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近年來，對橋梁的加固以及如何提高其承載力問題的研究試驗與推廣，已經(jīng)引起世界性的關(guān)注。那么，橋梁加固有哪些常用方法和計算理論？
▋ 改變受力體系加固法
1.改變受力體系加固計算
改變受力體系加固法的一般計算步驟如下：
1)計算并繪制加固時原構(gòu)件在剩余的那部分荷載作用下的內(nèi)力圖；
2)若施加預(yù)頂力，根據(jù)所設(shè)時的加固后的內(nèi)力圖，確定預(yù)頂力的大小，按原結(jié)構(gòu)的計算繪制在支點預(yù)頂力作用下梁的內(nèi)力圖；
3)按加固后的計算簡圖，計算并繪制在新增荷載及加固時卸除荷載作用下的內(nèi)力圖；
4)將上述三項內(nèi)力迭加，繪制梁各截面的內(nèi)力包絡(luò)圖；
5)計算梁各截面的實際承載力，并繪制梁的材料圖；
6)調(diào)節(jié)預(yù)頂力值，使梁的內(nèi)力圖小于梁的材料圖；
7)根據(jù)支點的最大支承反力，設(shè)計支撐構(gòu)件，其多為軸心受力構(gòu)件，可按鋼筋混凝土規(guī)范與鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范進行設(shè)計；
8)計算預(yù)應(yīng)力撐桿的頂撐控制量。
當用縱向壓縮法對預(yù)應(yīng)力撐桿系統(tǒng)施加預(yù)升力時，其預(yù)升量
ΔL=Lε+a(2-1)
式中,L—撐桿長度；
εa—撐桿端部與被加固構(gòu)件混凝土間的壓縮量,可取2～4mm。—撐桿在預(yù)應(yīng)力作用下引起的應(yīng)變；
▋ 增大截面加固法
1.增大截面加固計算
采用增大截面加固橋梁,其承載力計算受到原構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變的影響,不能簡單地作為整體截面用有關(guān)公式計算。在加固計算中,首先應(yīng)確定加固前構(gòu)件的實際應(yīng)力應(yīng)變水平,并考慮新混凝土與原結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的程度,然后進行合理的計算。
（1）受彎構(gòu)件加固計算要點
受彎構(gòu)件外包混凝土加固設(shè)計,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場結(jié)構(gòu)的實際情況,分別采用受壓區(qū)或受拉區(qū)兩種不同的加固形式。
1）受壓區(qū)外包混凝土加固
一般用剛架拱、桁架拱等拱橋的斜腿、斜撐或弦桿的加固。采用受壓區(qū)加固的受彎構(gòu)件,其承載力、抗裂度、鋼筋應(yīng)力、裂縫寬度及變形計算和演算可按現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ10-89)中關(guān)于疊合構(gòu)件的規(guī)定進行。
實驗研究表明,在相同彎矩作用下,二次受力疊合梁的受拉筋應(yīng)力、撓度和曲率都比相同截面和配筋的一次受力整澆梁的相應(yīng)值大得多。其次,二次受力疊合梁在第一次受力時是由疊合前的原混凝土承受壓力。
而在二次受力時,主要由后澆混凝土承受壓力。這使后澆混凝土受壓應(yīng)變比相應(yīng)整澆梁小,因此,加固計算必須考慮疊合梁二次受力的特點進行較復(fù)雜的計算。
2)受拉區(qū)外包混凝土加固
受拉區(qū)外包混凝土加固方法,一般用于梁式橋跨中部位、拱式橋的拱頂?shù)酌婧凸澳_頂面等受拉區(qū)。
對于在受拉區(qū)采用外包混凝土,增加鋼筋加固的受彎構(gòu)件,其截面受力可按規(guī)范中一般受彎構(gòu)件的規(guī)定計算。但應(yīng)考慮以下不同點:
①新加部分承載力應(yīng)乘以共同工作系數(shù)ψ進行折減,對于正彎矩截面受彎構(gòu)件ψ=0.9;對于斜截面受剪構(gòu)件ψ=0.7～0.9；
②加固結(jié)構(gòu)截面受壓區(qū)高度與一般受彎構(gòu)件是不同的；
③當新加鋼筋與原鋼筋相距較遠時,受拉區(qū)混凝土可能會出現(xiàn)較大裂縫,應(yīng)采取適當措施,滿足使用要求。
（2）偏心受壓構(gòu)件加固計算要點
當用外包混凝土法加固鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件時,應(yīng)按整體截面以現(xiàn)行國家標準中有關(guān)公式進行其正截面承載力計算。其中,新增混凝土和縱向鋼筋的強度設(shè)計值應(yīng)按下列規(guī)定予以折減。
①受壓區(qū)新增混凝土和縱向鋼筋的抗壓強度設(shè)計值乘以0.9的系數(shù)；
②受拉區(qū)新增縱向鋼筋的抗拉強度設(shè)計值乘以0.9的系數(shù)。
▋ 碳纖維布加固法
（1）碳纖維布加固計算要點
1）采用碳纖維布加固橋梁，目前一般的計算方法是將碳纖維布按照一定的標準(例如強度或容許應(yīng)力)近似換算成一定用量的鋼筋，然后按照傳統(tǒng)的鋼筋混凝土受力分析模型進行理論分析。雖然是近似計算方法，但理論分析結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合得很好，因此在一般情況下是適用的。
2)碳纖維布加固用量，可按式(2-3)估算。
Acf=As(Ry/Rcf)(2-3)
式中，Acf——碳纖維布用量(面積)；
As——為抵抗不足彎矩所需的鋼筋面積；
Ry——鋼筋的抗拉設(shè)計強度；
Rcf——碳纖維布抗拉設(shè)計強度。
3)除按上式估算的碳纖維布加固用量(面積)外，還必須考慮必要的錨固長度和搭接長度所需面積，以及必要的邊、角廢料等裁減損耗等。
▋ 粘貼鋼板加固法
1.粘貼鋼板法計算理論
（1）受彎構(gòu)件的計算
受彎構(gòu)件截面強度不足時在受拉區(qū)加固，可采取在受拉區(qū)表面粘貼鋼板的方法。此時，按截面受彎承載力計算，可按照現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定進行，其受壓區(qū)高度和截面受彎承載力。
式中，fy0—原結(jié)構(gòu)縱向鋼筋抗拉強度設(shè)計值；
As0—原結(jié)構(gòu)縱向受拉鋼筋截面面積；
fay—加固鋼板抗拉強度設(shè)計值；
Aa—加固鋼板截面面積；
—原結(jié)構(gòu)縱向受壓鋼筋抗拉強度設(shè)計值；
A’so—原結(jié)構(gòu)縱向受壓鋼筋截面面積；
fcm0—原結(jié)構(gòu)混凝土彎曲抗壓強度設(shè)計值；
X—混凝土受壓區(qū)高度；
b0—原構(gòu)件的寬度；
h0—原構(gòu)件的有效高度；
—原構(gòu)件的受壓區(qū)保護層厚度；
0.9—考慮加固鋼板的應(yīng)力滯后、以及撕脫力影響等強度折減系數(shù)。
(2)鋼板錨固長度計算
1)受拉鋼板在其加固點外的錨固粘結(jié)長度L1,按式(2-6)確定。
L1≥2fayta/fcv(2-6)
式中，Ta—受拉加固鋼板厚度;fcv—被粘混凝土抗剪強度設(shè)計值。
公式中數(shù)值2為錨固區(qū)剪應(yīng)力分布不均勻系數(shù),近似按三角形考慮。
2)若鋼板粘結(jié)長度無法滿足上述要求,可在鋼板的端部錨固區(qū)粘結(jié)U型箍板，此時，錨固區(qū)的長度應(yīng)滿足下列規(guī)定：
當fvb1≤2fcvLu時
f≤0.5f(2-7)cvb1L1+0.7nfvbbb1ayAa
當fvb1>2fcvLu時
fayAa≤(0.5b1L1+nbuLu)fcv(2-8)
式中，n—每端箍板數(shù)量;bu—箍板寬度;Lu—箍板單肢的梁側(cè)混凝土的粘結(jié)長度;fv—鋼與鋼粘結(jié)抗剪強度設(shè)計值。
(3)斜截面粘結(jié)鋼板加固計算
當構(gòu)件斜截面受剪承載力不足時,按下圖所示方法粘結(jié)并聯(lián)U型箍板進行加固。此時斜截面受剪承載力
V≤Vo+2fayAalLu/S(2-9)
同時，必須滿足以下條件：
L≥(2-10)1.5u/S
式中，V—斜截面剪力設(shè)計值;V0—原構(gòu)件斜截面受剪承載力設(shè)計值;Aal—單肢箍板截面面積;S—箍板軸線間距。
