加固设计论文大全11篇

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水库土坝结构的修筑质量差是当前水库施工工程中常见的问题之一，这主要是因为施工人员在对水库土坝结构进行施工的过程中，没有对周围的地质情况进行全面的了解，而且所采用的施工技术和施工材料也存在着一定的质量缺陷，这就导致水库的土坝结构在使用过程中出现严重的质量问题，使大坝出现渗流的现象。

1.2水库的使用过程

水库在使用过程中，大坝坝体出现局部坍塌的情况，这就对土坝结构的稳定性，带来了严重的影响，使其水库大坝的抗滑功能和稳定性能无法满足水库工程设计的要求，从而出现了许多安全隐患，对水库的正常运行和人们的日常生活造成了严重的影响。

2土坝加固设计方案

从我国当前水库工程发展情况来看，水库土坝结构的除险加固问题，不仅对水库的正常使用造成了严重的影响，还存在着一定安全隐患，时刻威胁着人们的生命财产安全。为此，对水库土坝加固方案进行设计。目前，人们在水库土坝加固设计中所包含的内容主要有：土坝坝体加厚、坝体防渗和坝体的截渗设计等。

2.1大坝坝体培厚、坝坡放缓设计

在对大坝坝体结构进行抗滑稳定加固施工工程中，坝体边坡的抗滑稳定性不足的问题直接影响了水库的使用功能，因此，为了保障水库的正常使用，技术人员就要采用大坝坝体培厚以及边坡放缓设计，来提高大坝坝体的稳定性。不过由于在不同的水库工程施工中，其大坝结构也存在着一定的差异，而且在对其进行施工的过程中还要考虑到水库周围的地质环境等综合因素，因此采用经济、安全的设计方案对其进行施工处理是十分必要的。

2.1.1上游培厚、坝坡放缓,下游坝坡不变将原上游坝坡1:2.5、1:2.75、1:3.3三级变坡通过坝体底部培厚为1:2.75、1:3.0、1:3.50,变坡处高程分别为89.00m和77.00m,坝顶宽度保持6.0m。大坝下游坝坡原设计为1:2.5、1:2.8、1:3.2、1:1.50,保持不变。

2.1.2上游坝坡削坡放缓,下游坝坡相应培厚将原上游坝坡从高程89.00m起向上通过削坡改成1:2.75,变坡处高程为77.00m,上游坝坡为1:2.75、1:3.3二级变坡。坝顶总宽不变,大坝轴线向下游平移2.75m。下游坝坡在原坝坡基础上相应培厚,保持原坡比不变。变坡处高程分别为92.00m、83.00m、74.50m,变坡处设宽2.0m马道,马道内侧设排水沟。

2.1.3上游坝坡底部培厚、上部消坡放缓,下游坝坡相应培厚将原上游坝坡三级变坡通过底部培厚、上部消坡放缓改成1:2.75、1:3.0、1:3.5,变坡处高程分别为89.00m和77.00m,坝顶总宽保持6.0m不变,大坝轴线向下游移2.00m。下游坝坡在原坝坡基础上相应培厚,保持原坡比不变。变坡处高程分别为92.00m、83.00m、74.50m,变坡处设宽2.0m马道,马道内侧设排水沟。

2.2大坝坝体防渗设计

2.2.1冲抓套井回填粘土防渗墙作为水库大坝加固设计中最常见的一种加固方式，防渗墙的使用范围较广，施工设计方法也有很多，其中回填粘土防渗墙和沥青混凝土防渗墙是较为常见的两种施工设计方案。利用冲抓式打井机具,在土坝渗漏范围造井,用粘性土料分层回填夯实,形成一连续的套接粘土防渗墙,截断渗流通道,以起到防渗目的。此外,在回填粘土夯击时,夯锤对井壁的土层挤压,使其周围土体密实,提高堤坝质量,从而达到坝体防渗、加固的目的。采用排套井平行坝轴线布置,套井直径为1.1m,排距为0.8m,套井深入坝基强风化层内1m。

2.2.2机械造槽法修建沥青混凝土防渗墙与粘土相比，沥青混凝土的塑性更佳，防渗能力和变形能力也更强，当防渗墙出现裂缝时，沥青混凝土还可以通过自行愈合的能力来治理裂缝，因而防渗效果更佳。一般坝体在采取沥青混凝土防渗墙时，多采用机械造槽法进行施工，必要时还会与帷幕灌浆技术相结合，以确保坝体防渗体系的可靠性，提高土坝加固设计效果。

2.3劈裂灌浆

劈裂灌浆防渗机理,是沿土坝轴线的小主应力面,用一定的泥浆压力人为地劈开坝体,灌注泥浆,利用浆坝互压、泥浆析水固结和坝体湿陷密实等作用,使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴等隐患得到充填、挤压密实,形成竖直边浆体防渗墙。同时,由于灌浆压力在坝体内部所产生的应力再分配,也能改善坝体的应力状态,促进变形稳定。劈裂灌浆按双排孔布置,孔距为4.0m,孔径为1.0mm,排距为0.5m,孔深入基岩强风化层1.0m。钻孔灌浆采用分序钻灌,这样可以使灌入的浆液平衡均匀分布于坝体,有利于泥浆排水固结,避免坝体产生不均匀沉陷和位移。施工时,先钻灌一序孔,后在序孔中间等分插灌二序孔。

2.4大坝坝基和坝肩防渗加固设计

对于水库大坝来讲，坝基的加固和坝肩的加固也十分重要。如果坝基所处位置的地质层为强风化砂岩，并且还附有一定透水能力强的残积土层，那么该大坝的坝基就非常容易出现渗漏现象，必须要对其采取有效的加固防渗措施。一般在实际的工程实践中，对于这种坝基和坝肩的防渗加固设计多采用帷幕灌浆的方法或者高压喷射灌浆的方法。灌浆的质量和相关技术参数需要结合工程的实际情况，通过一定的灌浆试验来最终确定，以保证加固设计方案的可行性与可靠性。

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中部某城市西二环路过路箱涵B3600H1800，建于20世纪90年代中期，箱涵顶板为钢筋混凝土预制盖板，侧墙为砖砌体，底板为钢筋混凝土结构。市政管理部门2014年汛前检查发现:该砖混箱涵部分混凝土盖板混凝土保护层开裂脱落、钢筋锈蚀，侧墙表面砂浆严重碳化。随后委托一家工程检测单位对盖板及侧墙进行了检测和评定。

1．2检测评价与建议

外观检测描述:混凝土、砂浆表面均严重碳化;快车道段过路箱涵38块混凝土盖板，有7处存在混凝土大面积剥落、钢筋外露锈蚀严重;盖板板缝间有明显水痕迹存在、局部有砌块下坠露出;墙体砂浆部分剥落露出砖墙，砖间砂浆被冲蚀，部分砖块破损开裂。检测结果:钢筋混凝土盖板的混凝土强度实测值为C18．8，小于设计值C25;砌筑墙体强度实测值为8．1MPa，小于设计值10．0MPa;混凝土的保护层厚度实测平均值为28．4mm，小于实测的平均碳化深度33．5mm，钢筋易锈蚀。评价与建议:根据实测结果与设计图纸比较，箱涵盖板、砖砌墙体强度已达不到设计指标，且碳化腐蚀严重，外观破损严重，存在安全隐患。建议对箱涵进行修补、加固或改建等措施，以排除隐患、满足防洪排涝及安全使用要求。

2原因分析

2．1车辆超载的影响

现状二环路为城市主干道，是过境车辆的主要通道。道路的通行车流量超出原设计标准，车辆超载现象严重，重载车的冲击力对箱涵的破坏较大。超载会增大箱涵结构疲劳应力幅度，引起盖板开裂，危害箱涵的安全性和耐久性。

2．2盖板的保护层厚度不足

由检测报告知，部分盖板的混凝土保护层厚度未达到设计要求(30mm)，这样在长期的车辆动荷载作用下，盖板底部的裂缝会不断加宽、加深，造成混凝土脱落，钢筋锈蚀，导致盖板承载力降低。

2．3环境的影响

该箱涵长期处于高湿环境，涵内污水中释放出的腐蚀性气体，会加速盖板和砖墙的碳化，加快盖板裂缝中钢筋的锈蚀，进而促使裂缝进一步变宽变深，造成箱涵顶板钢筋锈胀，裂缝不断扩大，引起钢筋保护层脱落，严重影响到盖板的承载能力。

3盖板加固设计方案的比选

3．1粘贴碳纤维复合材法

粘贴碳纤维复合材法是将碳纤维复合材粘贴在要补强的原混凝土结构表面，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝同受力，以增大结构的承载力。其优点:抗拉强度高，方便快捷，施工效力高，没有湿作业，不需要大型施工机具，无需现场固定措施，施工占地少，材料质量轻且薄，基本上不增加原结构自重及原构件尺寸。其缺点:对环境要求较高，适用于无化学腐蚀环境。本箱涵是预制钢筋混凝土盖板，其底部结构修补平整难度较大，不易保证质量，如钢筋有重大锈蚀，存在向外膨胀力，粘贴碳纤维布很难约束，修复不平整也起不到相应加固设计效果。且进行加固时应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。另外，箱涵内壁处于高湿环境，涵内污水中释放出的腐蚀性气体对粘贴的碳纤维布会产生不利影响。

3．2喷射混凝土法

此法是通过植筋将钢筋网片固定在盖板底面，利用压力枪将配比好的混凝土施加压力均匀的喷涂于箱涵盖板底面。准备工作包括检查锚筋、喷涂面、喷浆机和防护服等安全性，以喷头均匀分阶段和层次喷射，并及时处理掉落的混凝土残留。由于箱涵内可操作空间有限，施工难度大，且喷射混凝土强度难控制，强度高，来不及施工，强度低无法保证质量;另外，由于预制盖板板缝间的渗水使得喷射的混凝土层易滑落流淌，不易粘结，施工时在重力作用下脱落量大，很难达到加固设计效果。

3．3钢丝绳网片—聚合物砂浆加固法

钢丝绳网片—聚合物砂浆外加层加固技术是将钢丝绳网片固定在被加固构件上，并用紧线器对钢丝绳进行预紧，在被加固构件表面涂刷一层粘结剂后，再采用喷涂或抹压方法将渗透性聚合物砂浆粘合于原构件的混凝土表面，使之形成具有整体性的复合截面，以提高原构件承载力及延性的一种直接加固技术。加固后的截面尺寸增加不大，但能有效地提高结构整体的承载力、刚度、抗裂性和延性。聚合物砂浆是一种聚合物水泥类增强抹面砂浆，具有良好的柔韧性及粘结性能，抗冲击、耐久、防水性能好，施工方便，无毒、无味、不燃，属绿色环保材料，其耐久性接近普通混凝土，是一种广泛的理想加固材料。通过综合比较，确定本箱涵盖板采用钢丝绳网片—聚合物砂浆加固。

4箱涵盖板加固设计

1)应先清理、修补原构件:盖板底面旧混凝土应凿毛、充分湿润，钢筋锈蚀处应除锈，对已松散、剥落等缺陷的部分应予以剔除，清洗冲刷干净后涂刷界面剂，再用聚合物砂浆进行修补整平，经修补后的基面要适时进行保湿养护。2)钢丝绳网片安装:钢丝绳网片下料钢丝绳网片的端部用固定结固定在固定板上顶板端部下面钻孔胶粘螺杆植入混凝土中作为固定板的支点钢丝绳网片调整、定位钢丝绳网片绷紧、固定。3)基层清理养护:清理、修补后的基层要注意养护并保持湿润。4)界面剂配制、涂刷:基层养护完成后即可涂刷界面剂，界面剂应做到随用随搅拌，涂刷应均匀，特别是被钢绞线网片遮挡的基层。5)聚合物砂浆抹灰施工:聚合物砂浆配制第一层聚合物砂浆抹灰后续聚合物砂浆抹灰。6)养护:应采取可靠的保湿养护措施，养护时间应大于7d。

5加固设计应注意的事项

1)采用钢丝绳网片—聚合物砂浆加固，对市政构筑物工程要合理采用该技术，对受弯构件和大偏心受压构件较为适用。2)在加固前应对基层混凝土的抗压强度进行检测，基层混凝土的抗压强度实测值不应低于C15，并采用实测值进行计算。3)对板底钢丝绳网片张紧时，其预张紧力要适度，本工程预张紧应力取0．3frw。预张力会使板截面偏心受压，产生反向弯矩，其作用效应应小于原板截面上恒载引起的效应，否则板顶面会因张拉发生反向挠曲而发生开裂。4)加固完成的构件在养护期内不得有外力扰动，并尽快施工保护面层。

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2、水库项目除险加固设计问题探析

2．1水库存在质量隐患

水库如果已经存在施工质量及安全隐患问题，将会导致水库在使用过程中出现大坝损坏情况，同时这种损坏情况将会随着时间的延长而增加，直接影响到水库的蓄水功能以及使用年限。水库质量隐患的出现主要是由于相关施工企业在施工过程中，用劣质材料替换优良材料，或者是为了降低施工成本而偷工减料，或者是只顾施工进度而忽略施工质量，这些问题均会导致水库出现各种隐患，严重时还会直接威胁到人民的生命财产安全。再加上水库在前期运行阶段，其施工质量问题以及安全隐患问题几乎不会凸显、出现，但是随着水库的使用年限不断增长，水库主体受到水的侵蚀以及冲刷，水库的各种问题才会逐渐凸显出来。水库的施工质量问题以及安全隐患问题主要有:上下游坝体的抗滑稳定系数不达标、土坝的干密度不达标以及坝体稳定性能不达标等等。

2．2水库防洪设备性能不达标

溢洪道作为水库主要的防洪、泄洪设备，其防洪以及泄洪能力必须要通过精确计算，并确定满足工程需求之后才能够投入使用，这样除险加固设计的作用才能够体现出来，水库加固质量才能有保障。如果溢洪道的防洪以及泄洪数据不精准，会导致后期施工变更问题出现的几率大增，所以保障溢洪道的防洪以及泄洪数据的正确是非常重要的。但是现在仍旧有一些计算人员不能准确计算防洪以及泄洪能力，在计算过程中得过且过、马马虎虎，甚至部分计算人员在没有调查、确定水库的真正防洪以及泄洪情况时，就确定防洪以及泄洪数据，从而直接的影响到水库的施工质量以及使用年限。

2．3水坝设计要求与相关规定、需求不符

通过调查可以发现，现在有很多的水库均在使用土坝，这就导致了水库的施工受到各种不良因素的影响，致使坝体不能够根据相关设计规范以及图纸要求选择施工材料，同时坝体的填筑结果也与相关规范要求有所出处，这也是水库在施工完成之后均会发生渗漏问题的主要原因。另外在清理水库的过程中，由于部分施工人员没有严格按照相关规定、规范进行清理工作，同时相关管理人员也没有对清理质量进行严格检查、控制，这就导致了在大坝清基工作完成后，大坝基地仍旧存在很多杂物以及裂缝，这就给了坝基裂隙生长的空间，这也是水库的坝底或者是坝体发生渗漏问题的主要原因之一。该问题的出现除了会导致水库蓄水功能下降之外，严重时还会导致水库出现严重的病险。所以一定要提升重视水库隐患、问题的力度，采用多种手段解决水库隐患问题，并对水库施工以定时或者是不定时的加固施工以及除险处理。

3、提升水库项目除险加固设计有效性的办法

3．1完善、优化施工准备工作

为了提升水库项目的除险加固质量，需做好施工开始之前的准备工作，具体内容为:第一，水库加固施工准备阶段需对水库的各项施工以及安全隐患进行全面排查，然后根据排查结果制定相应的加固方法，对症下药。具体为在设计开始之前，相关人员需要对水库的地质情况以及地质条件进行实地勘察，并查阅相关的文献资料，以确定并找出水库的危险点，然后以水库的实际情况为基础制定相应的地质勘察以及测量方案，以得到各项数据，再根据结构确定隐患治理方案;第二，做好设计工作。水库项目的除险加固设计主要是利用已经收集到的数据、资料，针对水库的问题、隐患，制定具有可实施性的、经济、科学的施工方案。水库项目的一切加固除险施工工作均需要围绕设计工作开展，所以设计工作以及设计图纸是极为重要的。

3．2严格控制水库项目除险加固质量

只有提升了水库项目除险加固质量以及安全程度，水库的各个病险问题才会得到真正解决，水库才会更加可靠、安全，才能够真正起到防洪抗灾的作用。就此为了增强水库施工质量，首先施工企业应完善质量保证制度，并制定相应的质量控制办法，通过规定约束施工各相关人员的行为，另外施工企业还应当明确各方责任，若水库出现施工质量问题或者是水库在使用过程中出现任何问题，都能够找到相应的事故承担者，进而给予施工相关人员威慑，使施工相关人员自觉遵守相关规定，这样就能够在人员方面保障水库项目的除险加固质量。

3．3确定泄洪道的防洪以及泄洪能力

为了提升除险加固设计的实用性，需根据工程实际情况以及相关规范标准开展除险加固设计，并确定施工设计方案，特别是泄洪道的防洪以及泄洪数据。由于泄洪道的防洪以及泄洪能力的理论值与实际计算值存在或多或少的差别，所以为了使泄洪道的功能充分体现出来，以增强水库加固质量，需综合各方因素，尤其是泄洪道可能会出现的变形情况确定泄洪量。

3．4水库上游坝坡除害加固施工设计办法

由于部分水库建设时间较早，上游坝坡只能够利用由砂砾等物质构成的粉质坝壳，这种材料的透水性非常差，已经不能满足现代水库的需求。就此需要使用堆石体等具有较强透水性的物质、材料替换当前的上游坝坡材料。堆石体能够提升坝坡的抗滑坡性，降低上游坝坡的坡度大小，增强坝坡的安全性以及稳定性，已经成为坝坡的主要替换材料。

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2小型水库进行除险加固设计前的测量工作

小型水库进行除险加固设计，要在设计工作进行之前先开展测量工作。我国的小型水库由于修建的时间长，关于水库的设计方案和设计图纸等相关资料已经不齐全，在这样的情况下进行水库的除险加固设计，就必须对水库的整体进行测量，从而了解水库的结构以及一些相关的设计施工参数。对小型水库进行测量工作，主要的工作内容有对水库以及水库附近的地质条件、水库的泄洪截面参数、水库大坝的横断面、纵断面的面积以及截面、水库灌溉渠道截面参数等进行深入的测量，通过对这些方面的测量，了解小型水库的构造等相关的内容，在此基础上进行除险加固设计工作。对小型水库的数据进行测量，需要由专业的测量人员进行测量，并且要多次进行测量，在多次测量之后将所有的测量数值结合，取平均值，这样才能确保测量工作的准确性，从而为小型水库的除险加固设计工作提供准确的数据。

3小型水库除险加固的设计要点

开展小型水库除险加固设计工作的前提是进行水库测量工作，获取准确的水库相关信息，在满足这样的前提条件之下，对水库的相关参数进行准确的分析，根据分析的结果选择合适的除险加固方式，是小型水库除险加固工作能否顺利开展的重要影响因素。小型水库在进行除险加固设计的过程中，要结合水库的实际情况进行方案的设计，设计方案和实际情况保持一致，才能够促进除险加固工作的快速发展，并且提高除险加固工作的质量。反之，若是设计的方案不符合实际情况，那么，在进行施工的过程中，就会出现严重的施工质量问题，或者是导致施工不能继续进行。小型水库中出现的问题主要是大坝或者是坝基出现渗漏现象，水库的材料质量不高也是影响水库质量的一个因素，因此，在进行水库除险加固的方案设计中，要从全方面去考虑，对水库使用的材料、结构、出现的问题以及水库所处的地形都考虑清楚，在进行方案的设计。

4加强小型水库除险加固设计的措施

4.1提高计算泄洪道的泄洪能力水平

小型水库的除险加固施工具有非常重要的意义，并且这是一个很严谨的施工，因此，在进行施工之前，必须对施工的具体方案以及施工中可能会出现的问题做好全面的预测。在除险加固工程中，对小型水库的泄洪道进行施工是不可避免的。水库中的泄洪道截面面积不大，在遇到水流充沛的时候，由于泄洪道截面的面积小，而且经过多年的使用之后，泄洪道已经不是标准的圆滑几何形状，这样更是加剧了水库的泄洪道坍塌速度。面对这样严峻的情况，设计人员必须提高计算泄洪道的泄洪能力水平。在进行泄洪道泄洪能力计算的过程中，必须反复的进行计算，并将有可能影响计算结果的因素进行排除，必须使计算的结果没有任何的误差，这样才能保证水库除险加固设计方案的准确性。

4.2对除险加固设计方案进行合理的复查

很多地方在进行小型水库除险加固设计的时候，根据自己以往的经验进行设计，没有结合水库的实际情况，这样设计出的方案和水库的实际情况存在误差，在进行施工的时候，就会出现严重的问题，面对这样的情况，在按照设计方案进行施工之前，水库除险加固的主要管理人员必须加强对除险加固设计方案的合理复查，对方案中的相关参数进行二次审核，确认设计方案符合实际情况之后，才能进行施工。对除险加固设计方案进行合理的复查，可以保证施工的质量，节约施工的成本。

4.3提高方案设计中的防渗漏设计准确度

很多水库出现的问题都是坝体出现渗漏，由此可见，对坝体进行防渗漏设施的建设是非常重要的。方案设计人员在进行设计的时候，重视了坝体的防渗漏设施设计，但是忽视了坝体和两端山体之间的防渗漏措施，这样就导致很多水库的坝体没有渗漏的现象发生，但是大坝和两山之间的部位会出现渗漏现象，面对这种情况，在进行防渗漏方案设计的时候，要注重水库整体的防渗漏设计，不能忽视任何一个地方。这样才能实现小型水库除险加固的施工目的。

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水闸在水利工程中应用很广，底板部位易出现问题，长期以来困扰着工程界。一直未能很好解决。该问题的出现，给水闸工程带来了多方面不同程度的危害，所以在进行水闸设计时，一定要根据闸址附近的地形、地质条件和水文、施工、管理等因素，认真研究，合理布置。

一、底板混凝土配料的控制

混凝土生产系统在使用前要进行保养、校核，确保计量准确性，材料配合比允许偏差必须控制在水泥、水、混合料为±2%；砂、石为±3%；外加剂为±l%。除粉煤灰、水、砂、石用自动计量系统控制外，对减水剂要先用天平称量每盘料的用量，然后装袋备用。根据现场工地试验室提供的混凝土施工配料单严格配料，机械搅拌时料斗投料顺序为：先加碎石，后加水泥、减水剂、粉煤灰，最后加砂和水，混凝土搅拌时间从投料完毕组成材料，在搅拌机内延续搅拌时间不得少于2分钟，掺入抗裂防渗纤维混凝土搅拌时间不得少于2.5分钟。

混凝土出料时随时测定坍落度和拌和物温度、观察混凝土拌和质量，严禁生料输送，确保混凝土浇筑质量。由于底板混凝土仓面较大，混凝土用量多，可采用混凝土输送泵泵送混凝土。泵管安装时不得直接支撑在钢筋、模板及预埋件上，每隔一段距离要用钢管支架固定，管道卡箍处不得漏气漏浆，泵管尽量少用弯管和软管，预防堵管，确保混凝土顺利出料。混凝土泵送前要用清水湿润管壁，然后拌制1：2水泥砂浆混凝土泵和输送管内壁，用的水泥砂浆要分散布料。

混凝土浇筑过程中，前场和后场均须布置管理人员随时指挥协调。现场可用对讲机联系来控制混凝土浇筑速度及拆布管时间，以确保混凝土整个浇筑过程紧张、连续、有序地进行。同时要安排专人测定混凝土入仓温度、坍落度，并留置规定制取的试压块组数。混凝土浇筑前，要保证仓内无杂物，模板、钢筋、预埋件符合规范要求，一切准备工作就序，并做好质量自检记录。经现场监理验收后方可进行浇筑。底板浇筑前要在仓面平均划分施工区域，混凝土浇筑自西向东、由远而近。混凝土按一定厚度、顺序、方向分层进行，上下层之间的混凝土浇筑间歇时间不得超过混凝土初凝时间。开始布料，两管同时进行，采取“斜面分层”法施工。

振捣混凝土应从浇筑层的下端开始，逐渐上移，以保证混凝土施工质量，在底层混凝土初凝前安排一台泵进行面层防渗抗裂混凝土施工。混凝土灌筑后用插入式振动器振捣，振捣时与混凝土表面垂直，操作时做到快插慢拔，上下略为抽动，插点均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，使混凝土达到均匀振实。插入式振动器在每一插点上的振捣时间以混凝土表面呈水平而且水泥浆不再出现气泡为准。

二、水闸底板混凝土的分析

目前在对待混凝土底板结构问题上，一般是允许出现裂缝，而对其宽度进行一定的限制，不同国家和地区对不使用环境和要求下的混凝土建筑物的裂缝宽度有不同的控制标准。我国《混凝土结构设计规范》允许裂缝宽为0.2-0.3毫米，在对待裂缝问题上提出限制与允许的两种方法。变形变化引起的约束应力首先要求结构所处的环境能给结构以变形的机会，即变形得到满足，则不会产生约束应力。

在全自由状态下，结构可以有任意长度、任意温差不产生约束应力，因此给结构创造自由变形的条件就是允许原则。在实际工程中，全自由的理想状态不易做到，但是可减少约束，释放大部分变形，使之出现较低的约束应力；当结构处于全约束状态，要让任意长度不设伸缩缝亦不开裂，则只须所选用的结构材料具有足够的抗拉强度和极限拉伸即可。该设计原则称为限制原则。一般说来，对于限制原则，必须有足够的强度储备；采取允许原则，必须有充分的变形余地。现在一般认为，混凝土建筑物不出现裂缝是不可能的，或是很困难的。防止裂缝出现，在材料、设计、施工、运行和维护等方面均有一定的研究，但还不够完善或效果不是十分明显。在水工结构工程中，以限制原则为主，力求工程各部位都不裂缝。

三、水闸底板外部环境的控制

水泥水化产生大量的水化热，在1～3d内可放出热量的50%，甚至更多，当混凝土达到最高温度后随着热量的散发又开始降温，直到与环境温度相同。底板为大体积混凝土，热量传递的同时更易在内部积存，导致了内部温度高于外部温度，内部出现峰值温度。升温阶段结束后，是散热阶段。内外混凝土散热条件不同，外部混凝土和外界环境接触，散热条件好，热量容易散发，内部混凝土散热条件差，于是在降温阶段又造成了外部混凝土温度低于内部混凝土温度。这样在升温和降温阶段都使底板内外混凝土形成了同一方向的温度梯度。导致了其变形的不一致。内部膨胀受到外部的限制，或相应地外部收缩受到内部约束，于是在外部混凝土中产生了拉应力。当外部混凝土拉应力达到其极限拉应力，裂缝就会产生。裂缝初期很细，随着时问发展继续扩大、变深，甚至贯穿。除了混凝土水化引起的温度作用外，运行期环境温度变化也会产生作用。特别是遇到寒潮袭击、表面温降特别大时，裂缝发展更为严重。从以上分析可以看出，影响内外温差的主要因素有混凝土水泥用量、水泥品种、浇筑入模温度及环境温度等。

混凝土内的水分，少部分提供了水泥水化的需要，少部分泌出流失，大部分水分是在浇捣完毕后慢慢蒸发掉的。随着水泥的凝结、硬化，混凝土中的水分在未饱和空气中慢慢散失，引起混凝土体积缩小、变形，这种变形称为干缩。由于混凝土的水分蒸发及含湿量的不均匀分布，形成湿度变化梯度。其水分蒸发总是从外向内，由表及里。表层混凝土的水分蒸发程度和速度总是大于内部，表层混凝土收缩的程度亦大，其变形会受到内部混凝土的限制，在表层混凝土中也产生拉应力，使得表层混凝土总的拉应力加大，产生干缩裂缝，但干缩一般只发生在表层。混凝土的配合比和组成是影响干缩的主要因素，一般水泥用量多，水灰比大，则干缩也大。骨料密度大，级配好，弹性模量高，骨料粒径大，可以减小混凝土的干缩。其次，混凝土的养护和环境对干缩也有很大的影响。

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冯官屯大桥位于104国道河北省沧州市境内，桥梁全长183.9米，桥宽为净7+2×0.5米人行道。桥梁上部构造为13孔跨径14.1米的钢筋混凝土工字梁微弯板组合梁桥每孔5片主梁，中距1.60米，无横隔梁，梁端设沥青油毛毡支座，钢筋混凝土摆柱式支座和弧形钢板支座，桥梁下部为钻孔灌注桩基础，单排双柱式桥墩，T形盖梁墩台。

该桥于1966年建成，设计荷载为汽—13，挂—60，通车运营30年来为当地的国民经济和社会发展作出巨大贡献。但随着交通量的日益增大，重型车过桥增多，桥梁适应度明显不足，技术状况有所降低，至检测加固前已限载限速通行。

为了彻底了解桥梁现有的病害及缺损状况，确定桥梁现有承载能力，为桥梁的适应度改善和维修加固提供确切的技术依据，沧州市交通局委托有关部门对冯官屯大桥进行了全面的质量检测和承载力试验鉴定。现将过程简述如下：

一、质量检测

（一）、现状调查：

检测人员通过目力借助物理量测工具对全桥上、下部构造进行了全面的表观调查，结论如下：

1．桥面系及栏杆部分：桥面铺装损坏较严重，出现大量网裂、坑槽，纵缝，伸缩缝大都堵塞、凹陷或缺损，栏杆开裂，混凝土剥落，露筋部位严重锈蚀，泄水管堵塞，桥面排水不畅。

2．工字梁微弯板：主梁跨中大部出现大量竖向裂缝，混凝土保护层剥落，受拉区主筋部分锈蚀。主梁端部出现斜裂缝，已发展到梁顶区域，部分少筋微弯板出现纵向裂缝，甚至断裂。

3．支座、盖梁桥墩：多数盖梁有不同程度混凝土胀裂，钢筋锈蚀，混凝土脱落现象，桥墩大都有胀裂现象，部分桩柱倾斜，油毛毡支座老化，已失去作用。

4．桥面纵向线形和横坡：全桥跨中均有不同程度的下挠，增加了行车的冲击系数，测得桥面横坡为0.3%，小于设计值1.5%。

（二）、详细检查：

为了对桥梁作出切合实际的科学评价，在对桥梁作了一般表观检查后，又选取有代表性的12#孔进行详细检查，检查项目包括：

1．裂缝详细检查：

2．混凝土碳化深度检查：平均碳化深度为L=1.06cm。

3．混凝土强度检查：利用超声波测得平均声速为3744.76m/s，说明质量较好。

4．混凝土保护层厚度及钢筋分布：测得保护层平均厚度为2.675cm，不满足《公路桥涵设计规范》中不小于3cm的要求。

5．氯离子含量测定。

6．钢筋锈蚀检测：根据主梁钢筋暴露检查与实测的电池电位确定为锈蚀。

7．结构细部尺寸测量。

（三）、病害分析：

1．竖向裂缝是因正截面强度不足引起，原设计荷载较低，实际运营荷载已超出此标准，承载能力不足。

2．斜裂缝产生是因斜截面强度不足造成，特别是支点至1/8L处截面尺寸偏小。

3．原设计有2道中横梁，施工时并未实施，使得整体横向刚度太小，主梁扭转变形约束不足，横向弯矩全部由少筋微弯板承担。

4．油毛毡和钢支座基本失效，主梁纵向位移受到约束，一方面加剧了支座处主梁局部承压区的混凝土安全性，为斜裂缝的开展提供了可能，另一方面上构附加力传递到墩台上，使桩柱受力加大且不合理，桩柱产生较大变形。

二、荷载试验

通过全面质量检测发现，主梁普遍保护层偏小，梁内主筋处于锈蚀状态，主筋表面存在大量结构受力裂缝，不少裂缝基本贯穿全腹梁高度，为查明这些裂缝对主梁承载力所造成的影响，鉴定桥梁正常使用的承载能力，为病害处理和加固方案提供基础数据和技术资料，检测人员进行了静、动载试验，以确定桥梁在汽—15，挂—80和汽—20，挂—100荷载作用下的承载性能和抗力效应，清楚桥梁的自振特性及其动力响应。试验中选取具有普遍病害代表性的11#—12#墩间结构作为对象。

（一）、静力荷载试验：

试验内容：

1．检测主梁跨中正截面抗力效应及主梁竖向刚度。

2．评定主梁梁端斜截面抗剪强度。

3．检测桥墩抵抗最大垂直荷载能力。

试验荷载：

车型

重量(KN)

车号

A2

A4

A6

A9

三轴太脱拉

前轴

49.7

53.0

57.8

57.8

中轴

117.8

113.45

114.15

108.85

后轴

117.8

113.45

114.15

108.85

总重

117.8

279.9

286.1

276.5

加载工况：

1.跨中最大正弯矩偏载最不利位置。

2.跨中最大正弯矩对称布载最不利位置。

3.支点斜截面剪力偏载最不利位置。

4.支点斜截面剪力对称布载最不利位置。

5.桥墩最大垂直力偏载最不利位置。

6.桥墩最大垂直力对称布载最不利位置。

观测项目：

1．主梁跨中截面下缘钢筋应力。

2．主梁跨中和支点变形以及桥墩沉降与盖梁变形。

3．支点斜截面剪应力。

4．控制截面裂缝受载扩展情况。

试验结果及分析：

1．主梁跨中挠度：

工况

挠度值（mm）

1#

2#

3#

4#

5#

1

7.702

10.035

9.755

8.056

3.953

2

7.289

9.875

10.961

9.875

7.289

2．试验荷载下主梁横向分布系数与理论计算值

工况

1#

2#

3#

4#

5#

1

实测

0.195

0.254

0.247

0.204

0.1000

理论值

0.4379

0.4765

0.5139

0.3880

0.1830

2

实测

0.165

0.224

0.249

0.216

0.149

理论值

0.3105

0.4332

0.5133

0.4332

0.3105

3．跨中各级荷载作用下主梁下缘混凝土应变实测值(μξ)

工况

1#梁

2#

3#

4#

5#

1

305.92

388.48

387.50

340.84

156.88

2

280.32

380.56

413.03

386.97

253.14

4.由实测混凝土应变推求的主梁钢筋应力(MPa)

工况

1#梁

2#

3#

4#

5#

1

64.24

81.58

81.38

71.58

32.95

2

58.87

79.92

86.74

81.26

53.16

5.支点试验实测主梁梁端主拉应力（kg/m2）

工况

2#

3#

3

计算

10.87

10.57

实测

9.82

6.58

4

计算

9.58

10.65

实测

8.52

9.72

6.桥墩及盖梁变形表(mm)

工况

上游侧墩

盖梁

下游侧墩

5

0.258

0.415

0.173

预加载

0.134

0.33

0.178

结论：

1．实测的跨中荷载分布系数与理论值不相符，试验时边梁横向分布系数略大于理论值，但较为接近，由于中、边梁采用等强度设计，这种不符无影响。

2．主梁的裂缝均属于活动性结构裂缝，在试验荷载作用下，主梁的应变基本服从平截面假定，实测中性轴高度略低于理论计算值，说明参与主梁受拉混凝土的高度已较小，在保证主梁设计总体安全度的情况下，主梁无超载潜力可挖。

3．试验荷载下，实测主梁应力结构校验系数和挠度校验系数在0.756~0.885和0.753~0.842之间，高于一般桥梁的0.55~0.60，此外主梁的开裂虽满足规范要求但跨中截面扩展宽度较大，并伴随有新的裂缝产生，残余挠度介于10.21~17.86%，虽小于20%，但值较高。

4．在试验荷载作用下，主梁斜截面及桥墩沉降均可得到保证。

（二）、动力荷载试验：

动载试验实测一阶竖向自振频率为3.099HZ，满足钢筋混凝土简支梁桥不小于3.099HZ的要求，实测阻尼比较大为0.865%，高于混凝土结构无裂缝界限0.5%，实测桥跨结构冲击系数为1+μ=1.235，接近理论计算值1.23475，由此表明：桥跨结构动力性能一般。

三、承载力验算

冯官屯大桥位于104国道上，是进出京津的主要通道，交通量大，重车多，原桥设计标准低，适应度明显不足，因此有必要对大桥主要承重结构通行汽—20，挂—100的可行性进行评估验算。

验算内容包括：主梁正截面强度，支点斜截面抗剪强度，主梁刚度及裂缝宽度，盖梁正截面强度，桩基垂直承载力分析以及支座验算：

通过承载验算，结论如下：

1．冯官屯大桥工字梁微弯板组合梁主要承重构件控制截面的强度、刚度、裂缝宽度以及桩基承载力都能满足汽—15，挂—80的荷载要求，但其支点截面尺寸不能满足抗剪要求，跨中截面不能满足汽—15挂—80荷载要求，应增加配筋。

2．主梁支点截面的抗剪强度，盖梁的正截面强度和主梁的刚度，裂缝宽度均能满足汽—20，挂—100的荷载要求。

3．钢筋混凝土摆柱式支座，除摆柱正截面强度不能满足挂—80荷载要求外，其它各项验算指标均能满足汽—15，挂—80荷载要求。

4．弧形钢板支座各项验算指标均能满足汽—15，挂—80荷载要求。

四、加固设计

根据上述试验结论及病害分析，又考虑到旧桥东侧为一新建梁桥，两桥之间的结合问题，具体加固措施为：

1．拆除旧桥梁端部悬臂板，新旧桥间增设一道宽主梁至新桥边缘，下部增加一根桩，新旧桥之间仅留施工缝；加大端主梁尺寸，并增设一道中横梁，以增大整体横向刚度，改善荷载横向分布，使边主梁承担较大荷载，从而对内主梁起卸载作用，以满足汽—20级正截面强度需要。

2．增大梁端截面尺寸，以满足斜截面强度对截面尺寸的要求，提高斜截面抗剪强度。

3．内主梁受力钢筋除锈，加补新保护层。

4．更换破损的少筋微弯板。

5．全部更换油毛毡支座为板式橡胶支座，并对钢支座进行改造，以消除温度等因素引起的附加内力，同时使主梁纵向变形不受约束，减轻下部结构的负担，改善主梁局部受力性能。

6．桩柱变形过大处增设横向联系承台，既可限制桩柱水平位移，又可限制竖向位移，使病害桩共同受力。

7．由于加固后上部恒载增加，盖梁端部负弯矩增加，可采取局部加强措施。

8．桥面系及其它部位改造。

篇（7）

1)工程过流能力不足，无法满足本河段防洪要求。

2)翻板闸闸门、底板、支墩、翼墙等构造物严重损坏，无法正常运行。

3)进水闸闸门全部丢失，无机电设备、无启闭机、无观测设施。

4)闸室渗透稳定未能满足相关要求，消能防冲设施完全损坏。

5)混凝土强度、冻融、炭化、剥蚀局部未能满足相关要求。

6)闸前淤积深度超过1.5m，大部分位置与闸门顶部齐平。总的来说，沉陷变形问题、稳定问题、渗漏问题、闸前淤积问题是西五官拦河闸的主要病险问题，不仅对其使用功能的发挥造成严重的影响，而且对下游地区人民群众的生命财产安全构成一定威胁，急需进行治理。

2工程布置及主要建筑物加固设计

2.1设计原则与依据

根据西五官拦河闸的实际情况，本次除险加固设计采用以下原则:

1)严格根据工程规划及相关文件的要求进行设计。

2)设计成果需满足国家和水利水电行业现行的规范与规程。

3)水闸防洪设计:水闸泄洪能力设计以河道防洪标准为依据;由于早年河道防洪规划已经考虑水闸的影响，因此除险加固设计中，水闸泄洪能力不低于原水闸标准;需进行河道清滩(淤)。

4)引水闸设计:引水闸规模沿用原有设计，在满足引水灌溉流量要求的同时，确保泄流、过流能力不小于原闸;引水闸闸室、闸门、上部结构、启闭设备重新设计，闸底板上部混凝土需凿除置换，效能防冲设施整体拆除重建。

5)引水闸启闭设备选择手电两用螺杆启闭机。

6)水利自动翻板闸设计:结合翻板闸实际情况，处理原则为拆除新建，并于下游增设消能防冲设施;考虑原水力自动翻板闸依靠水力开闭闸门，无需人为开闭，因此新建翻板闸选用液压自动翻板闸。

7)溢流坝设计:结合溢流坝实际情况，处理原则为拆除原有土石结构，增设消能防冲设施，与右岸翻板闸统一新建液压自动翻板闸。

2.2闸型与轴线的选择

2.2.1拦河闸轴线本次设计是将原闸拆除后新建拦河闸，因此拦河闸轴线沿用原有轴线。

2.2.2拦河建筑物形式本拦河闸原有坝型为水力自动翻板闸，因此备选坝型包括水力自动翻板闸、液压翻板闸和橡胶坝。水力自动翻板闸具有成本低、操作简单、便于维护等优点，但本河道泥沙含量较大，随着使用时间的延长，淤积问题将会使部分闸门无法正常开启，因此予以排除。橡胶坝具有成本低、安装简易、塌坝后阻水建筑物少等优点，但同时也存在使用年限较短、运行维护费用较高、泵房投资较大等缺陷，为确保运行可靠性予以排除。液压翻板闸具有使用年限长、可靠性高、便于管理维护、调节灵活等优势，但初期投资较高，金属结构安装工作量较大。经过综合考虑并参考业主意见，本拦河闸最终选用液压翻版闸型式。

2.3引水闸

引水闸设计原则为加固后过流能力不低于原有水平，孔口底高程为原设计高程376.20m，仍采用单孔，孔口净高1.00m、净宽1.20m。引水闸闸址位于左右岸，基础为砂砾石，闸室结构需同时满足自身稳定性与应力要求。为方便工程管理与操作，引水闸型式为穿堤涵型式、钢筋混凝土结构，采用手电两用的螺杆启闭方式，闸门选用平板钢闸门。

2.4工程总体布置

西五官拦河闸闸室段总长156.80m，共有17孔，闸门净宽8m，每2孔闸墩设置一沉降缝，分缝处闸墩宽1.5m，不分缝处闸墩宽0.8m;左右边墩宽1.2m，分别于两岸堤防、挡土墙形成平台，控制泵房设置于右岸下游侧挡土墙回填平台处。

2.5闸室结构布置

2.5.1闸室形式为满足汛期泄洪要求，采用开敞式闸室，堰型采用宽顶堰。

2.5.2闸底板顶高程为兼顾基础抗冻以及减少淤积的要求，确定闸底板顶高程为375.50m。

2.5.3闸门尺寸根据引用灌溉流量时对上游水头的实际要求，拦河闸设计挡水高度确定为1.60m，闸门向上游倾斜挡水(倾斜角45°)，垂直挡水高度1.60m，闸门净宽8m。

2.5.4闸墩布置闸墩包括三种尺寸，左、右边墩厚1.20m，底板每两孔一分缝，分缝位置在中墩上，分缝中墩厚1.5m共8个，不分缝中墩厚0.8m共8个。由于闸墩上部需设置人行桥，所有中墩与底板长8.00m，上游端头采用半圆形，半径随墩厚而变化;下游端头半圆形。分缝中墩上、下游连接处设置651型橡胶止水带，闸墩顶高程378.10m。

2.6人行桥设计

为满足液压启闭机操作和检修的实际要求以及方便两岸交通，于闸墩上设置人行桥一座。桥面高程381.22m，与两岸防护堤平顺连接。人行桥采用混凝土槽型板桥，桥面净宽3m，铺装层采用C30小石混凝土，最小厚度0.07m，桥面横向坡比1%，以利于桥面排水。梁板高0.70m，宽0.8m，单跨布设4道梁。人行桥单跨长度9.10m，共计17跨，全场155.60m(包括缝宽)，桥面栏杆采用金属栏杆。

2.7挡土墙设计

左右岸挡土墙分别位于左右岸边墩上、下游，采用悬臂式钢筋混凝土挡土墙，混凝土标号C20W4F200。左岸挡土墙上、下游段长度分别为17.89m、23.44m，墙顶设计高程380.28m，最大墙高7.58m，墙后回填与墙顶等高。下设素混凝土垫层10cm，墙后设置竖向、横向排水盲沟。右岸挡土墙上、下游段长度分别为14.94m、24.54m，墙顶设计高程380.28m，最大墙高7.58m，墙后回填与墙顶等高。下设素混凝土垫层10cm，墙后设置竖向、横向排水盲沟。

2.8引水闸设计

为满足灌溉需求，在拦河闸左右岸设置流量为1m3/s的引水闸，由于设计流量相同，因此左右岸引水闸的闸门尺寸、涵洞尺寸以及进口底高程均采用相同设计。引水闸进、出口底板高程分别为376.20m、376.05m，涵洞底坡为1%，闸室段与涵洞总长15m，进出口均为钢筋混凝土铺砌，铺砌厚度为0.2m。

2.9河道清滩设计

河闸附近河床淤积问题较为严重，不仅减少了进水闸取水量，同时也会削弱行洪能力，因此需进行适当的疏浚清淤。根据本工程实际情况，同时结合除险加固工程布置，确定闸0－160m～0+160m桩范围内除建筑物外的河道需要清滩。其中，上游闸0－160m～闸0－010m桩号需清滩至375.50m高程;下游闸0+056m～闸0+160m桩号需清滩至375.20m高程，河床两侧清滩开挖边坡为1∶2。

2.10护岸设计

为确保两岸边坡在清滩后的稳定性，需对拦河闸0－160m～闸0+160m的河岸边坡采取防护措施(拦河闸范围内除外)。护坡采用厚度为0.3m的格宾石笼，下设厚度为0.2m的砂砾石垫层，下格宾石笼与河道内海漫相接。

篇（8）

大刘坡桥位于天津宝坻县境内九园公路的潮白河上。桥全长790.3米，桥面宽度9米（即1+7+1），上部结构为56孔、5片跨径14.1米的普通钢筋混凝土T型简支梁桥，横桥向有3道横隔板。桥面铺装为钢筋混凝土（7.5~11~7.5厘米）和3厘米沥青混凝土面层。每8孔为一道伸缩缝，其间为桥面连续铺装。旧T型梁外形（如图1）。旧梁设计荷载等级：汽-13、拖-60。

下部结构墩柱及盖梁是在原桥位上游侧95年重新设计建造的，为单排双桩（柱）式，荷载等级：汽-20、挂-100。受公路发展公司委托，我院于4月12~13日对该桥进行了检查。由于原有公路的技术标准低（汽-13、拖-60），通行能力差，加之目前交通量的增加和汽车载重的增加，上述旧桥是不能满足承载力要求的。受资金和材料资源及断交时间的限制，也不可能全部拆除并新建，只能考虑投资较少，工期时间短且能增加承载力的各种桥梁加固技术予以改造。这其中采用体外预应力钢筋加工技术，确为一种简单易行且能与新建下部结构荷载（汽-20、挂-100）看齐的有效方法。

体外预应力加固方法的实质是以粗钢筋、钢绞线或高强型钢等钢材做为施力工具，对桥梁上部结构施加体外预应力，以其产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力，从而达到改善旧桥使用其性能并提高其极限承载力的目的，本桥只涉及粗钢筋的体外预应力加固提高荷载方案。

一、体外预应力构造：主要由四个部分组成

1、水平筋与斜筋：由高强螺纹粗钢筋组成，构造见图2，其作用是施加预应力提高梁的承载能力。

2、梁端锚固：先将梁端部分混凝土桥面板凿掉，将梁端顶面上角凿成与斜筋倾斜方向相垂直的斜面（需剪断局部架立钢筋和箍筋），在端横隔板上开凿与斜筋方向相同的斜孔，然后，将用角钢或槽钢制作的支承垫座用环氧砂浆固定在已凿好的梁端斜面上。斜筋穿过横隔梁和支承垫座的斜孔，用千斤顶进行张拉并用螺母锚固在支承垫座上，最后用混凝土将锚头封闭，见图3。

3、水平滑块：由联接斜筋和水平筋的活动滑块支承座和固定在梁底的支承钢垫组成，其构造见图4，其主要功能是通过滑块的水平滑动，以调整斜筋与水平筋之间的内力分配比例，并使表面受力趋于均匀。

二、体外预应力提高荷载等级计算：已知的设计参数如下：

1．T梁混凝土设计标号25Mpa。水平筋极限应力计算时，取，截面强度计算时取混凝土抗压设计强度，取混凝土极限压应变

2.原T梁配筋参数：其T梁截面配筋见图5

跨中截面：,

支点截面：,

,,

.原梁斜截面内受拉纵向钢筋的配筋率：

3.体外索配筋参数：

经加固设计分析，体外索水平筋取为，斜筋取为，均为冷拉Ⅲ级钢（单控）。

两垫板中心之间的水平距离：，上锚固点至垫板中心的水平距离：

,

体外预应力筋至T梁底距离

体外预应力损失：

1）预应力钢筋与水平滑块之间的摩擦：因是水平张拉

2）具变形引起的预应力损失：,因是水平张拉，故，查规范按计,

3)温差引起的损失：。

、：分别为预应力钢筋与混凝土的线膨胀系数,

,Δt:为年最高温度与施工时的温度差；15°

故：

4)分批张拉引起的混凝土弹性压缩损失：因单片梁两根水平钢筋同时张拉，使单片梁间的。

5）钢筋松弛引起的损失：一次张拉

6)混凝土收缩与徐变引起的应力损失

因旧桥混凝土的收缩与徐变在长期使用过程中已基本完成。体外筋加固体系并不会使桥梁恒载增加许多，且使原梁受压区的应力明显减少。因此，即可近似取混凝土收缩、徐变损失。于是，体外筋加固中预应力钢筋总的应力损失为：

预应力水平筋重心到截面上边缘的距离

无粘结预应力筋的有效预应力，滑块与梁底之间的摩擦系数（属于滑动摩擦），反映斜筋与水平筋拉力之比的系数，体外斜筋中的有效预应力

1、计算体外钢筋的极限应力：

由于水平筋和斜筋在材料及其截面面积方面的差别，其有效预应力是不同的，亦即两者的应变量也不同。若以水平筋的应变为准，将斜筋的应变状态换算为水平筋的应变状态，并在此情况下求出体外筋的总长度，即为体外筋的换算长度。式中分别为体外预应力水平筋和斜筋中由有效预应力产生的应变。

，则。令：。梁跨中破坏截面的刚度与极限状态下梁体各截面平均刚度的比值，体外预应力钢筋换算长度与梁的计算跨径之，与支承条件有关的挠度系数对于按均布荷载考虑的简支梁由弹性变形理论可求出，体外水平筋配筋率，原梁受拉钢筋配筋率，原梁受压钢筋配筋率，参照现行公路桥规（JTJ023－85）中对钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件的强度计算方法，按矩形截面试算：体外水平筋的极限应力，Rab’iχ=σAy+AgRg-A’gR’g则，令水平筋极限高度系数ξy为梁发生截面破坏时实际受压区高度χs与体外水平筋重心到梁顶面的距离之比，即，

，再将代入上式，可得，将此式展开并经整理即得矩形截面体外水平筋极限高度系数，为体外水平筋的极限应力增量，其上式中

由图6中假定当最大弯矩截面发生破坏时，两个未破坏的梁段均发生刚性转动，即无挠曲变形的几何关系，三角形的相似比可建立如下几何方程：；：体外预应力钢筋的总伸长值。：梁破坏时的极限挠曲值。：梁发生截面破坏时实际受压区高度。由上式得：，根据总伸长量即可求出体外预应力钢筋的极限应变增量；考虑体外筋中有效预应力的影响后，体外预应力筋的极限应变其中εy为体外预应力水平筋中由有效预应力产生的应变。由于体外水平筋在梁达到极限状态时并不屈服，因此，将上式两端分别乘以预应力钢筋的弹性模量，则体外水平筋的极限应力可用下式表示：此式第二项即为体外预应力水平筋的极限应力增量，又由于与加固梁跨中极限挠度则可导出：将其化简后可得一关于水平筋极限应力增量的一元二次方程。即：；式中系数

解方程：：即：；

解出：：；则水平筋极限应力为：

其体外斜筋极限应力公式为：；由于体外斜筋与水平筋配筋面积不同，取大者，；则

2。计算抗弯强度

由于<

，说明中性轴在T梁的顶板内，即为第一类T形。因而按宽度为的矩形截面计算抗弯强度。在此可忽略受压区钢筋的影响，则由规范公式计算中性轴位置：

受拉钢筋合力作用点到体外索水平筋重心的距离为：

；

再由规范公式计算加固体系的抗弯强度：

该梁提高等级后由汽车荷载控制设计，跨中截面的最大计算弯距；

因此经体外筋加固之后，梁的抗弯强度满足设计。

3.计算抗剪强度

该梁最大支点剪力由挂车-100控制，其值为；作用在梁端部体外筋中的预加力应作为外力考虑，其竖向分量将抵消一部分外荷剪力。假定在极限状态下，体外斜筋中的应力为，考虑材料安全系数后，则其预剪力的竖向分量为：；

；

篇（9）

二、平面设计对纹饰的变形及重构

1．运用平面构成基本元素创新纹饰纹饰以最简洁的元素来表现深刻的内涵。运用平面构成的原理，把原始纹样二维平面进行二次创新，使之呈现简约的视觉效果;运用构图学的原理，重新打乱，进行编排组合，创造新的形象，并且注意各元素之间的有机组合。我们对家具纹饰的革新是在平面构成的基础上进行的，对古老纹样进行理性与感性相结合的加工，使古典纹样为今所用。无论是单独、适合、边角或是连续纹样，都是点线面的组合。点元素的构成形式，需要把纹饰归纳为单独的点，将大小相同的点有规律地组织，给人的视觉造成线条的美感。将点按大小排列，有线条的律动感，这是由点变线的过程。通过点的疏密、聚散排列，可以从点跨越到面的塑造。线的构成在边角纹饰中运用较多，等距离相同的线条可以营造出平面化的视觉效果，相同线的疏密变化带来面的空间视觉效果，线的粗细变化带来空间虚实变化，不同方向的线可营造点、线、面共生的视觉效果，可以在缺少装饰性的家具面板上使用。不规则的线条会营造一种随意自由的纹饰效果，在适合纹样中使用较多，它可以随着固定的形状自由灵活地变动。面的构成需要一种将纹样归纳的能力，在适合纹样中它可以是一个面，这个面中包含了点和线的形式构成，对称性强的面表现出规则、平稳、端庄的家具装饰风格和理性的视觉效果。［2］不规则的面给人一种生动、跃动的视觉效果，给人灵动的感觉。根据不同的家具类型改变它的点线面的基本元素，进而更切合生活和时代。纹饰主要的构成元素是点线面，将这些平面构成中的基本元素创造为抽象、具有形式感的纹样，可使其在当代家具设计中具有更加广泛的适用性。2．运用平面构成基本形式重构纹饰平面构成的基本形式是平面设计学习内力修炼的重要一步。古典纹样基本格式分为纹样固定角度环绕排列、弧线排列、折线排列。将基本要素以重复构成的形式来排列，将纹饰中截取的部分元素作为单元以方向变化、位置变化不断地重复排列形成具有强烈的形式美感，最终可以通过简单的重复排列上升至有变化的重复构成形式。近似构成可以在基本形的重复中相加或相减找到另外一个与基本形相类似的样式，这样可以使纹饰在统一中富含变化，将变化统一于整体。在渐变构成中，基本图形的组合需按位置、大小、方向、疏密、虚实、色彩连续不断地变换形式，使用这种构成形式可营造出具有空间感的纹饰效果。以一个基点或者基本图案为中心，向四周呈发射和扩散状，可营造出具有强烈的视觉动感的纹样。利用透视学中的焦点透视或是成角透视来表现近大远小的规律。有透视关系的纹饰造型方式也是值得尝试的。还有一项造型方式是特异构成，在本来富有规律的重复样式中变异，是突破单调感的构成方式，突出整体与局部的对比效果。3．运用平面构成基本方法整合纹饰空间是有限的，特别是在家具装饰上，要利用有限的空间表现丰富的涵义。将古典纹饰中需要表达的图形有机结合，达到新颖和富有创意的视觉效果。这是一种将图形融合相加、删减的创作方法。这样的图形组合凸显其独有的精神特质。国画讲求黑白，书法计白当黑，都体现的是阴阳虚实的哲学观，纹饰设计中也是如此，如纹饰中的正负图形相互依存，相互反转。黑与白是对应的，有白就会有黑，两者共生共存。作为设计师对纹饰在有限平面的表现更要惜墨如金，通过平面构成中正负图形的巧妙组合营造绝妙的视觉新奇感受，运用正负形相互衬托，共生图形，构成具有新生意义的纹饰。变形重构纹饰是通过将原始纹饰分成若干份打乱后拼凑重组，产生更有意味的新纹饰。在纹饰设计中，我们也可将单一或相类似的元素造型反复整合构成另一视觉形象，聚集而成具有新的意义的图形。

三、经典纹饰的广泛运用及变化

“卍”字纹饰是我国佛家常用的传统纹样之一，佛祖释迦牟尼胸前的“卍”是吉祥、万福、万寿的意义，在梵文中“卍”代表太阳，寓意为万寿无疆、吉祥万代。因其具有人们期待的完美寓意，并具有强大的正能量，吸引着各行各业的人去挖掘它的现代商业情缘。例如茶具相关系列产品茶盘、茶壶、茶叶包装等等取自万字纹饰作为其装饰的例子不胜枚举。牌匾的边饰纹样多采用连绵不断的万字。现代中式家具设计也可从万字纹中借鉴很多，不单是二维平面上的革新，家具立体构造也可从万字纹饰上获得灵感，使得远观、近赏都能淋漓尽致地表现纹饰的魅力，从二维突破至三维。云纹图案经过几千年的发展演变，不断地丰富和融合，每个历史时期的云纹样式都融入了各自时代的风貌。商周青铜器上的云雷纹是云纹的早期形态，汉瓦当云纹表现了古代老百姓祈祷风调雨顺、五谷丰登，隋唐时期朵云纹盛行，元代朵云纹呈现组合样式，层叠卷曲、茂密弯曲的组合具有强烈的流动感和秀美感。云纹在不同时代的变化表现了中华民族对美的不断创新与追求。譬如2008年北京奥运会的祥云火炬，选用经典的中国红填充祥云纹式，对云纹图案简化重构，诠释了生生不息的奥运精神。通过列举常用古典纹饰在现代生活中的普遍运用，我们能从中得到启示:现代商品的不同属性决定了不同纹饰的变形特性。在现实生活中对传统纹饰的设计运用平面重构，必须建立在对纹饰演变历史背景充分了解的基础上。经典纹饰在现代中式家具中的革新运用，如将如意纹、方胜纹、草龙纹等等通过平面构成的二次创新，重新运用到中式家具的不同位置，用全新的诠释方法找到其时代归属。［3］

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水泥稳定级配混合料是当今国内外使用最普遍的一种半刚性基层材料，其中又以水泥稳定碎石性能最为优异，使用范围较广泛。水泥稳定砂砾基层，由水泥、级配砂砾、填料，按照一定比例混合，加水拌和、摊铺、碾压并养护而成的一种结构层。它具有较高的强度，有一定的板体性和较好的稳定性。骨架密实结构同传统悬浮密实结构相比，具有能够形成有效的骨架嵌挤结构、提高抗压强度、降低水泥用量、有效减少路面裂缝的发生等突出特点，很大程度上解决了传统设计理念下沥青路面底基层、基层病害的发生，值得推广应用。

1 组成材料的技术要求

1.1水泥 要求水泥强度等级不低于32.5 MPa；水泥细度、安定性等应符合规范要求；使用缓凝的普通硅酸盐水泥，禁止使用快硬水泥，早强水泥。同时要求水泥初凝时间3h以上，终凝时间不小于6 h。若采用散装水泥，在水泥进场入罐时，要了解其出炉天数，刚出炉的水泥，要停放7 d，且安定性合格后才能使用。

夏季高温作业时，散装水泥入罐温度不能高于50 ℃，高于这个温度，又必须使用时，应采用降温措施；冬季施工，水泥进入拌缸温度不应低于10 ℃。

1.2砂砾 砂砾取自施工所在地的泾河中，保证材料均匀和含泥量控制在规范规定范围内。在水泥稳定砂砾底基层施工质量控制过程中，要控制两个方面：①砂砾的最大粒径不应超过37.5 mm；②4.75 mm以上砾石含量不应低于60 %。

1.3水 一般采用人畜能饮用的水。

2 水泥稳定砂砾基层设计方法

2.1主骨料级配确定

2.1.1确定骨料规格D0（一般选取2～4 cm料），将一定质量的此粒径的骨料分三次放入击实筒中，每次按重型击实98次后量测其击实后的高度，计算其击实密度，算出空隙率。

2.1.2以D0用量为100，D0的下一级为l/2 D0（1～2 cm），以D0用量的5 %为步长，将D1逐次掺入D0中，每次掺入后，击实，测定击实密度，建立填充数量与击实密度关系曲线。

2.1.3选择D1的合理用量，测得最佳的填隙率。以此类推，进行二、三、四、五级填充，最后分别得到各级粒径的最佳填充比例，即主骨料的级配。

2.2混合料的组成设计

2.2.1组成设计原则：①水泥稳定碎石底基层、基层级配应达到骨架密实结构，集料粒径大于4.75 mm的骨料含量宜在65 %以上，大于2.36 mm的集料含量宜大于80 %，小于0.075 mm颗粒含量宜接近0，最大不应超过3%；②在达到强度的前提下，采用较小水泥剂量，但应考虑施工的不均匀性；③改善集料级配，减少水泥用量，使水泥用量不宜大于4.2 %。

2.2.2水泥剂量的配制可采用：2.5 %、3 %、3.5 %、4 %、4.5 %五种剂量。

2.2.3每种剂量的试件制取13个（最小数量）。

2.2.4试件必须在规定的温度（20±2 ℃）保湿养生6 d，浸水养生1 d后测定无侧限抗压强度，计算结果的平均值、偏差系数，并计算RX（1-1.645Cv）是否大于Rd（设计强度）。

2.2.5根据设计剂量做水泥延迟时间对混合料强度的影响试验，并通过试验确定应该控制的延迟时间。

2.2.6骨架密实结构水泥稳定砂砾（碎石）建议级配。

2.3配合比验证结果

2.3.1根据确定的最佳含水量，拌制水泥稳定砂砾混合料，按要求压实度（重型击实标准，压实度97 %）制备混合料试件，在标准条件下养护6 d浸水24 h后取出，做无侧限抗压强度。

2.3.2最终确定的生产配合比为：37.5～19 mm砾石：19～4.75 mm砾石：4.75～0 mm石屑=（28 %：37 %：35 %）。按此配合比生产的混合料骨架结构好，集料依次从大到小的逐级填充，颗粒与颗粒之间紧锁嵌挤，基本能满足骨架密实结构的要求。

2.3.3在生产控制中严格控制混合料中4.75 mm以上砾石含量，控制在65 %～70 %之间，从而能保证整体结构中骨架的良好形成。

2.3.4室内浸水7d无侧限抗压强度，R0.95大于3.5 Mpa。一般在3.5Mpa～4Mpa之间。水泥剂量为3.5 %～4 %之间。

2.4现场取芯质量情况 在正常施工季节中项目的底基层一般在3～5 d内钻芯取样完整、密实，3 d及7 d 150 mm芯样无侧限强度能达到2.5 Mpa及4 Mpa以上，从芯样压裂程度来看强度主要来自结构中各集料骨架强度。

3 配合比设计在生产实践中的应用

黑龙江省铁通高速公路，设计路面底基层采用水泥稳定砂砾。级配组成采用骨架密实结构进行设计施工，设计强度为2.5MPa。在施工过程中一方面对骨架密实结构级配进行试验分析，选择合理的级配组成配比；另一方面，从填料、结合料入手，改变传统观念，摸索出了一些在保证强度的前提下有效的降低水泥用量，同时减少裂缝的途径。

3.1级配组成 采用骨架密实设计思路和方法，并参照《铁通高速公路路面施工细则》的建议级配，经工地试验室的反复试验，最终选定的级配如下：

3.2水泥用量

根据规范水泥用量设计方法确定水泥用量。

3.2.1减少砂砾料的含泥量 针对大多数地区砂砾含泥量均较大的情况，建议采用砂砾分级或通过5 mm筛孔控制集料中细料的含量和塑性指数，以减少水稳集料中的粘土含量。

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0引言

地震灾害是人类面临的严重自然灾害之一。地震具有突发性特点，至今可预报性仍然很低。强烈地震常造成人身和财产的巨大损失。我国属地震多发国家，特别是近年来地震活动频繁，一些特大地震已经给人类社会带来了不可估量的损失，这就迫使工程人员不得不去深入研究土木工程结构的抗震设计理论和方法，最大限度地减少地震给人们带来的影响。

抗震加固是对未进行抗震设防或已进行抗震设防但达不到设防标准的建筑物，进行结构补强和提高其抗震力的措施。建筑结构加固方法随着经济水平、技术水平和人们观念的发展而发展，但有些构件加固方法（如加大截面法）将使结构和构件的刚度发生变化，从而引起结构动力特性、构件内力的变化以及刚度软弱层和强度薄弱层的出现，而这些变化对结构承载力及弹塑性变形能力带来的不利或有利影响，是目前的加固方法所没有考虑的。因此对钢筋混凝土结构抗震加固技术进行论述有着重要的意义。

1 钢筋混凝土抗震常规加固技术

混凝土结构抗震常规加固方法包括加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、受弯构件外部粘贴加固法以及其他加固方法等，每种加固方法各有其特点和适应范围，应根据具体条件加以选择。

1.1 加大截面加固法

加大截面加固法即采用增大混凝土结构或构筑物的截面面积，以提高其承载力和满足正常使用要求的一种加固方法，可广泛用于混凝土结构的梁、板、柱等构件和一般构筑物的加固。但由于截面尺寸加大，有时受使用上限制。

1.2 外包型钢加固法

外包钢加固法即在混凝土构件四周包以型钢的加固方法（分干式和湿式两种形式），适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度地提高承载力的混凝土结构加固。当采用化学灌浆外包钢加固时，型钢表面温度不应高于60℃；当环境具有腐蚀性介质时，应有可靠的防护措施。

1.3预应力加固法

即采用外加预应力的钢拉杆（一般分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆3种）或撑杆对结构进行加固的方法，适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占空间小的混凝土承重结构。此法不宜用于高温环境下的混凝土结构，也不适用于混凝土收缩徐变大的混凝土结构。

2 改变结构传力途径加固法

2.1增设支点法

该方法是以减少结构的计算跨度和变形，提高其承载力的加固方法。按支承结构的受力性质又分为刚性支点和弹性支点2种。毕业论文，加固方法。刚性支点法是通过支承构件的轴心受压将荷载直接传给基础或其它承重结构的一种加固方法。增设支点法适用于房屋净空不受限制的大跨度结构加固。

2.2托梁拔柱法

该法是在不拆或少拆上部结构的情况下拆除、更换、接长柱子的一种加固方法。按其施工方法的不同又分为有支撑托梁拔柱、无支撑托梁拔柱及双托梁反牛腿托梁柱等方案。适用于要求房屋使用功能改变、增大空间的老厂改造等结构加固。其中双托梁反牛腿托梁拔柱，则适用于保留上柱的型钢加固。

2.3 受弯构件外部粘贴钢板、碳纤维或其它抗拉强度较高的材料加固法

此法是用建筑结构胶将钢板等材料粘贴在钢筋混凝土受弯构件表面，具有良好的共同工作性能，所占空间小、加固施工周期短、消耗材料少，其加固部位、范围与强度可视设计构造需要而定，是近几年来新发展的加固技术。本加固法适用于承受静力作用的一般受弯构件，且环境温度不应超过60℃， 相对湿度不大于70％及无化学腐蚀的使用环境中。

3钢筋混凝土结构抗震加固新技术

3.1 结构基础隔震技术

基础隔震技术是在上部结构和基础之间设置隔震装置，阻隔地震能量向上部结构传递，从而减少结构地震反应的一种抗震技术。目前研究开发的基础隔震技术主要有：叠层橡胶垫隔震、摩擦滑移隔震、滚珠及滚轴隔震、支撑式摆动隔震和混合隔震等。其中，叠层橡胶隔震支座已被广泛应用，具有很好的应用前景。纵观隔震技术的发展，可以看出近年来隔震技术有以下特点：

（1）隔震技术的应用范围越来越广，数量越来越多。隔震技术不仅在新建工程中获得广泛应用，而且在现有建筑的加同工程中得到应用。

（2）隔震建筑的结构形式日趋多样化，已从早期主要应用于砌体结构、钢筋混凝土结构发展到钢结构、组合结构、木结构。

（3）可供选择的隔震装置越来越多，新的隔震方法不断提出，并且采用混合隔震技术已经成为发展趋势。

3.2消能隔震技术

传统的抗震设计方法是靠结构的延性来耗散地震能量。但问题在于结构受到1次强烈地震时，结构构件在利用自身的延性耗散地震能量的同时，也会受到严重的损伤。为了解决这个矛盾，在结构上附加各种阻尼器，通过阻尼器大量耗散地震输入到上部结构的能量，从而达到保护主体结构免遭破坏的目的。常用的阻尼器有金属屈服阻尼器（Metallic Yielding Damper）、摩擦阻尼器（Friction Damper）、黏弹性阻尼器（ViscoelasticDamper）、粘滞液体阻尼器（Viscous Fluid Damper）等。消能减震技术近年来被大量应用在已有建筑物的抗震加固上，与传统的加固技术相比主要优势有：

（1）施工现场无湿作业，基本不影响原建筑的正常使用功能；

（2）能在保持原建筑外貌不变的前提下，实现了提高抗震能力和改善使用功能的协调；

（3）消能效果明显，结构经过合理的设计，可以满足各种设防烈度下的抗震要求；

（4）可以有效地节约经费和缩短工期。

3.3 高性能钢丝网复合砂浆薄层（HPFL）加固技术

高性能钢筋网复合砂浆薄层（HPFL）加固混凝土结构，是指对混凝土构件进行表面处理后，铺设钢筋网，再粉抹或喷射上高性能复合砂浆，使加固层与原构件共同工作，达到提高构件工作性能的目的。

采用高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层加固混凝土构件能有效提高构件的承载力、刚度、抗裂性和延性。毕业论文，加固方法。毕业论文，加固方法。该加固方法与碳纤维加固法相比具有施工简单，经济实用的优点，在结构工程加固中的应用前景十分广阔。毕业论文，加固方法。毕业论文，加固方法。

随着抗震技术理论的不断发展和完善，抗震加固方法已从传统的方法不断趋向多样化。毕业论文，加固方法。目前新发展起来的减震控制技术在工程应用上有明显优势，为建筑的抗震设计和抗震加固提供了一条崭新的途径，它克服了传统结构“硬碰硬”式的抗震设计方法，具有概念简单、减震机理明确、减震效果显著和安全可靠的特点。

参考文献：

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