《桥梁养护与加固》教案

1江西理工大学应用科学学院教案2011～2012学年第二学期分院(系、部)：建设工程系教研室：土木工程教研室课程名称：《桥梁养护与加固》授课对象：土木（路桥）主讲教师：桂勇联系电话：[phone]使用教材：《桥梁养护与加固》2打印说明1、A4纸双面打印。2、左边装订。3第一章绪论章节题目第一章绪论教学学时2教学目的1、了解国内外桥梁养护的现状2、掌握桥梁养护加固的基本概念3、了解桥梁加固改造特点教学重点1、桥梁养护加固的基本概念2、桥梁加固改造满足的基本条件教学难点1、桥梁加固改造特点2、桥梁加固改造计算原则教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第一章绪论第一节概述一、国外公路桥梁养护现状1、公路桥梁普遍存在的问题：承载能力降低、通行能力不足，不能满足迅速发展的交通事业的需求，原设计标准低、结构构件老化，各种材料强度降低2、桥梁养护方面的问题：①如何正确评价现有桥梁的实际承载能力与安全度②如何及早检查发现桥梁产生的损坏及异常现象，正确地检定结构物的损坏程度，从而采用合理的维修加固方法③桥梁损坏与维修加固的实际应用④桥梁维修加固新技术⑤桥梁设计与维修管理的关系⑥桥梁维修加固的展望。3、成就：1）桥梁检测：美国。①无损检测（NDE）：涡流仪，磁试验透入试验，X射线试验，超声试验②砼（半）探伤检测技术：如拨拉（间接抗剪、抗拉强度）、拉伸（抗拉强度）、折断（抗折模4量）、WINDSON试验（抗贯入）、TESCON试验（应力—应变关系）、CORES试验（强度）、成熟度法（温度与时间关系）和渗透性试验（氯离子、电和气体渗透）等。③超导材料技术检测砼结构钢筋锈蚀度2）桥梁评定：各国制定模糊分级排序的国家标准。美国主要采用桥梁缺陷分级标准；英国主要采用桥梁检测优先级标准；日本、加拿大主要采用了荷载效应的修正法进行承载能力评定法。3）桥梁技术改造：发达国家发展已趋成熟：专业化、标准化方向发展4）桥梁养护管理系统：美国、日本、丹麦等发达国家先后建立了完善的桥梁养护管理计算机系统，并通过系统研究形成了一套完整的桥梁检测、评定与技术改造体系。二、我国公路及桥梁现状我国公路桥梁主要技术缺陷：设计荷载标准偏低，承载能力不足；通行能力不足；人为及自然因素引起结构的损坏；超期服役；超负荷使用；设计、施工的先天不足；养护维修或加固措施不当。我国桥梁检测、评定与加固方面同西方发达国家差距：1、桥梁检测手段和仪器设备的开发研制；2、桥梁检测、评定、加固的系统化及标准化；3、加固维修材料和工艺设备；4、相关技术标准、应用规程及施工指南的制定。桥梁养护的工作内容主要有以下几方面：1)技术状况检查；2)建立和健全完善的桥梁技术档案；3)桥梁构造物的安全防范；4)桥梁构造物的经常保养、维修和加固。第二节桥梁养护维修与加固的基本概念一、桥梁的养护维修1、定义：指为保持桥涵及其附属物的正常使用而进行的经常性保养及维修作业，预防和修复桥涵灾害性损坏与提高桥涵质量、服务水平而进行的改造。2、分类：按工程性质、规模大小、技术难易程度划分为小修保养、中修、大修、抢修工程四类。51）小修保养工程：对公路桥涵及其工程设施进行预防性保养和修补轻微损坏部分使其经常保持完好状态的工程项目。由基层管理机构在年度小修保养定额经费内，按月（旬）排计划，经常进行。2）中修工程：对公路桥涵及其工程设施的一般性磨损和局部损坏进行定期的维修与加固，使其恢复原状的小型工程项目。由基层管理机构按年（季）安排计划并组织实施。3）大修工程：对桥涵及其工程设施的较大损坏进行周期性综合修理，以全面恢复到原设计标准,或在原技术等级范围内进行局部改善和个别增建，以逐步提高通行能力的工程项目。4）抢修工程:当桥涵因水毁等自然灾害及超载、意外事故造成交通中断或者严重影响通行的破坏而采取迅速恢复交通的工程措施。小修保养、中修工程，主要是对危害桥梁正常运营的部分进行修缮。大修工程主要针对病害严重、技术状况较差的桥梁。二、桥梁的加固1、定义：对有缺陷的桥梁主要承重构件进行补强，改善结构性能，恢复和提高桥梁结构的安全度，提高其承载能力通过能力，以延长桥梁的使用寿命，使整个桥梁结构可满足规定的承载力要求，并满足规定的使用功能需求。2、对象：三～五类桥梁，临时需要通过超重车的桥梁3、目标：强度、刚度、稳定性、耐久性三、桥梁的技术改造1、定义：是一个综合性的概念，包括桥梁的加固补强、桥梁拓宽、桥梁抬高、桥梁平面线形改善等多项工作，凡是利用原有桥梁结构，通过特定的技术措施，使原桥梁结构荷载等级提高、通行能力增强、使用性能得到改善的，统称为桥梁技术改造。第三节桥梁加固改造特点一、桥梁加固改造中的技术分类1、加固补强薄弱构件2、增设辅助构件3、改变结构体系4、更换构件5、桥梁拓宽66、其他上部结构的特殊改造方法7、墩台基础处治8、桥台加固处治9、桥墩加固处治二、加固改造的一般特点1、尽可能少地扰动原结构，特别是主要承重结构，以策安全。2、交通要求：施工工艺简单且容易操作便、施工速度快、工期短。3、加固改造的施工面狭窄、拥挤，常受原有结构物的制约。4、补强加固施工往往相邻结构构件也产生影响。5、要求施工人员更加注意操作安全与施工质量，严格进行施工管理。6、加固改造的方案拟定与设计计算要充分考虑新、旧结构的强度、刚度与使用寿命的均衡，以及新、旧结构共同工作，特别应注意新增砼部分在达到一定的龄期前仅仅只能作为恒载来考虑。7、加固改造方案应尽可能周密考虑增加和减少对原结构的影响，旧结构的拆除与新结构的补加在有些桥梁结构形式中应考虑减载加载程序；对大多数桥梁结构，以增加最少的荷载为宜。三、加固改造的技术要求1、技术改造方案及实施应尽量减少对原有结构的损伤，并充分利用原有的结构构件的承载能力，且应保证原有结构保留部分的安全性与耐久性。对于确无利用价值的构件则予以报废、拆除，但其材料应尽可能考虑量回收。2、加固改造应做到可靠、安全、耐久，满足使用要求，这实际上是对桥梁进行技术改造的基本要求与目的。3、加固改造工程在施工过程中应尽量中断或少中断交通，改造工程的技术经济指标应包括由于交通受阻等所带来的经济损失。4、加固改造工程的施工应是技术上简易可行，施工上方便，所要求的机具设备尽量简单易操作，且应重量轻，体积小。5、加固改造应尽可能地采用轻质材料，也应尽可能的探索使用新材料。76、基础不均匀沉降、其它偶然因素等原因而导致的上部结构的损伤，在进行补强加固时应同时考虑采取消除、减小或抵御为这些不利因素的措施四、加固改造工程必须满足的基本条件1、桥梁经技术改造后，其结构性能、承载能力与耐久性等都能满足使用上的要求。2、具有较明显的经济效益和社会效益。对各种技术改造方案进行技术经济比较，指标：1）结构改善系数：就是表示经加固改造后桥梁承载能力（通过活荷载的能力，转换为设计荷载作用下的挠度值）提高的百分率，即k=𝑄2−𝑄1𝑄1×100%，k=𝑓2−𝑓1𝑓1×100%2）成本效益系数：单位成本所得的结构改善系数。=k五、技术改造的设计计算原则1、应按现行《公路桥涵设计规范》进行设计，改造后的桥梁的使用荷载作用下，原有结构及新增加结构各部分的强度、刚度及裂缝限值等均应符合规范要求。2、应明确加固改造的具体目标，以确定加固改造设计计算方法。3、当仅要求提高原桥的承载能力时，改造工程可在原有结构保持恒载应力状态下进行。此时，原有结构的全部恒载及补强加固所增加的恒载，可以考虑由原构件（截面）承受，活载则由原结构和新增构件（截面）共同承担。4、若原有结构构件的应力已接近或超过容许限值，需要减少桥梁的恒载应力时，则应采取卸载措施，使桥梁在卸载部分恒载的状态下进行加固改造工作。此时，新增构件（截面）除与原有构件共同承受活荷载外，还承受原有结构的一部分恒载，因此，新旧结构按整体受力计算。5、设计时应周密考虑并采取必要措施保证新旧结构、新旧砼的整体性并能共同工作。新旧结构的砼往往会由于收缩不同而导致结构内力重分布，从而引起新旧砼结合面因较大的拉应力而开裂，这会影响结构的整体性。因此，在设计时应注意尽量减小砼收缩的不利影响而采取相应的措施，如可采用微膨胀砼。6、设计计算的力学图式应充分考虑已损坏结构的实际受力状态，这种力学图式不能使设计结果偏不安全。7、恰当考虑利用原有结构的承载能力，不易过分对其进行挖潜。六、技术改造工程设计的工作程序81、根据桥梁管理系统的资料，初步确定需要进行加固改造的桥梁（主要是三、四类桥梁）。2、实地初步调查（一般检查）上述桥梁的病害，并分析病害发生的原因；查找原桥技术资料。3、调查并确定加固改造的目的、要求及技术标准。4、原桥承载能力及技术状况的评定与理论分析，确定是否进行特殊检查，如动静载测试。5、确定测试方案，并进行特殊测试，进一步确定是进行加固改造还是将桥梁废弃。6、技术改造方案的拟定与设计计算。7、施工图绘制及工程数量与预算编制。8、加固完成后的验收和测试。思考与习题：1、名词解释：桥梁的养护维修、桥梁技术改造、结构改善系数、成本效益系数2、简述我国桥梁检测、评定与加固方面同西方发达国家差距。3、桥梁的养护维修的种类有哪些？4、桥梁技术改造的技术要求和一般特点是什么？5、桥梁技术改造工程的设计原则和工作程序是什么？6、桥梁加固改造必须满足的基本条件是什么？9第二章公路桥梁检查章节题目第二章公路桥梁检查教学学时2教学目的1、了解桥梁检查的分类2、熟悉桥梁各种检查的概念和基本程序3、掌握桥梁各种检查的方法、成果教学重点1、桥梁各种检查的概念和基本程序2、桥梁各种检查的方法、成果教学难点1、各种桥梁上部结构检查的重点部位2、桥梁裂缝检查的方法教具和媒体使用多媒体课件教学后记教学内容与过程第二章公路桥梁检查1、经常检查：日常检查，主要指对桥面设施、上部结构、下部结构和附属构造物的技术状况进行日常巡视检查，及时发现缺损并进行小修保养工作。2、定期检查：指为评定桥梁的使用功能，制定管理养护计划提供基础数据，按规定周期，对桥梁主体结构及其附属构造物的技术状况进行定期跟踪的全面检查。3、特殊检查：指查清桥梁结构的病害原因、构件破损程度、承载能力、抗灾能力，确定桥梁技术状况的工作。分为应急检查和专门检验。4、应急检查：指当桥梁遭受洪水、流冰、漂流物、船舶撞击、滑坡、地震、风灾和超重车辆自行通过等自然灾害或事故后，应立即对结构作详细检查。查明破损状况，采取应急措施，尽快恢复交通。5、专门检查：指对需要进一步判明损坏原因、缺损程度或使用能力的桥梁，要求针对病害进行专门的现场试验检测、检算与分析等鉴定工作，以便进行有效的养护。第一节经常检查10一、定义：经常性检查又叫日常检查或例行检查，以直接目测为主，配合简单工具量测。二、负责单位：县级公路管理机构专职桥梁养护工程师（或技术员），每月至少进行一次。进行扫视性检查，当场填写桥梁经常检查记录表。三、注意事项：1、桥面铺装是否平整，有无裂缝，局部坑槽、积水、沉陷、波浪、碎边，砼桥是否有剥离、渗漏，钢筋是否锈蚀，桥头有无跳车。2、排水设施是否良好，桥面泄水管是否堵塞和破损。3、桥面是否清洁，有无杂物堆积，杂草蔓生。4、伸缩缝是否堵塞卡死，联接部件有无松动、脱落、局部破损，支座是否完好．5、人行道、缘石、栏杆、扶手和引道护栏（柱）有无撞坏、断裂、松动。错位、缺件、剥落、锈蚀等。6、河床是否受到冲刷而下切以至低于设计标高。7、墩台的基础是否受到冲刷变形、下沉。8、墩台是否受到船只或漂浮物撞击而受损。9、翼墙（侧墙、耳墙）有无开裂、风化剥落和异常变形。10、锥坡、护坡有无局部塌陷，铺砌面是否塌陷、缺损，有无垃圾成堆。灌木杂草丛生。桥头排水沟和行人台阶是否完好。11、交通信号、标志、标线、照明设施是否完好。12、当在定期检查中发现桥梁重要（部）构件存在明显缺陷，达到三～五类技术状况（详见第三章）的病害时，应向地（市）级公路管理机构专职桥梁养护工程师及时汇报。第二节定期检查一、目的：建立结构管理和养护档案，为桥梁养护管理系统采集结构技术状况动态数据。二、负责单位：地（市）级公路管理机构的专职桥梁养护工程