桥梁加固技术及其在埃塞MODJO桥中应用开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1 研究目的及意义

近年来，我国桥梁建设取得举世公认的成绩，但随着交通运输量的快速增长一大批桥梁进入服役中期，桥梁病害问题日益突出，危桥里程逐渐增多，我国桥梁建设已进入新建和维护并重的过渡期。

桥梁建成投入使用后，因反复承受车辆的磨损、冲击，遭受暴雨、洪水等自然力的侵蚀，甚至在地震、强风等不可抗力的作用下损伤，加之交通运输量和汽车载重的大幅增加，导致早先设计的桥梁承载能力日趋不足，使用功能的行车服务质量日趋下降，严重影响了行车舒适和行车安全。

然而，危桥进行重建，需要耗费较多的资金，也需要较长的施工工期。对现有旧桥进行有计划、 有步骤的加固改造后，可提高其承载能力，延长其服役期，用较少的资金满足交通运输的实际需求。另外，随着桥梁加固技术的发展，新材料的运用，新工艺的开发，桥梁加固方案的经济性与可行性优势日趋明显。

MODJO桥位于埃塞俄比亚MODJO市，是连接往北埃塞首都亚的斯亚贝巴的重要通道，在该地区的交通路网里具有重要地位。该桥为四跨梁桥，其中三跨为连续梁，另一跨为简支梁。桥面净宽8.1米，全长91米，各孔梁长依次为15米（简支）、22米、32米、22米。上部结构为四梁式钢筋混凝土T梁，下部结构为重力式墩台。近年来当地交通荷载逐渐提升，该桥出现较大挠度以及腹板工作裂缝，应当地政府要求加固该桥，要求达到公路二级荷载水平。

毕业论文是大学生活最后的一环，我想借此机会了解学习桥梁加固技术的发展，并结合实例学习桥梁加固技术的一般方法。因此，本文准备立足现有桥梁加固技术，基于MODJO桥的实际情况，完成方案比选，分别对该桥的上部构造和下部构造进行加固设计计算，并提出相应的施工方案。

2 研究现状

2.1桥梁加固技术研究现状

中国拥有巨大的桥梁加固市场，国内外众多远见卓识的工程技术人员将注意力转移到这方面来。国外很多先进加固技术涌入中国市场，各种加固公司应运而生，推进了我国桥梁加固工作的发展。

国内桥梁专家张树仁提出^[1]，桥梁加固方案因根据桥梁病害诊断分析和损伤鉴定评估来分清加固性质，明确加固目的。据加固目的不同可分为承载力加固、使用功能加固、耐久性加固和抗震加固四中情况。而桥梁加固补强的方法分为两大类：第一内为改变结构体系，调整结构内力，减轻原梁负担；第二类为加大截面尺寸和配筋，加固薄弱构件，而这一类从加固部位可分为拉区加筋类和压区加混凝土类两种。拉区加筋类指在梁的受拉区直接粘贴钢筋（或其他高强度复合纤维材料）或采用预应力钢筋对梁进行补强。压区加混凝土类只采用加厚桥面板的方法，对梁的受压区进行补强。

张教授也多次强调，桥梁加固一般采用带载加固，后加补强材料在极限状态下也远达不到其抗拉强度设计值，无法发挥高抗拉材料的性能。考虑到后加补强材料应变滞后带来的浪费，他推崇“主动加固”，也就是对后加补强材料施加预应力。

在中国交通运输部颁布的《公路桥梁加固设计规范》中，规范给出了五中加固方法，分别为增大截面加固法、粘贴钢板加固法、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加固法。并且针对不同桥型，给出了梁桥加固、拱桥加固、悬索桥和斜拉桥加固、钢混组合结构桥梁加固、桥梁下部结构及基础加固的一般规定、加固方法、计算及构造要求。也提到了桥梁抗震加固的方法及预防措施和混凝土裂缝处理的一般方法。

2.2体外预用力加固技术发展现状

针对MOJDO桥的实际情况，我们主要了解体外预应力法加固钢筋混凝土梁桥的发展历史。

体外预应力技术发源于法国,1934年由德国工程师Franz Dischinge进一步完善,引入了转向及锚固装置的设计,并申请了相应的专利。世界上最早的体外预应力桥梁是德国的Aue桥,于1937年建成。1950至1952年期间,在比利时、法国、古巴等地先后建成十余座体外预应力桥梁,由于早期体外预应力设计和施工水平的技术缺陷,运用体外预应力建成的桥梁后期常会出现结构缺陷、钢筋腐蚀等情况,影响桥梁的正常使用,在此后的一段时间内,体外预应力技术并未有所发展,且较少被应用于工程当中。在20世纪70年代，预应力钢束的耐久性问题得到了很好的解决之后,体外预应力技术又逐渐地被应用在桥梁加固工程当中,并取得了不错的效果。

目前体外预应力技术在国外得到广泛应用，国外具体工程实例见下表：

序号	国外体外预应力加固桥梁工程实例
1	1990年,瑞典的Massongex大桥进行了体外预应力加固,原桥为4孔不等跨连续梁,全长232m。
2	1991年,加拿大的路朗梅尔桥进行了体外预应力加固,该桥为3跨现浇节段式箱梁桥。
3	瑞士的Rheineck公路桥在进行了体外预应力加固后,活载等级提高了3倍,且该桥在体外预应力加固时,采用了新形式的管道技术,使加固效果有明思的提高。
4	日本的Kireuriwari连续梁桥建成与1979年,经过多年使用后出现跨中挠度过大及裂缝等病害,严重影响使用,后经体外预应为加固,病害得很好的解决,桥梁各项性能均能满足设计荷载的使用要求。

国外体外预应力加固技术研究主要成果如下：

1995年，TanK.H进行了钢筋混凝T梁的体外预应力试验,验证体外预应力加固对混凝土T梁抗弯性能的影响。实验证明体外预应力可有效增强混凝土梁的抗弯强度。1996年,Songkiat.Matupayont等学者对一定数量的体外预应力梁的试验结果进行分析研究,总结出预应力加固混凝土梁在极限状态下应力增量的计算公式。1997年,Che.Khoon.Ng和Kiang.Hwee.Tan对体外预应力加固的钢筋混凝土T梁进行抗弯性能试验，由此提出来极限状态下体外预应力筋的应力增量的公式。2005年,Young Hoon Park等过对体外加固后的桥梁进行了动静载试验,收集的试验数据表明:体外加固后的桥梁,在运营阶段体外钢筋的预应力损失并不会对桥梁承载能力造成明显影响,且加固后桥梁的动力响应与加固前没有明显区别。

体外预应力加固技术自70年代引进，在我国也得到了越来越多的运用,国内具体工程实例见下表：

序号	国内体外预应力加固桥梁工程实例
1	山西渭河桥是钢筋混凝土简支T梁桥,跨中挠度过大,经过体外预应力加固后,下挠的问题得解决,且荷载等级提高,从汽-10级提高到汽-15级。
2	1993年,上饶市的灵犀大桥进行了体外预应为加固,原桥为7孔不等跨钢筋混凝土简支T型梁桥,全长120m,采用高强体外预应力钢丝束加固,加固后桥梁的汽车荷载等级有很大提高。
3	2003年,三门峡黄河大桥进行体外预应力加固,原桥为6孔预应力混凝土连续刚构桥, 全长1310m ，跨径分布为195m 4xl60m 105m,加固时采用体外预应力结合粘贴钢板,加固后有效解决原桥的裂缝及跨中挠度过大的问题。
4	江西省药湖高架桥设计汽车荷载为汽超-20级,多年使用后主梁现多处工作裂缝,且承载能力已不满足设计要求,使用体外预应力加固后,主梁承载能力有很大提高,满足了设计要求。

我国的体外预应力加固研究始于上世纪80年代,主要成果如下：

90年代初,东南大学吕志涛教授带领课题组通过加固梁的抗弯、抗剪试验,总结出T体外预应力加固设计理论及计算方法。1992年,铁道部完成了体外预应力的试验,牛斌等学者通过对此试验结果的分析研究,编写出了体外预应力梁非线性计算方法及计算程序。1997年,张树仁教授等通过体外预应力加固钢筋混凝止T梁的试验,提出了体外预应力结构极限强度计算公式。2000年,牛斌提出了体外预应力混凝土梁计算时的塑性铰理论,并以此为基础总结了体外预应力梁极限状态的计算公式。2003年,徐海军等学者利用非线性有限元软件,建立了体外预应力梁的模型,综合考虑了几何非线性、材料非线性及二次效应等对体外预应力混凝土梁的影响,通过对转向处体外预应力筋的滑移研究,编写出相应的计算程序,方便了对主梁的弯曲性能的研究。同济大学李国平完成的"体外预应力混凝土桥梁实验研究"等。

经过几代人的研究，体外预用力加固技术已经广泛运用在桥梁加固工程中，但针对不同特殊桥型，往往还存在技术难题，在锚固及转向装置方面，也还有很多问题需要进一步试验研究。

2. 研究的基本内容与方案

3 基本内容

3.1 研究内容

1）桥梁加固技术综述

基于桥梁加固技术研究现状，介绍桥梁加固技术的分类，并各种具体的加固方法的基本思路、适应情况、作用功能和优缺点加以分析。

3. 研究计划与安排

4 进度安排

接学校《关于进一步加强2016届毕业论文工作》的通知，学生应于3.20日前上传开题报告，5.25日前上传阶段性成果，5.30日前上传最终成果，6.8日前完成答辩。并结合自己论文的实际情况，制定进度安排如下表：

序号	周数	完成任务
1	1	接受熟悉课题
2	2-3	开题报告
3	4	认识桥梁加固方法及进行方案比选
4	5	熟悉计算软件、计算要素和流程
5	6-7	桥梁上部结构加固设计
6	8-9	锚固及转向块等局部设计
7	10-11	桥梁下部结构加固设计
8	12	施工图绘制
9	13	推荐施工方案
10	14	毕业论文整理
11	15-16	准备毕业答辩

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献

[1]. 张树仁, 王宗林. 桥梁病害诊断与改造加固设计[m]. 北京:人名交通出版社, 2006.

[2]. 叶见曙. 结构设计原理[m]. 北京:人民交通出版社, 2014.

[3]. jtg/t j22-2008, 公路桥梁加固设计规范[s].