A. 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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B. 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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C. 粘鋼加固,植筋加固的具體操作方法
彈線定位→鑽孔→洗孔→注膠 →植筋→抗拔試驗→綁筋澆混凝土
植筋:第一步;鑽孔
用沖擊鑽鑽孔,鑽頭直徑應比鋼筋直徑大5mm左右,鋼筋選用首鋼生產的φ25鋼筋,鑽頭選用φ30的合金鋼鑽頭。孔深大小15d(375mm),實際鑽深400mm.鑽孔時,鑽頭始終與柱面保持垂直。
第二步;清空
清空是植筋中最重要的一個環節,因為孔鑽完後內部會有很多灰粉、灰渣,直接影響植筋的質量,所以一定要把孔內雜物清理干凈。方法是:用毛刷套上加長棒,伸至孔底,來回反復抽動,把灰塵、碎渣帶出,再用壓縮空氣,吹出孔內浮塵。吹完後再用脫脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔內壁。但不能用水擦洗,因酒精和丙酮易揮發,水不易揮發。用水擦洗後孔內不會很快乾燥。鑽孔清洗完後要請設計等有關單位驗收,合格後方可注膠。
第三步;注膠
取一組強力植筋膠,裝進套筒內,安置到專用手動注射器上,慢慢扣動板機,排出鉑包口處較稀的膠液廢棄不用,然後將螺旋混合嘴伸入孔底,如長度不夠可用塑料管加長,然後扣動板機,板機孔動一次注射器後退一下,這樣能排出孔內空氣。為了使鋼筋植入後孔內膠液飽滿,又不能使膠液外流,孔內注膠達到80%即可。孔內注滿膠後應立即植筋。
第四步;植筋
在注膠前梁底模板就已支好,便於植筋後鋼筋定位。植筋前要把鋼筋植入部分用鋼絲刷反復刷,清除銹污,再用酒精或丙酮清洗。鑽孔內注完膠後,把經除銹處理過的鋼筋立即放入孔口,然後慢慢單向旋入,不可中途逆向反轉,直至鋼筋伸入孔底。
第五步;抗拔試驗
在植筋施工前,要對所用鋼筋及植筋膠進行現場拉拔試驗,以確定鋼筋及植筋膠是否符合設計要求。
方法是:製作與要植筋部位混凝土構件相同強度等級的混凝土試件,按植筋步驟,植入3組鋼筋,待植筋膠完全固化後,進行拉拔實驗。實驗用專用的鋼筋測力計,當加力達到Ⅱ級鋼筋屈服強度(450N/mm2)時,出現頸縮現象,繼而拉斷。
測試時測力計施加於卡具的力應符合FC≥FYK(FC:測力計施加的力,N/mm2;FYK:鋼筋的屈服強度,N/mm2)
試驗證明:植筋用的植筋膠強度大於鋼筋的屈服強度,植筋的破壞是鋼筋的屈服破壞,不是膠的粘結破壞,這表明鋼筋和植筋膠都是合格的。
植筋後進行非破損性拉拔試驗,用來檢測工作狀態下的植筋質量,檢測的數量是植筋總數的10%。
檢測中,測力計施加的力要小於鋼筋的屈服強度、大於由設計部門提供的植筋設計錨固力值。公式為:FM<FC<FYK(FC:測力計施加的力,N/mm2;FYK:鋼筋的屈服強度,N/mm2;FM:植筋設計錨固力,N/mm2)
檢測實驗合格後就可進行下道工序。
D. 鋼筋混凝土房屋抗震,粘貼鋼板加固怎麼做
應滿足以下要求:
1 原構件的混凝土實際強度等級不應低於C15;混凝土表面的受拉粘回結強度不應低於
1.5MPa.粘貼答鋼板應採用粘結強度高且耐久的膠粘劑;鋼板可採用Q235或Q345鋼,厚度宜為25mm.
2 鋼板的受力方式應設計成僅承受軸向應力作用.鋼板在需要加固的范圍以外的錨固長度,受拉時不應小於鋼板厚度的200倍,且不應小於600mm;受壓時不應小於鋼板厚度的150倍,且不應小於500mm.
3 粘貼鋼板與原構件尚宜採用專用金屬脹栓連接.
4 粘貼鋼板加固鋼筋混凝土結構的膠粘劑的材料性能、加固的構造和承載力驗算,可按現行國家標准《混凝土結構加固設計規范》GB 50367的有關規定執行,其中,對構件承載力的新增部分,其加固承載力抗震調整系數宜採用1.0,且對A、B類鋼筋混凝土結構,原構件的材料強度設計值和抗震承載力,應按現行國家標准《建築抗震鑒定標准》GB 50023的有關規定採用.
5 被加固構件長期使用的環境和防火要求,應符合國家現行有關標準的規定.
6 粘貼鋼板加固時,應卸除或大部分卸除作用在樑上的活荷載,其施工應符合專門的規定。