基于影响线原理的连续梁桥主动加固方法技术

本发明专利技术公开了一种基于影响线原理的连续梁桥主动加固方法，本方法首先对连续梁桥承载能力进行检算和鉴定，然后确定加固后复合结构需要达到正常使用极限状态的刚度和承载能力极限状态的强度；最后确定原结构和新增加固结构在连续梁桥结构正常使用状态刚度和极限承载能力状态强度的分摊比例。对原结构进行应力影响线分析，调整荷载以改变原结构的内力状态或应力状态，使得加固后的复合结构存在一定的预加应力。选择新增加固结构的材料和结构尺寸；在保持原结构的内力状态或应力状态下，在原结构上设置新增加固结构；最后撤除原结构的外加荷载，完成连续梁桥的主动加固。本方法具有布置灵活、传力均匀、施工简便和加固效果可控等优点。控等优点。控等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于影响线原理的连续梁桥主动加固方法


[0001]本专利技术涉及混凝土结构加固
，尤其涉及一种基于影响线原理的连续梁桥主动加固方法。

技术介绍

[0002]影响线表示结构中由沿结构跨度移动的单位载荷引起的内力、位移或反力等的数值（称影响值）随单位载荷作用位置变化的曲线，它可用于确定在多种载荷共同作用下的影响值，也可用于确定结构上移动载荷的最不利位置。
[0003]连续梁桥在当前大型跨越结构中得到了较为广泛的应用，由于交通荷载的增加、混凝土材质的劣化以及预应力的松弛，结构承载能力会发生不同程度的下降，因此在役连续梁桥不可避免的存在不同程度承载能力不足的问题。对于结构承载能力不足，目前大多采用增大截面、粘贴钢板、碳纤维板或碳纤维布的方式提高承载能力，如有裂缝的情况下，采用与注浆封闭相结合的方式。从加固原理而言，上述加固方式均为被动加固，被动加固可以有效提高结构极限承载能力，但无法改善其正常使用极限状态的应力状况，因此被动加固的混凝土结构再次发生开裂者较为常见。受结构型式制约，改变结构传力途径或受力体系的加固方法无法应用于常规混凝土结构的加固补强，主动体外预应力加固，则是作为桥梁加固的最后选择，但存在着对施工环境要求苛刻和造价高昂的问题。
[0004]从受力角度而言，加固后结构属于二次受力的复合结构，相对于原结构，新增结构在起作用之前，原结构底面已经产生一定的拉伸应变，即新增结构不可避免存在一定程度的“应力滞后”。如图1所示，上部为在复合结构自重（新增结构重力F
新增结构
和原结构重力F
原结构
）作用下的结构具体受力图，下部左侧为原结构截面及新增结构截面，下部右侧为复合结构自重作用下结构应力分布分析示意；结构应力分布分析示意；对于复合结构截面，在自重（等效为均布荷载：F
原结构
+F
新增结构
）作用下，相对于原结构，新增结构的“应力滞后”计算如下式：
作为一种被动加固方法，增大截面法的“应力滞后”程度与加固时原结构的应力状态有关。“应力滞后”程度大小有可能会使得原结构材料或新加固材料达到强度极限时，新加固材料或原结构材料还远未达到其极限强度，无法充分发挥新加固材料、原结构材料的承载能力，削弱复合结构正常使用极限状态性能，降低新加固材料的贡献度，虽可能对于结构极限承载能力不会带来决定性的影响，但在一定程度上无法充分利用新旧两种材料的承载潜力，造成资源的浪费。
[0005]例如，对于钢筋混凝土结构的增大截面加固，如果新加固混凝土“应力滞后”严重，在新、老混凝土交接处会产生裂缝并向外扩展；如果“应力滞后”情况不大（即恒载比例较小），根据新增结构和原结构的相对位置关系，新混凝土加固层应变增长相对更快，则会首先开裂。上述现象使得新、旧材料均无法充分发挥各自承载潜力，在一定程度上降低了复合结构的正常使用性能。
[0006]基于此，亟需一种既能够主动调整复合结构应力分布，减小新增加固结构“应力滞后”，提高复合结构弯曲变形协调水平，同时又能有效提高其正常使用状态下刚度和极限状态下强度的主动加固方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于影响线原理的连续梁桥主动加固方法，本方法克服传统被动加固方式的缺陷，有效解决原结构刚度和强度不足等问题，避免结构因刚度不足影响结构正常使用状态和强度不足影响极限承载状态，具有布置灵活、传力合理、施工简便和加固效果可控等优点。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术基于影响线原理的连续梁桥主动加固方法包括如下步骤：步骤一、通过技术状况评定，对连续梁桥承载能力进行检算和鉴定，根据连续梁桥结构当前承载能力要求和耐久性管养要求，确定加固后复合结构需要达到正常使用极限状态的刚度和承载能力极限状态的强度；步骤二、根据连续梁桥原结构和新增加固结构的材料弹性模量、强度、结合情况和相对位置，确定原结构和新增加固结构在连续梁桥结构正常使用极限状态刚度和承载能力极限状态强度的分摊比例；步骤三、根据结构力学原理，对原结构进行应力影响线分析，根据原结构和新增加固结构在复合结构中刚度和强度的分摊比例，通过调整影响线区域中某个区域的荷载来改变原结构的内力状态或应力状态，使得加固后的复合结构存在一定的预加应力；步骤四、根据新增加固结构在复合结构中的刚度和强度分摊比例，选择新增加固结构的结构尺寸；
步骤五、对原结构施行凿毛、植筋、立模板作业，保持原结构的内力状态或应力状态，在原结构上浇筑混凝土加固层形成新增加固结构；步骤六、待新浇筑混凝土加固层达到设计强度以后，撤除原结构的外加荷载，完成连续梁桥的主动加固。
[0009]进一步，所述步骤三中，调整影响线区域中某个区域的荷载包括对正影响线区域进行减载和/或对负影响线区域进行加载。
[0010]进一步，所述步骤三中，预加应力包括预拉应力和/或预压应力，预加应力通过加固前调整外加荷载、加固后释放外加荷载，实现对加固后复合结构应力分布状态的主动调整。
[0011]进一步，所述步骤三中，调整影响线区域中某个区域的荷载是轴力、弯矩和剪力中的一种或多种组合。
[0012]进一步，所述步骤五中，原结构与混凝土加固层之间设有粘接层，使得原结构与混凝土加固层有效结合。
[0013]由于本专利技术基于影响线原理的连续梁桥主动加固方法采用了上述技术方案，即本方法对连续梁桥承载能力进行检算和鉴定，确定加固后复合结构需要达到正常使用极限状态的刚度和承载能力极限状态的强度；确定原结构和新增加固结构在连续梁桥结构正常使用状态刚度和极限承载能力状态强度的分摊比例；对原结构进行应力影响线分析，调整荷载改变原结构的内力状态或应力状态，使得加固后的复合结构存在一定的预加应力；选择新增加固结构的材料和结构尺寸；在保持原结构的内力状态或应力状态下，在原结构上设置新增加固结构；撤除原结构的外加荷载，完成连续梁桥的主动加固。本方法克服传统被动加固方式的缺陷，有效解决原结构刚度和强度不足等问题，避免结构因刚度不足影响结构正常使用状态和强度不足影响极限承载状态，具有布置灵活、传力均匀、施工简便和加固效果可控等优点。
附图说明
[0014]下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：图1为传统增大截面加固法复合结构“应力滞后”示意图；图2为本方法实施例中连续梁桥常见承载能力不足引起的裂缝示意图；图3为本方法实施例中连续梁桥主跨跨中截面弯矩影响线示意图；图4为本方法实施例中连续梁桥边跨跨中截面弯矩影响线示意图；图5a和图5b为本方法实施例中连续梁桥墩顶截面负弯矩影响线示意图；图6a和图6b为本方法实施例中连续梁桥墩顶附近截面剪力影响线示意图。
具体实施方式
[0015]本专利技术基于影响线原理的连续梁桥主动加固方法包括如下步骤：步骤一、通过技术状况评定，对连续梁桥承载能力进行检算和鉴定，根据连续梁桥结构当前承载能力要求和耐久性管养要求，确定加固后复合结构需要达到正常使用极限状态的刚度和承载能力极限状态的强度；步骤二、根据连续梁桥原结构和新增加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于影响线原理的连续梁桥主动加固方法，其特征在于本方法包括如下步骤：步骤一、通过技术状况评定，对连续梁桥承载能力进行检算和鉴定，根据连续梁桥结构当前承载能力要求和耐久性管养要求，确定加固后复合结构需要达到正常使用极限状态的刚度和承载能力极限状态的强度；步骤二、根据连续梁桥原结构和新增加固结构的材料弹性模量、强度、结合情况和相对位置，确定原结构和新增加固结构在连续梁桥结构正常使用极限状态刚度和承载能力极限状态强度的分摊比例；步骤三、根据结构力学原理，对原结构进行应力影响线分析，根据原结构和新增加固结构在复合结构中刚度和强度的分摊比例，通过调整影响线区域中某个区域的荷载来改变原结构的内力状态或应力状态，使得加固后的复合结构存在一定的预加应力；步骤四、根据新增加固结构在复合结构中的刚度和强度分摊比例，选择新增加固结构的结构尺寸；步骤五、对原结构施行凿毛、植筋、立模板作业，保持原结构的内力状态或应力状态，在原结构上浇筑混凝土加固...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦明东，宋玉，徐义，陈延安，高敏，
申请(专利权)人：上海同济建筑工程有限公司，
类型：发明
国别省市：