DB61_T 1610-2022 桥梁超高性能水泥基复合材料组合加固技术规范.docx

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1、ICS03.220.20CCSR18DB61陕西省地方标准DB61/T16102022桥梁超高性能水泥基复合材料组合加固技术规范Technicalspecificationforbridgesstrengthenedusingultra-highperformancefiberreinforcedcementitiouscompositematerial(UHPFRC)compositereinforcementtechnique2022-10-12发布2022-11-12实施陕西省市场监督管理局发布DB61/T16102022目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.24符号

2、.25材料.66基本规定.77中小跨径混凝土梁桥组合加固.88大跨度混凝土箱梁桥组合加固.199混凝土拱桥组合加固.2110混凝土斜拉桥组合加固.2211下部结构组合加固.2412加固施工.3013质量检验.32IDB61/T16102022桥梁超高性能水泥基复合材料组合加固技术规范1范围本文件规定了桥梁超高性能水泥基复合材料组合加固的材料、加固设计、施工及质量检验的要求。本文件适用于中小跨径混凝土梁桥、大跨度混凝土箱梁桥、混凝土拱桥、混凝土斜拉桥和下部结构加固。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文

3、件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB175通用硅酸盐水泥GB8076混凝土外加剂GB/T21120水泥混凝土和砂浆用合成纤维GB/T27690砂浆和混凝土用硅灰GB/T39147混凝土用钢纤维GB/T41054高性能混凝土技术条件GB/T50107混凝土强度检验评定标准GB50119混凝土外加剂应用技术规范GB50205钢结构工程施工质量验收标准GB50367混凝土结构加固设计规范JGJ52普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ63混凝土用水标准JGJ145混凝土结构后锚固技术规程JTG/T2231-01公路桥梁抗震设计规范JTG3362公路钢筋混凝土及

4、预应力混凝土桥涵设计规范JTG/T3650公路桥涵施工技术规范JTG/T3651公路钢结构桥梁制造和安装施工规范JTG5220公路养护工程质量检验评定标准第一册土建工程JTGD60公路桥涵设计通用规范JTGF80/1公路工程质量检验评定标准第一册土建工程1DB61/T161020223术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1超高性能水泥基复合材料ultra-highperformancefibrereinforcedcementitiouscompositematerial由水泥、砂、硅灰、减水剂、纤维等材料制备，具有抗压、抗拉及抗弯拉强度高等特点的水泥基复合工程材料，简称UHPFRC。3

5、.2UHPFRC组合加固UHPFRCcompositereinforcement在原结构混凝土表面植筋，并浇筑UHPFRC的加固方法。3.3钢板-UHPFRC组合加固steelplateandUHPFRCcompositereinforcement在原结构混凝土表面植筋，加固钢板上焊接栓钉，并在原结构与钢板间浇筑UHPFRC的加固方法。3.4预应力UHPFRC组合加固prestressedUHPFRCcompositereinforcement在原结构混凝土表面植筋，并在UHPFRC内配置有粘结或无粘结预应力钢筋的加固方法。3.5钢板-预应力UHPFRC组合加固steelplate-prest

6、ressedUHPFRCcompositereinforcement在钢板-UHPFRC组合加固层内配置有粘结或无粘结预应力钢筋的加固方法。3.6纤维取向系数fiberorientationcoefficient纤维分布和取向效应对UHPFRC受拉开裂后力学性能的影响系数。4符号下列符号适用于本文件。4.1材料性能有关符号Ec混凝土的弹性模量。Ep无粘结预应力筋的弹性模量。Ep,e原构件预应力钢筋的弹性模量。Ep,i组合加固区预应力钢筋的弹性模量。Es钢筋的弹性模量。Esp加固钢板的弹性模量。EUUHPFRC的弹性模量。fcd1原构件混凝土轴心抗压强度设计值。2fsdc1原构件截面受压较大边纵

7、向普通钢筋抗压强度设计值。fsdU1构件达到承载能力极限状态时，压应力较大边UHPFRC层新增纵向普通钢筋的抗DB61/T16102022fcu,k原梁混凝土立方体抗压强度标准值。fpd弯起预应力筋的抗拉强度设计值。fpd,i原构件预应力筋的抗拉强度设计值。fpd,e组合加固区预应力筋的抗拉强度设计值。fsd原构件普通钢筋抗拉强度设计值。fsd2构件达到承载能力极限状态时，新增纵向普通钢筋的抗拉强度设计值。fsdc2原构件截面受拉侧纵向普通钢筋抗拉强度设计值。fsdU2构件达到承载能力极限状态时，受拉侧UHPFRC层新增纵向普通钢筋的抗拉强度设计值。fspd加固钢板抗拉强度设计值。fsv箍筋的

8、抗拉强度设计值。fsw沿截面高度方向新增UHPFRC层内均匀布置的纵向普通钢筋的强度设计值。fUcdUHPFRC的抗压强度设计值。fUtudUHPFRC的抗拉强度设计值。fsd1原构件受压区纵向钢筋的抗压强度设计值。fsdUUHPFRC加固层内钢筋抗压强度设计值。压强度设计值。4.2作用效应和抗力有关符号Md相应于轴向力的弯矩设计值。Msw沿截面高度方向新增UHPFRC层内钢筋的内力对受拉边或受压较小边均匀布置的纵向普通钢筋重心的力矩。Nd轴向力设计值。Nsw沿截面高度方向新增UHPFRC层内均匀布置的纵向普通钢筋所承担的轴向力。Vd加固后构件验算截面处的剪力设计值。p,e加固后组合加固区预应

9、力筋的应变增量。p,i加固后原梁预应力筋的应变增量。加固后结构应力变化值。cc原构件受压区边缘混凝土的应变。cp无粘结预应力筋处混凝土应变。cu混凝土极限应变。i0原结构加固后承担的可变荷载引起的应变。i1原结构状态下的恒载、有效预应力引起的应变。i2加固用材料自重、加固预应力引起的应变效应。p,e组合加固区预应力筋应变。p,i原构件预应力应变。sc1原构件受压区混凝土中纵向钢筋的应变。sc2原构件受拉区混凝土中纵向钢筋的应变。sp加固钢板应变。spi加固钢板滞后应变。spy加固钢板的屈服应变。3asc1原构件纵向普通钢筋重心至加固后截面受压较大边的距离。DB61/T16102022spc2原

10、构件受拉区纵向钢筋的屈服应变。sUUHPFRC加固层内钢筋应变。sUiUHPFRC加固层内受压钢筋滞后应变。UcUHPFRC加固层顶面压应变。UciUHPFRC加固层顶面滞后应变。UcuUHPFRC极限压应变。加固前结构应力。pe无粘结预应力筋初始有效预加应力。pu无粘结预应力筋极限应力。sc1极限状态原构件受压区纵向钢筋的应力。sc2构件达到承载能力极限状态时，受拉边或受压较小边原构件纵向普通钢筋的应力。sU极限状态受压区UHPFRC加固层内钢筋的应力。sU2构件达到承载能力极限状态时，受拉边或受压较小边UHPFRC层新增纵向普通钢筋的应力。sw构件达到承载能力极限状态时，受拉边或受压较小边

11、原构件纵向普通钢筋的应力。U2构件达到承载能力极限状态时，受压较小边UHPFRC的应力。4.3几何参数有关符号A原构件普通混凝土圆形截面面积。An新加UHPFRC和侧向钢板换算得到的混凝土面积之和。Ap,e组合加固区预应力筋截面面积。Ap,i原构件预应力筋截面面积。Ar新加UHPFRC换算成原混凝土的面积。As原构件内全部纵向普通钢筋截面面积。Asb、Apb同一平面内的弯起普通钢筋、弯起预应力筋的截面面积。Asc1原构件受压区混凝土纵向钢筋的截面面积。Asc2原构件受拉区混凝土纵向钢筋的截面面积。Asp加固钢板的计算截面积，腹板加固钢板按面积的一半进行折减。AsUUHPFRC加固层内受压钢筋截

12、面面积。AsU2受拉边或受压较小边UHPFRC层新增纵向普通钢筋截面积。Asw沿截面高度方向新增UHPFRC层内均匀布置的纵向普通钢筋截面积。As1原梁斜截面纵向普通钢筋和预应力钢筋面积之和。As2新加UHPFRC外包底面钢板的面积。AUUHPFRC层截面面积。A0原混凝土的截面面积。AsU1受压较大边UHPFRC层新增纵向普通钢筋截面积。asw沿截面高度方向新增UHPFRC层内受拉边或受压较小边均匀布置的纵向普通钢筋重心至加固后截面受压较大边的距离。as2原构件截面受拉边或受压较小边纵向普通钢筋和新增纵向普通钢筋的合力作用点至加固后截面受拉边或受压较小边的距离。asU1新增纵向普通钢筋重心至

13、加固后截面受压较大边的距离。asw沿截面高度方向新增UHPFRC层内受压较大边均匀布置的纵向普通钢筋重心至加固后截面受压较大边的距离。4DB61/T16102022B加固后截面的宽度。b原构件截面的宽度。bf上翼缘顶板宽度。dp,e组合加固区预应力筋合力点至截面受拉边缘的距离。dp,i原构件预应力合力点至截面受拉边缘的距离。dsc原构件受拉区混凝土中纵向钢筋合力点至截面受拉边缘的距离。dscc原构件受压区钢筋合力点至截面受拉边缘的距离。dsp组合加固钢板合力点至截面受拉边缘的距离。dsUUHPFRC加固层内钢筋合力点至截面受拉边缘的距离。es2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

14、合力点的距离。e0轴向力对加固后截面重心轴的偏心距离。h加固后截面高度。hp无粘结预应力筋合力点至截面受压边缘的距离。hU增设的UHPFRC层厚度。hU1受压区增设的UHPFRC层厚度。hU2受拉区增设的UHPFRC层厚度。h0截面的有效高度。h2加固后截面的高度。L相邻锚具间无粘结预应力筋长度或简支梁全长。l0构件的计算长度或高度。rc原构件圆形截面的半径。rs原构件内纵向普通钢筋重心所在圆周的半径（等效钢环半径）。rsUUHPFRC层内增设的纵向普通钢筋重心所在圆周的半径（等效钢环半径）。x截面受压区UHPFRC的等效矩形应力图高度。xbUc受拉钢筋屈服时的界限受压区高度。xbUc,s受拉

15、钢筋先屈服时的界限受压区高度。xbUc,sp钢板先屈服时的界限受压区高度。xc截面受压区高度。s斜截面上弯起普通钢筋的切线与构件纵轴线的夹角。p斜截面上弯起弯起预应力筋的切线与构件纵轴线的夹角。bUc受拉钢筋屈服时的相对界限受压区高度。bUc,s受拉钢筋先屈服时的相对界限受压区高度。bUc,sp钢板先屈服时的相对界限受压区高度。4.4计算系数及其他有关符号_rr=r/(r+1)，其中r为剪力连接程度，应取新老混凝土之间的剪力连接程度和侧向钢板和新加混凝土之间连接程度的最小值。对应于圆形截面受压区混凝土和增设UHPFRC层截面面积的圆心角（rad）与2的比值。sU1构件达到承载能力极限状态时，受

16、拉边或受压较小边新增纵向钢筋的强度利用系数，取0.8。sU2构件达到承载能力极限状态时，受拉侧新增纵向钢筋的强度利用系数，取0.8。t原构件中纵向受拉普通钢筋和增设UHPFRC层中纵向受拉普通钢筋的截面面积与全部纵向普通钢筋截面面积的比值，当大于0.625时，t取为0。5强度等级UC120UC140UC160UC180UC200fUck（MPa）8498112126140fUcd（MPa）5868778797DB61/T16102022U构件达到承载能力极限状态时，UHPFRC层的强度利用系数，取0.6。Uj构件达到承载能力极限状态时，受拉边或受压较小边UHPFRC的强度利用系数，对于小偏心受

17、压构件，取0.5；对于大偏心受压构件，取0.6。Us构件达到承载能力极限状态时，新增纵向钢筋的强度利用系数，取0.8。U1构件达到承载能力极限状态时，受拉边或受压较小边UHPFRC的强度利用系数，取0.6。utUHPFRC层截面中，受拉区与全部截面面积的比值，取值同t。1异号弯矩影响系数。3受压翼缘影响系数。等效矩形应力图形换算系数。0桥梁结构的重要性系数。等效塑性区段内无粘结预应筋位置处混凝土的伸长值。1荷载偏心率对截面曲率的影响系数。2构件长细比对截面曲率的影响系数，不小于0.85。偏心受压构件轴向力偏心距增大系数。等效塑性区长度（L0）与破坏截面中性轴高度（xc）的比值，取9.5。加固后

18、结构的应力水平指标。加固后计算截面斜裂缝范围纵向钢筋的配筋百分率。sv箍筋的配筋率。cs与原梁斜裂缝有关的修正系数。5材料5.1组成超高性能水泥基复合材料的水泥、砂、硅灰、水、减水剂、纤维，应符合下列要求：a)水泥应符合现行国家标准GB175的规定，宜采用42.5级以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；b)砂应采用经筛分、清洗、晾干的河砂，粒径不超过0.5mm，并符合JGJ52的规定；c)硅灰粒径为0.1m0.15m，比表面积为15m2/g27m2/g，并符合GB/T27690的规定；d)水应符合JGJ63的规定；e)减水剂宜选用高性能减水剂，减水剂的添加量宜为胶凝材料（水泥+硅灰）的3.3%，并

19、符合GB8076和GB50119的规定；f)纤维应满足GB/T39147、GBT21120的规定。5.2UHPFRC的抗压强度等级应根据100mm立方体抗压强度标准值划分，强度等级划分为UC120、UC140、UC160、UC180、UC200。5.3UHPFRC的轴心抗拉强度等级应根据标准试件轴拉试验的弹性极限抗拉强度划分，强度等级划分为UT7、UT8、UT9。5.4UHPFRC轴心抗压强度标准值fUck和轴心抗压强度设计值fUcd应按表1的规定采用，UHPFRC轴心抗拉强度标准值fUtk和轴心抗拉强度设计值fUtd按表2的规定采用。表1UHPFRC轴心抗压强度6强度等级UT7UT8UT9f

20、Utk（MPa）789fUtd（MPa）5.6/K6.4/K7.2/K注1：K为纤维取向系数，可根据实际测定。测定时采用相同尺寸的标准试件与实体构件中切出的试件，用两者的实际抗弯强度之比确定。注2：若无实测数据，整体纤维取向系数Kglobal可取1.25（Kglobal=标准试件的平均抗弯强度/实体切出的所有试件的平均抗弯强度），局部纤维取向系数Klocal可取1.75（Klocal=标准试件的平均抗弯强度/实体切出的所有试件的最小抗弯强度）。注3：整体纤维取向系数适用于整体效应分析（如板或梁的抗弯和抗剪强度等问题），局部纤维取向系数适用于局部效应分析（如桥面板的冲切等问题）。DB61/T16

21、102022表2UHPFRC轴心抗拉强度5.5钢材、锚固件、胶粘剂、钢板用涂料应满足JTG3362、JTG/T3650、JTG/T3651的规定。6基本规定6.1UHPFRC组合加固适用于提升混凝土桥梁承载能力、刚度、耐久性和抗震性能。6.2组合加固应确保界面连接可靠，加固部分与原构件混凝土变形协调、共同受力。6.3加固设计计算应考虑结构损伤、材料劣化、新旧材料的结合性能及材料差异。材料、几何参数宜采用实测结果。6.4上部结构加固应考虑恒载增加对下部结构、基础及地基的影响，必要时应进行验算。6.5UHPFRC组合加固设计应制订必要的加固施工工序。6.6UHPFRC组合加固效应计算时，应结合施工

22、方法，考虑二次受力的影响，满足以下规定：a)支架施工时，超高性能水泥基复合材料未达到强度设计值之前的荷载由支架承担，卸架后的新增恒载、活载和附加荷载由加固后的组合截面承担；b)无支架施工时，施工荷载和新增恒载由原结构截面承担，活载和附加荷载由加固后的组合截面承担。6.7UHPFRC组合加固应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算，并根据需要，进行抗震极限状态设计与计算。6.8UHPFRC组合加固计算应满足下列规定：a)截面变形符合平截面假定；b)UHPFRC受压和受拉的应力-应变关系均取为理想弹塑性模型；c)抗弯承载力计算不计受拉区混凝土和UHPFRC的作用；d)加固混凝土与原梁混凝土界面

23、、钢板与加固层界面之间无相对滑移；e)钢板应力沿板厚均匀分布；f)顶板受压区UHPFRC的边缘压应变达到极限压应变时，结构进入极限状态。6.9受弯构件和受压构件正截面受压区UHPFRC压力计算应满足下列规定：a)正截面受压区UHPFRC的应力图简化为等效的矩形应力图；b)矩形应力图高度与实际受压区高度的比值，按表3取用；c)矩形应力图的压应力取UHPFRC的轴心抗压强度设计值fUcd。7DB61/T16102022表3系数取值UHPFRC强度等级UC120UC140UC160UC180UC2000.820.810.800.790.786.10偏心受压构件正截面受拉区UHPFRC拉力按等效矩形应

24、力图计算，拉应力取抗拉强度设计值fUtd的0.5倍。7中小跨径混凝土梁桥组合加固7.1一般规定7.1.1中小跨径混凝土空心板、T梁、预制装配式箱梁、整体式混凝土箱梁桥可采用UHPFRC组合加固方法进行抗弯、抗剪加固。7.1.2原结构构件混凝土强度的实测值应符合下列要求：a)钢筋混凝土受压构件不应低于C25，受弯构件不应低于C30；b)预应力混凝土构件不应低于C40。7.1.3对中小跨径混凝土梁桥进行横向整体性加固时，应满足下列规定：a)空心板桥的顶板、铰缝可采用UHPFRC进行加固，加固构造示意如图1所示；b)空心板可根据加固需求，在梁底铰缝处进行纵向钢板-UHPFRC组合加固、钢板-预应力U

25、HPFRC组合加固，或在梁底进行横向钢板-UHPFRC组合加固、钢板-预应力UHPFRC组合加固，亦可采用纵横向混合加固法。加固构造示意如图2所示；c)肋梁桥横向整体加固时，可对顶板进行UHPFRC、预应力UHPFRC横向整体加固；对横隔板进行钢板-UHPFRC组合加固。加固构造如图3所示。UHPFRCUHPFRC中心线图1空心板铰缝加固构造示意8DB61/T16102022UHPFRCUHPFRC钢板-预应力UHPFRC组合加固a）空心板梁底局部加固构造示意中心线UHPFRCUHPFRC钢板-UHPFRC组合加固b）空心板梁底全宽加固构造示意图2空心板加固构造示意中心线断面图-剖面图A大样U

26、HPFRC中心线横隔板植筋钢筋网A栓钉钢板钢板-UHPFRC组合加固横隔板钢板-UHPFRC组合加固图3肋梁横向整体加固示意7.2混凝土T梁桥组合加固7.2.1一般规定7.2.1.1混凝土T梁桥可采用UHPFRC、预应力UHPFRC加固顶板，钢板-UHPFRC或钢板-预应力UHPFRC组合加固腹板进行抗弯或抗剪加固。7.2.1.2腹板加固应根据抗弯、抗剪加固需要采用不同的组合加固高度。T梁加固立面布置如图4所示。采用UHPFRC加固顶板、钢板-预应力UHPFRC组合加固腹板的T梁抗弯加固构造示意如图5所示，抗剪加固构造示意如图6所示。UHPFRC中心线UHPFRC抗剪组合加固横隔板UHPFRC

27、组合加固UHPFRC抗弯组合加固图4混凝土T梁加固立面布置示意9DB61/T16102022植筋UHPFRC钢筋网栓钉加固钢板UHPFRCL形植筋预应力筋图5混凝土T梁抗弯加固构造示意植筋加固钢板L形植筋UHPFRC钢筋网UHPFRC栓钉预应力筋图6混凝土T梁抗剪加固构造示意7.2.1.3UHPFRC组合加固后的主梁应为适筋梁。7.2.2抗弯加固7.2.2.1采用钢板-UHPFRC组合加固或钢板-预应力UHPFRC组合加固方法对混凝土T梁桥进行抗弯加固时，加固高度、厚度和长度应满足构件截面抗弯承载力和抗弯刚度的要求。7.2.2.2采用UHPFRC加固顶板，钢板-预应力UHPFRC组合加固腹板时

28、，截面抗弯极限状态为UHPFRC组合层应变达到极限压应变，梁下缘钢板、原梁钢筋、预应力筋受拉屈服，截面相对受压区高度c=xch应满足本文件第7.2.2.5条适筋梁界限破坏条件。7.2.2.3抗弯承载能力计算时顶板钢筋应变需按平截面假定确定，受拉区腹板加固钢板按面积的一半进行折减，同时不考虑受拉区混凝土的作用。截面抗弯承载能力计算图式如图7所示，预应力混凝土T梁正截面抗弯承载力应按照式（1）进行计算，UHPFRC受压区高度应按式（2）进行计算。0dUcdfsUsUsUsc1sc1sccMfbx(h)+Ad+Adx2.(1)bx+A+A=fA+fA+fA+fAfUcdfsUsUsc1sc1pd,i

29、p,ipd,ep,esdsc2spdsp.(2)fpd,iAp,idp,ifsdAsc2dscfpd,eAp,edp,efspdAspdsp10hUxxcdsUxbUc,shdp,idp,edscdscchDB61/T16102022bf0MdfUcdbfxsUAsUsc1Asc1AsUAsc1sU+Ucu+sUiUcisc1bAsc2sc2p,ifpd,iAp,ifsdAsc2fpd,eAp,efspdAspAp,ispAp,ep,esp+spi图7截面抗弯承载能力计算图式7.2.2.4应根据受拉钢筋、加固钢板的屈服顺序，确定不同的界限破坏状态和截面相对受压区高度应满足的条件。7.2.2.5

30、当受压区UHPFRC达到极限压应变时，受拉钢筋与加固钢板均屈服，加固梁发生适筋破坏，截面相对受压区高度应满足下列规定：a)截面相对受压区高度需按照受拉钢筋与加固钢板的屈服顺序分情况确定。受拉钢筋与加固钢板屈服顺序的判定按照本文件7.2.2.6条规定执行：1）受拉钢筋先于加固钢板屈服：界限破坏状态为：受压区UHPFRC达到极限压应变的同时，钢筋已进入塑性阶段，加固钢板达到屈服，则cbUc,s，计算图式见图8。Ucu+Ucisc2spy+spi图8界限破坏状态平截面假定计算图式（受拉钢筋先屈服）根据平截面假定，此时相对界限受压区高度按式（3）计算：bUc,s=xbUc,shUcu+Ucispy+U

31、cu+spi+Uci.(3)2）加固钢板先于受拉钢筋屈服：界限破坏状态为：受压区UHPFRC达到极限压应变的同时，加固钢板已进入塑性阶段，钢筋达到屈服，则c5%时，则必须考虑二次受力的影响。b)加固钢板与受拉钢筋屈服顺序的判定：当钢板达到屈服应变spy时，截面受压区高度为xc，则截面任一位置处的应变均可根据平截面假定求得，计算图式如图10所示。sU+sUisc1Uc+Uciccp,isc2spy+spi图10平截面假定计算图式截面受压区高度按式（6）计算：(Uc+cc)EUhUb/2+ccEc(xchU)b/2+EssUAsU+Essc1Asc1=Ep,ep,eAp,e+Ep,ip,iAp,i+Essc2Asc2+EspspyAsp.(6)12xchpaphDB61/T16102022由式