《公路桥梁加固设计规范》_宣贯及技术培训讲座.ppt

法
采用 cu 0.0033极限压应变时，材料已进入塑
性阶段，其应力虽不再增长，但时，弹性模量 Ec 值
的下降， c增长很快，呈曲线变化！
Ⅱ 、构件加固方法
2）在弹性阶段，截面的应力、应变呈直线变化时， 其压应力呈三角形，并非矩形应力图式。结构进入塑性 增 阶段后，受压区应力图式近似成为矩形，采用β的折算 大 办法求合力可行。求中性轴位置显然不合理，其所得非 截 线性变化的中性轴位置。 面 加 固 法
Ⅱ 、构件加固方法
设 计 内
构 件 加
容固
方
法
5 增大截面加固法 6 粘贴钢板加固法 7 粘贴纤维复合材料加固法 8 体外预应力加固法
9 改变体系加固法
Ⅱ 、构件加固方法
Ⅱ 构件加固方法
一．5 增大截面加固法
5.2.1 ①必须采用当前结构现场实测强度。在承载力
增 大 截
检测时给以确定。
② 实测结构混凝土标准强度不宜过低。因为加 固后的构件承载力是依原构件混凝土及钢筋达到设计值 确定，该值过低时，加固后的承载力难以提高而满足要
f
值。此时的应变提升很快，应力增幅
sd
停滞或缓慢，因而受压区混凝土应力可以等效为矩形。
增 大
此时的结构截面应力不再成直线分布，也不符合平 截面假定。因而 不能按平截而假定求得！
截 面
因为钢筋混凝土结构按平衡设计或低筋设计时，承
载能力均由钢筋控制。因而， s2的求得采用原结构受拉
加 钢筋达到设计值 f sd1来控制，即：
Ⅱ 、构件加固方法
3）依《JTG D62-2004》第3.1.4、3.1.5条混凝土的设
计强度 f cd及弹性模量 Ec求相应的应变值 c：
增
大
截
面
加
固
法
式中受压区边缘采用cu 0.0033 ，依直线推求 ，
显然 s扩2 大了10.5～4.5倍。
Ⅱ 、构件加固方法
内4。）混按凝平土截的面应假变定图计如算下：s2（，见必结须构限设制计原c在理线图性）范围
受拉区增大截面、贴钢板、贴碳纤维等，其材料的 使发用挥率其一能般力受。原因构而件，受多拉贴钢只筋会的降低其控fsd使制用，率不，可对能承充载分 力的提高无益。
在受压区增高混凝土加固时，则考虑到混凝土的塑 性发展，中性轴的上移，新增混凝土的抗压能力的提 高，按分阶段受力计算承载力影响不会太大。
抗剪加固新增材料后，设计亦应考虑分阶段受力的 特点。
公式（5·3·3-1）、（5·3·3-2）、（5·3·33）、（5·3·3-8）及（5·3·3-7）中新增材料恢复应 力：
增 大 截
《讨论》：
①受压较大边的新增混凝土参与受力后，当其达到 fcd 2 时，原结构混凝土应力是否超过 fcd1值，一期载荷较大时 ，新加混凝土的应力滞后如何考虑？
面
②式中受压区为X，未区分新、老混凝土的差异。
范围大约在 c 0.0006 左右。
Ⅱ 、构件加固方法
《建议》：
依混凝土应力达到设计值作为极限承载力求c2 、
s2。
增
即
大 截
c2
(
f cd 1
c1 )
Ec 2 Ec1
面 加 固
s2
(
f cd 1
c1 )
Ec 2 Ec1
法
Ⅱ 、构件加固方法
5·3·3 在两侧加厚偏心受压构件增大截面中，
面
加 固
以 Md1（第一阶段弯矩的组合值）求滞后应力
c1时，无需采用组合值，并且不能含施工荷载值。
法
Ⅱ 、构件加固方法
《建议》：
求 s2 时，宜采用容许应力法计算。依原结构上下
缘应力为 fcd1、fsd1 控制。若原构件截面有效高为 ho1，受
压区高度为 X 1，钢筋弹模为 Es1，而增加材料后的组合
x
x)
c1 (h02 x1 )
x1
（5.2.6-1）
面
加
是由图5.2.6所示的几何关系求得。但是，依截面
固 应变值 cu求 s2时，截面应变并非线性分布，其求法值
法 得讨论。
Ⅱ 、构件加固方法
《讨论》：
1）结构承载能力达到极限状态时，材料已进入弹塑性
阶段，平截面假定只适用于弹性阶段，在弹塑性或塑性
大 受压边处于卸载状态。因而可以按《JTG D62-2004》第
截 8.1节进行。
面
但是，考虑结合面的混凝土收缩差时，应计入混凝
加 土的徐变影响，加厚层内按构造应配置钢筋，特别注意
固 配置结合面上的抗剪钢筋。
法
Ⅱ 、构件加固方法
5.2.3 受弯构件承载力极限状态，是指材料的应力用
到设计强度
f
cd或
固 法
s2
(
f sd 1
s1)
2ho 2 2hv1
x2 x1
Es2 Es1
Ⅱ 、构件加固方法
s2
(
f sd 1
s1)
2ho 2 2hv1
x2 x1
Es2 Es1
增 大
新增钢筋比原构件钢筋滞后一期载荷 s1，同步增
截 长使原构件钢筋应力先达到设计值。如果原构件钢筋
面 应变继续增加，虽然其应力停止增大，但存在着拉断
法
4 给使新其增与钢原筋钢施筋加同预时拉达应到力设计 s值y 。f sd 2 s2 ，
Ⅱ 、构件加固方法
增 大 截 面 加 固 法
Ⅱ 、构件加固方法
增 源自文库 截 面 加 固 法
Ⅱ 、构件加固方法
5.2.6 受弯构件达到受弯s2承载能力极限状态时，新增
纵向普通钢筋的拉应变
增 大 截
s2
cu (h02
f cd1 Ec1
c1
或
s2
f sd1 Es1
s1（受拉）
则
c2 s2
c2 c2
Ec2 Es2
或 s2 s2 Es2 （受拉）
对于偏心受压构件，再计入所求应力点在截面中的位置 影响系数。
Ⅱ 、构件加固方法
5·3·4
式
s1
ca
Es1 (
x
h01 hc
1)
（5·3·4-1）
增 大 截 面 加 固 法
Ⅱ 、构件加固方法
由图可知， c在0～0.0006的范围内，基本上
成线性变化，大于0.0006时，成曲线变化。显然，
采用cu 0.0033推求 s2是不合理的。
增
5）原结构一般都是按平衡设计或低筋设计，因而
大 截
依3·2·5条限制，原结构受拉钢筋会首先到达 fsd1
而控制设计。
Ⅱ 、构件加固方法
5·4·2 在受压区增加混凝土增大截面加固时，新老混凝土
共同工作是靠结合面的抗剪来保证的。
结合的剪力主要由以下三种力传递：
增
大
1 ①骨料咬合作用力。即界面上凹凸不平的部分产生和咬合力；
截
面 加
2 ②摩擦作用力。即结合面滑动时，界面上产生磨擦作用力；
固
法
3 ③钢筋的暗销作用力。
Ⅱ 、构件加固方法
技术性：加固设计及施工的可靠性，
技术难度及实现的程度；
Ι.总则及基本规定
二. 3 基本规定
3.2 基本假定：
3.2.1 分阶段受力
设
加固时结构的载荷仍由原结构承担。加固后的组合
计 截面承担后续载荷
内
1） 原构件验算荷载：自重、恒载（未卸除的桥梁
容 恒重）、新增构件恒重（由原构件承担的恒重）称为一
期荷载。进行施工验算时还应计入施工荷载及施工中的
阶段不能依平截面假定的几何关系推求新加材料应变。
增 以混凝土 C50设计强度及标准强度相应的应变为例
大 截
f od / Ec 22.4 / 3.45104 0.00065
面
f ck / Ec 32.4 / 3.45104 0.00094
加
材料在标准强度以内时，基本上能处于弹性阶段，
固
可以利用平截面假定。
面 求，加固则失去了意义。
加
5.1.3 核心是结合面必须牢靠而无相对错动。否则不
固 可能共同受力，使计算模式变异，不能正确反映受力特
法 征。
Ⅱ 、构件加固方法
5.2.2 仅在受压区加厚混凝土加固时，原构件即是受压
区进入塑性阶段，由于混凝土应变发展很快，其压应力
增 会迅速由新加混凝土承担，加上中性轴的移动，原构件
因而，原构件承担一期及二期荷载的分配值，组合 构件的新增材料只承担二期荷载的分配值。
fcsd
Ι.总则及基本规定
3.2.2 应变值符合平截面假定 结构处于材料的弹性阶段，截面应变应符合虎克定
理，视弹性模量E为常量。如果承载力达到极限状态时， 材料则进入弹塑性阶段，材料的弹性模量E成为变量，平 截面假定失效。 3.2.3与3.2.4
增
截面，相应值为 ho2、X 2 、Es2 时。
大
截 面 加 固
则：
s2
Es 2 Es1
(
f sd 1
s1)
2h02 2h01
x2 x1
法
Ⅱ 、构件加固方法
s2
Es 2 Es1
(
f sd1
s1 )
2h02 2h01
x2 x1
为原式构中件：构E件s2/受E拉s1为钢两筋种的钢后筋期的贡折献算值系。数2ho，2 (fxs2d
是以原结构的混凝土或钢筋强度达到其设计强度值
值fc可d、' 以fsd取来到控制cu其=0极.0限03承3。载即能受力压。区此应时力混图凝式土成的矩极形限。应如变
果原结构材料的应力使用过高，会使原结构遭达到破坏 ，由组合截面新增材料需承受全部外载时，则有必要考 虑加固的经济性。
Ι.总则及基本规定
3.2.5 加固后的承载能力是依原构件中混凝土或钢筋 达到其设计值控制使用。
加 固
③当新增钢筋达到 f sd 2时，原配筋应力不会滞留在 f sd1
值不变。特别是新增钢筋强度低时，原配钢筋有可能断裂
法！
④新增混凝土强度低时，原构件混凝土实际强度增长
较快将两者统一在一起计算，取 fsd1控制是否合理？
Ⅱ 、构件加固方法
《建议》：
增
①第一期的轴力应由原构件承担，并产生一期应力
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宣贯及技术培训讲座
《公路桥梁加固设计规范》
《公路桥梁加固施工技术规范》 宣贯及技术培训
1 总则及基本规定
2 增大截面加固法
内
3 粘贴钢板加固法
容
4 粘贴纤维复合材料加固法
提
要
5 体外预应力加固法
6 改变结构体系加固法
7 桥梁加固 、桥梁维修
Ι.总则及基本规定
一．1 总则：
1 s1)
为钢筋位
置的影响系数。
2ho1 x1
Ⅱ 、构件加固方法
5·3·1
公式（5·3·1-1）中 c2 、 s2的求值
在（6.3.1-2），（6.3.1-3）中依应变不超过
增
混 cu凝 土0.0及02新，增扣钢除筋一的期贡荷献载值应。变后的剩余值作为新增
大
截 面 加 固 法
《讨论》：
控制量采用应变 cu 0.002 时，结构的材料已进 入弹塑性阶段。因为混凝土应变能保持线性变化的
5·3·5
增 大 截
式
s2
(
x
ho2
x hc
)
cu
' s
2
（5·3·4-2）
面
加
固
法
Ⅱ 、构件加固方法
讨论
①依受压较大边应变
②在材料进入弹塑性或塑性之后 ，受压区应力图形从三角形趋向
为控制，由平截面变形
于矩形。而中性轴到受压侧边缘
增 大
的直线关系求未知量。 当截面应变进入塑性状
高度的折算为受压区高度采用系 数：β取 0.5时为三角形应力图 式（线性分布）；取1.0时全部
截
态后，截面变形不再保
为矩形应力图式（全塑性分布）
面 加
持平截面变形，因而本 身几何关系不成立；
；采用β=0.8，则表明为弹塑性 阶段（非线性分布），依此求得 的中性轴位置（x/β）为非线性
固
时的位置。
法
5·3·4～5·3·6条在条文说明中图5-1、图5-2是
按直线应变图式求 s2 、s2 是否妥当可以考虑？
原 则——安全适用；技术可靠，经久耐用；
经济合理；保护环境。
设 目 的——恢复使用功能；提高承载力；
计
增强安全耐久性；适应地震性能。
内 决 策——依病害程度及使用功能要求，在检测，
容
评定的基础上，进行社会、经济、技术比较。
社会性：具有时代标志，列入文物、
地域象征等；
经济性：加固投入资金/加固后使用年限；
加 的可能。
h02
固
新增钢筋的应力虽则有所放大 h01 ，但随着 s1
法 的值增大在减小，一般很难达到设计值 f sd2 。
h02
Ⅱ 、构件加固方法
如果要提高加固构件承载力
增
1 增大 h02，即新增钢筋离开中性轴较远 ；
大 h02
截 面
2
减小
s1，卸载加固（M
减小）；
d1
加 固
3
加大新增钢筋面积，在应变一定的情况下提 高承拉力 ；
增 大 s2 s2 Es2
截 面 加 固 法
温度效应及混凝土收缩、徐变等；
2） 原构件截面验算：应计入荷载安全系数，考虑 原构件的损伤折减，依次进行施工阶段验算；
Ι.总则及基本规定
3）组合截验算荷载： 含自重在内的恒载（扣除一期荷载），作用在桥上
的可变荷载称为二期荷载，并计入附加荷载的组合值。 4）组合截面验算：
截面几何性质按不同材料的组合截面计。受损的原 构件应适当弱化处理。
大
c1
、
;
s1
截
②第二期轴力由加固后的组合截面承担，按变形协
面 调条件，分别计算原构件新增材料的二期应力。
加
固
法
Ⅱ 、构件加固方法
增 大 s2 s2 Es2
截 面 加 固 法
③以原结构的控制截面的材料应力达到其设计强度作 为加固结构承载力的极限值。
亦即： 第二期受压构件容许的应变值为：
c2