橋梁常見病害及檢測加固方法

1、單位：長沙理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院 橋梁工程系 主講人：呂毅剛橋梁常見病害及檢測加固方法一、舊橋常見病害二、舊橋常用檢測方法三、舊橋常用加固方法我國橋梁倒塌實(shí)例一：九江大橋據(jù)交通部統(tǒng)計，全國公路網(wǎng)中尚有危橋10443座。已發(fā)生多起橋梁倒塌事故。我國橋梁倒塌實(shí)例二：株洲立交橋我國橋梁倒塌實(shí)例三：湘西鳳凰橋順濟(jì)舊橋我國橋梁倒塌實(shí)例四：其他橋黑龍江鐵力提前將大橋橋梁倒塌原因：施工質(zhì)量；超載;荷載等級提升；使用年 限已久等。核電站-蒸發(fā)器 為了保證安全，須對危橋進(jìn)行加固。我國橋梁改造加固任務(wù)繁重。 提高橋梁改造加固設(shè)計質(zhì)量，是確保加固工程質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)。我國目前的狀況是“有實(shí)力的大設(shè)計院無暇顧及，

2、不愿意干，技術(shù)力量較差的小型設(shè)計單位又干不了”，橋梁改造加固設(shè)計基本上由科研單位、高等院校等做。 目前我國橋梁改造加固設(shè)計存在的一個主要問題是：基層養(yǎng)護(hù)管理和設(shè)計部門，橋梁病害診斷技術(shù)力量薄弱，橋梁檢測手段落后。橋梁病害診斷是進(jìn)行橋梁加固設(shè)計的前提和基礎(chǔ)，只有診斷清楚，才能對癥下藥。橋梁檢測是橋梁病害診斷與分析的重要手段，檢測應(yīng)重在分析，并應(yīng)與橋梁加固設(shè)計相結(jié)合。 針對我國目前橋梁改造加固的現(xiàn)狀，普及橋梁病害診斷與檢測加固設(shè)計知識是十分必要的。以中小鋼筋混凝土橋梁為例，從三個方面： 一、舊橋常見病害 二、舊橋常用檢測方法 三、舊橋常用加固方法一、舊橋常見病害 一、舊橋常見病害 （一）橋面系1、

3、橋面鋪裝橋面鋪裝開裂破損人行道破損病害：橋面不平整，坑槽，積水，開裂等。一、舊橋常見病害 路緣石破損 橋面不平整 一、舊橋常見病害 一、舊橋常見病害 2、泄水管 泄水孔堵塞泄水管堵塞病害：堵塞等。一、舊橋常見病害 3、欄桿 欄桿破損露筋病害：欄桿斷裂、混凝土剝落、露筋等。一、舊橋常見病害 護(hù)手變形、鋼板松動 一、舊橋常見病害 4、伸縮縫 伸縮縫堵塞病害：堵塞、損壞等。一、舊橋常見病害 （二）上部結(jié)構(gòu)（以肋梁為例）病害：蜂窩、麻面、空洞、露筋、鋼筋銹蝕、混凝土剝落、開裂、混凝土強(qiáng)度降低及碳化、滲水等。主梁開裂、混凝土碳化、混凝土剝落一、舊橋常見病害 露筋、鋼筋銹蝕一、舊橋常見病害 蜂窩、麻面一、

4、舊橋常見病害 空洞一、舊橋常見病害 （三）下部結(jié)構(gòu)病害：基礎(chǔ)沖刷、橋墩傾斜、基礎(chǔ)沉降、開裂、橋臺水平位移、混凝土剝落、蜂窩、麻面、滲水等?；A(chǔ)沖刷一、舊橋常見病害 橋墩開裂一、舊橋常見病害 一、舊橋常見病害 一、舊橋常見病害 （四）支座病害：脫空、損壞、擺放不正確等。二、舊橋常用檢測方法 1、外觀檢測 二、舊橋常用檢測方法 空洞、蜂窩、麻面、破裂等：觀察、鋼卷尺等 裂縫：裂縫觀測儀、數(shù)顯式裂縫觀測儀等 基礎(chǔ)沖刷：竹篙觸探方法檢測、潛水員檢測等二、舊橋常用檢測方法 竹篙觸探法潛水員檢測法二、舊橋常用檢測方法 數(shù)顯式裂縫觀測儀裂縫觀測儀橋梁一般評定依據(jù)橋梁一般評定的規(guī)范、規(guī)程、方法交通部公路橋涵養(yǎng)

5、護(hù)規(guī)范JTG H11-2004交通部公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）1988交通部公路橋梁承載力檢測評定規(guī)程JTG xxx-200 x (報批稿）2004建設(shè)部城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范CJJ 99-2003鐵道部鐵路橋梁檢定規(guī)范鐵運(yùn)函2004120號一、依據(jù)外觀調(diào)查評定橋梁的方法 根據(jù)外觀調(diào)查進(jìn)行評定的方法，就是由有經(jīng)驗的橋梁技術(shù)人員通過對橋梁外觀所表現(xiàn)出來的現(xiàn)象進(jìn)行客觀調(diào)查，推定橋梁實(shí)際技術(shù)狀態(tài)。 1、橋梁各部件技術(shù)狀況的評定方法（1）依據(jù)缺損程度評定 橋梁技術(shù)狀況依據(jù)缺損程度（大小、多少或輕重）、缺損時對結(jié)構(gòu)使用功能的影響（無、小、大）和缺損發(fā)展變化情況（趨勢穩(wěn)定、發(fā)展緩慢、發(fā)展較快）等三個方

6、面，以累加評分方法對各部件缺損狀況做出等級評定 （2）依據(jù)重要部件及其缺損最嚴(yán)重的構(gòu)件評分 如：墩臺與基礎(chǔ)、上部承重構(gòu)件、支座及其缺損最嚴(yán)重的構(gòu)件作為主要評分依據(jù)（3）依據(jù)全橋總體技術(shù)狀況等級評定式中： 全橋結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況平分（0100）；評分高表示結(jié)構(gòu)狀況好，缺損少 按橋梁部件缺損狀況評定表方法對各部件的評定標(biāo)度 各部件權(quán)重， 推薦的橋梁各部件的權(quán)重值部件名稱權(quán)重部件名稱權(quán)重部件名稱權(quán)重翼墻、耳墻1橋面鋪裝1排水設(shè)施1錐坡、護(hù)坡1伸縮縫3調(diào)治構(gòu)造物3橋臺及基礎(chǔ)23人行道1其他1地基沖刷8欄桿、護(hù)欄1橋墩與基礎(chǔ)24支座3燈具、標(biāo)志1橋頭與路堤連接部3上部主要承重構(gòu)件20上部一般承重構(gòu)件5評分分類

7、的界限2、橋梁技術(shù)狀況等級評定 橋梁按技術(shù)狀況評定等級，分為一類。二類、三類、四類和五類。一類橋梁進(jìn)行正常保養(yǎng)；二類橋梁需進(jìn)行小修；三類橋梁需進(jìn)行中修，酌情進(jìn)行交通管制；四類橋梁需進(jìn)行大修或改造，及時進(jìn)行交通管制，如限載、限速通過，當(dāng)缺損較嚴(yán)重時應(yīng)關(guān)閉交通；五類橋梁需要進(jìn)行改建或重建，及時關(guān)閉交通。 值的范圍8810060874059039評定等級一類二類三類四、五類2、結(jié)構(gòu)混凝土 二、舊橋常用檢測方法(一）強(qiáng)度 鉆芯法、回彈法、超聲-回彈法 方 法 1、鉆芯法二、舊橋常用檢測方法 （1）應(yīng)用情況需檢測經(jīng)多年使用的建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物中混凝土強(qiáng) 度時；對試塊抗壓強(qiáng)度的測試結(jié)果有懷疑時;因材料、施工

8、或養(yǎng)護(hù)不良而發(fā)生混凝土質(zhì)量問題時;混凝土遭受凍害、火災(zāi)、化學(xué)侵蝕或其他損害時。 （2）取芯樣數(shù)量按單個構(gòu)件檢測時，每個構(gòu)件的鉆芯數(shù)量不應(yīng)少于 3個；對于較小構(gòu)件，鉆芯數(shù)量可取2個。二、舊橋常用檢測方法 （3）評定單個構(gòu)件或單個構(gòu)件的局部區(qū)域，可取芯樣試件混凝土強(qiáng)度換算值中的最小值作為其代表值。二、舊橋常用檢測方法 2、回彈法二、舊橋常用檢測方法 （1）應(yīng)用情況適用于工程結(jié)構(gòu)普通混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測；不適用于表層與內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測。 （2）取芯樣數(shù)量單個檢測:適用于單個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測；批量檢測:抽檢數(shù)量不得少于同批構(gòu)件總數(shù)的30%， 且構(gòu)件數(shù)量不得少于1

9、0件；每一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)不應(yīng)少于10個。二、舊橋常用檢測方法 （3）評定構(gòu)件或結(jié)構(gòu)測區(qū)數(shù)10時:取最小值；測區(qū)強(qiáng)度小于10MPa時:認(rèn)為強(qiáng)度10MPa； 構(gòu)件或結(jié)構(gòu)測區(qū)數(shù)不小于10或批量檢測時：二、舊橋常用檢測方法 3、超聲-回彈法二、舊橋常用檢測方法 （1）抽樣頻率單個檢測:適用于單個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的檢測；批量檢測:抽檢數(shù)量不得少于同批構(gòu)件總數(shù)的30%， 且構(gòu)件數(shù)量不得少于10件；每一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件測區(qū)數(shù)不應(yīng)少于10個；每個測區(qū)布置3個超聲測點(diǎn)。二、舊橋常用檢測方法 （2）評定構(gòu)件或結(jié)構(gòu)測區(qū)數(shù)10時:取最小值；測區(qū)強(qiáng)度小于10MPa時:認(rèn)為強(qiáng)度10MPa； 構(gòu)件或結(jié)構(gòu)測區(qū)數(shù)不小于10或批量檢測時：

10、二、舊橋常用檢測方法(二）碳化深度 酚酞溶液、碳化深度儀、鋼尺 方 法二、舊橋常用檢測方法(三）鋼筋位置及保護(hù)層厚度 CM9和NJJ-85A手持式雷達(dá) 方 法抽檢（檢測鋼筋間距時，被測鋼筋根數(shù)不宜少于7根(6個間隔）-是否符合設(shè)計要求 評 定二、舊橋常用檢測方法NJJ-85A手持式雷達(dá)二、舊橋常用檢測方法 (四）鋼筋銹蝕 CANING型鋼銹蝕儀 方 法測區(qū)應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的環(huán)境差異，外觀檢查的結(jié)果來確定，應(yīng)有各種程度和差異的代表，每一種測區(qū)數(shù)量不少于3。 抽檢頻率二、舊橋常用檢測方法鋼銹蝕儀二、舊橋常用檢測方法 評 定據(jù)電位水平( mv)判定：大于-200mv:發(fā)生銹蝕的概率90%；小于-500mv

11、:構(gòu)件存在銹蝕開裂區(qū)域。3、橋梁結(jié)構(gòu)及構(gòu)件 采用方法：靜、動載試驗 （1）靜載試驗 按預(yù)定的試驗?zāi)康呐c試驗方案，將靜止的荷載作用在橋梁的指定位置上，觀測橋梁結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)變、裂縫、沉降等結(jié)構(gòu)反應(yīng)，然后根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)程，判斷橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力以及在荷載作用下的工作性能。（2）動載試驗 在橋梁處于振動狀態(tài)下，利用振動測試儀器對振動系統(tǒng)各種振動量進(jìn)行測定、記錄并加以分析的過程。 利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，測定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、動力響應(yīng)（加速度、動撓度）等參量，從而宏觀地判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度與運(yùn)營性能。二、舊橋常用檢測方法(一）應(yīng)變（應(yīng)力） 應(yīng)變采集儀/系統(tǒng)

12、方 法電測式測試儀器：電阻應(yīng)變儀二、舊橋常用檢測方法 檢查應(yīng)變片質(zhì)量（應(yīng)變傳感器） 挑選能組成溫度補(bǔ)償?shù)膽?yīng)變片（阻值相差小于0.1)二、舊橋常用檢測方法(二）變形（位移） 水準(zhǔn)儀、全站儀、百分表、位移計 方 法二、舊橋常用檢測方法(三）自振特性參數(shù)振動及動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 方 法 評 定自振頻率：測試的自振頻率大于理論值；阻尼：阻尼比大，說明橋梁結(jié)構(gòu)耗散外部能量輸入的能力強(qiáng)，振動衰減快。但是，過大的阻尼比說明橋梁結(jié)構(gòu)可能存在開裂或支座工作狀況不正常等現(xiàn)象。沖擊系數(shù)：沖擊系數(shù)小于理論值。原始數(shù)據(jù)及圖形存儲在采集系統(tǒng)中 表 格二、舊橋常用檢測方法圖1 30km/h無阻礙行車時動應(yīng)變時程曲線圖二、舊橋

13、常用檢測方法圖2 20km/h剎車時動應(yīng)變時程曲線圖三、舊橋常用加固方法 對于舊橋的加固改造技術(shù)方法的研究和應(yīng)用，交通部在“六五”和“七五”期間的重點(diǎn)科研項目計劃中都安排了一定數(shù)量的研究課題。經(jīng)過大量的試驗研究和實(shí)際工程應(yīng)用，國內(nèi)外都取得了不少的成功經(jīng)驗和成果，積累了豐富的經(jīng)驗。前言 常用的改造有缺陷橋梁所用的加固改造技術(shù)，包括減輕恒載、加固臨界桿件、提供新的補(bǔ)充桿件和改善原來結(jié)構(gòu)體系的方法，以增大橋梁承受活載的能力。此外，下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、支座和車行道伸縮縫的適當(dāng)清潔、幾何形狀的改善以及安全性的改善(如人行道、欄桿柱及扶手的改善)，也在改善服務(wù)性能和延長現(xiàn)有結(jié)構(gòu)使用壽命中起著重要作用。前言安全

14、 經(jīng)濟(jì) 科學(xué) 規(guī)范安全：橋梁加固后結(jié)構(gòu)安全性保證經(jīng)濟(jì)：盡可能節(jié)約加固工程造價科學(xué)：險橋認(rèn)證科學(xué)化規(guī)范：技術(shù)評定、驗收規(guī)范化橋梁加固基本原則橋梁加固增大慣矩法單側(cè)增大雙側(cè)增大粘 貼貼（錨）鋼板貼鋼筋貼纖維預(yù)應(yīng)力法改變體系法簡支變連續(xù)簡支變剛架簡單結(jié)構(gòu)變組合結(jié)構(gòu)回頂法拱橋水平變位回頂綜合法 橋梁加固方案1、增大混凝土截面加固方法增大混凝土截面加固特點(diǎn)更多應(yīng)用于混凝土拱橋顯著增大原構(gòu)件的截面剛度提高構(gòu)件的承載能力增大混凝土截面加固要點(diǎn)加固對象雙曲拱橋、桁架拱橋、肋拱橋等上部結(jié)構(gòu)和墩臺技術(shù)要點(diǎn)加固設(shè)計時應(yīng)考慮原結(jié)構(gòu)鋼筋及混凝土的分階段受力問題注意事項新增砼截面施工工藝應(yīng)不使原結(jié)構(gòu)截面受到嚴(yán)重破壞新舊結(jié)

15、構(gòu)材料之間應(yīng)有可靠連接如剪力鍵、傳力銷、錨固筋等2、更新鋼筋混凝土橋面鋪裝層方法加固對象混凝土梁橋及圬工拱橋（設(shè)置拱上填料）的橋面技術(shù)要點(diǎn)橋面鋪裝層應(yīng)先拆除原橋面板上表面植筋，并連接鋪裝層鋼筋網(wǎng)設(shè)置預(yù)制翼緣板時鑿除部分混凝土，并連接鋪裝層鋼筋網(wǎng)現(xiàn)澆混凝土厚度最小為8厘米以上注意事項新增砼截面施工工藝應(yīng)不使原結(jié)構(gòu)截面受到嚴(yán)重破壞新舊結(jié)構(gòu)材料之間應(yīng)有可靠連接如剪力鍵、傳力銷、錨固筋等3、粘貼鋼板或纖維片材加固方法粘貼片材的混凝土等級粘貼鋼板混凝土品質(zhì)較好的梁（板）橋，混凝土等級C25以上均適應(yīng)粘貼碳纖維布混凝土品質(zhì)很好的梁（板）橋，混凝土等級C40以上更適應(yīng)粘貼玻璃纖維布混凝土品質(zhì)一般的梁（板）橋

16、，主要目的為約束混凝土裂縫CFRP片材對于各種加固類型的適應(yīng)性CFRP片材加固類型CFRP板CFRP織物梁橋加固抗彎最佳適用適用抗剪適用最佳適用板梁加固抗彎最佳適用適用抗剪墩柱加固抗剪適用最佳適用抗偏壓適用最佳適用抗震適用薄壁墻加固抗彎最佳適用適用抗剪最佳適用抗震適用適用鋼板 厚度：48mm，計算確定 寬度：結(jié)構(gòu)受力面寬 位置：盡量遠(yuǎn)離中性軸的加固區(qū) 粘結(jié)：粘結(jié)強(qiáng)度可按計算確定或符合有關(guān)規(guī)定 錨栓：相間50厘米設(shè)置一個脹栓 防腐：油漆材料及工藝按相關(guān)要求 纖維 層數(shù)：24層 寬度：與結(jié)構(gòu)同寬或略窄 位置：盡量遠(yuǎn)離中性軸的加固區(qū) 涂色：表面涂裝砼同色涂料粘貼材料選用建議 粘貼鋼板或纖維布加固要點(diǎn)

17、加固對象砼肋板式梁橋、雙曲拱橋、桁架拱橋、剛架拱橋技術(shù)要點(diǎn)計算確定粘貼部位、范圍及粘貼材料截面積端部錨固措施合理確定接觸面應(yīng)力以避免粘結(jié)力失效破壞粘貼材料幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重，如不卸載則組合結(jié)構(gòu)僅承受二期恒載及活荷載，如卸載則組合結(jié)構(gòu)承受恒載及活荷載加固設(shè)計時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的分階段受力問題注意事項具有錨固條件時，應(yīng)盡量兩端錨固砼表面必須鑿毛、打磨并露出骨料，清潔后方可實(shí)施涂膠等施工鋼材表面噴砂除銹，并作永久防腐4、錨栓鋼板法錨栓鋼板法加固對象砼梁橋技術(shù)要點(diǎn)計算確定錨固部位、范圍及鋼板截面積僅靠鋼板兩端脹栓錨固，無粘結(jié)膠要求幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重，如不卸載則組合結(jié)構(gòu)僅承受二期恒載及活荷載，如卸載則組合結(jié)構(gòu)承受恒載及活荷載加固設(shè)計時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的分階段受力問題注意事項鋼板兩端脹栓錨固必須牢固，同時應(yīng)保證對原砼結(jié)構(gòu)的保護(hù)鋼板厚度盡量厚一些，應(yīng)作永久防腐I I I I 5、體外預(yù)應(yīng)力法加固對象較高標(biāo)號砼梁橋為主技術(shù)要點(diǎn)幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重，組合結(jié)構(gòu)承受恒載及活荷載預(yù)應(yīng)力筋用量通過計算確定，但不應(yīng)小于最小錨固束值加固設(shè)計時應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的分階段受力問題錨固位置適當(dāng)而可靠梁地滑塊特殊設(shè)計加工注意事項預(yù)應(yīng)力筋類型可為高強(qiáng)度精軋螺紋鋼筋、鋼鉸線、高強(qiáng)鋼絲預(yù)應(yīng)力筋必須作永久防腐體外預(yù)應(yīng)力法要點(diǎn)6、改變結(jié)構(gòu)體系法改變結(jié)構(gòu)體