[发明专利]一种基于力筋应力测试结果的混凝土桥梁加固设计方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁结构工程技术领域，具体来说，涉及到一种基于力筋应力测试结果的混凝土桥梁加固设计方法。

背景技术

随着桥梁运营时间的增加、交通量的不断增长、车辆载重的提高、桥梁损伤的累积，以及材料性能的恶化，桥梁的承载能力也会随之降低，为了保证道路桥梁运输的安全，需要对在役桥梁进行加固处理。目前常用的桥梁加固方法有：增大截面法、粘贴钢板法、粘贴纤维复合材料加固法、体外预应力加固法和改变结构体系法等。由于被动加固中新加固材料是在原结构材料已经受力后才开始持力的，因此加固设计中必须考虑结构材料分阶段受力的特点。

然而，由于目前有关在役桥梁损伤后结构的抗弯刚度诊断技术还处于起步阶段，对在役桥梁纵桥向抗弯刚度还无法做到准确识别，对于被加固结构、特别是预应力混凝土结构控制截面受压区混凝土及受拉区力筋和钢绞线的实际受力状态，还很难建立可靠的数学力学模型。现阶段《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)第5.2.6条中，仅对钢筋混凝土结构，建立了明确的有关原结构开裂后受压区混凝土和受拉区力筋应力状态的计算模型，而对于预应力混凝土结构，规范中并没有明确的计算方法。另外，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)第4.2.1条有关挠度验算中，对允许开裂的构件，结构的抗弯刚度可采用0.8ECI，不允许开裂的构件可采用ECI。但对于结构纵桥向不同位置损伤程度不同的构件的实际抗弯刚度如何取值未作明确规定，因此损伤后各单元实际的内力大小也无法求得，结构受压区混凝土和受拉区力筋的应力状态也无法计算，所以加固设计时分阶段受力是无法考虑的。

可见，如何针对我国旧桥维修和加固技术的发展现状，考虑结构分阶段受力的特点，制定合理的加固方法，已成为摆在广大桥梁工程者面前迫切需要解决的重大技术难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种结果准确可靠的基于力筋应力测试结果的混凝土桥梁加固设计方法。

本发明所述的一种基于力筋应力测试结果的混凝土桥梁加固设计方法，所述加固设计方法具体为：

1)首先对待加固桥梁进行承载能力检算，如果待加固桥梁控制截面的承载能力不满足设计及规范要求，则需要对该桥进行加固处理；

2)选用测试系统，所采用的测试系统包括钢绞线2、表面应变计3、保护层混凝土凿除区4、应力释放点5、数据采集仪6和切割机7；

3)安装测试系统，所述钢绞线2包裹在保护层混凝土凿除区4中；将受拉区待测钢绞线2的保护层混凝土、波纹管及浆体凿除，凿除宽度和深度以露出钢绞线2为准，长度为25-30cm，并将钢绞线2表面混凝土清除干净，形成保护层混凝土凿除区4；在已经凿除波纹管和浆体的钢绞线2的一股钢丝上顺钢丝轴向粘贴表面应变计3，沿该根钢绞线2的轴线方向依次数到第n-1根，n为钢绞线股数，找出同股钢丝，将该点作为应力释放点5进行切割，记录力筋应变释放结果，并对测试过程中的测试误差进行修正处理；所述数据采集仪6通过导线连接在表面应变计3上；所述切割机7在应力释放点5处将待测钢丝切断；

4)根据平截面假定原则，利用力筋应变释放结果推求外粘贴高强度纤维材料的设计抗拉强度；

5)根据外粘贴高强度纤维材料的设计抗拉强度，估算后加固外粘贴高强度纤维材料面积，并结合粘贴处结构构造尺寸，合理设计后加固材料截面尺寸，该设计截面积大于等于估算面积，然后重新计算加固后桥梁控制截面的特征，并对控制截面的承载能力进行复核；

6)在待加固桥梁受拉区粘贴高强度纤维材料，并在主梁和外粘贴加固材料之间抹环氧树脂胶。

本发明所述的一种基于力筋应力测试结果的混凝土桥梁加固设计方法，所述表面应变计3为金属表面应变计或钢筋表面应变计。

本发明所述的一种基于力筋应力测试结果的混凝土桥梁加固设计方法，所述钢绞线股数n为7股。

本发明所述的一种基于力筋应力测试结果的混凝土桥梁加固设计方法，所述高强度纤维材料为钢板、碳纤维布或碳纤维板。

本发明所述的一种基于力筋应力测试结果的混凝土桥梁加固设计方法，所述步骤1)中截面的承载能力的计算方法具体为：

①当混凝土受压区高度x≤h_f'时，其截面的承载力应按下列公式计算：

混凝土受压区高度应按下列公式确定：