論文導(dǎo)讀:其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單,適用面寬,可用于一般梁、板、柱、墻、基礎(chǔ)、橋梁及路面等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。加大截面法的一個(gè)主要問題是在設(shè)計(jì)和施工方面必須解決好新加部分與原有部分的整體工作問題或稱共同工作問題。新舊結(jié)構(gòu)的結(jié)合面為受力的薄弱環(huán)節(jié),一旦界面開裂,將導(dǎo)致新舊兩部分過早分離而單獨(dú)受力,降低結(jié)構(gòu)的整體剛度和承載能力,直接影響加固補(bǔ)強(qiáng)的效果。研究新舊混凝土界面的粘結(jié)性能,建立新的計(jì)算理論和方法,改進(jìn)新舊混凝土界面的粘結(jié)工藝做法,對推動既有建筑加固改造業(yè)的發(fā)展具有很大的現(xiàn)實(shí)意義及工程應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu),加固補(bǔ)強(qiáng),施工,改造
1.混凝土結(jié)構(gòu)加固的原因
。1)設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提高,按照原規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)將不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求,結(jié)構(gòu)封頂尚未使用就要改造而引起的加固;
(2)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料和設(shè)計(jì)方法的不準(zhǔn)確,導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來的建筑物存在著安全性問題。尚未建成但由于施工質(zhì)量問題,施工方法的錯誤、施工管理的不善以及施工單位的偷工減料等原因,使得建筑物存在質(zhì)量問題;
。3)原有建筑物使用功能和要求的改變,結(jié)構(gòu)老化后需要對其進(jìn)行改造、加固;
(4)因?yàn)?zāi)害引起的加固,由于高濕酸堿環(huán)境、溫差、凍融等影響以及地震、流沙等自然災(zāi)害的作用,導(dǎo)致建筑物發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。
2.混凝土結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的常用方法
2.1加大截面法
在我國,加大截面法是一種應(yīng)用較廣的傳統(tǒng)加固方法。該方法是在原有構(gòu)件表面新作鋼筋混凝土或鋼筋網(wǎng)砂漿層,用以增大原構(gòu)件的截面面積,達(dá)到提供結(jié)構(gòu)承載能力的目的。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單,適用面寬,可用于一般梁、板、柱、墻、基礎(chǔ)、橋梁及路面等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。加大截面法的一個(gè)主要問題是在設(shè)計(jì)和施工方面必須解決好新加部分與原有部分的整體工作問題或稱共同工作問題,F(xiàn)有研究表明,加固結(jié)構(gòu)在受力過程中,新舊混凝土的結(jié)合面會出現(xiàn)拉、壓、彎、剪等各種復(fù)雜應(yīng)力,其中關(guān)鍵是剪力和拉力。新舊結(jié)構(gòu)的結(jié)合面為受力的薄弱環(huán)節(jié),一旦界面開裂,將導(dǎo)致新舊兩部分過早分離而單獨(dú)受力,降低結(jié)構(gòu)的整體剛度和承載能力,直接影響加固補(bǔ)強(qiáng)的效果。研究新舊混凝土界面的粘結(jié)性能,建立新的計(jì)算理論和方法,改進(jìn)新舊混凝土界面的粘結(jié)工藝做法,對推動既有建筑加固改造業(yè)的發(fā)展具有很大的現(xiàn)實(shí)意義及工程應(yīng)用價(jià)值。
2.1.1植筋技術(shù)在加大截面法中的應(yīng)用
化學(xué)植筋,是我國工程界廣泛應(yīng)用的一種后錨固連接技術(shù),它是在已有混凝土構(gòu)件或構(gòu)件上,以適當(dāng)?shù)目讖胶蜕疃茹@孔,然后用化學(xué)膠粘劑一錨固較,將帶肋鋼筋或長螺桿植入混凝土中,以達(dá)到與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠連接的目的;瘜W(xué)植筋是利用化學(xué)膠粘劑的粘結(jié)力和鎖鍵作用使植筋與混凝土牢固粘結(jié),使作用在植筋上的力通過化學(xué)膠粘劑傳遞到已有的結(jié)構(gòu)上。化學(xué)植筋工藝簡單、錨固快捷、安全可靠,因而廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固、補(bǔ)強(qiáng)、新舊構(gòu)件連接、補(bǔ)埋鋼筋、后埋鋼構(gòu)件等方面。
2.1.2植筋的設(shè)計(jì)與施工
植筋的材料:錨固較、錨筋、混凝土基材。
植筋的四種破壞模式:在較大的邊距和中距情況下的植筋周圍混凝土錐體破壞;植筋與混凝土連接部位的粘結(jié)破壞;植筋拉斷或者剪斷;在較小的邊距情況下植筋周圍混凝土劈裂破壞。
植筋的工藝作法:工藝流程:鉆孔→清孔→注入植筋料→插筋→養(yǎng)護(hù)→現(xiàn)場拔拉試驗(yàn)
鉆孔:孔位應(yīng)按設(shè)計(jì)圖要求準(zhǔn)確布置,并依據(jù)原結(jié)構(gòu)竣工圖,注意避開原有鋼筋。
2.2直接粘貼碳纖維布加固
2.2.1CFRP加固材料
FRP材料相具有抗拉強(qiáng)度高、自重小等優(yōu)點(diǎn),過去一直應(yīng)用于運(yùn)載火箭、宇宙飛船、飛機(jī)等航空航天設(shè)備。將FRP材料應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固工程是近年來的新舉措。免費(fèi)論文。FRP材料的彈性模量與建筑鋼材很接近,但抗拉強(qiáng)度卻比鋼材高很多,將這種材料應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固工程意味著,達(dá)到相同的總拉力,所需要的材料截面積及自重會大大小于鋼材。通常所用的FRP材料指碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維等。碳纖維的強(qiáng)度和彈性模量最高,在實(shí)際工程中應(yīng)用得最廣。與碳纖維相關(guān)的加固產(chǎn)品市場最成熟,生產(chǎn)工藝也最完善。
2.2.2CFRP加固的特點(diǎn)
質(zhì)量輕,不給加固結(jié)構(gòu)帶來多余負(fù)擔(dān)。目前用于混凝土結(jié)構(gòu)加固的碳纖維布,單位面積的質(zhì)量(g/m )為300左右,其厚度在0.15mm左右。這樣算來,相同體積的鋼材與碳纖維布的質(zhì)量的比值為3.9:l。免費(fèi)論文。
強(qiáng)度高,彈性模量高。普通碳纖維布的彈性模量為2.3×105,與鋼材相當(dāng),但極限抗拉強(qiáng)度為3500MPa,是普通鋼筋HRB335屈服強(qiáng)度的10倍。
抗腐蝕能力強(qiáng),耐久性好。碳纖維布的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與酸堿鹽等化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),因而加固后的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的耐腐蝕性及耐久性,解決了其他加固方法所遇到的化學(xué)腐蝕問題。
使用面廣,施工簡單。碳纖維布質(zhì)地柔軟,可以任意剪裁,因而可以滿足各種部位,各種幾何尺寸的加固需求I粘貼碳纖維布不需要大型機(jī)械,占用施工場地小,沒有濕作業(yè),因而工效很高。當(dāng)然FRP材料也有缺點(diǎn),與普通高碳鋼類似,碳纖維布的應(yīng)力應(yīng)變曲線幾乎為直線,斷裂為脆性,因而我們用于加固不能取用碳纖維布的極限抗拉強(qiáng)度,需要乘一個(gè)系數(shù)進(jìn)行折減。剝離破壞的存在使得纖維布的強(qiáng)度不能完全發(fā)揮出來。提高粘貼質(zhì)量可以在一定范圍延緩剝離破壞的發(fā)生,但不能完全消除。剝離破壞產(chǎn)生時(shí),碳纖維布的應(yīng)力很低,一般只有極限應(yīng)力的1/8,這就使得CFRP加固效果大打折扣。如何更大程度的利用纖維強(qiáng)度,是目前CFRP加固研究的重點(diǎn)。粘鋼和CFRP加固廣泛的使用在梁板受彎加固中。它們都是使用結(jié)構(gòu)膠將加固材料粘貼干構(gòu)件表面,使加固材料與構(gòu)件共同工作,從而提高構(gòu)件的各方面性能。二者具有施工簡單、快速,環(huán)境污染小,不影響生產(chǎn)活動和居民生活等優(yōu)點(diǎn)。
3.與混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù)
混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù)主要有托換技術(shù)、裂縫修補(bǔ)技術(shù),碳化混凝土修復(fù)技術(shù)混凝土表層密封技術(shù),混凝土表面處理技術(shù)等。以下結(jié)合具體工作實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)介紹。
托換技術(shù)系托梁(或桁架),托柱(或墻)、托梁換柱等技術(shù)的概稱,屬于一種綜合性技術(shù),由相部結(jié)構(gòu)頂升與復(fù)位以及廢棄構(gòu)件拆除等技術(shù)組成,適用于已有建筑物的加固改造,與傳統(tǒng)做法相比,具有費(fèi)用低,對生活和生產(chǎn)影響小等優(yōu)點(diǎn),但對技術(shù)要求較高,需由熟練工人來完成,才能確保安全。如某單位一宿舍樓建于1983年,為六層框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)采用片筏基礎(chǔ),建成后出現(xiàn)不均勻沉降,房屋向一側(cè)傾斜。工程竣工后,為穩(wěn)定建筑物,在另一側(cè)增加了陽臺,以達(dá)到兩側(cè)力的平衡,結(jié)果房屋又向增加荷載的一側(cè)傾斜。為此,受業(yè)主委托進(jìn)行基礎(chǔ)加固。免費(fèi)論文。在發(fā)生沉降的兩側(cè)設(shè)置樹根樁,在沉降量大的一側(cè),樹根樁起豎向支撐作用,在另一側(cè),樹根樁起抗拔作用。樹根樁與舊基礎(chǔ)進(jìn)行連接.鋼筋接頭滿足規(guī)范要求。該地層軟土層較厚,淤泥層厚度達(dá)8米,樹根樁樁長為20米。施工在室內(nèi)進(jìn)行,凈空高度只有2.5米,施工難度很大。該工程于1994年12月竣工,經(jīng)觀測。建筑物處于穩(wěn)定狀態(tài)。
4.結(jié)束語
就目前來看,這些混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)還有待于在實(shí)踐中進(jìn)一步探索,隨著建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,新型建筑材料不斷出現(xiàn),更好的加固施工方法將會有更大拓展,因此,加固施工方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 王赫.建筑工程事故分析手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社 第2版.1998.
[2] 王文棟.混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.2003.
[3] 崔京浩.建筑工程事故分析與處理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.2003.