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淺論鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的加固

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2010-06-02  來(lái)源:中國(guó)混凝土網(wǎng)  作者:中國(guó)建材網(wǎng)
核心提示:淺論鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的加固
  各種鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)在我國(guó)公路建設(shè)中被大量采用。近年來(lái),隨著交通量的迅猛增長(zhǎng)和車輛的重型化,許多原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低的橋梁承載力明顯不足;一些橋梁受各種病害影響發(fā)生強(qiáng)度、剛度降低;還有許多立交橋的梁跨結(jié)構(gòu)被超高車撞壞,混凝土大塊脫落,主筋被撞彎甚至折斷,嚴(yán)重威脅運(yùn)營(yíng)安全。當(dāng)梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能提供足夠的強(qiáng)度和使用性能時(shí),必須進(jìn)行加固。根據(jù)實(shí)際情況,可選用不同加固方法,如預(yù)應(yīng)力加固、噴射混凝土加固、聚合物浸漬加固、粘鋼加固、粘FRP板加固等。其中粘鋼加固由于具有方便快速、增加自重少、所需施工場(chǎng)地小等優(yōu)點(diǎn),因而得到廣泛的應(yīng)用。 
   
  
一、加大截面加固法 
   
  加大截面加固法、顧名思義,是采用同種材料——鋼筋混凝土,來(lái)增大原混結(jié)構(gòu)截面面積,達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載力的目的?;疽笫牵涸Y(jié)構(gòu)結(jié)合面基層應(yīng)堅(jiān)實(shí),表面應(yīng)粗糙、清潔,新澆混凝土收縮小,粘結(jié)性能好。在梁底分段剝開(kāi)縱向鋼筋的保護(hù)層,焊上短鋼筋后再焊上新增受力鋼筋,新加受力鋼筋與原受力鋼筋比較靠近,通過(guò)焊接短筋進(jìn)行連接,短筋直徑應(yīng)不小于5d,間距不大于500mm。 
  
  混凝土梁底面暴露出主筋工作量大,施工操作復(fù)雜,且對(duì)原梁有一不定期的損傷。現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大,養(yǎng)護(hù)期長(zhǎng),對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響,截面增大對(duì)結(jié)構(gòu)外觀及房屋凈空也有一定的影響。該法施工工藝簡(jiǎn)單,適應(yīng)性強(qiáng),并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn);適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固;但現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng),對(duì)生產(chǎn)生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。 
   
  二、預(yù)應(yīng)力加固法 
   
  預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿多結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進(jìn)行加固的方法,特點(diǎn)是通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加部分——拉桿或撐桿受力,改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平,致使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力滯后現(xiàn)象得以完全消除。因此,后加部分與原結(jié)構(gòu)能更好的共同工作,結(jié)構(gòu)的總體承載力可顯著的提高。預(yù)應(yīng)力加固法具有加固、卸載、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果。適用于大跨結(jié)構(gòu)加固,以及采用一般方法無(wú)法加固或加固效果很不理想的較高應(yīng)力狀態(tài)下的加固,施工設(shè)備簡(jiǎn)單,可有效的提高梁的抗彎剛度,缺點(diǎn)是減小建筑凈空、影響建筑外立面,影響上層樓蓋結(jié)構(gòu)或屋面防水構(gòu)造。 
   
  三、粘鋼加固法 
   
  粘鋼加固法是在混凝土構(gòu)件表面用特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,以提高承載力的一種加固法?;炷两Y(jié)構(gòu)加固用膠、強(qiáng)度高,粘結(jié)力強(qiáng),耐老化,彈性模量高,線膨脹系數(shù)小,具有一定的彈性,膠本身強(qiáng)度及其粘結(jié)強(qiáng)度總是大于混凝土的強(qiáng)度。與其他加固方法相比,粘鋼加固技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),如不減小建筑凈空、不影響建筑外立面,不影響上層樓蓋結(jié)構(gòu)或屋面防水構(gòu)造,施工時(shí)對(duì)生產(chǎn)和冬小麥影響較小,無(wú)現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土的濕作業(yè),施工設(shè)備簡(jiǎn)單,可有效的提高梁的抗彎剛度,粘鋼加固后幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重,因此不會(huì)引起基礎(chǔ)等其它構(gòu)件的連鎖加固。采用構(gòu)件外部粘鋼加法,鋼板厚4mm,材質(zhì)A3,粘結(jié)劑采用冶金建筑研究院的YJS結(jié)構(gòu)膠,對(duì)于這類梁的加固是在梁底面粘貼鋼板,鋼板固定起初設(shè)計(jì)是用的射釘,但是由于鋼板較薄和混凝土強(qiáng)度低,所以射釘又無(wú)鋼質(zhì)墊圈,錨固不力,而導(dǎo)致鋼板剝落,并且易造成鋼板翹曲。后來(lái)采用了木架板加對(duì)頭楔頂緊帶鋼,效果很好,既經(jīng)濟(jì)又安全可靠。 
  
  采用粘鋼技術(shù)加固砼梁,技術(shù)可靠,工藝簡(jiǎn)單,不增加結(jié)構(gòu)自重,不會(huì)引起基礎(chǔ)等其他構(gòu)件的連續(xù)加固,不影響建筑使用功能。施工靈活,不占獨(dú)立工期,做到了對(duì)建筑質(zhì)量缺陷的處理,不影響施工進(jìn)度。具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 該法施工快速、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè),對(duì)生產(chǎn)和生活影響小,且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無(wú)顯著影響,但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。 
   
  四、粘FRP板加固法 
   
  粘FRP板的施工工藝分以下幾個(gè)步驟:首先用噴砂機(jī)打磨混表面,去掉1-2mm表面疏松層;然后用噴氣機(jī)清除混凝土表面的混凝土碎裂屑;環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑按一定的比例混合,然后均勻地涂于FRP板的板面和混凝土梁的表面上,粘貼時(shí)要趕出氣泡并壓平;粘貼后對(duì)粘貼面施加壓力,直到粘結(jié)劑養(yǎng)護(hù)完成。本文建議粘FRS板加固用的FRP板的厚度取為2—4m,且FRP板與加固的梁等長(zhǎng)。從加固的效果出發(fā),進(jìn)行抗彎加固時(shí),宜在梁的受拉面粘貼FRP板,進(jìn)行抗剪加固時(shí),宜在梁的底面和側(cè)面粘貼的FRP板以形成U型加固方案,提高試件的延性。為了保證加固梁的FRP板與混凝土在使用過(guò)程中粘結(jié)完好,還可在FRP的端部采用錨固加強(qiáng)措施。 
  
  FRP板直到破壞均表現(xiàn)出線彈性特征,其力學(xué)性能與加固纖維的種類和纖維的排列方向有關(guān),因而可通過(guò)改變纖維的排列方向得到某一特定方向上最大的材料強(qiáng)度。粘FRP板進(jìn)行抗彎加固和抗剪加固的效果均與FRP板纖維的布置方向有關(guān)。 
  
  由粘FRP的抗彎加固和抗剪加固的試驗(yàn)研究可知:在對(duì)梁進(jìn)行加固時(shí),一般可同時(shí)提高梁的受彎承載力和受剪承載力,亦即抗彎加固和抗剪加固是相關(guān)聯(lián)的。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固時(shí),應(yīng)針對(duì)結(jié)構(gòu)的具體情況,重點(diǎn)進(jìn)行某一方面的加固。 
   
  由于FRP板應(yīng)力應(yīng)變曲線沒(méi)有屈服平臺(tái),存在脆性性能,因而加固梁 的延性問(wèn)題被提出來(lái)了,但只要設(shè)計(jì)合理,粘FRP板加固梁的延性可以得到滿足。且粘FRP板加固對(duì)提高隨重復(fù)荷載的構(gòu)件(如吊車梁)的正截面和斜截面疲勞強(qiáng)度效果都較好,尤其是對(duì)斜截面疲勞強(qiáng)度的提高效果更大。粘FRP板不僅可用于梁的加固,而且可用于樁和砌體的加固;還可用于新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過(guò)改進(jìn)FRP板的材料性能和粘結(jié)劑的性能可進(jìn)一步提高粘FRP板的加固效果。粘FRP板技術(shù)是一種有效的結(jié)構(gòu)加固形式。
 
 
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