第四節(jié)

結構整體加固同濟大學土木工程學院

結構加固改造理論與技術第四節(jié)

結構整體加固整體加固改造原因改變豎向力傳力路徑加強結構整體性、穩(wěn)定性改變側向力傳力路徑（剛度比值）改變節(jié)點連接特性托換改造加固2023/2/221整體加固改造原因2023/2/23整體加固原因年久失修、災害破壞、使用功能變化安全性（承載力）、適用性（振動、撓度）整體改造原因使用面積—拆除隔墻視野遮擋--無柱空間（a）拔柱前（b）拔柱后增加構件方法--原結構的構件與構件間增設一個新的構件（如兩榀屋架間加設一榀新的屋架，兩個大梁間增設一個新梁，柱網間加設一個新柱等）原理--減少作用在原構件上的荷載適用性--該方法一般適用于單層工業(yè)廠房，或增設新構件后不影響使用要求的多層房屋的樓面梁、柱的加固。優(yōu)點--該方法施工時不破損原結構，因此施工安全。2023/2/242改變豎向傳力路徑-豎向荷載高效地傳遞給豎向承重構件增加支點原理—增加支座減小計算跨度適用性--外觀和使用功能要求不高的結構加固經常用于搶險工程曾加結構剛度，減小撓度和振動優(yōu)點--簡單、可靠、易拆卸缺點--易損害建筑物的原貌和使用功能，可能減小使用空間。2023/2/252改變豎向傳力路徑增加支點剛性支點法彈性支點法2023/2/262改變豎向傳力路徑

圖8.4.27剛性支點加固1-原結構；2-加固件圖8.4.28彈性支點加固1-原結構；2-加固件增加支點剛性支點法彈性支點法2023/2/272改變豎向傳力路徑圖8.4.29陽臺板受力模型(a)原陽臺板（一端固定，另一端自由）；(b)加固后陽臺板（一端固定，另一端鉸接）桁架下設撐桿2023/2/282改變豎向傳力路徑圖8.3.3.23撐桿構件加固屋架（a）拉桿錨固柱上；（b）拉桿錨固無間支座處；（c）拉桿錨固中間節(jié)點處桁架下設撐桿2023/2/292改變豎向傳力路徑桁架的彈性支點法-等效為普通梁（a）軸力最大值2.9

（b）軸力最大值1.9圖8.3.3.11桁架變?yōu)閾螚U式結構設置拉（桿）索原理：拉索有預應力—雙向彈性支點拉索無預應力--單向彈性支點2023/2/2102改變豎向傳力路徑圖8.4.42

設置拉桿加強結構剛度(a)加強輸電支架的剛度；(b)減小懸臂端的撓度；(c)減小梁的跨度施加預應力---等效荷載的觀點—跨中的彈性支點混凝土結構：混凝土受壓性能好；梁高大可以提供的等效豎向荷載大2023/2/2112改變豎向傳力路徑圖8.4.24預應力加固法(a) 簡支梁；(b)框架連續(xù)梁（折線式）；(c)桁架下弦加預應力；(d)鋼架和三鉸拱施加預應力---等效荷載的觀點—跨中的彈性支點混凝土結構2023/2/2122改變豎向傳力路徑大東港區(qū)碼頭因堆載超載過大，致使碼頭橫梁嚴重開裂。某單位曾用“粘貼碳纖維布法”對橫梁進行了二次加固，但橫梁的裂縫仍無法解決，主要是超載嚴重時橫梁內的非預應力鋼筋將產生很大的塑性變形，這種變形在碼頭卸載以后不能回縮回去，它阻礙了大梁裂縫的閉合。用“無粘結鋼絞線體外預應力加固法”取得了很好的效果。2023/2/2133加強結構整體性、穩(wěn)定性結構整體性鋼結構增加屋面支撐增加構件穩(wěn)定性砌體增加柱、墻使閉合平面布置不規(guī)則圈梁（鋼拉桿）/構造柱縱橫墻連接差混凝土單向框架to雙向框架樓屋蓋/橋面板裝配to整澆增加托梁、支拖防止構件塌落雙曲拱橋連接波肋2023/2/2143加強結構整體性、穩(wěn)定性防止局部倒塌構件整體性/承載力細石混凝土、壓力灌漿/環(huán)氧樹脂，增加面層、板墻與主體連接拉結鋼筋、壓漿錨桿、鋼夾套、鋼拉桿女兒墻、填充墻、隔墻、震損構件

鋼結構增加屋面支撐—空間結構2023/2/2153加強結構整體性、穩(wěn)定性圖8.3.3.2增加屋蓋支撐以增加空間剛度

鋼結構增加構件穩(wěn)定性2023/2/2163加強結構整體性、穩(wěn)定性圖8.3.3.4加固上弦、腹桿砌體結構增設墻段或現澆混凝土邊框柱使墻體閉合2023/2/2173加強結構整體性、穩(wěn)定性圖源自

03SG611《磚混結構加固與修復》圖集F-19砌體結構構造柱2023/2/2183加強結構整體性、穩(wěn)定性在房屋四角、樓梯間和不規(guī)則平面的轉角處設置，在內外墻交接處隔開間或每開間設置；外加柱宜在平面內對稱布置；通高布置外加柱應與圈梁或鋼拉桿連成閉合系統(tǒng)；與現澆鋼筋混凝土樓、屋蓋或原有圈梁可靠連接；砌體結構構造柱2023/2/2193加強結構整體性、穩(wěn)定性圖

選自《09SG619-1房屋建筑抗震加固（中小學校舍抗震加固）》圖集砌體結構圈梁2023/2/2203加強結構整體性、穩(wěn)定性增設的圈梁宜在樓、屋蓋同一平面內閉合在陽臺、樓梯間等圈梁標高變換處，應有局部加強措施；變形縫兩側的圈梁應分別閉合；圈梁應現澆其混凝土強度等級不應低于C20，鋼筋可采用Ⅰ級或Ⅱ級鋼，截面尺寸和配筋不宜小于規(guī)定圈梁要與砌體墻有效連結除在澆圈梁前連接處墻面應刷洗干凈，保證圈梁混凝土和磚墻的粘結外，可選用普通錨栓、鋼筋混凝土銷鍵或其他連結件。砌體結構圈梁2023/2/2213加強結構整體性、穩(wěn)定性圖8.4.31砌體結構外加圈梁砌體結構鋼拉桿--代替內墻圈梁2023/2/2223加強結構整體性、穩(wěn)定性圖8.4.32高強度鋼拉桿圖

內廊式校舍鋼拉桿加固選自《09SG619-1房屋建筑抗震加固（中小學校舍抗震加固）》圖集雙曲拱橋預制混凝土塊連接波肋2023/2/2233加強結構整體性、穩(wěn)定性局部整體性----砌體鋼筋混凝土板墻加固2023/2/2243加強結構整體性、穩(wěn)定性圖源自

03SG611《磚混結構加固與修復》圖集F-19局部整體性砌體與框架的連接2023/2/2253加強結構整體性、穩(wěn)定性鋼結構加強柱列

混凝土結構框架結構加強為框剪結構、框支結構2023/2/2264改變側向力傳力路徑（剛度比值）鋼結構加強柱列2023/2/2274改變側向力傳力路徑（剛度比值）圖8.3.3.6加強某一列柱混凝土結構框架結構加強為框剪結構、框支結構2023/2/2284改變側向力傳力路徑（剛度比值）圖8.4.30增設剪力墻加固法新增剪力墻新增剪力墻新增剪力墻鋼結構—利用拉壓性能相同連續(xù)梁—增加支座、調整跨度2023/2/2295改變節(jié)點連接特性（a）

（b）

（c）

（d）

圖

增加支座圖調整跨度受力示意圖鋼結構簡支梁—相鄰鉸接點變成剛節(jié)點2023/2/2305改變節(jié)點連接特性圖8.3.3.7柱頂（屋架支座）處由鉸接改變?yōu)閯偨?/p>

（a）加固前；（b）加固后圖8.3.3.8支座處由鉸接變?yōu)閯偨訄D鉸接點變?yōu)閯偨狱c示意圖混凝土托梁拔柱減小梁截面高砌體拆除承重墻2023/2/2315托換改造加固混凝土預應力托梁拔柱2023/2/2325托換改造加固圖8.4.17疊合預應力梁圖8.4.18預應力束—原梁組合結構混凝土預應力托梁拔柱2023/2/2335托換改造加固圖8.4.19疊合梁圖8.4.20預應力吊索—屋面?zhèn)髁臻g結構混凝土預應力托梁拔柱2023/2/2345托換改造加固圖8.4.21捆綁預應力梁混凝土預應力托梁拔柱2023/2/2355托換改造加固圖8.4.22梁下U形梁混凝土預應力托梁拔柱2023/2/2365托換改造加固圖8.4.23抽柱后控制傳力途徑混凝土增加梁截面拔柱2023/2/2375托換改造加固圖8.4.23河源市文?；▓@綜合樓

河源市文?；▓@綜合樓位于廣東省河源市區(qū)，其樓建筑層數共八層，為框架結構體系，平面內橫向柱距為4.0m，縱向柱距為6.0m。擬將首層橫向兩根柱拆除,使梁跨度增大為8.0m，設計采用大截面轉換梁支撐上部荷載，并在端部加腋處理?；炷翜p小梁截面高2023/2/2385托換改造加固浙江平湖嘉和花苑商辦2#樓屋面梁減小截面高度改造砌體拆除承重墻2023/2/2395托換改造加固圖8.4.13單托梁托換方案施工從兩端開始，分段對稱鑿除托梁高度部位的墻體，每鑿除一段磚墻(約300mm)后，立即用端部焊有鋼板的單根型鋼(或鋼管)頂撐在墻中。沿著托梁軸向，先安裝托梁兩端的縱筋和箍筋、梁柱節(jié)點和梁施工縫處的加強鋼筋，立模，澆混凝土。3天后，再拆除托梁高度部位的中間墻體，按照設計要求焊接接長墻體內托梁還該配置的鋼筋，立模，澆混凝土。待混凝土達到設計強度之后，方可拆除托梁下部的墻體。砌體拆除承重墻2023/2/2405托換改造加固圖8.4.14雙梁托換方案地基與基礎處理→端支承柱→另一端支承柱→板下雙托梁→混凝土養(yǎng)護→結構監(jiān)測→拆墻→室內裝修。在雙托梁之間設置穿越內墻對拉的短肩梁（銷栓），間距通常為1000mm，上部墻荷載依照砌體平拱原理將力經短肩梁傳給托梁。砌體拆除承重墻2023/2/2415托換改造加固施工時，將支承柱撐緊托梁

；通過化學錨栓將支承柱的翼緣與縱墻連接，形成組合柱;同時將基礎加固并與支承柱連接牢固；同樣地，在托梁頂部通過化學錨栓與樓板連接，形成組合梁。圖8.4.15型鋼托換方案砌體拆除承重墻2023/2/2425托換改造加固在需要換梁的洞口兩側或相連洞口的隔墻上，采用每隔300mm左右用鋼制的支托將上部墻體支撐，然后再砸掉所須換梁的其余部分后綁扎鋼筋，用膨脹混凝土澆注重新設計的過梁。拆模后檢查新澆過梁達到要求后拆除其余舊過梁或舊隔墻。圖8.4.16過梁端部托換示意圖砌體預應力托換拆除承重墻2023/2/2435托換改造加固浙江慈溪市職業(yè)高中教學樓頂層拆除承重墻改造橋梁構件的更換斜拉索的更換拱橋吊索的更換懸索橋主纜的更換支座更換伸縮縫更換拉吊索維修索體銹蝕：首先剖開護套，露出鋼絲；用鋼絲刷清除鋼絲表面浮銹，并涂刷環(huán)氧富鋅底漆兩道；用防銹油脂填充鋼絲間空隙；最后修復護套，將索體密封。上錨頭積水：首先抽水，用防銹油脂填充積水的空隙，最后再重新封閉上錨頭。下錨頭滲積水：疏通下錨頭排水孔，重做橋面防水。護套修復機械方法剔除PE破損部位，直至露出完好聚乙烯；用丙酮對待修補部位進行清洗，加工坡口；用與原護套材料相同的焊條進行加壓堆焊，直至達到護套厚度；最后用拋光機對焊接部位進行拋光。修補后的PE護套應光滑、平整、牢固、無裂痕。修復后可在護套表面涂刷特制的顏料，并用繞包帶密封斜拉橋換索一般要求在不中斷交通的情況下，用最快最安全的方法拆除舊斜拉索，進行常規(guī)的新索安裝。實現快速換索，從而盡量減少交通樞紐的壅堵時間。斜拉橋換索流程拉索更換施工工藝流程：施工準備塔端松錨放張梁端退錨、拆除舊索清理索孔新索制備塔端掛索塔端張拉下一組索更換整體索力調整梁端穿索錨固施工升降平臺塔頂吊索輔助設施1施工準備2、塔端松錨放張使拉索存在一定內力松錨常采用穿心式千斤頂、張拉絲桿及撐腳等配合進行。3、將要切割段拉索內力轉換為零4割斷斜拉索5放下已割斷的斜拉索6、新索制備、運輸、橋面展開7、梁端穿索8、塔端掛索（關鍵步驟）

9安裝定位，更換完成斜拉橋換索注意事項對稱順序施工，每次換一根索。索力、標高雙控，索力為主。每根索更換完畢應測量索力，如有較大變化應對新索力進行調整。拱橋吊桿換索在拱橋中，一對吊桿對應一根橫梁，缺任何一根桿件均不能保持橋梁原有狀態(tài)，因此，吊桿更換必須考慮原吊桿受力的轉移，即用另外的替代桿件作臨時吊桿，使原吊桿的受力完全卸除，再予以成對同時更換施工準備臨時拉桿、分配梁加工制作安裝分配梁、穿臨時拉桿張拉臨時拉桿，更換吊桿（系桿）張拉新吊桿（系桿），調節(jié)橋面標高拆除分配梁、臨時拉桿系更換下一對吊桿（系桿）竣工驗收、開放交通吊桿更換的施工步驟1、安裝分配梁，穿臨時拉桿2、張拉臨時拉桿，更換吊桿懸索橋主纜的更換重新設置地錨和鞍座增設新主纜轉移橋面恒載安裝新吊索張拉新吊索，使新舊主纜受力一致逐漸釋放舊纜內力，使荷載轉移到新主纜支座更換當出現支座脫空、異常變形、不能正?；瑒?、支座開裂等無法維修的病害時，需要更換支座更換支座應滿足以下技術標準：《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTJ041－2000）《公路橋工程質量檢驗評定標準（第一冊土建工程）》（JTGF80－2004）支座的更換方法枕木滿布式支架法橋面鋼導梁法端部整體頂升法鞍型支架法鋼扁擔梁法扁型千斤頂法鋼蝴蝶梁法鋼套箍法氣囊頂升法枕木滿布式支架法枕木滿布式支架法工作原理在地面上設置枕木，以枕木為基礎，設置滿布式或部分木支架至橋梁梁體處，在支架上安置千斤頂頂升梁體。優(yōu)點架設設備比較簡單，施工方法簡單易于操作。對于小跨度的梁橋，用支架法施工具有一定的優(yōu)勢。缺點支架法施工工期長、支架和模板用鋼材、木材量大、成本高，不適宜橋墩過高的場合。

橋面鋼導梁法橋面鋼導梁法工作原理支撐位置在橋面上，支撐面為頂升梁相鄰跨的梁體。在頂升梁上綁扎鋼帶，安置鋼梁，以相鄰跨梁體為支撐基礎，配合頂升設備，抬升梁體。優(yōu)點對橋下場所無要求，適用于多種橋梁類型，整個起梁過程都在橋上進行，不影響橋下通航、通車要求。缺點鋼梁長度有限制，跨徑不可過大；要求用較大噸位千斤頂，對橋面局部壓力較大，有可能損傷梁體。端部整體頂升法端部整體頂升法工作原理以地面為支撐，在墩臺兩側建立頂升基礎，然后用貝雷梁、槽鋼、螺栓連接成受力鋼梁（也可用鋼管墩作為傳力構件），受力鋼梁上架千斤頂，在梁兩端同步整體頂升。優(yōu)點對橋下通車影響不大，可自由通行，能滿足橋下不中斷交通的要求。與采用少數大噸位的千斤頂相比較，無須為應力集中設置過大的傳力桿及橫梁。缺點對橋跨下的地基基礎要求較高，需建頂升基礎，工序時間長，工期較長。鋼扁擔梁法鋼扁擔梁法工作原理支撐位置在橋面上，支撐面為頂升梁相鄰跨的梁體。在頂升梁上打孔，綁扎鋼帶，安置鋼扁擔梁，以相鄰跨梁體為支撐基礎，配合頂升設備，抬升梁體。優(yōu)點對橋下場所無要求，適用于多種橋梁類型，整個起梁過程都在橋上進行，不影響橋下通航、通車要求。缺點鋼扁擔梁結構設計較為復雜，需進行專門計算；要求用較大噸位千斤頂，對橋面局部壓力較大，有可能損傷梁體。扁型千斤頂法扁型千斤頂法工作原理把超薄的液壓千斤頂安放在主梁與蓋梁的狹小的空間內，直接頂升梁體。優(yōu)點機具設備很少，成本低廉；工序簡單，施工快速，中斷交通時間很短；對橋下場所無要求，適用于多種橋梁類型。缺點由于扁型千斤頂的特殊構造，導致其行程較短，可能需要多次頂升才能到位。鋼套箍法鋼套箍法工作原理通過圓箍與橋墩混凝土之間的摩擦力提供豎向支撐，放置液壓千斤頂頂升梁體。優(yōu)點充分利用橋梁本身的結構，可以通過增長鋼套箍的長度提高其承載能力，對環(huán)境的適應能力很強，不受河床地質、橋下水深和橋梁高度的限制。缺點要求蓋梁較為寬大能安放液壓千斤頂且千斤頂數量較多。氣囊頂升法工作原理用集群氣囊替換液壓千斤頂，上述所有支座更換方法只要用氣囊取代千斤頂都可以稱之為氣動頂升法。工作特點起重量不受限制，通過氣動提升系統(tǒng)的擴展組合，能滿足百噸級甚至千噸級橋梁構件的頂升；同步控制，安全受控；可操作性好，氣動提升系統(tǒng)體積大，重量輕；頂升過程平穩(wěn)，無附加沖擊載荷；對頂升的基礎要求低，特別適合臨時預制構件的工程；有利于保護橋梁構件，采用分布荷載，避免了液壓起重的集中載荷。支座更換流程準備工作試頂梁體頂升與位移監(jiān)控支座拆除與更換落梁拆除頂升裝置伸縮縫更換伸縮縫是橋梁路面中最