桥梁加固薄弱构件分阶段受力特点

桥梁结构自重较大，一般均采用带载加固。构件自重及恒载由原梁承担，活载由加固后的截面承担。桥梁加固薄弱构件承载力计算，应考虑分阶段受力特点，按两阶段受力构件计算。

桥梁加固薄弱受弯构件正截面加固补强方法很多，从加固部位上可划分为拉区加筋类和压区加混凝土类两种：

①拉区加筋类：在受拉区直接加焊钢筋、粘贴钢板或粘贴高强复合纤维布(碳纤维、芳纶纤维)，或在受拉区增设预应力钢筋(体外预应力筋或首先锚固于体外，然后通过喷注高强抗拉复合砂浆形成的有粘预应力筋)，对梁体施加预应力，对薄弱构件正截面进行加固补强。从作用原理上分，前者属于被动加固，后者属于主动加固。

拉区加筋类加固构件的受力特点是，后加补强材料只承受活载引起的内力，构件的破坏由原梁的受拉钢筋控制。特别是在拉区直接粘贴的高强复合纤维，由于受原梁变形的限制，在极限状态下，其应力达不到其抗拉强度设计值。设计时，必须考虑分阶段受力特点，合理地确定极限状态下后加补强材料的极限应力。若不考虑加固构件的分阶段受力特点，过高地估计了后加补强材料的作用，设计是不安全的。

②压区加混凝土类：采用加厚桥面板的方法，对混凝土受压区进行补强，增加梁的有效高度，亦可达到提高构件承载力的目的。对压区加混凝土类构件来说，由于考虑混凝土的塑性发展，分阶段受力影响不大，其承载力可按一般钢筋混凝土构件计算。

桥梁加固薄弱构件斜截面―般采用粘贴钢板(或其他复合纤维材料)增加斜筋或箍筋截面面积进行补强。后加钢板(或其他复合纤维材料)只承受活载引起的剪力，设计时亦应考虑分阶段受力特点。采用竖向(或斜向)有粘结预应力加固斜截面，可以提高后加补强材料的利用效率。

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4-2 直接加筋类加固钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯承载力计算

　直接加筋类加固钢筋混凝土受弯构件系指在梁(或板)的受拉区直接加焊钢筋、粘贴钢板或粘贴高强复合纤维材料的加固方法的统称。尽管后加补强材料的力学特性不同，但其工作原理是一样的。

　桥梁加固钢筋混凝土受弯构件承载能力极限状态计算是加固设计最核心的问题。加固构件正截面抗弯承载力原则上应按《桥规JTG D62》第5．2．1～5．2．5条的有关公式计算，但应考虑分阶段受力的特点和结构损伤(钢筋腐蚀)的影响。

一、计算基本假设

笔者在试验研究的基础上，引入下列基本假设作为直接加筋类桥梁加固钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯承载力计算的依据：

 ①桥梁带载加固应考虑分阶段受力特点，一期荷载效应(构件自重及恒载效应)由原梁承担，截面应力(或应变)按开裂的钢筋混凝土弹性体由材料力学公式计算；二期荷载效应(活载效应)由加固后的截面承担。

②不同受力阶段的截面变形均符合平截面假设。

③在极限状态下，截面受压边缘混凝土的应变达到极限值εcu＝0．0033。截面受压区混凝土的应力按简化的矩形应力图计算，矩形应力图的宽度取实测混凝土抗压强度设计值fcd，矩形应力图高度取x2=βx02(式中x02为二期荷载效应作用后截面变形零点至截面受压边缘的距离，β为受压区高度折减系数，对C50及以下混凝土，取β=0．8)。

④在极限状态下原梁受拉钢筋应力取抗拉强度设计值fsd，受压钢筋的应力取抗压强度设计值f'sd，原梁受拉钢筋的极限拉应变取0．01。

 ⑤在极限状态下，后加钢筋(或其他高强复合纤维材料)的应力由其应变确定，即取σR=εRER，但应小于其抗拉强度设计值fRd。后加钢筋(或其他高强复合纤维材料)的应变εR，根据分阶段受力特点，由截面变形条件确定。

二、基本方程式

根据上述基本假设建立的直接加筋类桥梁加固钢筋混凝土受弯构件