混凝土加固范文

时间:2023-03-30 21:09:12

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混凝土加固

篇1

关键词:混凝土结构的加固 砌体结构的加固 钢结构加固

混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。

一、直接加固的一般方法有:

1、加大截面加固法

在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。

在适筋范围内,混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下,增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面,通过新加部分和原构件共同工作,可有效地提高构件承载力,改善正常使用性能。

加大截面加固法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。

2、置换混凝土加固法

该法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点;适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。

3、有粘结外包型钢加固法

外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边,外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体,加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高,因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。

该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

4、粘钢加固法

钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)表面粘贴钢板,这样可提高被加固构件的承载力,且施工方便。

该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

5、粘贴纤维增强塑料加固法

外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域,使它与被加固截面共同工作,达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

6、绕丝法

该法的优缺点与加大截面法相近;适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。

7、锚栓锚固法

该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固;不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。

二、间接加固的一般方法有:

1、预应力加固法

(一)预应力水平拉杆固法

预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件,由于预应力和新增外部荷载的共同作用,拉杆内产生轴向拉力,该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上(当拉杆与梁板底面紧密贴合时,拉杆会与构件共同找曲,此时尚有一部分压力直接传递给构件底面),在构件中产生偏心受压作用,该作用克服了部分外荷载产生的弯矩,减少了外荷载效应,从而提高了构件的抗弯能力。同时,由于拉杆传给构件的压力作用,构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高。

由于水平提杆的作用,原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压,因此,加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。

(二)预应力下撑拉杆加固法

钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后,形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体系,在外荷载和预应力共同作用下,拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点(下撑点和杆端锚固点)传递给被加固构件,抵消了部分外荷载,改变了原构件截面内力特征,从而提高了构件的承载能力

该法能降低被加固构件的应力水平,不仅使加固效果好,而且还能较大幅度地提高结构整体承载力,但加固后对原结构外观有一定影响;适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固,但在无防护的情况下,不能用于温度在600C以上环境中,也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。

2、增加支承加固法

增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度,达到减少作用在被加固构件上的载载效应,提高结构承载水平的目的。该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间;适用于具体条件许可的混凝土结构加固。

3、其它加固法

辅助结构加固法是采用另制的辅助构件,如型钢、钢桁架或钢筋混凝土梁,部分或全部分担被加固梁的荷载。

在支座附近加腋后,支座附近截面的有效高度提高了,因此,截面的抗弯和抗剪能力都得到提高。

三、与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有:

1、托换技术

系托梁(或桁架)拆柱(或墙)、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称;属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成;适用于已有建筑物的加固改造;与传统做法相比,具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点,但对技术要求较高,需由熟练工人来完成,才能确保安全。

2、植筋技术

系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术;可植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋;已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程,如:施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救,构件加大截面加固的补筋,上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长,房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。

3、裂缝修补技术

根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术;适用于已有建筑物中各类裂缝的处理,但对受力性裂缝,除修补外,尚应采用相应的加固措施。内部修补法。

内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中,结硬后起到补缝作用,并通过其胶结性使原结构恢复整体性,该方法适用于裂缝宽度较大,对结构的整体性和安全性及耐久性等有影响,或有防水防渗等要求的裂缝的修补。

4、碳化混凝土修复技术

系指通过恢复混凝土的碱性(钝化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术。

5、混凝土表面处理技术

系指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。

6、混凝土表层密封技术

系指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。

7、其它技术

如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等。

四、砌体结构加固方法:

砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时,可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法。

(一)适用于砌体结构的直接加固方法一般为:

1、钢筋混凝土外加层加固法

该法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验;适用于柱、带壁墙的加固;其缺点是现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。

2、钢筋水泥砂浆外加层加固法

该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但提高承载力不如前者;适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。

3、增设扶壁柱加固法

该法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。

(二)适用于砌体结构的间接加固方法一般为:

1、无粘结外包型钢加固法

该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠;适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为加固费用较高,并需采用类似钢结构的防护措施。

2、预应力撑杆加固法

该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力,且加固效果可靠;适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固;其缺点是不能用于温度在600C以上的环境中。

(三)砌体结构构造性加固与修补

1、增设圈梁加固

当圈梁设置不符合现行设计规范要求,或纵横墙交接处咬搓有明显缺陷,或房屋的整体性较差时,应增设圈梁进行加固

2、增设梁垫加固

当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时,应增设梁垫进行加固。

3、砌体局部拆砌

当房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影响承重及安全时,可将破裂墙体局部拆除,并按提高砂浆强度一级用整砖填砌。

4、砌体裂缝修补

在进行裂缝修补前,应根据砌体构件的受力状态和裂缝的特征等因素,确定造成砌体裂缝的原因,以便有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。

五、钢结构加固方法:

钢结构加固的主要方法有:减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。

1、改变结构计算图形

改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法;

改变结构计算图形的一般加固方法:

(1)对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固:

A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算;

B、加设支撑增加结构刚度,或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性;

C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性;

D、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其它柱列负荷;

E、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。

(2)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固:

A、改变荷载的分布,例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载;

B、改变端部支承情况,例如变铰接为刚结;

C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构;

D、调整连续结构的支座位置;

E、将结构变为撑杆式结构;

F、施加预应力。

(3) 对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固:

A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构;

B、加设预应力拉杆。

2、加大构件截面的加固

采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。

3、连接的加固与加固件的连接

钢结构连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择,应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。

钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。

4、裂纹的修复与加固

结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。

参考书籍:

《结构可靠性鉴定与加固技术》 曹双寅邱洪兴 王恒华编

《混凝土结构耐久性》 金伟良编

《老化混凝土的断面特征与损伤描述研究》 赵震洋老师博士学位论文

篇2

关键词:钢筋混凝土 预应力混凝土 加固

引言

钢筋混凝土结构是目前使用最为广泛的结构形式,尤其是在工业建筑中钢筋混凝土结构所占比重大,但是钢筋混凝土结构在超过使用年限后,会出现明显的损伤。这些建筑物有的由于使用超出建筑物本身的使用极限;有的由于建造质量差;在这种情况下,往往不会因此而拆除重建,结构均需要进行增强,补强,改造和维修。混凝土结构的加固可以分为直接加固与间接加固两个种类,在设计人员设计时可根据实际情况选择合适的方法和施工技术。直接加固的一般方法有:加大截面加固法、置换混凝土加固法、有粘结外包型钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维增强塑料加固法、绕丝法、锚栓锚固法等。间接加固法包括预应力加固法、增设支点加固法等。

一、加大截面加固法

加大截面加固法。在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。加大截面加固法在设计构造方而必须解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题。试验研究表明,加固结构在受力过程中结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力,其中关键是剪应力和拉应力。在弹性阶段,结合面的剪应力和法向拉应力主要是靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担;开裂后及极限状态下,则主要是通过贯穿结合面的锚固钢筋或锚固螺栓所产生的被动剪切摩擦力传递。

二、预应力加固法

预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构或整体进行加固的方法,通过预应力的施加改变了原结构内力分布和应力水平,致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除,因此后加部分和原结构能共同工作,结构的承载能力可显著提高,并可减少结构的变形、裂缝宽度。预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件,由于预应力和新增外部荷载的共同作用,拉杆内产生轴向拉力,该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上,在构件中产生偏心受压作用,该作用克服了部分外荷载产生的弯矩,减少了外荷载效应,从而提高了构件的抗弯能力。同时,由于拉杆传给构件的压力作用,构件裂缝发展得以缓解、控制,斜截面抗剪承载力也随之提高。由于水平提杆的作用,原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压,因此,加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。

三、粘钢加固法

粘钢加固法是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板,以提高承载力的一种加固法。混凝土结构加固用胶、强度高,粘结力强,耐老化,弹性模量高,线膨胀系数小,具有一定的弹性,胶本身强度及其粘结强度总是大于混凝土的强度。与其他加固方法相比,粘钢加固技术有其独特的优点,如不减小建筑净空、不影响建筑外立面,不影响上层楼盖结构或屋面防水构造,施工时对生产和冬小麦影响较小,无现场浇注混凝土的湿作业,施工设备简单,可有效的提高梁的抗弯刚度,粘钢加固后几乎不增加结构自重,因此不会引起基础等其它构件的连锁加固。采用构件外部粘钢加法,钢板厚4mm,材质A3,粘结剂采用冶金建筑研究院的YJS结构胶,对于这类梁的加固是在梁底面粘贴钢板,钢板固定起初设计是用的射钉,但是由于钢板较薄和混凝土强度低,所以射钉又无钢质垫圈,锚固不力,而导致钢板剥落,并且易造成钢板翘曲。后来采用了木架板加对头楔顶紧带钢,效果很好,既经济又安全可靠。 采用粘钢技术加固砼梁,技术可靠,工艺简单,不增加结构自重,不会引起基础等其他构件的连续加固,不影响建筑使用功能。施工灵活,不占独立工期,做到了对建筑质量缺陷的处理,不影响施工进度。具有明显的社会效益和经济效益。

该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

四、粘FRP板加固法

粘FRP板的施工工艺分以下几个步骤:首先用喷砂机打磨混表面,去掉1-2mm表面疏松层;然后用喷气机清除混凝土表面的混凝土碎裂屑;环氧树脂和固化剂按一定的比例混合,然后均匀地涂于FRP板的板面和混凝土梁的表面上,粘贴时要赶出气泡并压平;粘贴后对粘贴面施加压力,直到粘结剂养护完成。本文建议粘FRS板加固用的FRP板的厚度取为2―4m,且FRP板与加固的梁等长。从加固的效果出发,进行抗弯加固时,宜在梁的受拉面粘贴FRP板,进行抗剪加固时,宜在梁的底面和侧面粘贴的FRP板以形成U型加固方案,提高试件的延性。为了保证加固梁的FRP板与混凝土在使用过程中粘结完好,还可在FRP的端部采用锚固加强措施。

FRP板直到破坏均表现出线弹性特征,其力学性能与加固纤维的种类和纤维的排列方向有关,因而可通过改变纤维的排列方向得到某一特定方向上最大的材料强度。粘FRP板进行抗弯加固和抗剪加固的效果均与FRP板纤维的布置方向有关。

由粘FRP的抗弯加固和抗剪加固的试验研究可知:在对梁进行加固时,一般可同时提高梁的受弯承载力和受剪承载力,亦即抗弯加固和抗剪加固是相关联的。在进行结构加固时,应针对结构的具体情况,重点进行某一方面的加固。

结束语

由于FRP板应力应变曲线没有屈服平台,存在脆性性能,因而加固梁 的延性问题被提出来了,但只要设计合理,粘FRP板加固梁的延性可以得到满足。且粘FRP板加固对提高随重复荷载的构件(如吊车梁)的正截面和斜截面疲劳强度效果都较好,尤其是对斜截面疲劳强度的提高效果更大。粘FRP板不仅可用于梁的加固,而且可用于桩和砌体的加固;还可用于新结构的设计。通过改进FRP板的材料性能和粘结剂的性能可进一步提高粘FRP板的加固效果。粘FRP板技术是一种有效的结构加固形式。

作者简介:陈景仁,河北丰润人,高级工程师,硕士学历,研究方向:建筑工程。

参考文献:

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【关健词】外粘型钢加固法 计算方法 施工要求

随着建筑业的发展,建筑用地越来越紧张,随之而来改建的工程越来越多,其中有些结构就需要加固。目前加固方面的规范主要有《混凝土结构加固设计规范》。钢筋混凝土柱作为结构的主要受力构件,必须保证足够的承载能力。造成钢筋混凝土柱承载力不够的原因,大致有设计错误、施工粗糙、使用不当、变更用途和遭遇自然灾害等。对于上部结构因荷载增加而对柱子的加固方法有:增大截面加固法、外粘型钢加固法、粘贴纤维复合材加固法等。

增大截面加固法是通过在原混凝土构件外叠浇新的钢筋混凝土,增加构件的截面积和配筋,从而达到提高构件的承载力和刚度,降低柱子长细比,达到对原有构件进行加固的目的。优点是可以在提高构件承载力的同时增大其刚度和变形能力。但现场工作量较大,养护期较长,对生产和生活有一定影响。另外,截面增大后对原结构外观有一定影响。

外包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固的钢筋混凝土构件外侧,通过外包钢与原有构件的共同作用,提高构件的承载力和刚度,达到加固的目的。此方法主要是通过约束原构件来提高其承载力和变形能力,可以大幅度提高构件的承载力。外包钢加固法受力可靠、施工简便、现场工作量较小, 构件截面尺寸增加不多,但用钢量较大。

碳纤维布加固技术是利用碳素纤维布和专用结构胶对建筑构件进行加固处理。具有强度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。是近年来逐渐发展起来的混凝土结构加固新技术。

一、工程实例

温州某公司厂房,于2002年竣工,为四层框架结构,南北3跨,柱距9米,东西8跨,柱距7.2米,层高底层5.4米,二~四层4.8米,建设单位要在原四层之上加层。原结构底层柱截面600x600,混凝土强度C25。采用中国建筑科学研究院编制的PKPM-SATWE软件进行分析计算,主要参数为:梁柱主筋为HRB335级钢,抗震设防烈度为6度,基本风压为0.6KN/M2,楼面活荷载标准值3.50KN/M2。分析结果表明,加层后,建筑物底层框架柱承载力普遍不足,配筋有所欠缺。因厂房在使用中,业主要求尽量减少工期及对生产的影响。经比较,决定采用外粘型钢加固法对底层框架柱进行加固。在柱四角放置L75X6角钢,用角钢同样厚的钢板把角钢焊接成整体,钢板间距200mm。如图所示:

二、加固后柱轴心受压承载力计算

其中N为构件加固后轴向压力设计值N=4775KN,φ为轴心受压构件的稳定系数,fco为原混凝土轴心抗压强度,Aco为原混凝土柱截面面积,f?yo为原柱纵向钢筋抗压强度,A?so为原受压钢筋的截面面积,αа为新增型钢强度利用系数,取αа=0.9,f?a为新增型钢抗压强度设计值,A?a为全部受压肢型钢的截面面积。

因此,所选用的加固角筋合理。

三、施工要求

(1)认真阅读设计加固施工图,做好技术交底工作;根据施工现场和被加固构件实际情况,拟定施工方案。

(2)凿除柱装饰层,将柱表面打磨平整,四角磨成小圆角,用钢丝刷刷掉柱表面浮粉;检查柱表面是否有裂缝,如有,加固前作封闭处理;将角钢和钢缀板表面除锈和打磨。

(3)在已清洗干净的混凝土表面上涂抹环氧树脂一薄层,然后将角钢贴于角位处;用夹具以不大于500mm的间距夹紧;必须初凝前完成角钢与缀板的焊接。

(4)焊接施工后,钢材边缘用环氧砂浆封严,在角钢与缀板上钻孔注浆

(5)在柱面抹1:2的水泥砂浆约25mm厚。之后做装饰层。

四、结束语

(1)通过在工程加固施工实践中对外粘型钢加固法的运用,简单易行,较大地提高了构件的承载力以满足加层要求。只要施工质量保证,完全能达到很好的加固效果。

(2)建筑物加层加固必须进行充分调查分析后,设计出可靠又经济的方案。构造措施可根据实际情况采取不同做法,但应合理并满足建筑物使用要求。

参考文献:

1、 混凝土结构加固设计规范.GB50367-2013

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关键词:钢筋混凝土;结构;加固技术

1、钢筋混凝土结构加固的背景

钢筋混凝土结构是当前建筑工程施工中的主要施工形式,更是当前高层建筑施工的过程中主要的结构模式。尤其是在工业建筑中钢筋混凝土结构所占比重大,但是随着当前社会发展的过程中各种施工阶段的施工工艺日益变化,在混凝土结构在使用的过程中由于其保养的不够完善,使得其容易出现各种明显的损伤,严重影响着钢筋混凝土结构的质量问题。这些建筑物有的由于使用超出建筑物本身的使用极限;有的由于在施工的过程中施工设计的不合理,施工工艺的不规范和不严谨从而造成的建筑结构的变化和质量隐患、。在这种情况下,往往不会因此而拆除重建,在重建的过程中就需要对钢筋混凝土结构进行相应的增强和加固技术,提高混凝土维修和施工质量控制措施和控制方法。在设计人员设计时可根据实际情况选择合适的方法和施工技术。提高施工中的施工工艺控制方法和施工各个环节的管理和控制措施。

2、常用的加固方法

2.1粘贴纤维增强塑料加固法。外贴纤维加固是用树脂类胶结材料将纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域,使它与被加固截面共同工作,从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。它是一种非常简单且优良的加固补强方法,但要求被加固混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 MPa,除了具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

2.2增加支承加固法。增设支点加固法是通过增设支承点,减少受弯构件的计算跨度,达到减少作用在被加固构件上的荷载效应,提高结构承载水平的目的。根据支承结构受力性能的不同分为刚性支点和弹性支点两种加固方法。该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间;适用于梁、板、析架、网架等结构的加固。

2.3有粘结外包型钢加固法。外包钢加固是把型钢(一般为角钢或槽钢)或钢板包于构件的四角或两角的加固方法,外包钢加固钢筋混凝土梁也称湿式外包钢加固法,采用该方法加固混凝土结构构件时,应采用环氧树脂胶粘剂进行灌注,把型钢与被加固构件粘结成一整体,以保证型钢架和原构件形成一个整体共同受力。其特点是受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于60度以上高温场所;适用于使用上不允许显着增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

2.4粘贴钢板加固法。在钢筋混凝土施工的过程中是通过对模板施工的要求来提高其施工质量和施工控制手段,钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足的时候,要通过对模板表面进行及时的更正,提高钢筋混凝土的强度,使得原油混凝土强度能够,能够满足当前混凝土施工技术要求、约束混凝上变形,提高了加固构件的刚度和抗裂度,有效发挥了粘贴钢板的抗弯、抗剪、抗压性能,且不会在混凝土中产生应力集中采用该方法加固时,要求被加固的混凝土结构构件,其现场实测混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 MPa,并且应将钢板设计成仅承受轴向应力作用,钢板表面应进行防锈蚀处理,表面防锈蚀材料对钢板及胶粘剂无害。它的特点是施工简单、速度快、上期短;现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小;传力直接,加固效果好,耐久性好;且加固后对原结构外观和原有净空无显着影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

2.5加大截面加固法。在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。加大截面加固法在设计构造方而必须解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题。试验研究表明,加固结构在受力过程中结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力,其中关键是剪应力和拉应力。在弹性阶段,结合面的剪应力和法向拉应力主要是靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担;开裂后及极限状态下,则主要是通过贯穿结合面的锚固钢筋或锚固螺栓所产生的被动剪切摩擦力传递。

2.6预应力加固法。预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构或整体进行加固的方法,通过预应力的施加改变了原结构内力分布和应力水平,致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除,因此后加部分和原结构能共同工作,结构的承载能力可显着提高,并可减少结构的变形、裂缝宽度。预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件,由于预应力和新增外部荷载的共同作用,拉杆内产生轴向拉力,该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上,在构件中产生偏心受压作用,该作用克服了部分外荷载产生的弯矩,减少了外荷载效应,从而提高了构件的抗弯能力。同时,由于拉杆传给构件的压力作用,构件裂缝发展得以缓解、控制,斜截面抗剪承载力也随之提高。由于水平提杆的作用,原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压,因此,加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。

2. 7置换混凝土加固法。置换混凝土加固法是指对原有结构强度低,韧性差的构件材料用强度高,韧性好的混凝土材料置换的方法。该方法适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固。施工工艺简单方便,上期短,占用空间小,不影响使用功能,而且造价比较低,经济合理。采用本方法加固混凝土结构构件时,其非置换部分的原构件混凝土强度等级,按现场检测结果不应低于该混凝土结构建造时规定的强度等级。

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关键词:混凝土结构;加固方法;注意事项

中图分类号:TU37文献标识码: A 文章编号:

引言

建筑结构应具有足够的强度、刚度、抗裂度以及局部和整体的稳定性,但是,在工程实践中,往往存在建筑物未能满足上述要求而需要加固的情况,建筑结构在使用过程中可能发生各种损伤和结构功能的破坏, 从而使结构无法满足使用功能的要求甚至导致结构整体破坏, 造成人员伤亡或财产损失。因此,对混凝土建筑结构进行加固,为了提高设计和施工的质量,对加固设计中常见问题的分析及注意事项显得尤为重要。

1建筑结构加固的原因

1)按照极限状态设计法设计的钢筋混凝土结构或砌体结构,必须满足结构强度、刚度、耐久性的要求,但由于种种原因造成结构不能满足上述要求,如:设计不当、设计规范要求提高或施工缺陷而造成的结构物承载力和刚度不足,甚至留有严重的安全隐患;因建筑物改变用途导致其使用功能发生变化,从而出现了与设计初衷不一致的荷载分布和荷载大小,造成了原结构的强度和刚度不能满足要求。由于各种自然灾害如地震、火灾、台风、水灾、冰雪和战争造成了结构物不同程度的损坏。2)对现有基础设施进行鉴定,对目前我国已有工业和民用建筑及其他基础设施进行技术改造和维修,使之现代化日趋迫切,符合我国国情,这不仅可以节约投资, 节约征用土地,缓解日趋紧张的城市用地矛盾,对减少某些不可回收利用的建筑垃圾均有着重要的现实意义。建筑物鉴定、加固与改造将面临更多的挑战, 其新技术、新方法的研究与开发有着十分广阔的发展空间与运用前景。

2 混凝土加固方法

2. 1加大截面法

加大截面法是较方便且多用的一种加固方法。加大截面法是一种应用较广的传统加固方法,该方法是在原有混凝土构件表面重新做钢筋混凝土或钢筋网砂浆层, 来增大原混凝土结构的截面面积, 达到提高结构承载能力的目的。优点是工艺简单,适用面宽,可用于一般梁、板、柱、墙、基础、桥梁及路面等。新旧混凝土之间存在一个结合面,这个结合面是一个薄弱环节,其结合面粘结强度一般都低于整浇混凝土的粘结强度,极大地影响了结构的可靠性,因此我们常采取一些施工技术措施来弥补这一缺陷。

2. 2有粘结外包型钢加固法

外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边,外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构件粘结成一整体,加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高,因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。该法也称湿式外包钢加固法, 受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600℃以上高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

2. 3裂缝处理

裂缝修补方法主要有表面处理法、灌浆法及填充法等。裂缝修补材料主要为树脂和水泥, 修补方法与修补材料的类型密不可分。

1) 表面处理法

表面处理法适用于处理微细裂缝(裂缝宽度小于0.2mm),它采用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏及渗透性防水剂等, 涂刷于裂缝表面, 达到恢复其防水性和耐久性的目的。对于稀而少的裂缝, 可骑缝涂覆修补。对于细而密的裂缝, 应采用全部涂覆修补。由于涂层较薄,涂覆材料应选用粘着力强且不易老化的材料。对于活动性裂缝, 应采用延伸率较大的弹性材料。表面处理法施工简单, 但涂料无法深入到裂缝内部。

2) 灌浆法

灌浆法又称注入法,是将树脂浆液、水泥浆液或聚合物水泥浆液等灌入裂缝内部, 达到恢复结构整体性、耐久性和防水性的目的,适用于修补宽度较大(>0.3m)、深度较深的裂缝, 尤其是受力裂缝。

2. 4􀀁 预应力加固法

预应力加固法是采用高强度钢筋或型钢等, 在被加固构件体外增设预应力拉杆或撑杆的加固方法。加固时, 通过施加预应力, 使体外的拉杆或压杆与被加固构件共同受力, 克服被加固构件的应力超前现象, 改变原有截面的受力特征, 提高加固后体系的承载能力和刚度。此外, 施加预应力时所产生的负弯矩可以抵消部分荷载弯矩, 减小原构件的挠度、缩小原构件的裂缝宽度, 甚至使裂缝完全闭合。它具有加固效果好, 施工周期较短且费用低等优点, 但其施工技术要求较高, 预应力拉杆或压杆与被加固构件的连接(锚固)处理较为复杂, 另外还存在施工时的侧向稳定等问题。

3􀀁 混凝土加固技术

3. 1􀀁 托换技术

托换技术是托梁拆柱、托梁接柱和托梁换柱等技术的总称,是一种综合技术, 由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成;适用于已有建筑物的加固改造;与传统加固方法比较,具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点,但是对技术要求较高。

3. 2􀀁 植筋技术

植筋技术是一种对混凝土结构较简便、有效的连接与锚固技术,可植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋;已广泛应用于建筑物的加固改造中。

3. 3􀀁 锚栓技术

本技术适用于普通混凝土承重结构;不适用于轻质混凝土结构及严重风化的结构。

3. 4􀀁 裂缝修补技术

本技术适用于承重结构混凝土裂缝的修补;对承载力不足引起的裂缝,还需要采用适当的加固方法进行加固。

3. 5􀀁 其他加固技术

其他加固技术有: 碳化混凝土修复技术、混凝土表面处理技术、混凝土表层密封技术、结构构件移位技术以及调整结构自振频率技术等。

4􀀁 加固注意事项

4. 1􀀁 加固的方法选择

混凝土结构的加固应本着保证结构承载力、预防变形、有较好的耐久性和美观性等原则采取最优的加固方法, 从而达到经济与实用,技术与实际完美统一的目的。此外, 工程结构的加固费用, 不仅包括加固的一次性投资, 还应包括以后使用期间的维护费用,应从综合的角度考虑工程结构的加固性能,如加固效果、施工工效、耐久性、对原结构的影响等。合理的加固方案应该达到下列要求: 加固效果好; 对使用功能影响小; 技术可靠; 施工简便;经济合理; 外观整齐。

4. 2􀀁 方案制定的总体效应原则

在制定建筑的加固方案时, 除考虑可靠性鉴定结论和委托方提出的加固内容及项目外, 还应考虑加固改造后建筑物的总体效应。

4. 3􀀁 材料的选用和取值原则

1) 加固设计时, 原结构的材料强度按如下规定取用:如原结构材料种类和性能与原设计一致, 按原设计值取用;当原结构无强度材料时, 可通过实测材料强度等级, 再按现行规范取值。

2) 加固材料的要求:

加固用钢材一般选用Ⅰ级或Ⅱ级钢; 加固用水泥选取普通硅酸盐水泥, 强度等级不低于32. 5级; 加固混凝土的强度等级, 应比原结构的混凝土等级提高一级, 且加固上部结构构件的混凝土强度等级不低于C20, 加固混凝土中不应掺入粉煤灰、火山灰和高炉矿渣等混合材料。

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关键词:钢管混凝土 系杆拱加固 粘贴钢板

前言

拱桥是一种受力性能较好的桥型,在我国桥梁建设领域占有重要的地位。但本桥在施工过程中出现的病害已严重影响到桥梁结构的安全与正常运营。本文针对该桥出现的具体病害,采用了相应的措施进行加固,取得了良好的效果。

1、 工程概况

某桥为主跨58m的下承式钢管拱桥,拱肋矢跨比为1/5,由三片圆端型钢管混凝土拱肋组成,相邻两片拱肋横向中心距12.5m,肋宽80cm,肋高140cm,钢管及腹板壁厚1.6cm,施工过程中拱肋分3段预制,现场拼接。系杆采用预应力混凝土矩形梁,截面尺寸b×h=1.65×1.5m,通过横梁、现浇行车道板形成桥面系;拱肋之间设五道风撑。吊杆间距为5.0m,边/中吊杆分别采用61/91根Φ7mm低松驰镀锌平行钢丝索。主桥横断面标准段为:2.5+12.5+1.5+12.5+2.5 = 31.5m,机动车道为双向六车道,荷载等级为城-A级,人群荷载为3.5KN/m2。

2、 主要病害及分析

该系杆拱桥采用先梁后拱的施工方案,满堂支架现浇桥面系,然后架设拱肋,张拉吊杆[1]。本桥的病害主要出现在中拱肋架设完毕,顶升中拱肋混凝土阶段。施工过程中由于施工单位经验不足,现场顶升数度停止,甚至在拱顶一段范围采用单端顶升,导致了冷缝和顶升杂质、水泥浆没有排出的现象;并且由于后期顶升混凝土时压力过大,部分区段的钢拱肋鼓胀也较为严重,实测周长已增加了近1cm,造成了中拱肋的质量缺陷,严重影响了拱肋的承载能力。经超声波检测和现场抽孔,冷缝和单端顶升的堆积物、抽芯情况见图1:

图1拱肋抽芯结果示意图(单位:cm)

对于病害出现的原因,经过分析可归纳为以下几个方面:首先由于施工单位施工经验不足,在顶升设备出现异常情况下采取了错误的施工方法,导致混凝土灌注质量出现严重问题;其次,顶升间隔时间过长造成管内混过凝土的初凝,此时现场施工单位私自调高顶升压力,导致拱肋内对拉杆应力急剧增大,经计算在考虑1MPa环压作用下,拉杆应力已达到1240MPa(计算结果见图2),远远超出了规范要求,并最终导致了拱脚拉杆的断裂,钢管也发生了较严重的鼓胀。

图2拱肋对拉杆应力图(单位:MPa)

3、加固方案及验算结果

3.1、加固方案的确定

针对以上产生病害的原因,本桥中拱肋加固方案主要包括:

(1)、将有粉煤灰夹层和强度不满足设计要求的砂浆段凿除后用C60微膨胀混凝土重新浇筑,并在连接部位植筋[3]。

(2)、在钢管外焊接小钢箱进行加强。

(3)、加固后应对混凝土及钢管焊缝重新逐项检测,确保加固成果。

(4)、施工完毕后进行荷载实验,确保运营期间结构安全可靠。

(5)、通过降低桥面铺装等措施达到减轻结构自重的目的;并优化成桥阶段吊杆力。

新增结构应注意尽量减少在拱肋上的直接焊接,对直接焊接到拱肋上的钢板应采用角焊缝,并分段、分层焊,以减少对拱肋混凝土的影响。加固截面具体构造措施如图3所示:

图3拱肋加固措施构造图(单位:mm)

3.2、验算结果及结论

加固后应保证拱肋承载力及应力能够满足规范要求[2]。计算采用有限元分析软件midas2010建立结构的空间模型,主梁系采用梁单元,拱肋截面采用施工阶段联合截面来模拟钢管混凝土受力状态,吊杆采用桁架单元。

(1)承载力验算

按钢管混凝土理论计算极限承载力,单管局部承载力

式中 --钢管混凝土套箍系数, ;

--单管管内混凝土计算抗压强度;

--单管管内混凝土截面积;

经计算,N0=17890KN,

由内力计算结果可知Nmax =9854KN<N0 ,承载力满足规范要求。

(2)应力验算

加固后拱肋截面应力结果对比见下表1:

表1 加固后中拱肋应力值(联合截面+补强钢板)

拱肋标准值组合钢管最大应力(Mpa)

跨中 1/4点 支点

中拱肋 -104 -102 -108

边拱肋 -103 -120 -116

钢板 -95.5 -111 -105

拱肋标准值组合砼最大应力(Mpa)

跨中 1/4点 支点

中拱肋 -6.43 -7.3 -7.9

边拱肋 -6.61 -7.37 -8.6

假如拱肋仅考虑钢管的作用,不考虑拱肋内混凝土,即砼仅作为荷载考虑,此时拱肋应力值见表2:

表2 加固后中拱肋纯钢截面应力值(纯钢截面)

拱肋标准值组合(Mpa)

跨中 1/4点 支点

中拱肋 -145 -170 -167

由以上结果可得出结论,钢管单独作用时,最大应力为170Mpa(压),满足规范要求;并且混凝土连续浇筑,较为可靠。新浇筑混凝土质量可以控制,加固方案和措施切实可行[4]。

4、结语

该桥由于施工单位采取的措施不力,造成了钢管混凝土质量达不到设计要求。通过对中拱肋的强度验算,采取凿除管内局部不合格混凝土和压浆后再外包钢板加固处理的方法,不仅满足了设计和工期要求,而且使施工操作简便,节省了投资。竣工后,施工单位委托检测单位对该桥进行了静、动载试验,得到以下结果。

(1)在各静力工况下,结构各控制截面的位移、应变及挠度小于或接近理论值,整体强度和刚度均符合设计和使用要求;

(2)全部荷载卸除后,结构变形的残余值很小,结构处于弹性工作状态;

(3)该桥各部位均达到了设计要求的承载力。因此,该加固方法对同类拱桥的加固处理具有一定的推广价值和指导意义。

参考文献:

[1] 顾安邦,拱桥(下册)[M]. 北京:人民交通出版社,1997.

[2] 蒙云,卢波。桥梁加固与改造[M]. 北京:人民交通出版社,2005.

[3] 齐永华.植筋技术在治理桥面病害中的应用[J].公路与自然,2004(2).

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【关键词】柱截面扩增;自密实砼;配合比

一、工程问题

笔者在合肥施工某工程,在商务楼主体结构完成后,因建筑立面效果需要,房地产开发商要求增大一层、二层外立面结构柱截面。原混凝土强度等级C35,原柱截面尺寸为450mm×450mm,加大后截面尺寸为600mm×600mm。加固部分钢筋密、截面尺寸小,给施工造成了很大的困难。

二、现状调查

针对混凝土小截面柱的加固施工,笔者对类似工程走访调查和总结。发现混凝土加固柱不易振捣,混凝土不易密实、表观差是影响加固施工质量的主要问题。因此为了保证施工质量,可采用减少振捣或者不振捣就能够达到内部密实的混凝土,为此做了如下试验和施工工艺的制定。因工程地点离搅拌站远,夏季为保证自密实坍落度和扩展度,自密实混凝土采用现场搅拌。

三、原材料选择

合肥市当地混凝土原材料质量较好,在以往生产中能够达到要求,尽量不提高生产成本为原则进行选择原材料。

膨胀剂:膨胀剂选用安徽华腾建材有限公司提供的增强型UEA膨胀剂,掺量8%。

四、试验试配

五、制定浇筑方案

自密实混凝土的施工方法主要有泵送分层浇筑法、高位抛落免振捣法、泵送顶升浇筑法等几种方法。针对这几种方法从施工的难易性和操作性进行分析,选择合适的施工方法。

各种方法体特点:泵送分层浇筑法――分层浇筑,浇筑高度小,柱脚处压力小不易涨模;用汽车泵比较灵活,施工时应注意施工段的划分,在浇筑下一根柱子时封闭好上一根柱子的浇筑口;高位抛落免振捣法――柱身较长,高位抛落浇筑高度大,柱脚处受到压力大,容易涨模跑浆,用汽车泵较灵活,工人易操作,所需人工少;泵送顶升浇筑法――加固柱直到地面,泵管连接木模板接口处不易进行密闭处理,解决不了跑浆问题;每根加固柱混凝土用量较小,采用泵送顶升不够灵活,影响施工速度。

综合考虑本工程柱子的施工特点,经过对上述三种方法比较分析,本工程自密实混凝土的浇筑方法采用泵送分层浇筑法。在柱模根部开始向上每间隔2m设一浇筑孔,分层浇筑,此方法施工速度快,简单方便,劳动强度低,且混凝土浇筑容易密实,非常适用于加固工程工作截面较小、高度过大的工程。

具体施工工艺:(1)柱高4米,在柱模底部向上每2m处开设一个灌注孔。(2)为泵送灵活方便,泵机采用车载臂架泵,在泵送时泵送压力要小,防止泵送压力大混凝土对模板的冲击力过大引起鼓模。(3)在混凝土浇筑过程中,检测人员根据浇筑混凝土部位进行跟踪监测,及时进行检测填充密实度,检测方法采用小铁锤敲击。

六、实施效果及总结

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关键词:框架;节点;抗震加固

任何框架结构形式,实际上都存在着框架节点。框架节点是结构受力的关键部位,它在整个框架结构之中起到了分配内力、确保结构整体性、传递荷载力的作用。纯框架结构本身的节点受力程度较高,并且要求极为严格。框架剪力墙结构,主要是通过剪力墙来对水平力进行承担,其节点本身的受力要求要低于纯框架结构,相应的质量标准可以适度降低。而装配式框架结构,其本身的节点则是一个薄弱环节。下文主要针对钢筋混凝土框架梁节点的抗震加固措施进行了全面详细的探讨。

一、节点的强度

(一)节点的受力特点

依据各个方面的结构力学进行分析,所能够得到的结论为:在竖向荷载作用影响之下,其中柱节点的核心区域承受的剪力相对较小,各个环节的边柱节点核心区域受压程度较高。但是在水平荷载的影响之下,节点本身受到了水平剪力的较大影响,通常情况下,所承受的剪力达到了4-6倍左右,并且在轴向压力以及水平压力等方面的影响之下,节点本身的核心区域会产生大量的斜拉力影响,导致混凝土出现大量的斜裂缝,受到剪力破坏的影响。

(二)影响节点抗震强度的因素

1.轴向力。轴向压力在一定范围内对节点抗震是有利的,但是对于是否提高节点极限抗剪强度观点还不一致。但是轴压比不大于0.8时,一般认为有利于节点抗剪,可提高节点延性,减轻节点破坏程度。

2.水平箍筋。混凝土初裂时节点抗剪能力不受箍筋多少的影响。节点抗剪强度和配箍率之间是非线性的,抗剪强度不是按(Vc+Vs)那样按比例增加,且配箍率过高会引起混凝土破坏先于箍筋屈服的后果,使节点核心区的抗剪强度达不到预计的最大值。

3.柱子的纵向钢筋。柱子纵筋对节点抗剪是有利的,但不像增加水平箍筋那样能提高节点的抗剪强度。

4.垂直钢筋。设置垂直钢筋可承担节点剪力的垂直分量,以减小混凝土负担,从而提高节点强度,节点延性也有明显增加,但抗初裂强度未提高。

5.直交梁。对提高核心区抗剪强度有明显作用。

6.楼板和梁腋。楼板具有增强对节点的约束和提高梁的抗弯能力的作用。对梁加腋使节点抗剪的有效体积有所增加,提高抗剪强度和刚度,有利于实现强柱弱梁。

7.偏心影响。同梁柱无偏心的情况相比,其承载能力要降低50%~70%。

(三)节点的变形

节点的变形主要包括节点中心区的剪切变形和梁端对柱边的转动,这种转动是梁筋滑动(从柱中拔出)而引起的。也就是说,当结构进入非弹性阶段后,承受高弯曲、高剪切和轴向力的节点区将产生弯曲变形(染端对柱边的转动)这三种非弹性变形。

(五)节点的破坏形式

根据震害的试验结果,节点的破坏形式可分为以下四种。

1.梁端受弯破坏。受拉钢筋屈服,受压区混凝土压碎。混凝土保护层脱落,梁上交叉斜裂缝严重,梁端形成塑性铰。

2.柱端压弯破坏。在弯矩和轴向力的共同作用下,柱端混凝土受压破坏,柱筋压曲,箍筋外鼓或崩断,柱端形成塑性铰。

3.锚固破坏。梁受力筋锚固长度不足,在反复荷载作用下,钢筋与混凝土的粘结先行破坏,钢筋滑移,或混凝土压酥,梁筋拔出,而此时梁筋尚未达到屈服。

二、节点抗震加固研究

(一)加固计算承载力原则

1.结构本身的计算简图,实际上应当要依据结构实际所呈现出来的受力状况进行确定。

2.在对结构的载面积进行计算的过程中,应当要使用建筑本身的实际有效面积来进行,同时,要对于结构加固处理过程中,其本身的实际受力状态以及加固环节所呈现出的应变滞后特性加以考虑,从而这一部分的结构协同具体工作程序。

3.结构本身的承载力在进行验算处理的过程中,应当要充分的对于结构变形、温度作用、结构变形等多个方面的附加内力状态进行综合性的考虑。

4.在加固完成后导致结构增大的情况下,应当要针对各个方面的结构、建筑物基础来进行全面详细的验算,确保实际结构数据的精确性。

(二)加固方法的比较和研究

1.增大载面的加固措施,实际上就是对混凝土构件界面面积进行增大的有效措施,通过该措施,能够最大限度的提升结构本身的承载力,并且充分的满足各方面的使用需求。并且由于加腋梁的方式,能够对节点核心区域的抗剪力载面积今夕女提升,从而达到强化刚度和抗剪强度的目的,并且不对于任何工作造成影响的前提条件之下,梁加腋措施对于节点加固极其有效的。

2.外包粘钢加固措施,实际上就是直接在混凝土构件的表面进行钢板粘贴加固,通过该措施来达到对节点承载力进行提升,从而满足抗震性能提升的需求。该加固方式主要有着以下几个方面的优势:被加固构件本身几乎没有受到任何程度的破坏,能够对原构件进行充分的利用;外粘钢厚度过小,在加固之后,其构件本身的自重增大幅度高;构件在加固处理之后,本身在外形、尺寸方面并没有过大的变化,建筑整体收影响较小,并且整个加固流程的操作方式较为简便。

3.外包钢加固实际上就是在混凝土构件四周,利用型钢来达到加固的目的。该加固措施,主要适宜使用在不允许对混凝土界面尺寸进行加大,同时要必须要大幅度的对于混凝土结构承载力进行加固的情况下。

4.锚贴钢材加固法是通过铆钉、锚栓、高强螺栓、高强承压螺栓、膨胀螺栓等机械的方法,将钢材贴在被加固构件表面,达到改善构件性能的目的,锚贴钢材的形式可多种多样,如钢板、槽钢、角钢及组合构件。

5.粘贴和锚贴共同作用的复合加固方法。这种方法使钢材屈服前锚接的压力减轻了胶体内的剪应力,在胶体粘结作用上,外贴钢材与原构件变形协调,当钢材屈服以致造成胶体破坏后,锚栓和螺栓承担全部锚固作用,外贴钢材可以继续发挥其延性,保证构件的延性破坏。

三、结语

综上所述,在钢筋混凝土框架被广泛应用的情况下,钢筋混凝土框架梁柱节点所具有的相应节点进行抗震加固有着极大的必要性,特别是近几年来地震自然灾害不断增多的情况下,钢筋混凝土框架节点的抗震性能有了越发明显的重要性。并且在采取节点加固措施之后,确实起到了良好的效果,为人们的人身安全、财产安全提供了较大的保障。■

参考文献

[1] 傅剑平,张笛川,陈滔,白绍良. 中等偏高剪压比抗震节点传力机理及性能试验[J]. 重庆大学学报(自然科学版). 2005(06)

篇9

关键词:混凝土;建筑结构;加固

1引言

建筑混凝土是工程上经常用的到的材料,具有性能多元化的特点,因此其应用的前景广阔。混凝土具有凝固以前是便于施工的流塑状态,凝固以后多元化,并且经济性好的特点,因此被广泛应用在各种建筑工程中。然而,在混凝土的使用过程中,由于在设计或者施工等方面的问题,影响了混凝土的质量,进而会导致建筑物的质量问题,基于此,产生了混凝土的加固技术。混凝土的结构既是加固受损混凝土结构,使得建筑构件的性能得到恢复或者提高,同时,加固尚是完好的混凝土的构件,以便于增加建筑结构的性能。

2混凝土建筑结构加固的目的及特点

由于建筑物受到各方面的影响会对建筑结构安全,舒适以及耐久性能造成不良的影响,基于此建筑结构必须要经过可靠性的评估,建筑的结构不能达到国家规范要求时,应该进行加固。不同的建筑由于条件不同,建筑混凝土结构以及构件的受损程度不同,所以需要采用不同的加固技术进行加固,但是加固的目的基本相同,都是为了增强建筑结构的强度,从而使得建筑结构的刚性和稳定性增加,从而使得建筑结构的耐久性增加。

和新建的建筑工程存在着非常大的区别,建筑结构混凝土的加固是根据设计以及施工的要求进行的,具有以下特点:(1)混凝土建筑结构的加固的拆除以及清理工作独特;(2)进行建筑结构加固一方面要判断建筑原结构的适应性,对加固的情况进行计算,同时另一方面,要全面考察原结构和新结构使用寿命,强度刚度等各个方面的协调;(3)现场各种因素对于建筑结构的加固的影响非常大;(4)通常建筑混凝土结构的加固是对已经使用的工程进行的,加固的过程需要尽可能减少或者避免对使用的影响,因此,建筑结构加固的施工是非常困难的。

3混凝土建筑结构加固的原则

混凝土建筑结构加固的原则主要包括:(1)基于建筑整体的总体效应原则。建筑结构的加固方案需要综合考虑整个建筑的加固效果,通过综合分析,避免虽然建筑局部的结构得到加强但是建筑整体的抗力降低的问题;(2)建筑的构件达不到稳定和安全的要求时,需要对建筑结构进行加固,此时综合考虑加固结构体系。即混凝土建筑结构加固满足结构体系和构件加固的原;(3)综合考虑建筑结构的整体加固和局部加固。如果加固建筑结构体系中个别构件不影响建筑整体受力,那么可以只对结构构件加固,此时可以仅对受损的构件进行加固,使其恢复到原抗力。然而如果加固建筑结构体系中个别构件影响到建筑整体的受力,那么就应该对整个建筑进行计算同时实施整个建筑的加固;(4)综合考虑建筑加固永久性和临时性。混凝土建筑结构的临时性结构的使用期限短,因此,其耐久性相对较低,基于此,可以适当的降低建筑加固的标准,如果建筑结构的耐久性高,使用年限长时,加固的标准比较高;(5)混凝土建筑结构的抗震原则。对于地震区域建筑结构加固需要同时考虑承载力和抗震性能,按照抗震级别要求的不同,基于满足本地区抗震的要求,进行建筑结构的加固。

4混凝土建筑结构加固措施

(1)、混凝土建筑结构增加截面的加固技术。对于钢筋混凝土构件在受压区域增加混凝土的现浇层,使得截面的有效高度和面积都得到了增加,因此,能够使得建筑构件正截面的抗弯能力,斜截面刚度都得到提高,实现了混凝土建筑结构加固的目的。采用增加截面的混凝土建筑结构加固方法,其施工的工艺简便,设计和施工的经验较为成熟,适用性很强;然而存在了由于现场施工需要的时间比较长,所以会对生产生活造成影响,并且会降低个、加固以后混凝土建筑的净空间。

(2)、混凝土建筑结构外包钢的加固措施。通过焊接或者乳胶水泥等进行化学灌浆对梁柱的周围钢进行加固。干式外包钢以及湿式外包钢是混凝土建筑结构外包钢的加固措施的两种方式。利用混凝土建筑结构外包钢的加固措施可以使得建筑结构的承载能力以及刚度和延展性都得到提高。通常混凝土建筑结构外包钢的加固措施被用在混凝土框架柱的加固,因为这种方法能够较大幅度的提升构件的承载力,但是却很少影响加固混凝土建筑构件的截面和外观。一般在混凝土建筑结构外包钢的加固措施中采用低强度的钢,目的是降低加固构件的应力。

(3)、混凝土建筑结构粘钢加固技术。即在混凝土建筑构件承载力弱的区域粘贴钢板,目的提高被加固的混凝土建筑构件的承载力,并且施工简单,快速,加固后对建筑原来结构的影响比较小,但是对胶粘技术和操作的要求比较高。

(4)、混凝土建筑结构增加支点的加固技术。利用降低受弯混凝土建筑构件的跨度,使得被加固的混凝土建筑构件的承载力降低,从而使得结构的承载的能力增强。增加支点的加固技术施工简单,但是对建筑物的外观造成影响较大,会降低建筑的可用空间。

(5)、混凝土建筑结构外贴纤维加固技术。采用胶体材料将纤维加强的复合材料和被加固的混凝土建筑构件进行粘贴。这样被加固构件和胶体材料一起工作,从而使得混凝土建筑构件的承载能力提升。这种技术具有耐潮湿,没有增加混凝土建筑构件自重,同时维修的费用低廉,经久耐用的优点。

(6)、采用增加预应力水平拉杆进行加固的技术。采用这种方法对混凝土建筑构件进行加固,其效果非常有效,使得建筑整体承载力大大提高,但是影响了建筑的外观。

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[关键词]混凝土;结构加固;施工方案

混凝土建筑物因出现功能性改变(如接建、增加荷载等)或出现质量问题(如配筋不足、混凝土强度不足等),都需要进行加固。加固施工方案的制定尤为重要,对于需要进行加固的建筑物,应根据其不同的实际情况制定不同的加固方案。加固方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则,只有这样,加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。优秀的加固施工方案具体体现在施工作业方便、施工技术先进、经济效果好、加固质量高等四方面的特点。

1.良好的施工性是加固工程方案必须考虑的条件之一

加固施工方案的优劣,首先要把是否具有施工作业方便作为必要条件。有的加固方案虽然具有解决问题的可行性,但是,由于其方案在施工过程中增加了一定的施工难度,而造成施工工期长、劳动用工大、安全系数低的弊端,结果将影响到加固质量。例如,某厂房冬季施工,掺加不合格防冻剂,超标的氯离子破坏了钢筋钝化膜,致使十架大梁产生严重裂缝,需要进行加固。施工方案之一是采取简易修补法,即,将大梁裂缝处出现的酥松混凝土凿除,露出钢筋后将锈蚀的钢筋进行周圈除锈,然后用环氧砂浆封闭,以达到加固补强的目的。经对加固方案分析,此方案虽然具有工程造价较低的优点,却有以下的不足之处:

1.1 技术可行性差,由于此大梁跨度大,凿除混凝土梁必须分段进行,要用大量的临时支撑进行安全防护,造成周转材料不必要的浪费。

1.2 劳动强度高,因为凿除混凝土时必须分段施工时,只能凿一米挪一米,成倍增加了劳动强度。

1.3 工效较低,大量的重复劳动和落后的施工作业方法,延误了施Z212期并导致劳动效率下降。

1.4 安全性差,因为必须将所有大梁的钢筋凿除外露,从而导致大梁承载力减小,在施工时,必须时刻注意防护措施是否到位,麻痹大意则容易出现意外事故。

1.5 产值效益小,大量的周转材料和人工费用的浪费,加大了生产成本,减少了生产效益。

2.不同类型加固工程与加固方案分析

一般来说,加固工程常采用的施工方法有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法和改变结构传力途径加固法等。随着科学技术的不断进步,应用新技术、新材料、新工艺进行结构加固的方法,如,化学灌浆法、粘钢加固法、碳纤维加固法应运而生,并开始广泛应用于各类加固工程中。具体那个方案最能体现加固工程所要求的短、平、快、省的特点,应根据需要加固的构件情况,综合确定加固方案。

2.1 以框架梁的加固为例,我认为,较为合理、经济、技术先进的加固方案当属粘钢加固法和碳纤维加固法。前者造价低,施工简单,占用空间小,加固效果好,明显优于加大截面法和预应力加固法。后者除材料费用较高外,其余则各种优势尽显其中,主要表现在自重轻,材料自身几乎不增加重量;强度高,固化后的碳纤维强度比钢材要高十几倍i劳动强度小,一个作业面只需一至两人操作即可;施工工期短,熟练工人每人每天可完成近200m2左右。

2.2 以框架柱的加固为例,较为常见的加固方法为外包钢加固法,即,在混凝土柱四周包以型钢进行加固,这样既不增大混凝土截面尺寸,又大幅度地提高混凝土柱的承载力。具体方法又分干法作业与湿作业法两种形式:干式加固法是将型钢(一般是角钢)直接外包于需要加固的混凝土柱四周,型钢与混凝土之间无连接,由于与混凝土没有形成一个整体,所以不能确保结合面传递剪力。湿式加固法一是用乳胶水泥浆或环氧树脂化学灌浆等材料,将角钢粘贴在混凝土柱上;二是在角钢与混凝土之间留有一定间距,中间浇筑混凝土,以达到外包钢材与混凝土柱相结合。两种作业方法相比较,干式作业法施工更为简单,价格低,施工时间短,但其承载力提高不如湿式作业法好。在方案选择时,应根据加固要求和原构件情况,合理挑选适当的方案进行加固。

2.3 另外,对于加固工程,还有焊接补筋加固法、套箍加固法、喷射混凝土补强法、化学灌浆修补法等,每种加固方法各有其特点及适应范围,只要行之有效,技术成熟,既满足加固要求,又经济实用,均可采用。

3.几种典型加固方法的工程施工要求

工程加固的目的就是要通过加固施工达到修复、补强、提高承载力、增强使用功能、满足使用要求的目的,因此,选择加固方案要以提高加固工程质量为根本目的,不同的加固方案有不同的施工方法和质量评定标准

3.1 外包钢加固法:要把表面处理(包括加固结合面和钢板贴合面处理)作为加固施工过程中的关键,对于干式加固施工,为了使角钢能紧贴构件表面,混凝土表面必须打磨平整,无杂物和尘土;当采用湿式加固施工时,应先对钢板进行除锈,混凝土进行除尘并用丙酮或二甲苯清洗钢板及混凝土表面,然后在处理好的角钢及混凝土表面抹上乳胶水泥浆或配制环氧树脂化学灌浆料,再进行粘、灌。

3.2 预应力加固法:采用预应力拉杆加固时,在安装前必须对拉杆事先进行调直校整,拉杆尺寸和安装位置必须准确,张拉前应对焊接接头、螺杆、螺帽质量进行检验,保证拉杆传力正确可靠,避免张拉过程中断裂或滑动,造成安全和质量事故。

3.3 改变结构传力途径加固法:增设支点若采用湿式连接,在连接点处梁及支柱与后浇混凝土的接触面,应进行凿毛、清除浮渣、洒水湿润,一般以微膨胀混凝土浇筑为宜。若采用型钢套箍干式连接,型钢套箍与梁接触而间应用水泥砂浆座浆,待型钢套箍与支柱焊牢后,再用较干硬的砂浆将全部接触缝隙塞紧填实。对于楔块顶升法,顶升完毕后,应将所有楔块焊连,再用环氧砂浆封闭。

3.4 混凝土构件外部粘钢加固法:此法施工较为简单,但首先需要着重注意混凝土和钢板的表面处理。对于旧、脏严重的混凝土构件的粘合面,应先用硬毛刷沾高效洗涤剂,刷除表面油垢污物后用水冲洗,再对粘合面进行打磨,除去2~3mm厚表层,露出新面并将粉尘清除干净;对于混凝土表面较好的,则可直接对粘合面进行打磨,去掉1~2mm厚表层,使之平整,清去粉尘,再用丙酮擦试表面即可。钢板表面处理应根据其绣蚀情况,可用喷砂、砂布、砂轮机打磨,使钢板出现金属光泽,打磨纹路尽量与受力方向垂直,然后用丙酮擦试干净。其次,要注意对胶粘剂的选择,目前国内市场建筑结构胶牯剂鱼龙混杂,对胶粘剂的选择一定要慎重。再次,要注意在配胶、粘贴过程中的细节,胶粘剂要严格按照说明书要求的比例配制,尤其是要掌握好固化剂的用量,搅拌要均匀,同时在粘贴时要保证粘贴面的饱满、密实。最后,要注意在固化阶段不能对钢板有任何扰动。

就目前来看,这些混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索,随着建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料的不断出现,混凝土结构工程加固施工技术也必将会有不断的新发展。

参考文献