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关键词:钢筋混凝土结构 增大截面加固法 碳纤维加固技术 粘贴钢板加固法 植筋技术
Abstract:Building structural function must be reduced gradually by uncertain factor of design ,construction supervistion below natural and artifical action.At the present,building repair and reinforce are extremently important for urban development and management.The huge quantities of reinforcement is common problem for structural designer.Those are lots of methods for structure strengthening.The best scheme would be adopted basis on different merits and faults of technical self.
Key words: reinforced concrete structure,section enlargement strengthening,carbon fibre strengthening,steel plate strengthening,rebar plant technique.
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
引言:当今社会在基础设施的管理和新建等各个方面都存在着一个可持续发展的问题。随着基础建设的不断发展,越来越多的建筑物和构筑物已进入或即将进入老龄化阶段,修复加固在建筑业中的比重逐年增加。预计在今后我国的建筑业重点将逐步转向已有建筑的修复加固。本文通过对不同加固方法的分析,对照加固技术规范的要求,希望能供设计人员在进行加固设计时得到一些参考和启示。
结构加固是通过一些有效的技术措施,使受损结构构件恢复其原有的结构功能,或者在原有结构的基础上,提高其结构的功能,以满足新的使用条件下结构功能的要求。结构加固的目的是提高构件的强度和刚度,确保安全,减少事故隐患从而延长结构使用寿命。常见的结构加固的方法有:
增大截面加固法
增大截面法是采用与原构件同种材料(钢筋混凝土)来增大原混凝土结构构件截面面积,达到提高承载力的一种加固方法。由于它具有工艺简单、施工经验丰富、受力可靠、加固费用经济等优点,很容易为人们所接受;但它的固有缺点,如湿作业工作量大、养护期长、占用建筑空间较多等,也使得其应用受到限制。本方法适用于钢筋混凝土受弯、受压构件的加固。
图为某一高层框剪结构工程由于设计中框架梁截面选取偏小,导致梁的挠度过大引起梁中间部位底部开裂。图上此法为采用梁增大截面的加固方法通用大样。
粘贴钢板加固法
贴钢加固法是比较新颖的一种加固方法,它是在混凝土构件表面用特别的建筑结构胶粘贴钢板,以提高结构承载力的一种加固方法,该方法优点是简单、快速,不影响结构外形,施工时对生产和生活影响较小。在国际上它是一种普遍采用的先进方法,不仅在建筑上使用,而且在公路桥梁也普遍采用。
图为某一工程由于框架梁施工工程中由于梁面和梁底钢筋偷工减料而造成梁的局部开裂,图上此法为梁底梁面采用贴钢板加固法的加固剖面图。
碳纤维复合材料加固法
碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)加固混凝土结构技术是一种新型、高效的结构加固技术。工程中采用的碳纤维加固混凝土结构技术是利用树脂胶结材料,将碳纤维材料粘贴于混凝土结构表面,以达到结构加固补强及改善结构受力性能的目的。
碳纤维复合材料的耐久性好,抵抗酸、碱腐蚀的能力强,对原结构的影响较小,施工方便,具有其他加固手段所不具备的优点。
图为某一工程由于施工单位擅自更改板面钢筋级别施工,造成楼板面钢筋不能满足最小配筋率要求而板面出现多处裂缝。图上此法为贴碳纤维复合材料加固法的大样图。
化学法植筋技术
化学法植筋是指建筑工程化学法植筋胶植筋,简称植筋,又叫种筋,是目前建筑结构抗震加固工程上的一种钢筋后锚固利用结构胶锁键握紧力作用的连接技术。化学法植筋是指在混凝土.墙体岩石等基材上钻孔,然后注入高强植筋胶,再插入钢筋或型材,胶固化后将钢筋与基材粘接为一体,是加固补强行业较常用的一种建筑工程技术
图为某一工程由于施工偷工减料而造成阴影部分楼板开裂,而采取板底加梁加固法,此法采用梁植筋的施工工艺2-2剖面为梁植入板内详图,大样1为新加梁和原有梁连接大样。
结束语:
随着科学技术的不断发展和探索,新型高科技含量的建筑材料将会不断在市场涌现,这些新型工程材料将会大大提高混凝土加固技术的不断改进创新。由于工程加固技术方案的逐渐优化,对建筑的安全性、适用性、耐久性会有更可靠的保障。
参考文献:
[1]GB50367-2006 混凝土结构加固设计规范
【关键词】植筋;埋置深度;新型工艺
1.引言
近年来,随着建筑科技的发展和国外先进技术的引进,一些过去难以解决的技术问题逐步得到了解决。植筋、粘钢和粘炭纤维等新技术和新材料在工程改建和加固中普遍开始应用,其中植筋技术由于其价格低廉和施工操作简单而应用得最为广泛。下面通过工程实例来介绍这种新型施工工艺。
2.工程实例
2.1 工程概况:
可门电厂60万千瓦烟气脱硫工程在循环泵安装这一施工环节上,由于循环泵泵体底座设计不合理,存在刚度不够的缺陷,循环泵安装以后可能会导致底座变形,影响以后运行的安全。经过和业主工程师以及其他参建单位的技术人员共同研究,决定加厚底座的二次灌浆层的厚度,利用二次灌浆层将底座包裹起来,这样底座和二次灌浆层就形成了一个坚固的整体,解决了底座刚度不够、变形的问题。
由于加厚的二次灌浆层的厚度达到了250mm,还有循环泵在运转当中会产生较大的震动,因此,根据建筑结构方面的要求需要在二次灌浆层中配置钢筋骨架。循环泵基础由于没有预留钢筋,如按照传统的接筋方法一般是采用凿除混凝土保护层、钢筋焊接的方法。但这种方法会受到施工现场条件、施工人员的技术水平以及工期的限制,另外新增钢筋的焊接以及新旧混凝土接缝的处理都很难百分之百达到设计的要求,会给结构留下了新的安全隐患。因此,业主工程师提出采用植筋的方法,不仅解决了钢筋骨架固定的问题,还有效地解决了二次灌浆层和循环泵基础接缝处理的问题。
2.2 工程示意图(如图1)
3.植筋技术的介绍
所谓植筋,就是在结构加固、补强、新老结构连接、补埋钢筋、后埋钢构件等工程中,在已有混凝土结构或构件上根据工程设计所用钢筋(通常称为植筋)直径,以适当的钻孔直径和深度钻孔,并采用建筑用化学胶粘剂使新增的设计直径钢筋与原混凝土粘接牢固,并使设计钢筋与原混凝土的粘接强度达到设计要求,从而使作用在植筋上的拉力通过化学粘接剂向混凝土中传递。
3.1 植筋技术的要点
植筋技术的成败主要取决于混凝土基材质量、钢筋质量、胶粘剂强度、钢筋植入混凝土深度(埋置深度)、施工温度等因素。混凝土基材本身强度如果很低或很破碎,植入钢筋再结实也没有意义。所以根据《混凝土结构加固技术规范》规定,混凝土强度低于C15,一般不宜采用此种工艺进行加固。钢筋一般选用I级、Ⅱ级钢筋,其强度应符合现行国家标准,即《普通碳素结构钢技术条件》的规定;而胶粘剂的强度是植筋技术的关键,根据已有的试验结果得知,胶粘剂的自身强度及粘接强度均能满足使用要求,混凝土植筋的破坏形式则主要取决于植筋的埋置深度。就植筋的埋置深度而言,通过试验研究得知,埋深较小时,植筋发生混凝土锥形破坏,承载力较低,不但不能发挥钢筋的作用,而且呈脆性破坏;埋置深度较大时,钢筋发生断裂破坏,钢筋植入部分没有发生丝毫滑移,强度未充分发挥,容易造成材料浪费;只有埋置达到适当的深度时,植筋破坏始于钢筋屈服,有明显的预兆,符合工程需要。这个“适当的深度”需要通过试验来确定,目前还没有准确的理论计算公式可应用于指导植筋工程设计,一般都是根据胶粘剂生产厂家提供的技术参数确定。
3.2 植筋胶的技术参数
目前,市场上供应的胶粘剂的种类、型号较多且性能各异,现以东洋DJR-PTM双组份植筋胶为例作介绍。该产品是北京东洋机械有限公司采用日本技术生产的高性能优质产品,各项性能均通过了国家化学建材测试中心、国家建筑工程质量监督检验中心检验,综合性能优异,质量可靠,并经过中国预防医学科学院环境卫生与卫生工程研究所各项产品卫生安全性检测,属实际无毒环保型产品,符合国家标准。
报告编号:国化建测(胶)字(99)第46号、国建质检(结1字(1999)第109GJ号、注水环境抗拔测试(BETC-CL1-2002-259)。
(1)应用范围:各类建筑结构、道路、桥梁、码头港口、幕墙和设备基础等化学植筋,螺栓锚固,挂件固定等。
(2)品质及特点:力学性能好,综合性能优;化学锚固力强,抗动荷载性能优;耐老化,防水,耐腐蚀,环保无毒;可在潮湿环境施工,养护期短,质量可靠。
(3)DJR-PTM型一般性状态(见表1)。
(4)DJR-PTM型技术指标(见表2)。
(5)DJR-PTM型化学植筋胶锚固强度试验结果(见表3)。
(6)配合钢筋使用技术数据(见表4)。
(7)配合螺杆使用技术数据(见表5)。
3.3 植筋的施工工艺
3.3.1 施工工艺流程图
植筋的定位、放线??--植筋的钻孔--钻孔的清理和处理--钻孔的验收--配制胶粘剂--钻孔注胶--植入钢筋并临时固定--固化--植筋检验。
3.3.2 施工工艺的要点
对拟植钢筋位置进行定位与放线,如遇下部钢筋位置影响,现场确定被植钢筋位置的调整。根据被植钢筋的直径以确定钻孔直径和钻孔深度,进行钻孔。对钻孔进行清理,为保证结构胶粘剂与混凝土的粘合,在采用压缩空气清孔后,再用脱脂棉沾丙酮擦洗孔壁,此时应保持孔内干燥。钻孔处理后,应由专人负责逐孔验收并做好隐蔽工程记录。按胶种配胶,配胶时把A、B二组份按配比重量倒进混合容器内,以搅拌器混和彻底消除任何沉淀物、结块并保持色泽一致。注胶时应注意排除钻孔内的空气,并以钢筋植入后略有被挤出为度。采用无锈的钢筋植入钻孔旋转钢筋(保持同一方向)以利结构胶与钻孔壁的粘合,植入的钢筋做临时固定。结构胶固化后,采用千斤顶及传感器进行现场植筋的拉拔试验,以检验植筋的性能。
4.结束语
从以上介绍可以看出,在钢筋混凝土结构上植筋锚固已不必再进行大量的开凿挖洞,而只需在植筋部位钻孔后,利用化学胶粘剂作为钢筋与混凝土的粘合剂就能保证钢筋与混凝土的良好粘接,从而减轻对原有结构构件的损伤,也减少了加固改造工程的工程量;另外胶粘剂对钢筋的锚固作用不是靠锚筋与基材的胀压与摩擦产生的拉力来承受钢筋的受拉荷载,而是利用其自身粘接材料的锚固力,使锚杆与基材有效地锚固在一起,产生的粘接强度与机械咬合力,当植筋达到一定的锚固深度后,植入的钢筋就具有很强的抗拔力,并基本没有滑移,从而保证了锚固强度和持久的耐力强度。
关键词:锚杆静压桩;公路桥梁;桩基加固补强; 应用
中图分类号: U455 文献标识码: A 文章编号:
引言:锚杆静压桩一般多用于粉土、黏土、人工填土、淤泥质土等地基土的施工,常用在建筑物及厂矿构造物的地基结构中,也常用于地基加固处理,在桥梁施工中应用较少。利用锚杆静压桩这种新技术,充分利用桥梁与地面的净孔,合理使用不同长度桩段,在桩基加固补强施工中取得成功,为桥梁桩基病害处理提出一种方便、有效、经济的加固方法。
1.锚杆静压桩的设计
1.1桥梁桩基承载力不足的特点及处理方法桥梁钻孔灌注桩在设计单桩承载力时,通常采用土工试验的方法取得极限承载力参数,这与桩基施工后采用静载试验所取得实际单轴极限
承载力相差较大。钻孔灌注桩桩基受地层土质变化、施工工艺及沉渣等的影响,其实际承载力达不到设计预期的承载力要求。对此类型桩需根据具体情况进行加固补强,提高其承载力,以达到设计及使用要求。
1.2锚杆静压桩是挤土型桩,截面过大势必导至排土挤土效应过大,对原桩基产生挤压位移,因此选择截面不太大的桩;受桥梁净孔的影响和送桩的需要,桩段不宜过长,考虑大承载力的要求,选择钢筋混凝土方桩;考虑受水平力及垂直压力情况,选择硫磺胶泥及钢板焊接两种接头连接桩型。鉴于上述因素,采用300×300 钢筋混凝土两种接头方式方桩。
1.3桩基设计
在进行锚杆静压桩设计时,首先要对桥梁桩基承载力不足和地层地质等情况进行分析,使设计桩通过承台与原桩连接共同承担受力。其次,应充分考虑桥梁的施工平面及净孔情况。再次,应考虑桩位的地下水位对土质的影响。
1.4锚杆静压桩接头设计
本桥的锚杆静压桩接头设计分为两种接头。考虑承受水平力时,采用钢板焊接头;当仅考虑受垂直压力时,采用硫磺胶泥接头。
1.5桩段的设计
桩断面采用300㎜×300㎜,4根桩主筋(直径为20㎜)。考虑净孔及送桩的需要,桩段采用1m 和2m 两种,混凝土强度为C30级。
1.6锚杆的设计
锚杆是锚杆静压桩施工过程主要受力构件。考虑压桩力较大,锚杆采用直径为32mm的3级螺纹钢筋,对称布置F 根,锚杆埋深至承台底并与底层承台钢筋焊接成整体。
1.7承台的设计
考虑桥墩及桥台承台的不同结构特点,桥墩承台设计为圆形围包桩基及系梁;承台上下层钢筋与原桩身接触部分采用种植筋连接,浇注混凝土后通过种植筋使承台与桩身连为一体。桥台承台本身可直接作为锚杆静压桩承台,压桩孔设计为每承台6个,以桥墩连线对称布置;其中4个为压桩孔,2个为预留孔。
1.8预留压桩孔的设计
压桩孔呈梯形方孔,上小下大,承台上顶孔尺寸比桩段截面尺寸大
10cm,下孔增加5cm。
1.9 反力支架的设计
根据不同的压桩力设计反力支架,钢材应优用型材,需做受力检算
2.主要施工工艺及要求
2.1工艺流程图
2.1.1压桩工艺。压桩工艺流程见图1。封桩工艺。封桩工艺流程见图2
2.2施工工艺及要求
2.2.1桩的预制施工
2.2.1.1预制模板要求底模、侧膜必须平整,模板要有足够的刚度,在浇
筑混凝土前应涂离剂。接缝要密封不漏浆。
2.2.1.2桩段钢筋材料要符合GB-10-89的要求,制作及安装应符合JGJ94-94建筑桩基技术规范的有关规定。
2.2.1.3预制混凝土要求严格按施工配合比重量法计量施工并在浇筑混
凝土时制作同条件养护试件。浇筑前要严格检查预留孔的位置是否准确
定位。
2.2.1.4采用叠层生产时,不应超过4。
2.2.1.由桩顶往桩尖方向进行,不得中断,一次浇筑成型。混凝土强度达到设计强度的70%方可吊装,达到100%方可运输使用。在吊装时应注意避免边角及桩身的损
2.2.2承台施工
2.2.2.1采用人工及小型挖掘机开挖基坑。机械施工时防止机械碰撞桥
墩及上部结构。
2.2.2.2基坑挖至设计标高后,如地下水量较大应及时排出,并进行砂垫层及混凝土垫层施工。
2.2.2.3应人工凿除旧混凝土表面,施工时动作要适当,避免损坏原桩混凝土结构。
2.2.2.4按设计的孔位准确钻植筋孔,如撞到桩基钢筋时可适当避开,钻孔深度大于10 倍植筋直径。植筋孔应清理干净,并用高压风吹去孔内粉尘。
2.2.2.5承台钢筋的制作与安装,应符合JGJ041-2000 公路桥涵施工技术规范的要求,并应根据设计要求严格控制焊接连接筋现场焊接质量。
2.2.2.6浇筑混凝土前应精确安装压桩孔模板,并用素水泥浆喷刷新旧混凝土接触面。混凝土振捣要密实,并避免捣固器与钢筋及压桩孔模板接触,混凝土应做同等条件养护试件以确定承台实际混凝土强度。承台混凝土强度达到100% 时方可进行压桩施工。
2.3压桩施工
2.3.1压桩。压桩前应将压桩孔清理干净,压桩架要调整竖直。压桩架应与锚杆钢筋锚紧、锚牢,施工时要注意锚具变化。桩段吊装就位必须保持垂直,使千斤顶与桩轴成同一垂直线。桩顶应垫3cm~4cm 厚的木板或多层麻袋,套上钢桩帽再进行压桩;压桩施工不得中途停止,应一次压到设计标高和压力值,以压力控制为主,桩长为辅。应先进行试桩,当与
设计相差较大时,应及时与设计方联系分析原因并采取措施。达到压桩力设计值时,应有一定持压稳定时间。压力系统必须标定后使用,压桩顺序为对称间隔方式进行。
2.3.2接桩。采用硫磺胶泥接桩应按YBJ227-91 的有关规定施工,并注意锚筋孔必须清洁干燥,无杂物及油污,并严禁锚固孔深不够时采用切割锚筋长度的方法施工。采用焊接接桩时,两钢板及角钢必须焊接牢固,钢板之间应用楔形铁片填实。接桩时桩节必须保持垂直并与底节桩轴成同一直线。
2.3.3砍桩。当桩顶达到设计标高及压力值时,进行砍桩。砍桩时用楔木块固定桩身然后用凿子凿除桩头,钢筋用切割机切割,严禁在悬臂情况下作业,以确保其他桩身不受破坏。
2.3.4封桩。砍桩作业达到设计标高后,清理干净压桩孔,浇筑30#微膨胀混凝土,并要捣固密实。当混凝土强度达到设计强度时方可承受荷载。
2.4锚杆静压桩废桩的施工判断
在压桩施工过程中,可根据地勘资料计算某一深度所需要的压桩力。压桩过程中桩身发出不正常声音,压桩力随之下降或保持不变也不上升的情况,即可判断为断桩。以上情况应以废桩处理。应根据情况在预留孔补压此桩。地层中有孤石或淤泥中有中砂夹层时易产生断桩现象。桩身混凝土质量不好或偏压易使桩身破碎。
3.实际应用
某特大桥在架设后发现桩基有微小下沉,经静载试验发现在残积黏土层的桩基极限承载力不足。采用锚杆静压桩加固补强,共对32个墩及1个桥台进行了加固处理,共使用补强桩148根,共2036m长。压桩力分别为900KN及825KN。通过对承载力不足的桩基加固补强,提高了单桩承载力。经沉降观测,达到了设计要求,效果良好,满足了桥梁的正常使用,控制了桩基下沉。
4.结语
锚杆静压桩可以避免冲击应力对原桩周土体的挤压,降低挤压作用对原桩的影响。该工艺所需空间较小,施工简单方便,对原桩无破坏作用,且施工时无振动、无噪声、无污染,对周围环境影响较小,安全可靠、效果明显直观。它不仅适用于建筑工程的基础工程,对桥梁加固工程也同样适用。
参考文献:
[1].朱剑飞,刘金洪;锚杆静压桩在软土地基中的应用[J];江苏建筑;1994年02期
【关键词】加固改造;碳素纤维布;粘钢施工;植筋
一、工程概况
本工程为郑州某广场BC、DE座商业部分一至三层结构加固改造工程,一至三层为商业{局部为本次加固改造部分(局部满足施工条件),地下一层为车库(已使用),三层以上均为住宅(已使用)}。
本工程加固方式多样化,改造面积约7184㎡(一至三层共计),局部荷载由原设计3.0KN/㎡增加至6.0、7.0、8.0KN/㎡,改造库房等详细见甲方要求范围图纸,改造内容如下:
1、BC区原扶梯洞口封堵、增加货梯(一至三层)、增加自动人行走道(二至三层)、一层新增卸货区梁板(10.0KN/㎡)、二、三局部荷载增加等。
2、DE区二、三局部荷载增加至6.0KN/㎡。
二、结构设计
三、主要加固方案简介
3.1、梁、板粘贴碳纤维施工方案
3.1.1表面处理
a应清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土,露出混凝土结构层,并用修复材料将表面修复平整。
b被粘贴的混凝土表面应打磨平整,除去表层浮浆、油污等杂质,直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处应进行导角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm。
c混凝土表面应清理干净并保持干燥。
3.1.2涂刷底层结构胶
a应按产品生产厂家提供的工艺规定配制底层树脂。
b应采用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面,宜在底层树脂表面指触干燥后,尽快进行下一工序的施工。
3.1.3找平处理(如有凹陷部位需找平处理):
a应按产品生产厂提供的工艺规定配置找平材料。
b应对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整,不应有棱角。
c转角处应采用找平材料修理成为光滑的圆弧,半径不应小于20mm。
d宜在找平材料表面指触干燥后,尽快进行下一工序的施工。
3.1.4粘贴碳纤维片材:
应按下列步骤和要求粘贴碳纤维布;
a应按设计的尺寸裁剪碳纤维布;
b应按产品生产厂提供的工艺规定配制浸渍树脂,并均匀涂抹于粘贴部位;
c将碳纤维布用手轻压贴于需要粘贴的位置,采用专用的滚筒顺碳纤维方向多次滚压,挤出气泡,使浸渍树脂充分浸透碳纤维布,滚压时不得损伤碳纤维布;
d多层粘贴时应重复上述步骤,并宜在碳纤维表面的浸渍树脂,指触干燥后尽快进行下一层粘贴;应在最后一层碳纤维布的表面均匀的涂抹浸渍树脂;
3.1.5表面防护:
做表面防护时,表面抹水泥砂浆15mm厚,并保证防护材料与碳纤维片材之间的可靠粘结。
3.2、梁粘钢施工方案
工艺流程:搭设脚手架——定位放线——混凝土粘贴面打磨——钢材下料、成孔——钢材粘贴面打磨——钢材预贴面及混凝土成螺栓孔——混凝土贴面净干处理——钢材粘贴面净干处理——建筑结构胶调配——涂胶粘贴——加压养护——卸支撑检验——防腐
3.2.1搭设脚手架:在加固的工作面内搭设脚手架。
3.2.2定位放线:根据图纸要求,结合现场实际情况,在需加固的梁上弹放出钢材粘贴的边框线。
3.2.3混凝土粘贴面打磨:根据已测放出的位置线,用角向磨光机配合金钢角磨片对混凝土粘贴面进行打磨。要求打磨尺寸宽出测放线20~30mm,打磨程度以露出新鲜混凝土面且整体平整为宜。
3.2.4钢材下料及成螺栓孔:根据图纸要求并结合现场实量尺寸,切割出实际需要的各种钢材、要求下料尺寸准确,切割整齐划一。并用台钻打出相应的螺栓孔。
3.2.5钢材粘贴面打磨:用角向磨光机配砂轮角磨片对钢材粘贴面进行打磨,打磨程度为露出金属光泽,且表面粗糙为宜,打磨纹路要与钢板受力方向垂直。
3.2.6钢材预贴及混凝土成螺栓孔:将需粘贴的钢材先预贴于混凝土贴面上,临时固定,要求钢材与混凝土吻合程度良好。然后用电锤根据钢材上的孔成混凝土上的孔。
3.2.7混凝土粘贴面洁净、干燥处理:用棉丝蘸丙酮擦拭混凝土打磨面,至无浮尘、油渍、污渍为宜,且混凝土面要充分干燥,如有潮湿现象,需用碘钨灯或其它加热工具烘干.
3.2.8钢材粘贴面洁净、干燥处理:用棉丝蘸丙酮对钢材粘贴面擦拭,至无浮锈、浮尘、油渍、污渍为宜。
3.2.9结构胶调配:由专职调胶员进行配胶,用台秤按甲:乙比例(重量比)分别称出甲、乙两组胶后,混合并搅拌均匀后涂抹钢板,钢板边缘胶层要稍薄些,然后将钢材粘贴于混凝土面上.
3.2.10加压养护:梁底粘贴钢板采用钢管结合大头螺栓加压,压条及U型箍板采用M10膨胀螺栓加压,加压程度以材料边缘挤出胶液为宜,固定养护24h,在此期间禁止对钢材挠动、敲击、防止高温物体靠近。
3.2.11钢板外露部分防腐处理:待结构胶完全固化后,用角磨面除去残胶及铁锈,涂刷防锈一道及防火涂料一层(梁上部钢板仅涂刷防锈漆一道)。
3.3、梁、柱增大截面施工方案
工艺流程:新旧混凝土接触面剔凿——混凝土接触面清洗——板凿洞(灌浆孔)——钢筋制作——植筋——钢筋安装——模板制作——浇注灌浆料
3.3.1新旧混凝土接触面剔凿:搭设满足施工脚手架,采用电铲结合人工对新旧混凝土接触面进行剔凿。
3.3.2混凝土接触面清洗:灌浆料与混凝土接触面采用空压机吹撒结合清水冲洗干净,使灌浆料与混凝土接触面更好连接。
3.3.3板凿洞(梁三面增大):根据加固梁位置,在板上部钻孔,钻孔应避开钢筋,沿新增梁方向间距1米设置。
3.3.4钢筋制作:新增U型箍筋如与原结构焊接,首先剔凿出原梁箍筋满足单面焊接10d。
3.3.5植筋:详见植筋施工技术方案。
3.3.6钢筋安装:新增钢筋与原结构连接处要认真控制植筋位置,否则造成钢筋保护层或大或小、间距大小不等。纵筋采用绑扎搭接,搭接长度及搭接位置按国家现行规范施工。
3.3.7模板制作:模板采用竹胶板结合方木制作,所有的钢管必须通过有效的途径与脚手架连接(钢管与脚手架连接采用扣件)。模板与混凝土接缝处采用水泥砂浆封闭,模板与模板之间采用胶带封闭。
3.3.8浇注灌浆料:灌浆料灌浆时,应从两侧多点进行灌浆,直至从另一侧溢出为止,以利于灌浆过程中的排气。
3.4、新增钢筋与原结构植筋施工方案
工艺流程:锚筋定位—成孔—清孔—钢筋锚固段除锈—配胶—锚筋—固定养护
3.4.1植筋定位:在原结构混凝土面上测放出需锚钢筋的位置点, 测放过程中要尽量躲避原结构主筋。
3.4.2成孔:用电锤成孔,植入深度满足设计要求,孔径d+4-6mm,成孔中如遇主筋应偏开一点重新成孔, 孔深不得小于规定深度(15d)。
3.4.3清孔:用压缩空气机吹净后再用试管毛刷蘸丙酮充分擦拭孔壁,使孔内清洁无浮尘及杂物。
3.4.4钢筋锚固段除锈:用角向磨光机配钢丝轮角磨片对钢筋锚固段进行打磨除锈,然后用棉丝蘸丙酮,充分擦拭至无浮锈为止。
3.4.5配胶:先将甲、乙两组胶分别搅拌均匀,然后用量具按甲、乙的重量比称取两种胶,混合搅拌至无单胶颜色且色泽均匀为止。
3.4.6锚筋:用注胶设备注入孔内2/3胶液,然后将钢筋缓缓旋转植入孔内,使钢筋达到规定深度为止。此时,如无结构胶从洞内溢出,则说明注胶量不够,需再次注胶,直至能使胶溢出。
3.4.7固定养护:钢筋锚固后24小时内不得对其有任何扰动。在此期间派专人看护,常温下48小时方可进行钢筋操作。
四、工程质量控制要点
4.1 粘贴钢板:
4.1.1定位放线:对钢板粘贴位置定位放线准确。
4.1.2混凝土:表面处理:干燥、洁净、无缺陷。
4.1.3钢板粘贴面:无浮锈、浮尘,露出金属光泽,干燥。
4.1.4 JGN-Ⅱ型结构胶配涂:配比精确,刮涂均匀。
4.1.5钢板粘贴:位置准确,胶层饱满。
4.1.6加压养护:24小时内不得有任何挠动。
4.2 植筋:
4.2.1孔位定位:定位准确,且躲避原混凝土内钢筋。
4.2.2成孔:孔深及孔径确保达到设计要求。
4.2.3清孔:确保孔内无杂物、浮尘且干燥。
4.2.4钢筋锚固段:无浮锈、浮尘且露出金属光泽,干燥。
4.2.5固定养护:24小时内不得有任何挠动。
4.3 粘贴碳纤维:
4.3.1定位放线:对碳纤维的粘贴位置定位放线要准确,粘贴时偏差控制在10mm以内。
4.3.2基层处理:必须露出新鲜结构层,对混凝土缺陷处修复平整,转角粘贴处进行导角处理,阴、阳角分别补填或打磨成半径不小于20mm的圆弧状。
4.3.3 JGN-T型胶配涂:甲、乙组份调配比例准确称量,涂刷均匀。
4.3.4粘贴碳纤维:密实、无空鼓、无气泡等缺陷。
参考文献:
[1]郑州市建筑设计院设计的该结构局部加固全套施工图纸
[2]《混凝土结构加固技术规范》(GB 50367-2006)
[3]中国工程建设标准化协会标准《混凝土结构加固技术规程》(CECS25:90)
[4]《混凝土结构设计规范》(GB50010 —2002)
[5]《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)
[6]《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001)
关键词:钢筋混凝土结构;加固方法;外粘型钢法
Abstract: at present, a large number of old China old building has entered the aging stage, the need to repair and strengthening, this paper introduces the concrete structure strengthening the commonly used method and technology, combined with engineering example, discusses the sticky steel method in the practical engineering structure reinforcement of application.
Keywords: reinforced concrete structure; Reinforcement method; Stuck outside steel method
中图分类号:TU375文献标识码:A 文章编号:
一、引言
我国是自然灾害多发的国家,有2/3 的大城市处于地震区,近年来,我国相继发生汶川地震,玉树地震,建筑结构遭受严重破坏。即使在正常情况下建筑物经过长期使用亦有老化问题,现在如果继续使用的话就需要进行加固改造, 在老建筑加固改造过程中需要采取合适的加固措施来满足既有的建筑新的功能和使用要求。本文重点对建筑结构加固的方案及应用技术展开分析讨论,以期从中找到可靠有效的加固技术方案及其应用管理经验,并以此和广大同行分享。
二、结构加固的基本原则
现有建筑的加固,应结合结构的受力特点、新的功能要求、周围环境等因素,从安全、适用、经济的角度出发,一般应遵循下列原则:
1.加固方案应根据建筑物可靠性和抗震能力的鉴定结果的确定,由有资质的专业技术人员进行设计。
2.结构加固必须考虑结构的整体性。新增构件与原结构之间应有可靠连接;加固或新增构件的布置,应消除或减少不利因素,防止局部加强导致结构刚度或强度突变。
3.加固方案应结合原结构的特点和技术经济指标,采用新技术、新材料,避免不必要的经济损失。
4.对高温、高湿、低温、冻融、化学腐蚀等自然环境因素引起的原结构损坏,应在加固设计中提出有效的防治措施,并按设计规定的顺序进行治理和加固。
5.加固方法应便于施工,质量易于保证。对可能出现的倾斜、失稳、过大变形或局部坍塌等现象,应预先采取安全措施,减少对生产、生活的影响。
6.加固施工过程中,发现设计图纸与原结构不符或发现结构其他隐患时,应及时与设计人员沟通,采取有效措施后方可继续施工
三、钢筋混凝土结构加固方法
当前,各种类型的钢筋混凝土结构,其构造是复杂多样的,在建筑工程中,钢筋混凝土结构的变更、追加、加固也成为很平常的问题,通过工程实践及设计经验,本文将一些加固方法进行总结比较。
1.碳纤维加固法
近年来,碳纤维材料以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的日益关注,成为研究与应用的热点。工程实践和试验研究表明:采用碳纤维对钢筋混凝土柱进行抗震加固;可以有效约束混凝土的变形,增强耗能能力,从而使其承载能力及延性能力有很大的提高,可取得良好的抗震加固效果。碳纤维片材由于其强度高,弹性模量大,用于横向包裹钢筋混凝土柱时,可以有效提高柱的承载能力和延性性能,其作用机理体现在两个方面:一方面,碳纤维片材横向包裹,其作用类似受剪钢筋,协同钢筋承受剪力。由于碳纤维的抗拉强度远远大于钢筋的抗拉强度,相当于配筋率大大提高,使其抗剪承载力得以显著提高,斜裂缝出现以后构件的变形性能也得以明显改善;另一方面,横向包裹碳纤维,还会对其内部的混凝土起到有效的约束作用,当受压区混凝土达到峰值应力后,具横向膨胀变形急剧增大,碳纤维环向应变显著增大,环向约束力增大,这就使得混凝土应力―应变曲线的下降变得平缓,极限压应变得以提高,因而推迟了受压区混凝土的破坏过程,充分发挥了纵向钢筋的塑性变形性能,显著改善构件的延性。
2.粘钢加固法
用粘结剂(建筑结构胶)将钢板粘贴在已开裂构件需要加固的部位上,以提高结构承载力的一种方法。该方法的应用研究始于20世纪60年代。在国际上它是一种适用面较广的加固方法,不仅用于建筑,而且用于公路桥梁的加固补强。这项技术简称粘钢加固技术。与传统加固方法比较,它有以下特点:(1)工艺简便,只需对被加固构件的表面进行处理,用建筑结构胶将钢板与之牢固地粘结成一个整体,使钢板和原构件很好地共同工作。(2)加固施工所需的场地、空间都不很大,且钢板粘贴在已开裂构件上一般2d即可受力使用,对生产和生活影响很小,特别适用于应急的加固工程。(3)粘钢加固所用的钢板厚度,一般为2mm~6mm,所以,加固后不影响结构外观,重量增加也不多。(4)加固效果比较明显。
3.化学植筋技术
植筋技术是运用高强度的化学粘合剂,使钢筋、螺杆等与混凝土产生握裹力,从而达到预期效果。施工后产生高负荷承载力,不易产生移位、拔出,并且密实性能良好,无需做任何防水处理。由于其通过化学粘合固定不但对基材不会产生膨胀破坏,而且对结构有补强作用,施工简便迅速安全并符合环保要求,是建筑工程中钢筋混凝土结构变更,加固的最有效的方法。它可以应用在各类建筑结构增建、变更等预留钢筋锚定中,还可以用于横梁、柱头、楼板、剪力墙等加固预留钢筋锚定中,也可用于各类钢结构、机械设备等的螺杆锚定中。它主要的技术特点就是:(1)具有高的承载力(剪力、拉力)。(2)对固定的基材不产生膨胀力,适宜边距、间距小的部位。(3)施工简便,时间短
4.注浆加固法
注浆加固法主要是针对钢筋混凝土结构物由于各种原因产生的各种裂缝,采用环氧树脂类粘合剂及密封剂灌浆加固修补,在不影响生产运营的情况下可以达到预期的强度,延长结构的使用寿命,施工快捷,加固效果安全可靠。它的特点是:(1)采用慢速,附压延续灌浆,可以确保树脂注入裂缝细微部位。(2)可以控制注入量,必要时可以补充灌浆料。(3)可根据裂缝大小,注入状况的需要,调整压力。(4)注入量和注入情形可以目视观察。这种技术主要应用范围:混凝土建筑物裂缝的修补,各种构筑物的修补以及桥梁、铁路的附属构件如桥墩、桥台、桥面、隧道等的修补。
5.增大加固法
增大加固法是指在原受弯构件的上面或下面浇一层新的混凝土并补加相应的钢筋,以提高原构件承载力的方法,是工程中常用的一种加固方法。补浇的混凝土处在变拉区时,对补加的钢筋起到粘结和保护作用,当补浇层混凝土在受拉区时,增加了构件的有效高度,从而提高了构件的抗弯、抗剪承载力,并增加了构件的刚度,因此其加固效果也是很显著的。实际工程中,在受拉区补浇混凝土层的情况较多,原配筋率较低,其混凝土变压区高度较小,因此在受拉区补加纵向钢筋并浇混凝土是提高该梁抗弯承载力的有效方法。
四、外粘型钢法在实际工程中的应用
1.加固原因
某市某综合办公大楼由于外立面改造和部分房间改造,经检测单位检测和设计单位校核,部分梁柱需加固改造。经现场察看情况,柱子决定采用外粘型钢法进行加固。
2.加固设计
采用外粘型钢加固发时,优先采用型钢,角钢的厚度不应小于5mm,沿梁、柱轴线方向隔一定距离用扁钢制作的箍板或缀板与角钢焊接,箍板或缀板截面不应小于10mmX40mm,其间距不应大于20r(r为单根角钢截面的最小回转半径),且不应大于500mm,在节点区,其间距应适当加密。角钢下端应锚固于基础中;中间应穿过各层楼板,上端应伸至加固层的上一层楼板底或屋面板底。
本工程,根据实际情况,分别采用L160X14.L100X10和L90X8作为柱子加固角钢,缀板采用80X5与60X5的扁钢,具体施工图如下图所示:
3.施工工艺与质量控制:
采用外粘型钢法加固梁、柱时,应先将混凝土表面打磨平整,四周磨出小圆角,并用钢丝刷刷毛,用压缩空气吹净后,刷环氧树脂浆一薄层;然后将已除锈并用二甲苯擦净的型钢骨架贴附于梁柱表面,用卡具卡紧,焊牢,用环氧胶泥将型钢周围封闭,流出排气孔,用在有利灌浆处贴灌浆嘴,(一般在较低处设置),间距2~3m,待灌浆嘴贴牢后,通气施压,即以0.2~0.4MPa的压力将环氧树脂浆从灌浆嘴压入;当排气孔出现浆液后,停止加压,以环氧胶泥堵孔,再以较低压力维持10min以上方可停止灌浆。灌浆后不应再对型钢进行锤击、移动、焊接。型钢表面(包括混凝土表面)应抹厚度不小于25mm高强度等级水泥砂浆(应加钢丝网防裂)做防护层,也可采用其他具有防腐蚀和防火性能的饰面材料加以保护。
五、展望
由于我国加固技术出现的历史不是很长, 在各种各样的加固方法中, 对于实际的工程修复与加固混凝土结构的实际经验很有限, 很多加固方法特别是较新型的加固技术缺乏必要的试验数据和监测检测数据, 及设计施工标准及试验标准也不是很健全。目前, 对于实际的工程各种加固方法的受力特性及施工要点的研究还需要进一步深入。
参考文献
[1]林文修,陈昌松.混凝土加固方法与技术[M].北京:中国建筑工业出版社.
[2]李全旺,赵树红.碳纤维加固钢筋混凝土梁受剪承载力试验分析.清华大学土木工程系.
[3]GB 50367-2006,混凝土结构加固技术规范[ S ]. 北京:中国建筑工业出版社,2006.
[4]GB 50010-2010,混凝土结构设计规范[ S] . 北京:中国建筑工业出版社,2010.