A. 粘碳纖維布加固樓板能夠增加多少承載力
用碳纖維加固提高的承載力不能超過40%。需要大幅度提高承載力時可以採用粘鋼法
B. 結構加固與改造安全嗎 這些工序必須做好
結構加固與改造是指在房屋原基礎上對某些結構做出調改,加固包括房頂加固,地板加固等,改造則涉及方方面面。因為是大工程,我們都很關心的問題是,結構加固與改造安全嗎,怎樣保障安全性?那麼下面一號家居網告訴大家,這些工序必須做好,才能確保沒有閃失。
加固指對可靠性不足或業主要求提高可靠度的承重結構、構件及其相關部分採取增強、局部更換或調整其內力等措施,使其具有現行設計規范及業主所要絕賀求的安全性、耐久性和適用性。
加固過程要分析的要點
1、加固通常需要考慮強度、剛度、穩定性問題
2、加固結構分析:混凝土結構、砌體結構、鋼結構、橋梁加固等
3、需了解常用的結構受力模型
房屋加固所需材料介紹
纖維度加固
1)厚度:0.111mm(200g)、0.167mm(300g)兩種
2)寬度:可以任意剪裁,一般有100mm 、150mm、200mm、250mm、300mm
優勢:抗拉強度高、耐腐蝕、施工方便、材料輕、無附加荷載
缺點:抗壓強度為0、無剛度貢獻、不耐火、 耐久性較差
粘貼鋼板加固
厚度:鋼材厚度一般3~6mm,Q235 最大不超過10mm
寬度:100mm、150mm、200mm 、250mm、300mm等
優點:抗拉/抗壓強度均較高、對承載力提高 較大(20%~40%)、施工簡便、不改變構件外形及使用空間
缺點:不耐火、易腐蝕
高強灌漿料
優點:自流性好,快硬、早強、高強、無收縮、微膨脹;無毒、無害、不老化、對水質及周圍環境無污染,自密性好、防銹
缺點:費用比普通混凝土高很多
環氧膠泥、環氧樹脂
特點:對金屬、非金屬具有優良的粘結強度;穩定;耐腐蝕;憎水性;電絕緣
用途:常用於建築防水、堵漏、裂縫修補
常用加固方法:
粘貼碳纖維法
可提高構件承載力10%~30%左右
用於樓板、梁受彎承載力加固;
用於柱抗剪、抗壓承載力加固;
用於煤場、化工廠等腐蝕性介質加固;
使用條件:環境溫度≤60°,相對濕度≤70%;不能暴露在陽光下;結構膠需採用專門防護措施
粘貼鋼板加固法
1、粘貼鋼板加固是根據設計要求切割成一定尺寸的鋼板,用結構膠粘劑粘貼在需要加固的混凝土構件表面,與原結構構件形成整體共同承受外力作用。適用於鋼筋混凝土受彎、大偏心受壓和受拉構件的加固。
2、定位放線——表面處理——卸荷——預貼鋼板——配置結構膠——塗膠——粘貼鋼板——加壓——固化養護——檢驗、驗收——防銹防火處理
1)、定位放線:熟悉圖紙,明確加固范圍及部位,然後在構件上彈出粘貼位置輪廓線,為避免清理時污染已處理過的混凝土表面,輪廓線應比實際粘貼位置四周各加寬不小於20mm。
2)、表面處理:a、混凝土表面的處理,
對粘結面進行打麿,除掉混凝土表面的浮漿及鬆散、劣化的混凝土,對粘結面有嚴重凹凸不平的,用高強樹脂膠泥修補找平,用高壓無油吹風機吹去浮塵,並用脫脂棉紗醮丙酮或二甲苯把混凝土表面擦拭2-3遍;b、鋼板表面處理,鋼板粘貼面用角向磨光機打磨,直至露出金屬光澤,打磨粗糙度越大越好,打磨紋理與鋼件受力方向垂直,用脫脂棉紗醮丙酮把鋼板擦拭乾凈備用。
3)、卸荷:粘貼鋼板前,應卸載或大部分卸載作用在結構上的活荷載,盡量降低鋼板的應變滯後,使加固後的鋼板能充分發揮它的強度。
4)、預貼鋼板:表面處理經驗收合格後進行預貼,應保證鋼板在粘貼輪廓線內且鋼板與混凝土表面基本吻合,否則應進行人工處理以達到要求。
5)、配製結構膠:按產品說明書規定的比例配製,根據粘貼面積,要求每一次配製的結構膠不超過10kg,為防止結構膠在運輸過程和放置比較長的時間後出現分層離析現象,結構膠在配製前應先在各自的包裝內攪拌均勻,然後按比例稱鎮舉取主劑和固化劑放入另一個容器中,先放主劑,後放固化劑,並在容器內充分攪拌至粘稠狀無單組分的條塊均勻顏色。
6)、塗膠、粘貼、加壓:把配製好的結構膠塗抹在處理好的混凝土表面和鋼板面上,鋼板表面塗抹厚度為1-3mm,以中間厚邊緣薄為宜。然後把鋼板粘貼在預定位置。用夾具、錨栓或腳手架及絲桿加壓。當鋼板四周均有膠溢出時表示鋼板粘貼密實。
7)、固化養護:固化期內禁止對並旅派鋼板進行任何擾動,
結構膠在常溫下24小時即可拆除夾具或支撐,三天後即可受力使用。當溫度過低時應採用人工加固養護。
8)、檢驗:用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板,從聲音上判斷粘貼是否密實。如果錨固區粘結面積少於90%,非錨固區少於70%,則粘貼無效,需剝掉重新粘貼。
9)、防銹防火處理:粘貼後的鋼板,應根據設計要求,做防銹及防火處理。
加固特點介紹
1、一般流程是需先進行結構鑒定,然後根據鑒定報告進行加固設計、施工
2、加固應盡量少對原結構進行擾動、破壞,如可優先選用粘貼碳纖維、粘鋼加固
3、加固前業主需提供房屋原建築、結構圖紙、地質資料;視工程具體情況提供相 關的房屋檢測鑒定報告。資料越多越好
4、加固應盡量選擇先進可靠技術,然後再考慮經濟合理等因素。
6、加固工程施工前一般需要對原結構進行卸荷,盡量減少二次受力的影響。
說到底,結構加固與改造專案中,選材與改造方法是至關重要的。選材要以安全為參考標准,方法要視房屋構造而定。在做決定之前,多參考專業人士的意見,分析一些著名案例,避免出差錯。
4、加固應盡量選擇先進可靠技術,然後再考慮經濟合理等因素。
6、加固工程施工前一般需要對原結構進行卸荷,盡量減少二次受力的影響。
說到底,結構加固與改造專案中,選材與改造方法是至關重要的。選材要以安全為參考標准,方法要視房屋構造而定。在做決定之前,多參考專業人士的意見,分析一些著名案例,避免出差錯。
C. 混凝土梁粘貼鋼板加固能提高承載能力最大是多少
德國開發出一種採用粘貼鋼板加固鋼筋混凝土構件的方法,即採用雙組分環氧 樹脂粘接劑將鋼板或其它鋼質件粘貼在混凝土構件表面, 構成一個混凝土—粘接劑—鋼三相復合物系統 * 經 粘貼鋼板後的鋼筋混凝土構件,可由鋼板部分替代鋼筋的作用 * 因此,當鋼筋混凝土構件的承載力不足或因 變形、裂縫影響結構正常使用時,可採用粘接劑將鋼板粘貼到鋼筋混凝土構件外部適當的位置,來滿足其承 〔#〕 〔! 載力或正常使用的要求 * 我國自 !" 世紀 S" 年代,已開始研究和開發該項技術,並在工程中加以應用 ) 1〕* 為探討荷載作用下粘貼鋼板鋼筋混凝土梁的受力特性、承載能力、破壞形式及有關影響因素,進行了結 構膠種類、錨固措施和鋼板厚度對加固後的鋼筋混凝土梁影響的試驗 * 收稿日期:!""#$"%$"& 方數據 ( , 浙江台州人, 作者簡介:柯敏勇 #』(" ) )男, 萬 工程師,碩士,主要從事水工結構的應力分析、安全監測與評估 * $% 水 利 水 運 工 程 學 報 $&&! 年 !$ 月 ! 試驗用材料及試件 !"! 試驗用材料 〔"〕 〔#〕 (!)鋼筋混凝土梁 按照《水工混凝土結構設計規范》 和 《混凝土結構試驗方法標准》 , 共製作了 $% 根鋼筋混凝土梁, 梁長! %"& 』』,截面尺寸為 !$& 』』 ( $&& 』』,混凝土標號為 )*&,其每方用料量及有關指標 見表 ! + 梁的配筋見圖 ! + 成型養護到 $% , 後,達到設計強度要求 + 表! 混凝土每方用料及有關指標 -./+ ! 0123456 718 9:/29 』1518 9;<98151 ;= 』.5182.>6 .<, 2<,1? ;= 541 9;<98151 每方混凝土用料( A3 』 B *) @ · 指 標 水泥標號 水 泥 水 細骨料 粗骨料 平均抗壓強度 @ CD. 坍落度 @ 9』 "$" E F!" !GG "*G ! $"H FHI% *J" 圖! 鋼筋混凝土梁配筋圖 K23+ ! LA1594 ;= 812<=;891』1<5 =;8 . 9;<8151 /1.』 粘 ($) 接 劑 採用 * 種結構膠作為粘接劑: (!) P Q " ) MNO 型、 ( ( 型和 P Q # )型結構膠,其物理力學性 〔 + 能指標見文獻 H〕結構膠均以環氧樹脂為主, 並配以不同的添加劑,使之具有不同的粘結特性 + 結構膠與混 凝土的粘貼強度均在 F CD. 以上 + 室內試驗中鋼板與混凝土粘結的破壞面均在混凝土側 + 結構膠的高抗剪強 度可防止沿粘貼面發生剪切破壞 + (*)鋼 板 粘貼用鋼板的型式有 * 種: 無錨固、螺栓錨固和 R 型錨固 (見圖 $)採用 S* 鋼 + 鋼板的尺寸 + 為 (長 ( 寬) ! #&& 』』 ( !$& 』』,厚度分別為 $、 和 # 』』+ 抗剪加固梁側面鋼板的厚度為 * 』』+ 鋼板屈服強度 * 為 $"& CD.,極限抗拉強度為 $%& CD.,彈性模量為 !IG ( !&" CD. + 圖$ 加固用鋼板 K23+ $ L581<3541<2<3 6511> 7>.516 !"# 試件的製作 將鋼筋混凝土梁和標准抗壓試件在同等條件下養護至試驗所需的齡期 + 粘貼加固鋼板前,先對混凝土梁 的基層及鋼板表面進行打磨和乾燥處理,並清洗鋼板和混凝土的表面 + 在粘貼處塗抹結構膠 ! J * 』』 厚,需 保證粘貼密實,均勻加壓至結構膠完全固化後 * J " ,,方可進行結構靜載試驗 + 萬 方數據 第>期 柯敏勇,等:粘貼鋼板加固鋼筋混凝土梁的試驗研究 =K ! 試驗裝置及試驗方案 !"# 試驗裝置及測點布置 簡支鋼筋混凝土梁凈跨為! "#$ %%, (對未經加固的鋼 其靜載試驗裝置和變形測點布置見圖 & 』 由 ($ )* 和 (對加固後的鋼筋混凝土梁) 筋混凝土梁) =$$ )* 的油壓千 斤頂通過分配梁實現兩點對稱同步載入 』 由百分表測讀構件 由 變形; @A&(#=B 數據採集系統採集處理鋼板和鋼筋混凝土 梁的應變;採用 =$ 倍讀數顯微鏡測讀梁的裂縫寬度;用鋼卷 尺測量裂縫長度及其間距 』 !"! 試驗方案 每組次試驗 = 根梁,先測定 ? 根未粘貼鋼板的鋼筋混凝 土梁的承載力,然後分別進行 > 組對比試驗: (!)結構膠的種類對加固效果影響, ( 即分別進行 CD* ! ) 型、 F ") E( ( 型和 E F #)型結構膠粘貼性能的比較 』 鋼板尺寸 (長 G 寬 G 厚) ! ?$$ %% G !=$ %% G & %%, 為 且兩端無錨固; (=)鋼板厚度對加固效果影響, 分別採用 =、 和 ? %% & 種 & 鋼板厚度進行比較 』 用 E F ") ( 型結構膠粘貼,鋼板尺寸(長 G 圖 & 梁的靜載試驗裝置 寬) ! ?$$ %% G !=$ %%; 為 +,-』 & .)/012 34 5060,1 0/50 7/8,1/5 439 6 13:19/0/ ;/6% ! < 混凝土預制支座 = < 反力架 & < 千斤頂 > < 分配梁 (&)錨固措施對加固效果影響, 分別採用無錨固、螺栓錨 # < 百分表 ? < 固定支座 " < 滾動支座 固和 H 型錨固 & 種措施, ( 均採用 E F ")型結構膠,鋼板尺寸 (長 G 寬) ! ?$$ G !=$ %%, 為 厚度分別為 =、 和 ? %%; & (>) 破壞後的梁粘貼鋼板補強加固效果,鋼板尺寸 為 (長 G 寬) ! ?$$ %% G !=$ %%,厚度分別為 =、 和 ? & ( %%』 均採用 E F ")型結構膠 』 $ 試驗結果與分析 靜載試驗結果(見表 =)表明,粘貼鋼板加固鋼筋混凝土梁的極限承載力增加幅度為 #$I J !!$I 』 但由 於結構膠種類、錨固措施和鋼板厚度的不同, 鋼筋混凝土梁承載力提高的幅度和破壞形式也不盡相同 』 $"# 影響梁承載力的因素 (!)結構膠種類 採用 & 種結構膠粘貼鋼板後,梁的承載力均有較大幅度的提高,表明 & 種結構膠均能 采 ( 型 滿足構件加 固 的 要 求 』 其 中, 用 CD* ! ) 結 構 膠 加 固 梁 的 承 載 力 增 加 幅 度 最 大 , (達 !("I ) 其 次 為 ( 型 E F !) 』 錨 (=) 固 措 施 由表 = 可見,鋼板厚度相同時無錨固和螺栓錨固均能提高梁的承載能力, 但它們之間 提高幅度的差別不大,這是因為沒有採用高強砂漿將螺栓錨固在梁中 』 隨著荷載增加,粘貼鋼板的端部與梁 底面混凝土分離,導致錨固系統失效 』 H 型錨固www.jzjiagugs.com則提高梁的承載力幅度較大 』 因此,在加固中,應高度重視加 固梁端部鋼板的錨固,以提高加固效果 』 鋼 (&) 板 厚 度 由表 = 可見,粘貼鋼板的厚度對加固鋼筋混凝土梁承載力的提高影響較大 』 盡管 & 種 錨固措施對梁的承載力提高幅度的影響程度有所不同,但在一般情況下,鋼板越厚,承載力提高效果越好 』 試 用 驗發現, ? %% 鋼板加固梁的混凝土受壓區發生脆性破壞,延性較差 』 因此,加固鋼板的厚度應與混凝土的 強度、梁的配筋率相匹配 』 萬 方數據 ?9 水 利 水 運 工 程 學 報 %996 年 6% 月 表! 梁靜載試驗結果 !"#$ % &』()*+( ,- +.』 (+"+/0 +』(+ -,1 #』"2( 鋼板厚度 梁的承載力 3 45 承載力增長率 錨固形式 梁破壞形式 3 22 組次 6 組次 % 平 均 (7) 3 89 $ 9 8: $ 9 未進行加固 ;< $ 8 ;= $ 9 ;> $ ; 89 $ 9 89 $ 9 % 69: $ > 669 $ 9 698 $ < 6<: (%) ? 無錨固 6%% $ = 668 $ % 6%9 $ 9 68% (6) ; 6:9 $ 9 6?? $ < 6?; $ = 6>8 (<) ? 6?9 $ < 6?9 $ < 6== (<) ? =< $ =! =< $ = 6%? (6) ? 6%9 $ 9 6%9 $ 9 68% (?) ? 螺栓錨固 8< $ < 8< $ < 69> (;) % 66% $ < 699 $ 9 69; $ ? 6<? (%) ? 6%< $ 9 6%9 $ < 6%% $ = 68; (?) ; 6?< $ 9 6?9 $ 9 6?% $ < 6>9 (<) % 69% $ 9 66> $ 9 669 $ < 6<> (%) ? @ 型錨固 6:9 $ 9 6?> $ ? 6?> $ 8 %96 (?) ; 688 $ 9 6;8 $ 9 68% $ 9 %:8 (:) 註: 因梁側面未進行抗剪加固, ! 發生斜截面剪切破壞 $ "#! 梁的破壞形式 試驗中粘貼鋼板加固梁的破壞形式有 ; 種,其破壞形式示意圖見圖 : $ (6)鋼板粘結牢固,通過結構膠已與梁共同受力 $ 隨著荷載的增大,鋼筋混凝土梁本身抗剪強度不足,沿 支撐點一側呈 :<A開裂,且開裂的起始點均在鋼板與梁底面交界處,該處梁的剛度變化較大,屬應力集中區 域,說明梁的承載力取決於梁本身的抗剪能力 $ (%)鋼板較薄且粘結良好,受力時鋼板與鋼筋混凝土梁的變形協調,梁跨中先出現細小裂縫,隨著荷載增 大,裂縫迅速擴展,分布較稀,但較寬;隨著荷載繼續增加,鋼板首先屈服,鋼板的應變迅速增大,導致梁撓度 也迅速增大,而梁受壓區的混凝土始終沒有破壞,說明梁的承載力取決於鋼板的承載能力 $ (?)鋼板厚度適中且粘結良好,受力時鋼板與鋼筋混凝土梁的變形協調,梁跨中先出現小裂縫,隨著荷載 增大,裂縫逐步擴展,在較寬裂縫之間出現細小裂縫,鋼板應變和梁的撓度也隨之增大,最後梁受壓區的混凝 土破壞,鋼板應力達到極限狀態,鋼板和梁受壓區混凝土同時破壞,說明梁的承載力取決於鋼筋混凝土梁和 鋼板的承載能力及其變形協調的能力 $ (:) 鋼板較厚且粘結良好,受力時鋼板與鋼筋混凝土梁變形協調,梁跨中先出現細小裂縫,隨著荷載增 大,細小裂縫之間又不斷出現細小裂縫;鋼板應變和梁的撓度隨荷載呈線性增大,最後梁受壓區的混凝土破 壞,說明梁的承載力取決於鋼筋混凝土梁本身 $ (<)鋼板粘結良好,受力時鋼板與鋼筋混凝土梁變形協調, 隨著荷載增大, ( 、 、 形 ( ( 裂縫類似上述 %) ?) :) 式分布,最終鋼板端部與混凝土梁底部發生剪切破壞,說明梁的承載力取決於結構膠的剪切強度和鋼板端部 的錨固措施 $ 萬 (;) 方數據 鋼板粘結良好,受力時鋼板與鋼筋混凝土梁變形協調,隨著荷載增大,最終鋼板一端部結構膠突然發 第"期 柯敏勇,等:粘貼鋼板加固鋼筋混凝土梁的試驗研究 DB 生脆性破壞,導致鋼板剝落 ! 圖" 梁的破壞形式 #$%! " #&$』()* +,-*. /0 1*&2. !"! 梁的撓度及延性 用 ; < !) ( 型結構膠粘貼鋼板、螺栓錨固加固鋼 筋混凝土梁在荷載作用下的鋼板厚度與梁撓度的關 系見圖 3 ! 可見,加固後大大提高了梁的剛度,且剛度 增加的幅度與鋼板厚度、荷載大小有關,鋼板越厚、荷 載越大,增加幅度就越明顯 ! 荷載小於 => :? 時,所有 粘貼鋼板梁的撓度變化不大, 隨著荷載的增加, 混凝 土開裂,鋼板與梁之間應力重新分配,混凝土開裂釋 放的應力轉由鋼板承擔,從而使鋼板作用明顯,也增 加了梁的剛度 ! 以 3> :? 荷載作用下樑的撓度為例,未 經加固的鋼筋混凝土梁撓度為 >@"A 22, = 22 鋼板 用 圖3 鋼板厚度與梁撓度關系 (撓度減少了 3AC )用 D 22 加固梁的撓度為 >@=B 22 ; #$%! 3 4*』&+$/5.6$- 1*+7**5 1*&2 8*0』*9+$/5 &58 鋼板加固梁的撓度為 >@BA 22 (撓度減少了 A3C ) 用 ; +6$9:5*.. /0 .+**』 -』&+*. (撓度減少了 EEC ) A 22 鋼板加固梁的撓度為 >@BB 22 ! 在錨固牢固、粘結良好的情況下,粘貼較厚鋼板的梁破壞時呈明顯的脆性,而粘貼較薄和厚度適中鋼板 的梁均有一定的延性,說明採用厚度適中的鋼板及合適的錨固措施可改善梁的延性 ! !"# 梁破壞後粘貼鋼板的補強效應 補強效應試驗分 = 組,一組先對破壞後的鋼筋混凝土梁的裂縫進行壓力灌漿, ( 然後用 ; < !) 型結構膠 粘貼鋼板實施加固;另一組則不進行壓力灌漿, 直接粘貼鋼板補強 ! 試驗結果見表 D ! 通過粘貼鋼板補強,顯 著提高了破壞後鋼筋混凝土梁的承載能力,但灌與不灌漿的差別不大 ! 萬 方數據 %= 水 利 水 運 工 程 學 報 =@@> 年 >= 月 表! 梁破壞後粘貼鋼板補強效應 !"#$ % &』()*+』,)*-*+ )..-/-)*/0 1. )21304#1*5)5 6』))7 27"』)6 .1( 5)6』(10)5 #)"86 裂縫灌漿情況 鋼板厚 9 88 梁的承載力 9 :;
D. 粘貼鋼板法橋梁加固技術及其應用
粘貼鋼板法橋梁加固技術是怎樣的?有哪些優點?請看中達咨詢編輯的文章。
長期以來,由於運營中的橋梁隨著時間的推移,橋梁會逐漸陳舊老化,承載能力降低,特別由於設計施工等方面的缺陷,可能造成新建橋梁承載力和變形不符合設計及規范要求。因此,橋梁加固工程在工程界受到廣泛重視。粘貼鋼板法作為橋梁加固的一種重要技術手段,近年來在橋梁加固工程中逐漸得到應用。這一技術能適用於多種橋梁結構及不同的結構部位。
一、粘貼鋼板法橋梁加固技術及其優點
粘貼鋼板加固法作為應用於鋼筋混凝土結構加固補強的一種新的專用技術方法。同時它是針對於粘鋼加固法而開發的可以替代粘鋼加固的新的工藝方法。它能夠與粘鋼加固相同的原理是用鋼板代替鋼筋, 將鋼板固定到混凝土的表面, 使鋼板和混凝土構件聯合受力, 相當於增加了混凝土構件的配筋量, 起到提高構件承載力的效果不同點在於粘鋼法用建築結構膠將鋼板粘貼於混凝土表面, 錨貼鋼板加固方法是採用專用的異型鉚釘將鋼板和混凝土錨接, 更加有效地保證鋼板和混凝土的協同工作。同時,其還可以根據橋梁病害與缺陷所在部位,確定鋼板的規格和粘貼形式,將鋼板粘貼在被加固的橋梁結構受力部位的外邊緣,以便充分發揮粘貼鋼板的作用,同時密封粘貼部位的裂縫和缺陷,約束構件的變形,從而有效地提高了加固構件的剛度和抗裂性,有效的發揮粘鋼構件的抗彎、抗剪、抗壓性能。
作為一種廣泛應用的橋梁加固技術手段,其主要優點體現在:一是相同條件下, 採用錨貼鋼板加固更能有效提高梁的抗剪承載力, 提高鋼板的強度利用率;二是錨貼鋼板加固梁的破壞屬於延性破壞, 粘鋼加固梁的破壞屬於脆性破壞, 說明錨鋼加固方法在提高梁承載力的同時, 改善了梁的延性, 提高構件及整個結構的可靠度指標;三是錨貼鋼板加固法施工方便, 施工質量更容易得到保證;四是錨貼鋼板加固由於在施工過程中在鋼板內產生一定的預拉應力, 有利於提高被加固結構抵抗重復荷載的作用。
二、粘貼鋼板法加固技術的一般設計要求
在橋梁加固實踐過程中,關於這一技術手段的設計,應做如下幾點要求:
⒈要提高橋梁結構的抗彎能力。一般應設計在構件的受拉區的表面粘貼鋼板,使鋼板與原結構形成整體來受力,此時以鋼板與混凝土粘結處的混凝土局部抗剪切強度控制設計。合理與安全的設計應控制在鋼板發生屈服變形前,粘結處混凝土不出現剪切破壞。
⒉要加固和增加結構的抗剪切強度。當橋梁結構的主拉應力區斜筋不足,為了加固和增加結構的抗剪切強度,可將鋼板粘貼在結構的側面,並垂直於剪切裂縫的方向斜向粘貼(斜度一般為45°~60°),以承受主拉應力。
⒊補強設計要求。在進行補強設計時,鋼板可作為鋼筋的斷面來考慮,將鋼板畝顫換算成鋼筋,也可根據實際情況將鋼板換算成原有的某種材料(如在石拱橋中的條石等)。原有構件承受恆載與活載,增加的鋼板承受原有構件承受不了的那部分活載。
⒋構造設計要求。在進行構造設計時,加固用的鋼板可按實際需要採用不同的形狀,但鋼板的厚度必須比計算出的厚度大些。用於抗彎能力補強的鋼板尺寸應盡可能薄而寬、厚度一般為4~6mm,較薄的鋼板可有足夠的彈性來適應構件表面形狀。用於提高抗剪能力的鋼板厚度宜厚,其設計依實際情況而定,一般宜採用10~15mm。
⒌鋼板長度設計要求。應將鋼板的兩端延伸到低應力區,以減少鋼板錨固端的粘結應力集中,防止粘結部位構件出現裂縫或粘貼鋼板被拉脫現象的發生。
⒍充分考慮整體受力問題。粘鋼法加固橋梁,如何確保鋼板和被加固構件形成整體受力是加固成功與否的關鍵,所以,在補強設計時,除應考慮鋼板具有足夠的錨固長度指耐陸、粘結劑具有足夠的粘結強度和耐久性外,為避免鋼板在自由端脫膠拉開,端部可用夾緊螺栓固定,或設置U形箍板、水平錨固板等,並在鋼板上按一定的距離用螺栓固定,確保鋼板與混凝土之間的粘結力滿足強度的需要。
三、錨貼鋼板加固法具體施工工藝
一般來說錨貼鋼板加固工藝流程: 鋼板條製作→ 混凝土面和鋼板面處理→ 配膠→ 塗膠→ 鑽孔、打鉚釘固定鋼板→ 檢驗。
⒈鋼板條制唯頃作。 根據錨貼鋼板要求的規格和尺寸將鋼板製作成鋼板條, 並按鉚釘鉚接位置在鋼板上鑽孔。鋼板條的製作要求基本平整, 如果製成鋼箍時要求成型後的鋼板箍比構件外包尺寸大 1~1.5mm。
⒉混凝土表面處理。 輕微鑿掉混凝土鬆散層, 使混凝土表面大致平整, 然後用角向磨光機將與鋼板粘結面相連的混凝土打磨平整, 並用鋼絲刷將表面浮渣刷去, 粘貼鋼板前用空壓機將粘結面吹乾凈。對於混凝土表面凹陷過大的部位, 應用修補材料將表面處理平整。
⒊鋼板表面處理。 將鋼板用磨光機打磨至金屬光澤,然後用粗砂輪片進行粗糙打磨, 打磨紋路與鋼板受力方向垂直。
⒋配膠和塗膠。結構膠配製好後, 用抹刀塗在已處理好的混凝土面上, 厚度以 1~3mm 為宜, 中間厚兩邊薄,然後將鋼板粘貼至預定的位置。
⒌鑽孔、打鉚釘固定鋼板。鋼板粘貼於預定位置後,應立即進行打鉚釘孔、打入異形鉚釘, 異形鉚釘全部打入後, 通過鉚釘對鋼板拉伸作用, 保證鋼板沿受力方向拉緊, 並將鋼板牢固地鉚接於加固構件上, 結構膠通過擠壓從鋼板邊緣擠出。
⒌質量檢驗。鋼板與建築結構膠材料, 應該有相關材質證明書及產品合格證, 並對鋼板、結構膠進行現場抽樣檢驗。鉚釘現場抽樣, 在實驗室作單個鉚釘抗剪力試驗, 單個鉚釘抗剪力大於 40kN 為合格。
結論
總之,粘鋼加固橋梁是一項技術性強、要求高、行之有效的橋梁加固補強方法,它施工周期短、進度快、不需要大型設備、不需要很大的作業空間、不中斷交通節省投資,對通車工期要求嚴格的橋梁是一種行之有效的加固補強技術手段。
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E. 粘貼鋼板加固橋梁
粘貼鋼板加固橋梁是非常重要的,了解橋梁加固的每個細節,才能更好的保障正常使用,每個細節的處理都很關鍵。中達咨詢就粘貼鋼板加固橋梁和大家說明一下。
採用環氧樹脂系列粘結劑將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結構物的受拉緣或薄弱部位,使之與原結構物形成整體共同受力,以提高其剛度,改善原結構的鋼筋及混凝土的應力狀態,限制裂縫的進一步發展。從而達到加大補強、提高橋梁承載能力,是粘貼鋼板加固法的目的。
1.鋼與混凝土的粘結強度
1.1 粘結抗剪試驗
在C40級的混凝土立方體試塊上,用結構膠粘合兩塊大小相同的鋼板,在結構膠完全固化後。進行剪切試驗,結果表明,剪切破壞發生在混凝土,而不在粘結面上,混凝土的破壞面大於粘配鎮穗合面。可見,粘結抗剪強度大於混凝土的抗剪強度。
1.2 粘結抗拉試驗
把兩塊鋼板對稱地粘結在C40級的混凝土立方體試塊上,進行抗拉試驗。結果表明,拉斷面發生在混凝土試塊上。而粘結面完好,混凝土的破壞面大於粘合面。可見,粘結抗拉強度大於混凝土的抗拉強度。
上述試驗表明,用結構膠粘結的鋼板與混凝土,無論其粘結抗剪,還是粘結抗拉,破壞均發生在混凝土,粘結強度取決於混凝土的自身強度。因此,鋼板與混凝土的粘結抗剪、粘結抗拉強度,可取等於混凝土的抗剪強度、軸心抗拉強度。
2.粘貼鋼板加固設計
(1)為了提高橋梁結構的抗彎能力,一般在構件的受拉緣的表面粘貼鋼板,使鋼板與原結構形成整體來受力,此時以鋼板與混凝土粘結處的混凝土局部抗剪切強度控制設計。合理與安全的設計應控制在鋼板發生屈服變形前,粘結處混凝土不出現剪切破壞。
(2)當橋梁結構的主拉應力區斜筋不足,為了加固和增加結構的抗剪切強度時。可將鋼板粘貼在結構的側面,並垂直於剪切裂縫的方向斜向粘貼(斜度一般為45°-46°),以承受主拉應力。
(3)補強設計時,鋼板可作為鋼筋的斷面來考慮,將鋼板換算成鋼筋,原有構件承受恆載與活載,增加的鋼板承受原有構件承受不了的那部分活載。
(4)在構件設計時,加固用的鋼板可按實際需要採用不同的形狀,但鋼板的厚度必須比計算出的厚度大些。用於抗彎能力補強的鋼板尺寸應盡可能薄而寬、厚度一般為4~6 mm,較薄的鋼板可有足夠的彈性來適應構件表面形狀。用於抗剪能力提高的鋼板厚度宜厚點,可依設計而定,一般採用10~15mm。
(5)設計鋼板長度時,應將鋼板的兩端延伸到低應力區,以減少鋼板鉗固端的粘結應力集中,防止粘結部位構件出現裂縫或粘貼鋼板被拉脫培卜現象的發生。
(6)粘鋼法加固橋梁,如何確保鋼板和外加固構件形成整體受力是加固成功與否的關鍵,所以,在補強設計時,除應考慮鋼板具有足夠的錨固長度、粘結劑具有足夠的粘結強度和耐久性外,為避免鋼板在自由端脫膠拉開,端部可用夾緊螺栓固定,或設置u型箍板、水平錨固板等,並在鋼板上按一定的距離用螺栓固定,確保鋼板與混凝土之間的粘結力滿足抗拉或抗剪強度的需要。
3.材料與構造要求
(1)加固所用的粘結劑,必須是粘結強度高、耐久性好、具有一定彈性。
(2)加固使用的鋼板,一般以3號鋼或16號錳鋼為宜。鋼板、連接螺栓及焊縫的旅運強度設計值,應按現行國家標准《鋼結構設計規范》規定採用。
(3)粘鋼加固結檯面的粘結強度,除粘結劑本身強度應確保外,主要取決於被加固構件混凝土強度。因此,粘鋼加固基層的混凝土強度等級不應低於C15 。
(4)對於受壓粘結鋼加固,當採用梁側粘鋼時,鋼板寬度不宜大於梁高的1/3。
(5)粘結鋼板在加固點外的錨固長度,除滿足計算值外,尚應保證一定的構造要求;對於受拉區,不得小於200t(t為鋼板厚度),亦不得小於600mm;對於受壓區,不得小於160t,亦不得小於480mm;同時,錨固區尚宜增設U型箍板或螺栓等附加錨固措施。
(6)為防止鋼板銹蝕,延緩粘結劑的老化,鋼板表面應作密封防水防腐處理。
4.粘貼鋼筋法特點
粘貼鋼筋加固法一般用在橋梁結構的抗拉強度不足,受拉部位產生裂縫時,在受拉部位粘貼鋼筋對橋梁進行加固,以便增強橋梁抗彎部位外纖維的抗拉能力。粘貼鋼筋具有與結構物粘附性能較好、加工成型容易、用鋼量少、錨圊牢靠方便、加固效果明顯等特點。一般採用環氧砂漿粘貼鋼筋,環氧砂漿的厚度以不使鋼筋外露為標准。為便於施工和加強補強鋼筋和原結構更好地形成整體,可在原結構上間隔一定距離設置短鋼筋錨桿。
5.加固施工工藝要點
(1)搭設支架,在支架上設有支承梁和成型模板。
(2)對原結構被加固部位的混凝土表面進行處理,確保粘貼效果更好。混凝土表面要清除破碎部位、鑿平拉毛,使骨料露出,用鋼絲刷或壓縮空氣把浮塵清除掉。
(3)安裝錨桿和布設鋼筋。鋼筋布設前,應先把鋼筋接被加固部位的外形整形截好,除銹後再用丙酮擦拭乾凈,放在模板上紮成排柵,或在橋下點焊成排柵再就位。就位前,先在鋼筋排柵表面塗一層環氧樹脂膠漿,然後再用錨桿固定在構件的底面上。
(4)粘結。為便於脫模,粘貼鋼筋前先在模板上鋪一層塑料薄膜,再將環氧樹脂砂漿均勻地攤鋪在模板上,厚度稍大於設計值。粘貼時,在模板與支承梁之間打人木楔,將模板頂起壓在構件底面的補強鋼筋上,使環氧砂漿壓入鋼筋的間隙,與原結構的混凝土粘為一體。
(5)待環氧砂漿固化後拆除模板,並立即對粘貼質量進行檢查,若發現空洞等缺陷,應及時用環氧砂漿進行修補。
(6)對加固部位表面進行防護處理。一般先清除補強鋼筋表面的銹斑和塵污,然後塗一層環氧樹脂薄漿罩面,再塗兩層防銹漆在上面進行保護。也可在加固部位表面噴射一層混凝土保護層,防止補強鋼筋銹蝕。
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F. 粘鋼加固鋼筋混凝土梁研究
粘鋼加固鋼筋混凝土梁是採用建築結構膠塗刷在混凝土構件的表面上的工藝,從而使混凝土與鋼板粘合在一起,達到提高鋼筋混凝土梁承載力、強度等力學性能的目的。本文著重對鋼筋混凝土梁的粘鋼加固問題進行理論探析,為鋼筋混凝土梁的粘鋼配鎮穗加固提供了理論依據。
由於設計者在設計過程中的設計缺陷,施工人員在施工過程中的施工不當、以及使用過程中鋼筋生銹等原因,鋼筋混凝土梁的的力學性能達不到設計和使用要求時,此時就有必要對鋼筋混凝土梁進行加固。目前國內外有多種多樣的加固方法,而粘鋼法加固混凝土梁是應用最廣泛的一種。粘鋼加固鋼筋混凝土梁是採用建築結構膠塗刷在混凝土構件的表面上的工藝,從而使混凝土與鋼板粘合在一起,達到提高鋼筋混凝土梁承載力、強度等力學性能的目的。
1工作機理與分析
1.1不同卸載鋼筋混凝土梁的工作機理
當鋼筋混凝土梁未受荷載作用或完全卸載後,採用在受拉區域的外表面上粘貼鋼板的辦法,此時粘貼的鋼板和混凝土內部的鋼筋同時受力、發生形變。部分卸載或不卸載粘鋼加固,粘貼鋼板前混凝土梁已經受力,截面應力的大小由卸載多少決定。然而,新粘貼的鋼板只在新增荷載的情況下才開始受力。我們稱之為鋼筋的應力超前。同時,由於卸載的不完全性,原梁存在初始應變,外粘鋼板和原來的鋼筋混凝土梁同時受力,外粘鋼板應變從零開始滯後於原來的混凝梁內的鋼筋。我們稱之為鋼板的應變遲滯。
1.2不同卸載鋼筋混凝土梁正截面抗彎承載力極限值
當使用在鋼筋混凝土梁的表面粘貼鋼板的辦法增強梁截面的抗彎承載力時,應該分別計算鋼筋混凝土梁在不同情況下,混凝土梁的撓度和裂紋寬度能否達到設計標准。對於梁的撓度計算,最主要的是計算出梁的截面抗彎剛度,未受荷載作用或完全卸載以後的混凝土梁,可以按照一般混凝土梁的撓度計算的方法。不卸載或部分卸載混凝土梁的截面抗彎剛度應該分為粘貼鋼板前和粘貼鋼板後二部分,撓度計算時應該為粘貼鋼板前後二部分之和,粘貼鋼板前梁的截面抗彎剛度可以依照一般梁的截面抗彎剛度計算,粘貼鋼板後梁的截面抗彎剛度的計算應該注意粘貼鋼板前後梁剛度的變化。鋼筋混凝土梁使用粘鋼加固後,受拉混凝土旅運被鋼板外包,可以顯著減小裂紋的寬度,裂紋寬度大部分都能達到設計標准。
2施工要求及工藝流程
2.1施工要求
1)鋼板在粘貼前,粘接面要進行除銹和粗糙處理。2)當鋼筋混凝土梁表面十分臟舊時,首先可以用硬毛刷刷除表面油污垢後再用冷水沖洗,並用手風器吹除鬆散浮渣,最後用工業丙酮擦拭表面。3)對鋼筋混凝土梁的加固部位必須進行測量,再根據實際測量的尺寸對鋼板進行剪裁和加工。
2.2施工工藝流程
粘鋼加固方法施工工藝流程如圖1所示。
3結論
(1)用粘鋼法加固鋼筋混凝土梁能提高混凝土梁的的力學性能,減少混凝土梁裂紋的擴散和發展,起到對筋混凝土梁加固的要求。(2)由於在鋼筋混凝土梁的表面粘貼了鋼板,原來的混凝土層對裂紋的影響程度減小,縮短了裂紋間隔,裂紋密而細,對限制混凝土的裂紋十分有效。(3)在實際工程中對加固後的鋼筋混凝土梁的力學性能的效驗中應充分考慮到鋼板培卜的應力滯後和裂紋的存在而引起的折減。
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G. 粘貼鋼板法在橋梁加固設計中的應用
粘貼鋼板法在橋梁加固設計中的應用是非常重要的,了解方法的使用以及發揮的作用,每個細節的處理都非常關鍵。中達咨詢就粘貼鋼板法在橋梁加固設旅運計中的應用和大家說明一下。
據交通部數據統計,截至2010年底,我國公路通車總里程達到398.4萬公里,公路、水路、民航等交通基礎設施的跨越式發展為國民經濟發展做出了重要貢獻。橋梁是公路的重要組成部分,且我國橋梁絕對多數以鋼筋砼或預應力砼為主修建。隨之而來的橋梁病害問題也日益嚴重,如何加強對橋梁的維修與加固,延長其使用壽命,保證其承載及通行能力,具有十分重要的意義。粘貼鋼板法就是其中一種行之有效的加固方法。
1、粘貼鋼板法適用情況及病害誘因
1.1舊橋受彎構件不滿足現行使用荷載
由於近些年來許多地區交通流量增大及重車、超載車增多,在現行使用荷載下,原受彎構件受拉鋼筋或斜筋配筋不足,構件出現較多橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫等。
1.2舊橋構件受拉鋼筋嚴重銹蝕或受損
造成構件受拉鋼筋銹蝕或受損的主要誘因有以下三點:一是以前對鋼筋保護層認識不足,在施工方面普遍存在著不重視的現象,導致鋼筋保護層厚度不滿足要求,造成鋼筋提前開始銹蝕;二是限於當時外加劑的研發和生產水平不高,多採用摻鹽防凍等施工方法進行混凝土施工,造成鋼筋腐蝕;配鎮穗三是施工中存在施工缺陷,造成混凝土中局部出現空洞等問題,使得鋼筋過早的銹蝕或受損。
1.3增加構件的抗裂性和剛度
1.4提高大偏心受壓構件的承載力
大偏心受壓構件由於受拉鋼筋配置不足,易出現類似於受彎構件的病害。採用粘貼鋼板法粘貼鋼板於受拉區,分擔加固後荷載產生的拉應力,能有效提高大偏心受壓構件的承載力。
2、粘貼鋼板法計算原理介紹
2.1鋼筋混凝土構件
加固前,原構件承受恆載的作用,採用粘貼鋼板法加固後,新截面承受活載及後加恆載的作用。各材料的最終應力採用各階段計算所得應力疊加而成,並按容許應力法驗算強度,然後利用試算所得到的新增鋼板截面積進行持久狀況承載能力極限狀態正截面抗彎承載力和抗壓承載力計算。
2.2預應力混凝土構件
預應力混凝土構件加固計算均按部分預應力混凝土B類構件進行。加固前,原構件承受恆載和有效預加應力的作用,採用粘貼鋼板法加固後,新截面承受活載及後加恆載的作用。各材料的最終應力採用各階段計算所得應力疊加而成,並按容許應力法驗算強度,然後利用試算得到的新增鋼板截面積進行持久狀況承載能力極限狀態正截面抗彎、正截面抗壓及斜截面抗剪承載力計算。
3、粘貼鋼板法施工工藝介紹
3.1施工准備
為了減輕鋼板的應力、應變滯後現象,粘貼鋼板及膠液固化期間應封閉交通。同時對構件裂縫等病害進行初步處理,處置措施可參考公路橋梁加固設計規范。
3.2定位及表面處置
按設計在構件上畫出粘貼位置輪廓線,輪廓線應比實際粘貼位置四周各加寬不小於20mm。
表面處置方法如下:a、混凝土表面的處理:對粘結面進行打磨,除掉混凝土表面的浮漿及鬆散、劣化的混凝土2-3mm,直至露出新鮮面,並用脫脂棉紗醮丙酮把混凝土表面培卜擦拭2-3遍;b、鋼板表面處理:粘貼面用角向磨光機打磨,直至露出金屬光澤,打磨紋理與鋼件受力方向垂直,並用脫脂棉紗醮丙酮把鋼板擦拭乾凈備用。
3.3預貼及錨固措施
表面處理經驗收合格後進行預貼,保證鋼板在粘貼輪廓線內且鋼板與混凝土表面基本吻合。
鋼板的錨固措施一般有螺栓錨固、設置U形箍或L形箍、設置垂直於受力鋼板方向的壓條。可根據橋梁加固實際情況選擇錨固方法。
3.4配膠
一般採用環氧樹脂膠粘劑,必須按產品說明書規定的比例配製,根據粘貼面積,要求每一次配製的結構膠不超過10kg。
3.5塗膠、粘貼鋼板
粘結劑配置好後,用抹刀同時塗抹在已處理好的混凝土表面和鋼板上,厚度1-3mm,中間厚邊緣薄;將鋼板粘貼於預定位置,粘好鋼板後,用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板,如無空洞,表示已粘貼密實,否則應剝下鋼板補膠,重新粘貼。
3.6加壓錨固
鋼板粘貼於預定位置後,應立即錨固,將鋼板牢固地錨固於加固構件上,結構膠通過擠壓從鋼板邊緣擠出,同時採用木桿頂撐,壓力保持為0.05-0.1MPa。
3.7固化
固化期內禁止對鋼板進行任何擾動,結構膠在常溫下24小時即可拆除支撐,三天後即可受力使用。當溫度過低時應採用人工加固養護。
3.8檢驗及驗收
可用小錘輕擊粘貼鋼板,從音響判斷粘貼效果,也可採用超生儀檢測。若錨固區有效粘結面積少於90%,非錨固區有效粘結面積少於70%,應剝離鋼板,重新粘貼。
3.9防銹處理
加固後鋼板採用防銹漆、抹水泥砂漿保護層等措施保護,以避免鋼板被腐蝕。
4、粘貼鋼板法應用實例
某橋上部採用3×16m鋼筋砼連續空心板橋,板厚70cm。在使用過程中發現連續板跨中,1/4跨位置出現多處橫向裂縫,最大裂縫寬度0.35mm,但鋼筋未發現銹蝕。經過現場檢驗,發現設計要求主筋保護層厚度為5cm,而施工實際保護層厚度一般為7-8cm,嚴重的達到12cm,造成截面有效高度降低,抗彎能力嚴重下降。經論證後決定採用粘貼鋼板法進行加固。
4.1計算資料
空心板採用C40混凝土,受拉鋼筋為61φ25,保護層120mm,鋼筋截面積As=29943.3mm2,計算截面恆載跨中彎矩MG=2.49×103kN.m,活載跨中彎矩Mq=3.94×103kN.m,主鋼筋為HRB335,未發現銹蝕。擬採用在中斷交通的情況下粘貼鋼板加固,不考慮受壓鋼筋的作用。
4.2應力驗算
計算時先將空心板截面換算成等效工字形截面,然後按T形截面處理。
4.2.1第一階段應力計算
計算加固前恆載作用下原截面混凝土及鋼筋的應力。計算結果如下。
截面受壓邊緣混凝土應力:σ′c1=1.97MPa
受拉鋼筋重心處應力:σs1=35.28MPa
截面受拉邊緣混凝土應力:σc1=6.79MPa
4.2.2第二階段應力計算
計算加固後活載及後加恆載作用下截面的混凝土及鋼筋應力。
選擇厚度6mm,寬200mm鋼板粘貼,共使用20塊,截面積Asp=20*6*200=24000mm2。計算結果如下。
原截面受壓邊緣混凝土應力:σ′c2=4.19MPa
原受拉鋼筋重心處應力:σs2=39.54MPa
粘貼鋼板重心處應力:σsp=67.19MPa
4.2.3最終應力驗算
原截面受壓區邊緣混凝土應力:σ′c=σ′c1+σ′c2=1.97+4.19=6.16MPa<[σw]≈fcd=18.4MPa
原受拉鋼筋重心處最大應力:σs=σs1+σs2=35.28+39.54=74.82<[σs]≈0.66fsd=185MPa
粘貼鋼板重心處應力:σsp=67.19MPa<[σsw]≈0.75fsd=210MPa
4.3截面驗算
驗算加固後持久狀況承載能力極限狀態正截面抗彎承載能力。
承載能力極限狀態下彎矩組合設計值:Md=1.2MG+1.4Mq=8.504×103kN.m
計算過程這里不在詳述,計算結果如下。
正截面抗彎承載力為9372.6kN.m≥у0Md=8.504×103kN.m,符合要求。
5、結束語
粘貼鋼板法是橋梁加固的一種常見方法,它施工簡單且養護方便,對我國大量的舊橋、缺陷橋加固具有重要的實用價值。也是設計人員進行加固設計時的重要加固措施之一。
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H. 粘貼鋼板法在舊橋加固工程中的應用
1.前言
近年來我國橋梁加固技術發展迅速,其中粘貼鋼板加固法由於施工周期短、施工工藝簡單快捷、粘貼材料佔用空間小、對交通影響小,受到工程人員的青睞,在橋梁加固中逐步推廣開來。
2006年,應廣東省某縣政府的邀請,我公司工程技術人員採用粘貼鋼板加固法新工藝對該縣一舊橋進行了加固,經過近兩年的跟蹤檢查,發現加固效果完全達到設計要求,原有病害得到有效控制。本文詳細介紹了工程中採用的加固施工方案及施工工藝,以供同行們參考。
2.工程簡況
該舊橋系一座跨河涌小橋,小橋結構為單跨整體式斜交板橋,橋梁凈跨31m、橋寬9m,橋台為重力式橋台,該橋的設計荷載為汽-20、掛-100。
2006年有關部門在對該橋的橋況調查中發現,該橋板底沿橋的橫向較均勻地出現了5條與於乎判蘆行車方向斜交的板底裂縫,裂縫長度約5m,寬度超過0.2mm,少數裂縫有明顯水跡;另在板底還發現4處小范圍蜂窩病害。在過往的舊路工程改造中,在該橋原有鋪裝層的基礎上又新鋪設了厚度近20cm的瀝青混凝土。經設計部門驗算,並考慮到該橋的行車荷載實際已超過汽-20,該橋的承載力無法滿足現有行車要求,必須進行加固。
3.技術方案
針對該橋的現有橋況,施工單位採用了粘貼鋼板法對全橋進行加固。作為一種廣泛應用的橋梁加固技術手段,粘貼鋼板法的主要優點體現在:一是相同條件下,採用粘貼鋼板加固更能有效提高梁的抗剪承載力,提高鋼板的強度利用率;二是粘貼鋼板能改善了梁的延性,提高構件及整個結構的可靠度指標;三是粘貼鋼板加固法施工方便,施工質量更容易得到保證;四是粘貼鋼板加固在施工過程中在鋼板內產生一定的預拉應力,有利於提高被加固結構抵抗重復荷載的作用。具體加固方案分為兩個部分:
(1)已有病害修補:採用氣球注漿法對該橋已有裂縫進行修補,並用環氧砂漿修補已有蜂窩。
(2)粘貼條形鋼板加固:根據設計部門計算結果粘貼單層條形鋼板,粘貼鋼板的方法以螺栓錨固鋼板和灌注鋼板粘合劑相結合,鋼板的布置及錨固螺栓及注漿嘴布置如圖1所示。其中用於抗彎能力補強的鋼板尺寸應盡可能薄而寬、厚度一般為4-6mm,較薄的鋼沖銷板可有足夠的彈性來適應構件表面形狀。用於提高抗剪能力的鋼板厚度宜厚,其設計依實際情況而定,一般宜採用10-15mm。
4.主要施工工藝
4.1已有病害修補
根據現場調查的橋梁病害情況,本次加固工程中已有病害修補主要包括裂縫修補和混凝土蜂窩修補。
4.1.1裂縫修補
本工程中引進了某日本公司專利技術氣球注漿法對該橋已有裂縫進行修補,該法是通過橡膠管收縮自動完成膠體注入,從而改變了以前注漿施工靠人工注入的方式。具體的施工方法如下:
(1)表面處理:用砂輪機對裂縫兩側混凝土面的污染物、碳化層和薄弱層進行清理,清理寬度不小於裂縫每側2.5cm,作為注膠施工的密封區。
(2)注入座粘接:將固態密封材料注入裂縫的中心,注入座的設置間隔不大於0.5m。
(3)密封裂縫:把密封材料注入座的周圍及已處理完畢的裂縫密封區。
(4)安裝注入器:在密封材料固化後在注入座上安裝注入器,固化時間不少於12小時。該注入器的兩端設有注入頭,中部是特製塑料膠管,前端注入頭與卡口式注入座連接,後端注入頭用以將灌注膠體注入注入器。
(5)注膠:採用高分子樹脂作為裂縫灌注粘合劑,將該樹脂的主劑和固化劑充分混合後,由低壓泵將混合物壓入注入器中,注入器的橡膠管膨脹,當材料充滿注入器(外徑達到注入器的限制套)即停止注入,注入器將靠自身橡膠管的內部持續壓力,將膠體注入裂縫中。如注入器橡膠管回復原有直徑則應再次重復上述過程,直至裂縫內膠體飽滿,橡膠管直徑略大於原有直徑且不再縮小。
4.1.2混凝土蜂窩修補
由於本工程中小橋板底的混凝土蜂窩面積和深度均不大,因此在鑿除蜂窩處混凝土後,施工人員採用了普通環氧砂漿進行修補。
4.2鋼板粘貼
本工程中鋼板粘貼施工採用的鋼板粘合劑為日本某公司生產的高分子樹脂,其它密封材料及螺栓粘結材料均採用同一公司配套材料,根據這些材料的特點,提出和實施了更為簡化的施工工藝。
4.2.1表面處理
由於小橋為跨河涌橋,橋底混凝土面存在輕微的碳化現象,因此用鋼絲刷、砂輪機對粘貼鋼板位置的板底混凝土面進行清理和打磨。歲帶輕微鑿掉混凝土鬆散層,使混凝土表面大致平整,然後用角向磨光機將與鋼板粘結面相連的混凝土打磨平整, 並用鋼絲刷將表面浮渣刷去,粘貼鋼板前用空壓機將粘結面吹乾凈。對於混凝土表面凹陷過大的部位,應用修補材料將表面處理平整。確保粘貼的鋼板盡量與混凝土面貼合,防止鋼板安裝後與混凝土面的間隙過大,影響加固效果、浪費粘結材料。
4.2.2鋼板剪裁和錨固螺栓種植
根據加固方案要求進行鋼板剪裁,根據錨貼鋼板要求的規格和尺寸將鋼板製作成鋼板條。鋼板條的製作要求基本平整, 如果製成鋼箍時要求成型後的鋼板箍比構件外包尺寸大1-1.5mm。在待加固混凝土板底彈線確定錨固螺栓位置,並按鉚釘鉚接位置在鋼板上用沖擊鑽鑽孔。鑽孔直徑為φ14,比錨固螺栓的直徑φl2稍大,鑽孔深度不小於12cm。鑽孔完成後用壓縮空氣吹孔,清除孔內灰塵。
採用高分子樹脂作為螺栓種植的接合劑,將該樹脂的主劑和固化劑充分混合後,將接合劑均勻抹於螺栓植入混凝土板的一端。種植前先向鑽孔內填入部分接合劑,然後將螺栓塗抹了混合物的一端插入孔內,通過旋轉和上下拉動螺栓,使孔內接合劑飽滿。螺栓種植完成後24小時,樹脂固化,即可進入鋼板安裝工序。
4.2.3鋼板安裝
用砂輪機打磨鋼板與膠體的接觸面,直至露出金屬光澤,打磨方向需保證鋼板粘貼後垂直行車方向,然後用膠水粘貼直徑4mm的短鋼絲。將預制好的鋼板對孔穿入錨固好的錨固螺栓,上螺帽初步固定鋼板。調整鋼板與混凝土板面間隙的距離,使其間距基本保持3-5mm。鋼板安裝完成後,用壓縮空氣吹除鋼板與混凝土面問的灰塵。
4.2.4注入座安裝及鋼板霧封
在鋼板上為注入座預留空洞位置,並將密封材料注入座的周邊。用密封材料密封鋼板及錨固螺栓的周邊,同時按加固方案要求安置排氣管。
4.2.5注膠
採用高分子樹脂作為鋼板粘貼的粘結劑,該樹脂在混合固化前呈液態,採用壓注法灌入鋼板與混凝土板之間的空隙中,固化後將鋼板和混凝土板粘合成整體。
壓注粘結劑前首先將主劑和固化劑充分混合,然後倒入壓力罐內,壓力罐出膠口 和設置在鋼板上的注入口用透明塑料軟管聯接,介面處綁扎密實,通過給壓力罐施加低壓,將罐內粘結劑壓入鋼板與混凝土板之間的空隙中。待注膠的注入座四角透氣管均開始流膠時,封閉這些透氣管,並取下透明膠管,用封堵管封堵注入座,開始下一注入座位置的灌膠。
在注膠過程中及完成後,及時用小錘敲打鋼板,檢查粘結劑的飽滿程度,如發現不飽滿,則應重新灌膠。粘結劑的飽滿度不小於整個灌膠面積的90%。灌膠完成24小時後,粘結劑即可基本固化。
4.2.6鋼板表面油漆
鏟除所有透氣管和注入座,並將有關表面打磨平順,同時清除鋼板裸露表面的污物和銹斑,塗紅丹底漆兩度、環氧富鋅面漆一度。
5.技術小結
本次加固工程採用了在裂縫修補和鋼板粘貼加固領域的進口系列產品,使鋼板粘貼加固的施工工藝得到進一步優化,加固後整個體系受力更為合理,效果顯著,其主要優點如下:
(1)採用氣球注漿法修補裂縫,不需要把裂縫擴大為v型和預埋管,施工工藝簡單,同時依靠注入器橡膠管的壓力注膠,壓力均勻可靠,注膠可持續時間長,注膠是否飽滿容易確認,因此注膠飽滿度較一般注膠施工方法更易保證。
(2)在粘合鋼板時採用錨固螺栓固定鋼板,較一般粘貼方法減少了鋼板支頂這道工序,施工難度大為減少,待灌入的鋼板粘結劑固化後,螺栓和粘結層共同傳遞混凝土與鋼板之問的剪應力及其它內力,充分考慮整體受力問題,可有效防止粘結層和混凝土板之間的界面出現撕裂破壞、鋼板剝離現象,從而使整個受力體系更為合理、可靠。
(3)粘結劑採用灌注法注入鋼板和混凝土板之間的空隙,較傳統施工中將粘結劑塗抹在混凝土表面和鋼板面上再進行粘貼的施工工藝,能更好地適應混凝土構件
表底平整度差、高差大的情況。在灌注過程中,用橡膠小錘在鋼板面上不斷敲擊,排出氣泡,並使膠液充分流動,完全充滿鋼板與混凝土的問隙。同時如發現粘結劑飽和度不夠,不需剝下鋼板重新粘貼,只需局部再次灌膠,因此這種工藝更為方便、有效,能更好地控制粘結劑的飽和度及節約用膠量。
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I. 混凝土強度不夠怎麼處理
1、測定混凝土的實際強度:當試塊試壓結果不合格,估計結構中的混凝土實際強度可能達到設計要求時,可用非破損檢驗方法,或鑽孔取樣等方法測定混凝土實際強度。
2、利用混凝土後期強度:混凝土強度隨齡期增加而提高,在乾燥環境下3個月的強度可達28d的1.2倍左右,一年可達1.35-1.75倍。如果混凝土實際強度比設計要求低的不多,可以採用加強養護。
3、減少結構荷載:由於混凝土強度不足造成結構承載能力明顯下降,又不便採用加固補強方法處理時,通暢採用減少結構荷載的方法處理。例如,採用高效輕質的保溫材料代替白灰爐渣或水泥爐渣等措施,減輕建築物自重,又降低建築物的總高度等。
4、結構加固:柱混凝土強度不足時,可採用外包鋼筋混凝土或外包鋼加固,也可採用螺旋筋約束柱法加固。梁混凝土強度低導致抗剪能力不足時,可採用外包鋼筋混凝土及粘帖鋼板方法加固。當梁混凝土強度嚴重不足,導致正截面強度達不到規范要求時,可採用鋼筋混凝土加高梁,也可採用預應力拉桿補強體系加固等。
(9)粘貼鋼板提高承載力多少擴展閱讀:
混凝土強度不足的常見原因之混凝土施工工藝存在問題
1、混凝土拌制不佳;向攪拌機中加料順序顛倒,攪拌時間過短,造成拌合物不均勻,影響強度。
2、運輸條件差:在運輸中發現混凝土離析,但沒有採取有效措施(如重新攪拌等),運輸工具漏漿等均影響強度。
3、澆築方法不當:如澆築時混凝土已初凝;混凝土澆築前已離析等均可造成混凝土強度不足。
4、模板嚴重漏漿:模板嚴重變形,板縫5―10mm,嚴重漏漿,實測混凝土28d強度僅達設計值的一半。
5、成型振搗不實:混凝土入模後的空隙率達10%―20%,如果振搗不實,或模板漏漿必然影響強度。
J. 粘貼鋼板加固橋梁的質量
橋梁是公路的主要組成部分,維護橋梁的使用狀態是確保公路暢通、行車安全的關鍵。然而,由於受到車輛以及各種環境因素的作用和影響,公路橋梁在使用期內將產生一系列病害;隨著時間的推移,新建的橋梁終會成為舊橋。所以對這些橋梁進行病害分析,提出相應對策,進行維修加固,具有顯著的經濟效益和社會效益。目前,工程上常用的補強加固技術主要有體外預應力技術、粘貼碳纖維技術、粘貼鋼板技術、增大主梁或主拱圈截面技術、種植鋼筋技術、新舊混凝土連接技術、裂縫修補技術、混凝土缺陷修補技術和噴射混凝土技術等等。
一、鋼與混凝土的粘結強度
1.1粘結抗剪試驗
在迅蠢C40級的混凝土立方體試塊上,用結構膠粘合兩塊大小相同的鋼板,在結構膠完全固化後。進行剪切試驗,結果表明,剪切破壞發生在混凝土,而不在粘結面上,混凝土的破壞面大於粘合面。可見,粘結抗剪強度大於混凝土的抗剪強度。
1.2粘結抗拉試驗
把兩塊鋼板對稱地粘結在C40級的混凝土立方體試塊上,進行抗拉試驗。結果表明,拉斷面發生在混凝土試塊上,而粘結面完好,混凝土的破壞面大於粘合面。可見,粘結抗拉強度大於混凝土的抗拉強度。
用結構膠粘結的鋼板與混凝土,無論其粘結抗剪,還是粘結抗拉,破壞均發生在混凝土,粘結強度取決於混凝土的自身強度。因此,鋼板與混凝土的粘結抗剪、粘結抗拉強度,可取等於混凝土的抗剪強度、軸心抗拉強度。
二、粘貼鋼板加固設計
為了提高橋梁結構的抗彎能力,一般在構件的受拉緣的表面粘貼鋼板,使鋼板與原結構形成整體來受力,此時以鋼板與混凝土粘結處的混凝土局部抗剪切強度控制設計。合理與安全的設計應控制在鋼板發生屈服變形前,粘結處混凝土不出現剪切破壞。當橋梁結構的主拉應力區斜筋不足,為了加固和增加結構的抗剪切強度時,可將鋼板粘貼在結構的側面,並垂直於剪切裂縫的方向斜向粘貼(斜度一般為45°~60°),以承受主拉應力。補強設計時,鋼板可作為鋼筋的斷面來考慮,將鋼板換算成鋼筋,原有構件承受恆載與活載,增加的鋼板承受原有構件承受不了的那部分活載。在構件設計時,加固用的鋼板可按實際需要採用不同的形狀,但鋼板的厚度必須比計算出的厚度大些。用於抗彎能力補強的鋼板尺寸應盡可能薄而寬、厚度一般為4~6mm,較薄的鋼板可有足夠的彈性來適應構件表面形狀。
三、加固方案與施工工藝
3.1施工材料
加固所用的粘結劑,必須粘結強度高、耐久性好、具有早搭一定彈性。加固使用的鋼板,一般以3號鋼或16號錳鋼為宜。鋼板、連接螺栓及焊縫的強度設計值,應按現行國家標准《鋼結構設計規范》規定採用。粘鋼加固結合面的粘結強度,除粘結劑本身強度應確保外,主要取決於被加固構件混凝土強度。因此,粘鋼加固基面的混凝土強度等級不應低於C15。對於受壓粘鋼加固,當採用梁側粘鋼時,鋼板寬度不宜大於梁高的1/3。粘結鋼板在加固點外的錨固長度,除滿足計算值外,尚應保證一定的構造要求,同時錨固區尚宜增設U型箍板或螺栓等附加錨固措施。為防止鋼板銹蝕,延緩粘結劑的老化,鋼板表面應作密封防水防腐處理。
3.2化學灌漿法修補裂縫
粘鋼加固前,對加固構件基面產生的裂縫,可採用化學灌漿法進行修補。即將公學材料配製的漿液,用壓送設備將其灌入混凝土構件的裂縫內,使其畝睜陪擴散、固化。因固化後的化學漿液具有較高的粘結強度,能與混凝土較好粘結,從而增強了板的整體強度和耐久性,恢復板的使用功能,達到防銹補強的目的。
3.3梁的加固―粘鋼板加固法
粘鋼板加固法是用粘結劑(建築結構膠)將鋼板粘貼到梁需要加固的部位上,以提高結構承載能力的一種方法。粘鋼板加固不僅補充了原構件的鋼筋不足,而且還通過大面積的鋼板粘貼,有效地保護了原構件的混凝土不再產生裂縫,並使已有的裂縫得到控制而不繼續擴展,從而增強了原結構的整體性,提高了原構件的承載力。鋼板粘貼好後應立即用卡具、支撐或臌脹螺栓等加以固定,並適當加壓,以使膠液剛好從鋼板邊沿擠出為度。若有局部不貼合處,可用木楔在鋼板與支撐裝置之間打入,將鋼板與混凝土表面壓實。臌脹螺栓一般兼作鋼板的永久附加錨固措施,其埋設孔洞應於鋼板一起於塗膠前配鑽。
3.4加固施工要點
1)混凝土基面處理。先清理混凝土破損基面,鑿除鬆散混凝土;然後對外露銹蝕鋼筋進行除銹,直至露出金屬光澤;再將混凝土基面或缺陷部分用清水清洗干凈,使基面保持乾燥、無雜物;最後採用環氧混凝土對混凝土剝落位置進行修補,修補混凝土必須與原混凝土保持平整、密實。
2)混凝土表面(粘貼面)處理。在需粘貼加固的混凝土表面鑿除2mm-5mm厚的表層砂漿及碳化層,使堅實的混凝土石外露,並形成平整的粗糙面,表面不平處應用尖鑿輕鑿整平,再用鋼絲刷刷毛,剔除表層疏鬆物,最後用無油壓縮空氣吹除表麵粉塵或清水沖洗干凈,待完全乾燥用脫脂棉蘸丙酮擦拭表面。
3)鋼板粘貼面處理。將鋼板條用方木支架架空平放,用磨光砂輪機或鋼絲刷磨機對粘貼面進行除銹和粗糙處理,打磨粗糙度越大越好,打磨紋路應與鋼板受力方向垂直;打磨完畢後先用干凈棉布將表麵灰塵擦除,再用脫脂棉蘸丙酮將鋼板表面擦拭乾凈。
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