桥梁工程抗震设计课件

5.5 桥梁抗震加固
• 桥梁加固技术主要可分为两大类，一种是传统的 针对缺陷构件通过加固提高其强度、变形能力的 加固技术；
• 另一种是减隔震技术，是通过整体降低地震对结 构构件的抗震需求使当前构件能够承担给定的地 震需求。
• 对于具体的桥梁加固，宜经过详细分析比较来决 定选取这两种方法的一种或二者结合的加固方法。
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桥梁抗震加固参考以下规范 • 《公路桥梁加固设计规范》 • 《公路桥梁加固施工技术规范》
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5.5.1 桥梁场地加固
• 危险的场地条件在地震作用下对任何桥梁结构都 会产生很大的力或相对位移。这样的场地条件包 括临近活动断层、不稳定的陡坡和可能液化的砂 土或淤泥砂土。
• 对于这些条件的加固技术措施是很少的，且很少 能够得到现场证实。
9 承台倾覆抗力的提高可通过扩大承台的平面尺寸、增加 抗拉桩（桩数）、直接锚固到地基或基岩等措施实现。
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5.5.3 桥台加固
1 当桥台的破坏影响重要桥梁的使用功能时，宜考 虑对桥台进行加固。
• 桥台破坏很少导致桥梁结构倒塌的，除非是发生 液化破坏。桥台挡土的侧向移动可能影响桥梁的 使用功能，这对于特别重要的桥梁可能是不允许 的。
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5.5.4 墩柱的加固
既有桥梁的钢筋混凝土桥墩、柱弯曲强度、延性变形能力 和剪切强度的抗震能力的加固可采用钢管外包加固方法、 复合材料加固方法、加大截面方法等一些加固技术进行。 • 钢管外包技术：最初是针对圆柱桥墩提出。采用两块半
圆形的钢管现场沿竖向接缝焊接，钢管内径比桥墩直径 略大，空隙中灌注添加微膨胀剂的水泥沙浆，钢管的下 端与承台顶面有3-5cm 的间隙，防止桥墩在地震作用下 弯曲时因钢管的受压而增加截面的弯曲强度。 • 钢管提供有效的被动约束应力，这种力来自于混凝土受 压而引起的膨胀受到钢管环向强度和刚度的限制。
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• 桥台水平位移可影响桥梁结构的使用功能。可采 用各种可能的锚固方式进行改善，常用的有两种 锚固方式，一种是直接锚固在桥台后的填土；
• 另一种是重力式锚固，包括设置在上部结构或桥 台的拉杆和锚固块。重力式锚杆就是上部结构或 桥台与锚固物之间的连系杆，锚固物可能是钻孔 内浇筑的柱体，或者是距桥台后面一段距离的重 量很大的梁。
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பைடு நூலகம்
3 通过增加承台的厚度将增加截面的抗弯高度，从而提高 了承台正弯矩区的抗弯强度。如果还不够，还可通过加 宽承台，并需在底部增设钢筋。
4 如果暗销的抗拉能力不足以满足加固要求，可采用扩大 承台并在承台周边的整个厚度内设置箍筋来代替暗销。
5 可以通过设置预应力筋来提高承台的正、负弯矩区的抗 弯强度。
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• 复合材料加固方法：通过外包组合纤维/环氧树 脂套管来实现约束，效果已经通过试验的研究得 到证实。通过水泥浆加压到1.7Mpa，可以达到一 定的主动约束效果。
• 该技术试验研究表明可有效提高圆形桥墩的弯曲 延性能力和抗剪强度。现场安装和耐久性等因素 是否能满足要求是该项技术能否应用的关键。
2 提高承台的弯曲强度可以通过在既有承台表面覆盖一层 钢筋混凝土，并通过暗销与原有承台连接起来。顶部钢 筋应主要布置在一倍的加固承台厚度范围内，承台表面 在浇注混凝土前应凿毛表面以利于剪力的传递，承台新、 旧混凝土之间应设置足够的暗销以保证之间的剪力传递。 如果暗销还用于承受剪力，则暗销应穿过原有承台的厚 度，并应可靠锚固。
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1 桥梁穿过断层或很接近断层时，应尽可能通过加固提高 结构的位移能力，应对下部结构塑性铰区增加额外的箍 筋以提高延性变形能力。
2 在每个桥墩、桥台处可用弹性支座替换原有支座支撑上 部结构，这些支座允许发生很大变形且具有一定的自复位 能力。
3 对于预计可能发生液化的桥址场地，一是清除或改进有 液化可能的场地条件，二是提高结构承受大位移的能力， 通过这两方面来提高结构的抗震性能。
• 此外，在桥台支座处设置限制相对变形的约束装 置可能会增大桥台的受力。因此，如果这些情况 存在，则桥台应该进行加固。
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2 可通过设置桥台搭板，改善因填土破坏或桥台破坏导致 的桥台过分沉降。
3 为了减少震后桥台的不连续性，搭板至少长3 米，搭板应 按简支跨计算，钢筋混凝土板应跨越全长。
设计桥台搭板目的是改善因桥台填土沉降造成的上部结构 与桥台的不连续性。搭板应该与桥台连接。下图给出加利 福尼亚形式和新西兰形式的沉降板。
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4 桥台平行于或垂直于桥台面的位移可通过设置锚杆得到
改善。由于台后填土在地震作用下可能会移动，锚杆应 延伸到台后足够深度，以避免台后填土移动而使锚固失 效。设计的锚固方式提供的极限能力应该大于或等于地 震作用下上部结构传给桥台的剪力或桥台背后的土力。
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• 对于矩形桥墩，为了提供类似于圆柱桥墩的连续的约束 效果，建议加固时采用椭圆形的钢管，较大空隙可灌注 与原桥墩（柱）同标号的混凝土。加固后的矩形桥墩具 有很好的弯曲和抗剪能力。
• 矩形钢管对提高桥墩、柱的抗剪能力是有效的。但桥墩 进行抗剪加固时必须保证足够的弯曲延性能力，但矩形 钢管提供的延性能力很差。
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6 通过增加承台厚度、穿过承台的竖向钢筋或预应力筋、 水平向穿过承台的预应力筋等来提高承台的抗剪能力。
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7 承台/墩柱节点区的剪切强度加固，可采用与承台剪切强 度不足所使用的加固方法相同，加固的有效性宜通过试 验来验证。
8 墩、柱纵筋锚固不足的加固，可采用将承台直接锚固到 地基或增加承台中的抗拉桩，但加固的有效性需要通过 试验验证。
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4 当桥址场地的稳定性存在问题时，可采用以下几种加固 方法进行加固：
• 降低地下水位； • 通过振捣压实、振动替换使土壤密实； • 压浆。
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5.5.2 基础加固
1 当进行基础构件的加固时，应特别注意考虑土的特性， 基础构件的分析和设计应考虑土的强度和各种可能的破 坏模式。