结构加固改造之结构加固概述-文档资料.ppt

同济大学Tongji University 第一节第一节第一节第一节 结构加固概述结构加固概述结构加固概述结构加固概述 同济大学同济大学同济大学同济大学 土木工程学院土木工程学院土木工程学院土木工程学院 结结 构构 加加 固固 改改 造造 理理 论论 与与 技技 术术结结 构构 加加 固固 改改 造造 理理 论论 与与 技技 术术同济大学Tongji University 目录目录8.1 概述8.1.1 8.1.1 建筑结构加固的原因建筑结构加固的原因8.1.2 8.1.2 工程结构加固的程序工程结构加固的程序8.1.3 8.1.3 工程结构加固的原则工程结构加固的原则8.1.4 8.1.4 常见桥梁病害常见桥梁病害同济大学Tongji University 概述概述工程建设到一定阶段之后，主要建设方式转变为工程结构的维修改造。加固与改造的前提是对其进行鉴定。同济大学Tongji University 梁底裂缝梁底裂缝柱裂缝柱裂缝同济大学Tongji University 8.1.1 建筑结构加固的原因建筑结构加固的原因1.结构损伤2.工程质量事故3.结构耐久性4.结构改变使用要求 以上四点均可能造成工程隐患，降低结构安全性和耐久性。同济大学Tongji University 1.结构损伤建造阶段：设计疏忽，施工失误正常使用阶段：自然及人为灾害老化阶段：损伤的积累 导致结构正常承载能力下降，影响结构的耐久性。同济大学Tongji University 2.工程质量事故工程勘察失误设计方案不当或计算失误施工质量低劣结构使用或改建不当同济大学Tongji University 3.结构的耐久性内因：工程材料自身特性和施工质量外因：工程所处环境条件和防护措施同济大学Tongji University 4.结构改变使用要求扩大建筑面积改善使用功能，建筑物加层或整体移位。建筑物整体移位建筑物整体移位建筑物加层建筑物加层同济大学Tongji University 8.1.2 工程结构加固程序工程结构加固程序加固及改造比建新房复杂得多：1.受建筑物原有条件限制；2.房屋长期使用后存在很多问题；3.材料差异。因此，需严格遵守加固原则与加固程序。同济大学Tongji University 结构加固程序结构加固程序1.结构材料力学性能的检测2.结构完损性和安全性鉴定3.结构加固方案制订4.结构加固施工图纸设计5.施工过程中的检查和施工后的验收同济大学Tongji University 1.结构材料力学性能检测收集原有设计施工材料，特别是竣工和验收材料。同济大学Tongji University 2.结构完损性和安全性鉴定完损性：结构目前的破损状态，以外观检查为主。安全性：构件和结构的安全程度，以内力分析和截面验算为主。同济大学Tongji University 3.结构加固方案制订这时应考虑多种因素，最主要的是建筑物的使用要求和可能的加固施工条件。同济大学Tongji University 4.结构施工图设计特别注意加强新老结构之间的连接，保证协同工作，并注意被加固结构在施工期间的安全。同济大学Tongji University 5.施工过程中的检查和施工后的验收加固工程中两项十分重要的工作。同济大学Tongji University 8.1.3 工程结构加固原则工程结构加固原则先鉴定后加固注意总体受力加固方案优化尽量利用原结构承载力随时检查，随时消除隐患与抗震设防相结合同济大学Tongji University 8.1.4 常见桥梁病害（上部结构）常见桥梁病害（上部结构）钢筋混凝土及预应力混凝土简支板桥钢筋混凝土及预应力混凝土连续板桥钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁桥及悬臂梁桥钢筋混凝土板拱、肋拱及箱形拱桥同济大学Tongji University 钢筋混凝土及预应力混凝土简支板桥钢筋混凝土及预应力混凝土简支板桥现浇简支板桥预制简支板桥常见病害跨中附近板底由下而上的竖向裂缝；跨中附近板底纵向裂缝。桥面铰接缝处出现纵向裂缝；支座脱空现象；简支板跨中附近板底有由下而上的竖向裂缝；板底出现纵向裂缝。跨中板底竖向裂缝板底纵向裂缝同济大学Tongji University 钢筋混凝土及预应力混凝土连续板桥钢筋混凝土及预应力混凝土连续板桥1.各跨中附近板底由下而上的多条竖向裂缝，横向有可能贯通；2.墩顶处桥面开裂，一般都横向贯通，裂缝可有一条到多条；3.各跨中板底附近出现纵向裂缝；4.跨中下挠程度过大。跨中及板顶竖向裂缝同济大学Tongji University 钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥钢筋混凝土梁桥预应力混凝土梁桥常见病害跨中附近梁底竖向裂缝；两支撑端附近腹板上斜向裂缝；梁腹板竖向裂缝；桥面上沿翼缘板接缝处的纵向裂缝。张拉锚具下的纵向裂缝；沿预应力钢束的纵向裂缝；跨中下挠程度过大。支撑端腹板斜向裂缝及跨中竖向裂缝同济大学Tongji University 钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁及悬臂梁桥钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁及悬臂梁桥连续梁桥悬臂梁桥常见病害跨中挠度过大；预应力筋锚固齿板后的斜向裂缝；箱梁顶、底板纵向裂缝；箱梁顶、底板梗腋处的纵向裂缝；箱梁腹板中部的竖向裂缝；箱梁腹板上的斜裂缝；箱梁腹板上的水平裂缝；横隔板或横梁跨中产生竖向裂缝。悬臂梁牛腿端下挠过大，常有墩顶桥面开裂；悬臂梁牛腿处局部裂缝；跨中下挠或跨中梁底竖向裂缝；预应力筋锚固齿板后的斜向裂缝；箱梁顶、底板纵向裂缝；箱梁顶、底板梗腋处的纵向裂缝；箱梁腹板中部的竖向裂缝；箱梁腹板上的斜裂缝；箱梁腹板上的水平裂缝；悬臂施工时各分段接缝或合拢段接缝出现裂缝；横隔板或横梁跨中产生竖向裂缝。同济大学Tongji University 牛腿处局部裂缝锚固齿板后开裂箱梁上下底板板纵向裂缝箱梁腹板斜向裂缝同济大学Tongji University 箱梁腹板水平裂缝横隔板局部裂缝同济大学Tongji University 钢结构主要病害钢结构主要病害均匀锈蚀孔蚀缝隙腐蚀应力腐蚀腐蚀疲劳缺陷退化铆接病害栓接病害焊缝病害疲劳脆断局部失稳撞击同济大学Tongji University 钢结构的涂镀层失效钢结构的涂镀层失效 涂装系统在某种条件下不能达到其潜在寿命时，可以认为涂层发生失效。涂层失效往往并不是某个单一原因引起的，而是由于对发生在涂层工艺过程中许多方面缺乏足够注意所造成的。同济大学Tongji University 局部失稳局部失稳同济大学Tongji University 撞击变形撞击变形同济大学Tongji University 特殊情况下的变形特殊情况下的变形同济大学Tongji University 正交异性钢桥面板正交异性钢桥面板同济大学Tongji University 横梁（横联横梁（横联)与主梁腹板连接处与主梁腹板连接处同济大学Tongji University 主梁扭转引起的疲劳裂纹主梁扭转引起的疲劳裂纹同济大学Tongji University 主梁腹板受压区的呼吸疲劳主梁腹板受压区的呼吸疲劳同济大学Tongji University 主梁受拉翼缘贴板端头开裂主梁受拉翼缘贴板端头开裂同济大学Tongji University 桥梁加固新技术同济大学Tongji University 粘贴纤维复合材料（粘贴纤维复合材料（FRPFRP）加固技术）加固技术粘贴钢板加固技术粘贴钢板加固技术施加体外预应力加固技术施加体外预应力加固技术SPSSPS钢桥面板加固技术钢桥面板加固技术主要内容主要内容同济大学Tongji University FRPFRP材料简介材料简介FRPFRP材料是一种新型结构材料。全称为纤维增强材料是一种新型结构材料。全称为纤维增强塑料（塑料（Fiber Reforced PlasticFiber Reforced Plastic，即，即FRPFRP）是一种）是一种以纤维作为增强材料，以纤维、纱线或织物的形以纤维作为增强材料，以纤维、纱线或织物的形式增强树脂基体的复合材料式增强树脂基体的复合材料。FRPFRP材料样品材料样品同济大学Tongji University FRP材料的优势FRPFRP材料以其独特的优点常常用于加固钢筋混凝土梁和桥材料以其独特的优点常常用于加固钢筋混凝土梁和桥墩。它与钢板相有以下优点：墩。它与钢板相有以下优点：FRPFRP的强度更大，重量轻；的强度更大，重量轻；可以现场剪裁，粘贴方便；可以现场剪裁，粘贴方便；FRPFRP材料不生锈，耐腐蚀性好，因而可以用在材料不生锈，耐腐蚀性好，因而可以用在海水、氯盐等腐蚀环境。海水、氯盐等腐蚀环境。剪断和接长很方便，可以裁成各状，因而可以剪断和接长很方便，可以裁成各状，因而可以用于构件形状复杂或构件位于于狭窄空间处用于构件形状复杂或构件位于于狭窄空间处。同济大学Tongji University 粘贴FRP材料加固主梁施工工艺流程施工工艺流程同济大学Tongji University 1.1.裂缝处理、基底处理、砼表面打磨裂缝处理、基底处理、砼表面打磨粘贴FRP材料加固主梁同济大学Tongji University 2.2.涂底胶涂底胶粘贴FRP材料加固主梁同济大学Tongji University 3.3.修整找平层修整找平层粘贴FRP材料加固主梁4.4.粘贴纤维材料粘贴纤维材料同济大学Tongji University 川黔线肖家桥粘贴碳纤维加固川黔线肖家桥粘贴碳纤维加固 粘贴FRP材料加固主梁同济大学Tongji University 箱梁内部粘贴碳纤维加固箱梁内部粘贴碳纤维加固粘贴FRP材料加固主梁同济大学Tongji University 箱梁外部粘贴碳纤维加固箱梁外部粘贴碳纤维加固粘贴FRP材料加固主梁同济大学Tongji University 板梁桥粘贴碳纤维加固实例板梁桥粘贴碳纤维加固实例粘贴FRP材料加固主梁同济大学Tongji University 拱圈粘贴碳纤维材料加固拱圈粘贴碳纤维材料加固粘贴FRP材料加固主梁同济大学Tongji University 铁路桥梁底粘贴碳纤维加固铁路桥梁底粘贴碳纤维加固 粘贴FRP材料加固主梁同济大学Tongji University 施工工艺施工工艺施工工艺施工工艺粘贴FRP材料加固桥墩同济大学Tongji University 基层处理基层处理找平处理找平处理涂刷浸渍树脂涂刷浸渍树脂粘贴粘贴FRPFRP布布粘贴FRP材料加固桥墩同济大学Tongji University 粘贴FRP材料加固桥墩虎门大桥桥墩采用碳纤维材料加固前后对比虎门大桥桥墩采用碳纤维材料加固前后对比同济大学Tongji University 效果验证效果验证效果验证效果验证与未加固桥墩相比，经与未加固桥墩相比，经FRPFRP加固的桥墩的极限应力、极限应变等加固的桥墩的极限应力、极限应变等均有明显的增加均有明显的增加l lFRPFRP环向粘贴能改变墩柱环向粘贴能改变墩柱的破坏模式的破坏模式l lFRPFRP环向粘贴能显著提高环向粘贴能显著提高墩柱的极限承载力墩柱的极限承载力l lFRPFRP环向粘贴能显著提高环向粘贴能显著提高墩柱的抗震性能墩柱的抗震性能粘贴FRP材料加固桥墩同济大学Tongji University FRP材料用于新建桥梁FRPFRP夹心桥面板由上下的夹心桥面板由上下的FRPFRP面层和面层和FRPFRP夹层粘接而成夹层粘接而成。上面层受压和上面层受压和下面层受拉承受弯矩，夹层部分主要承受剪力，同时连接上下面层。下面层受拉承受弯矩，夹层部分主要承受剪力，同时连接上下面层。FRPFRP桥面板桥面板同济大学Tongji University FRPFRP桥面板桥面板分类及优点分类及优点FRP材料用于新建桥梁同济大学Tongji University FRP FRP桥面实物桥面实物FRP材料用于新建桥梁同济大学Tongji University FRPFRPFRPFRP新型组合桥面板新型组合桥面板新型组合桥面板新型组合桥面板FRPFRP材料与钢材组合材料与钢材组合夹层钢板组合结构是夹层板结构体系（夹层钢板组合结构是夹层板结构体系（SPSSPS）中的一种，是在两层钢）中的一种，是在两层钢板之间注入聚氨酯核芯，由弹性体芯材与钢板内表层牢固粘结而形成板之间注入聚氨酯核芯，由弹性体芯材与钢板内表层牢固粘结而形成复合结构。夹层板在板结构中有着广泛的用途，在桥梁工程中，可以复合结构。夹层板在板结构中有着广泛的用途，在桥梁工程中，可以用在桥梁新结构、桥面板替换、修复等应用中。用在桥梁新结构、桥面板替换、修复等应用中。FRPFRP材料与混凝土的组合材料与混凝土的组合混凝土受压而混凝土受压而FRPFRP受拉受拉，如图所示：，如图所示：FRP材料用于新建桥梁同济大学Tongji University FRPFRPFRPFRP拉索拉索拉索拉索用用FRPFRP材料作为斜拉桥的拉索，材料作为斜拉桥的拉索，可以充分发挥出可以充分发挥出FRPFRP中纤维材料中纤维材料抗拉强度高、蠕变小，特别是耐抗拉强度高、蠕变小，特别是耐腐蚀的优势。腐蚀的优势。FRP材料用于新建桥梁拉索的典型筋材拉索的典型筋材：日本：日本CFCCCFCC拉索体系拉索体系同济大学Tongji University 瑞士的瑞士的Stork BridgeStork Bridge是是 瑞士世界上第一座瑞士世界上第一座FRPFRP斜拉索的公路桥斜拉索的公路桥。桥梁桥梁国家国家桥梁类型桥梁类型跨度（跨度（m）建成时间建成时间Aberfeldy Bridge英国人行悬索桥631992Stork Bridge瑞士公路斜拉桥611996Herning Bridge丹麦人行斜拉桥401999Laroin Bridge法国人行斜拉桥1102002江苏大学人行桥中国人行斜拉桥302005FRP材料用于新建桥梁已建成的已建成的FRPFRP桥梁桥梁同济大学Tongji University Aberfeldy Bridge（英国）FRP材料用于新建桥梁同济大学Tongji University FRP材料用于新建桥梁Stork Bridge（瑞士）同济大学Tongji University FRP材料用于新建桥梁Herning Bridge （丹麦）同济大学Tongji University FRP材料用于新建桥梁Laroin Bridge （法国）同济大学Tongji University 粘贴钢板加固技术施工工艺施工工艺粘贴钢板加固作用与粘贴纤维布的加固作用类似，提高了建筑物的耐粘贴钢板加固作用与粘贴纤维布的加固作用类似，提高了建筑物的耐剪切、耐弯曲能力，延长其使用寿命，达到了增加荷载的目的。相较剪切、耐弯曲能力，延长其使用寿命，达到了增加荷载的目的。相较粘碳纤维加固，防火性能有所提高。粘碳纤维加固，防火性能有所提高。同济大学Tongji University 粘贴钢板加固技术1.1.钢板制作与砼表面处理钢板制作与砼表面处理 2.2.钻孔、植入锚栓钻孔、植入锚栓同济大学Tongji University 粘贴钢板加固技术3.3.涂胶、贴合钢板、加压锚固涂胶、贴合钢板、加压锚固 4.4.钢板防腐处理钢板防腐处理同济大学Tongji University 粘贴钢板加固技术粘贴钢板加固主梁和桥墩粘贴钢板加固主梁和桥墩同济大学Tongji University 粘贴钢板加固技术粘贴钢板加固主梁梁底粘贴钢板加固主梁梁底同济大学Tongji University 粘贴钢板加固技术粘贴钢板加固拱肋粘贴钢板加固拱肋同济大学Tongji University 粘贴钢板加固技术粘贴钢板加固横隔板粘贴钢板加固横隔板同济大学Tongji University 粘贴钢板加固技术粘贴钢板粘贴钢板粘贴钢板粘贴钢板加固帽梁加固帽梁同济大学Tongji University 体外预应力加固加固技术技术优点技术优点 钢束的耐久性有了保证。体外预应力的钢束可检测、可更换。钢束的耐久性有了保证。体外预应力的钢束可检测、可更换。体外束钢束布置在外，钢束布置简单，混凝土浇筑方体外束钢束布置在外，钢束布置简单，混凝土浇筑方便便，质量容，质量容易保证。易保证。设计较为自由。设计较为自由。去掉布置体内束而去掉布置体内束而增加的非受力增加的非受力结构结构，避免体内，避免体内钢束的过分拥挤，避免钢束的过分拥挤，避免因因减少钢束数而采用过大直径的体内钢束。减少钢束数而采用过大直径的体内钢束。适用性适用性可在不限制通行的条件下进行加固加工，既可作为桥梁通过重车的可在不限制通行的条件下进行加固加工，既可作为桥梁通过重车的临时加固手段，也可作为永久提高承载能力的措施。临时加固手段，也可作为永久提高承载能力的措施。同济大学Tongji University 体外预应力加固技术施工工艺施工工艺同济大学Tongji University 体外预应力加固技术1.1.钻孔、种植钢筋钻孔、种植钢筋同济大学Tongji University 体外预应力加固技术2.2.绑扎钢筋、布置预应力管道绑扎钢筋、布置预应力管道同济大学Tongji University 体外预应力加固技术3.3.立模、浇注混凝土立模、浇注混凝土同济大学Tongji University 体外预应力加固技术4.4.安装索套管、穿索安装索套管、穿索同济大学Tongji University 体外预应力加固技术5.5.张拉、锚固张拉、锚固同济大学Tongji University 体外预应力加固技术6.6.管道压浆、完成体外索施工管道压浆、完成体外索施工同济大学Tongji University 体外预应力加固技术采用体外预应力技术加固的小型桥梁采用体外预应力技术加固的小型桥梁同济大学Tongji University 体外预应力加固技术体外预应力技术加固桥梁（使用转向器）体外预应力技术加固桥梁（使用转向器）同济大学Tongji University 体外预应力加固技术体外预应力技术铁路桥梁体外预应力技术铁路桥梁同济大学Tongji University SPS钢桥面板加固技术正交异性钢桥面板是现代钢桥中的标准部件,具有轻质、高强、便于轻质、高强、便于安装安装的优点,然而正交异性钢桥面板直接承受车轮荷载的反复冲击,产生较高的局部应力局部应力,桥面板和肋板的焊接连接处易发生疲劳破坏,出现疲劳裂纹,并导致其上的原有桥面铺装层开裂,影响桥梁的使用寿命。同济大学Tongji University SPS钢桥面板加固技术对于发生裂纹的正交异性钢桥面板的加固方法有多种,其中夹芯钢板系统sandwich plate system(SPS)是一种效果较好,且施工便捷的方法。其优点有：结构简单,抗疲劳性能较好刚度大,强度高,承载能力好减振缓冲性能好,使用安全钢材使用量少,重量轻同济大学Tongji University 施工工艺施工工艺在该方法中,首先是在现有的桥面钢板上添加周界板坯,然后在其上添加新的钢板。在这之后,便形成一个浅的水密空腔,然后在其中注入两种组分混合组成的弹性材料。在大约十分钟之内这两种组分会发生反应形成一种固态的弹性夹层,把两块钢板永久地粘合在一起。SPS钢桥面板加固技术同济大学Tongji University SPS设计示意SPS样品SPS钢桥面板加固技术同济大学Tongji University 1 灌注孔布设2 布设加紧梁防止钢板弯曲变形SPS钢桥面板加固技术SPSSPS钢桥面板加固技术流程钢桥面板加固技术流程钢桥面板加固技术流程钢桥面板加固技术流程同济大学Tongji University 3 声纳探测密实度4 荷载试验SPS钢桥面板加固技术SPSSPS钢桥面板加固技术流程钢桥面板加固技术流程钢桥面板加固技术流程钢桥面板加固技术流程同济大学Tongji University SPS钢桥面板加固技术SPSSPS钢桥面板用于新建桥梁钢桥面板用于新建桥梁钢桥面板用于新建桥梁钢桥面板用于新建桥梁1 主梁和桥面板架设过程同济大学Tongji University SPS钢桥面板加固技术2 桥梁架设完毕同济大学Tongji University SPS钢桥面板加固技术3 桥面铺装和荷载试验谢谢大家谢谢大家!同济大学Tongji University9191