应形成桥梁加固的专门规范。
随着交通运输量的大幅度增长，行车密度及车辆载重的日益增加，现有桥梁中相当一部分满足不了承载能力和使用性能上的要求。因此，对桥梁结构的维修、加固和补强等领域的研究和工程应用已引起了世界性的关注。90年代以来，随着新材料碳纤维加劲塑料(CFRP)的大量生产和价格的逐渐降低，用CFRP代替钢板作为外贴加固材料已成为一种趋势。混凝土桥梁结构的粘贴碳纤维板技术在加固中可不中断交通，且工期短，人工少。为扩展该项技术开展了配有大偏心CFRP体外束预应力混凝土连续梁桥体系应用研究，是本世纪新型桥梁建设方向之一。
技术指标：1、配有大偏心CFRP体外束的连续梁桥体系中梁的合理跨高比和CFRP束的合理配束形式。 2、提供结构体系的抗弯、抗剪的计算模式和简化公式。 3、提供该结构体系的短期和长期扰度计算公式。 4、加固后的桥梁结构评定指标采用交通部颁布的现行公路桥梁规范的指标。应用领域该项成果广泛用于桥梁结构的主梁与桥墩的补强与抗震加固等方面，同时可以用于建筑结构物的加固。转让方式及经费 科研一生产一体化模式投资所需资金 尽管国外已有多种定型的碳纤维产品，但CFRP材料国产化是十分紧迫的，国产化的实现对该项技术在国内的使用和推广有重大影响。生产碳纤维板及CFRP体外束的投资条件主要是引进必要的设备与厂房。国内具有生产纤维丝的厂家可在原有基础上改进设备进行生产，预计投入资金300万元左右。投资回报时间及全年效益估算 从国内桥梁维护需要分析，每年需应用CFRP板及布的数量为4万米，可在短期内回收投资。对促进经济合理的新型桥梁建设与发展具有很好的价值。
总之，国民经济的发展对桥梁运输提出了越来越高的要求。对于重载运输，在严令禁止超载的同时，我们还应该从技术上采取有效的措施进行加固，提高桥梁承载能力，适应车辆荷载增长的变化，以保证桥梁运输的安全、畅通。
参考文献：
［1］ 刘来君，赵小星. 桥梁加固设计与施工技术.北京：人民交通出版社.2004：3
［2］ 范立础. 桥梁抗震. 上海：同济大学出版社.1997：11
［3］ 张俊平，周建滨. 桥梁检测与维修加固. 北京：人民交通出版社.2006：4
［4］ 范立础，王志强. 桥梁减隔震设计. 北京：人民交通出版社.2001：4
［5］ 张建仁等.结构可靠理论及其在桥梁工程中的应用. 北京：人民交通出版社.2003：1
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