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文檔簡介
第3章混凝土結構的加固3.1概述結構加固是指對可靠性不足或業主要求提高可靠度的承重結構、構件及其相關部分采取增強、局部更換或調整其內力等措施,使其具有現行設計規范及業主所要求的安全性、耐久性和適用性。混凝土結構加固方法{直接加固法:增大截面加固法、置換混凝土加固法和復合截面加固法等。間接加固法:體外預應力加固法、增設支點加固法、增設耗能支撐法或增設抗震墻法等。加固設計的特點是:加固設計與新設計的最大區別在于其受到既有結構構件的制約,加固方案的選擇不僅要考慮安全和經濟因素,更要考慮構件的實際受力情況、周圍環境、施工的可能性等。鋼筋混凝土結構加固的方法:增補鋼筋加固法、預應力加固法、改變受力體系加固法、粘貼鋼板加固法、外包鋼加固法等。3.2混凝土結構加固的原因3.2.1
結構構件的截面破壞特征1.正截面破壞特征混凝土梁、板等受彎構件的裂縫出現時,荷載常為極限荷載的15%~25%。對于適筋梁,在開裂以后隨著荷載的增加出現良好的塑性特征,并在梁破壞前其鋼筋經歷了較大的塑性伸長,有明顯的預兆。但是,當實際配筋量大于計算值時,便成為實際的超筋梁。超筋梁的破壞開始于受壓破壞,此時鋼筋尚未達到屈服強度,撓度也不大,超筋梁破壞是突然的,沒有明顯的預兆。圖3-1
受彎構件的正截面破壞形式如果是少筋梁,必須進行加固。加固方法可以選用在拉區增補鋼筋的方法。當采用在拉區增加鋼筋的方法加固時,應注意加筋后不致成為超筋梁。如果是適筋梁,則可根據裂縫寬度、構件撓度和鋼筋應力來判定是否進行加固。裂縫寬度與鋼筋應力之間基本呈線性關系,裂縫越寬,裂縫處鋼筋應力越高。如果是超筋梁,由于在拉區進行加筋補強不起作用,因此必須采用加大截面的辦法或采用增設支點的辦法進行加固。3.2混凝土結構加固的原因2.斜截面破壞特征
梁的斜截面抗剪試驗表明,斜裂縫有兩種情況:一種是在構件受拉邊緣首先出現垂直裂縫,然后在彎矩和剪力的共同作用下斜向發展;另一種是腹剪斜裂縫,對于T形、I形等腹板較薄的梁,這類斜裂縫常首先在梁腹部中和軸附近出現,然后隨著荷載的增加,分別向梁頂和梁底斜向伸展。圖3-2
受彎構件的斜截面破壞形式斜截面的抗剪承載力主要取決于混凝土強度、截面尺寸和箍筋數量。另外,剪跨比和縱筋配筋率對斜截面抗剪承載力也有一定的影響。在箍筋未達到屈服的情況下,梁腹斜裂縫間的混凝土由于主壓應力過大而發生斜壓破壞。因此,這種梁的抗剪承載力是由構件截面尺寸和混凝土強度決定的。當箍筋的配置數量過少時,斜裂縫一旦出現,箍筋承擔不了原來由混凝土負擔的拉力,箍筋應力立即達到并超過屈服強度,并產生脆性的斜拉破壞。3.2混凝土結構加固的原因綜上所述,配置箍筋的多少,決定了梁的剪切破壞形態。配置箍筋的數量,在有關規范中規定了明確的限值。配置箍筋的上限(最大配箍率)為(3.1)當轉換成剪力與截面尺寸的關系時截面尺寸應滿足(3.2)當箍筋數量較多、已達到式(3.1)的規定時,或梁的截面尺寸已不符合式(3.2)的條件時,增加的腹筋不能充分發揮作用,即梁剪壞時附加箍筋的應力達不到屈服強度。遇到這種情況時,應采用增大截面法進行加固。3.2混凝土結構加固的原因配置箍筋的下限(最大配箍率)為(3.3)當配箍率小于式(3.3)時,梁一旦出現斜裂縫,箍筋立即達到屈服強度,不再能阻止斜裂縫的開展,導致突然的斜拉破壞。對于這種情況的構件,宜采用增加箍筋的辦法進行加固。3.2混凝土結構加固的原因3.2.2
梁、板加固的原因
混凝土梁、板是建筑工程中應用最為廣泛的結構構件。在實際工程中,梁、板等受彎構件的加固任務是較多的。梁、板類受彎構件因承載力不足的加固,包括正截面加固和斜截面加固兩方面的內容。梁、板承載力不足,是指梁、板的承載力不能滿足預定的或新的使用要求,必須進行補強加固,才能保證構件的安全使用。1.施工質量不良2.設計有誤3.使用不當4.其他原因1)地基的不均勻沉降,會使梁產生附加應力。2)構件形式的影響。3)構件耐久性不足會導致鋼筋嚴重銹蝕,甚至銹斷嚴重影響承載力。3.2混凝土結構加固的原因3.2.3混凝土柱加固的原因1.設計考慮不周或錯誤2.施工質量差3.施工人員業務水平低,工作責任心不強4.施工現場管理不善5.地基不均勻沉降6.商品混凝土的質量不及設計要求。3.3混凝土結構的加固方法3.3.1
預應力加固法1.概念及適用范圍
預應力加固法一般是用預應力筋對建筑物的梁或板進行加固的一種方法。這種方法不僅具有施工簡便的特點,而且在基本不增加梁、板截面高度和不影響結構使用空間的條件下,可提高梁和板的抗彎、抗剪承載力,改善其在使用階段的性能。根據預應力筋的情況,一種是在既有梁的體外通過錨固端與支撐點傳遞力,即體外預應力加固法;另一種是張拉后再澆混凝土,通過新舊混凝土之間的黏結來傳遞力。
體外預應力加固方法適用于下列鋼筋混凝土結構構件的加固:以無黏結鋼絞線為預應力下撐式拉桿時,宜用于連續梁和大跨簡支梁的加固;以普通鋼筋為預應力下撐式拉桿時,宜用于一般簡支梁的加固;以型鋼為預應力撐桿時,宜用于柱的加固,但不適用于素混凝土構件(包括縱向受力鋼筋一側配筋率小于0.2%的構件)的加固。
預應力加固法主要是由于預應力所產生的負彎矩抵消了一部分荷載彎矩,使梁、板彎矩減小,裂縫寬度縮小甚至完全閉合,當采用元寶式預應力筋加固梁時,其效果將更佳。因此,在梁的加固工程中,預應力加固法的應用日趨廣泛。3.3混凝土結構的加固方法2.預應力加固工藝(1)預應力筋張拉張拉的方法有多種,常用的有千斤頂張拉法、橫向收緊法、豎向張拉法、電熱張拉法。1)千斤頂張拉法是一種用千斤頂在預應力筋的頂端進行張拉并錨固的方法,較適用于元寶筋。對于直線筋,由于在梁端放置千斤頂較為困難,因此往往不易實現。2)橫向收緊法是一種橫向預加應力的方法。其原理是在加固筋兩端被錨固的情況下,利用測力扳手和螺栓等簡易工具迫使加固筋由直變曲產生拉伸應變,從而在加固筋中建立預應力。3.3混凝土結構的加固方法3)豎向張拉法包括人工豎向張拉法和千斤頂豎向張拉法兩種。人工豎向張拉法又分為人工豎向收緊張拉和人工豎向頂撐張拉。圖3-3
人工豎向張拉預應力筋3.3混凝土結構的加固方法圖3-4
千斤頂豎向張拉預應力筋4)電熱張拉法的工藝為:對加固筋通以低電壓的大電流,使加固筋發熱伸長,伸長值達到要求后切斷電流,并立即將兩端錨固。隨后,加固筋恢復到常溫而產生收縮變形,從而在加固筋中產生預應力。3.3混凝土結構的加固方法(2)預應力筋錨固
預應力筋的錨固方法U形鋼板錨固(圖3-5a)高強螺栓摩擦—黏結錨固(圖3-5b)焊接黏結錨固(圖3-5c)扁擔式錨固(圖3-5d)利用既有預埋件錨固套箍錨固(圖3-5e)等3.3混凝土結構的加固方法圖3-5
預應力筋錨固方法3.3混凝土結構的加固方法3.加固方法及計算
體外預應力加固法包括無黏結鋼絞線體外預應力加固法、普通鋼筋體外預應力加固法、型鋼預應力撐桿加固法三種。(1)無黏結鋼絞線體外預應力加固法計算采用無黏結鋼絞線預應力下撐式拉桿加固受彎構件時應符合下列規定:構件達到承載能力極限狀態時,假定鋼絞線的應力等于施加預應力時的張拉控制應力,即假定鋼絞線的應力增量值與預應力損失值相等;當采用一端張拉而連續跨的跨數超過兩跨,或采用兩端張拉而連續跨的跨數超過四跨時,距張拉端兩跨以上的梁由摩擦力引起的預應力損失有可能大于鋼絞線的應力增量。
3.3混凝土結構的加固方法3.3混凝土結構的加固方法圖3-6
矩形截面正截面受彎承載力計算3.3混凝土結構的加固方法
當采用無黏結鋼絞線體外預應力加固矩形截面受彎構件時,其斜截面承載力應按下式確定3.3混凝土結構的加固方法(2)普通鋼筋體外預應力加固法計算
3.3混凝土結構的加固方法
3.3混凝土結構的加固方法(3)型鋼預應力撐桿加固法計算
3.3混凝土結構的加固方法3.3混凝土結構的加固方法
3.3混凝土結構的加固方法
3.3混凝土結構的加固方法圖3-7預應力撐桿橫向張拉量計算3.3混凝土結構的加固方法4.構造規定(1)無黏結鋼絞線體外預應力加固法1)鋼絞線的布置(圖3-8)應符合下列規定:鋼絞線應成對布置在梁的兩側;其外形應為設計所要求的折線形;鋼絞線形心至梁側面的距離宜取為取為40mm。2)鋼絞線跨中水平段的支承點,對縱向張拉,宜設在梁底以上的位置;對橫向張拉,應設在梁的底部;若縱向張拉的應力不足,尚應依靠橫向拉緊螺栓補足時,則支承點也應設在梁的底部。3.3混凝土結構的加固方法圖3-8鋼絞線的布置方式3.3混凝土結構的加固方法
3.3混凝土結構的加固方法圖3-9中間連續節點構造方法3.3混凝土結構的加固方法(2)普通鋼筋體外預應力加固法1)采用普通鋼筋預應力下撐式拉桿加固時,其構造應符合下列規定:①采用預應力下撐式拉桿加固梁,當其加固的張拉力不大于150kN時,可用兩根HPB300級鋼筋;當加固的預應力較大時,宜用HPB400級鋼筋。②預應力下撐式拉桿中部的水平段距被加固梁下緣的凈空宜30~80mm。③在被加固梁下應設厚度不小于10mm的鋼墊板,其寬度宜與被加固梁寬相等,其梁跨度方向的長度不應小于板厚的5倍等。2)預應力下撐式拉桿端部的錨固構造應符合下列規定:1)被加固構件端部有傳力預埋件可利用時,可將預應力拉桿與傳力預埋件焊接,通過焊縫傳力。2)鋼套箍可用型鋼焊成,也可用鋼板加焊加勁肋制成(圖3-10②)。3)橫向張拉宜采用工具式拉緊螺桿(圖3-10④)。3.3混凝土結構的加固方法圖3-10預應力下撐式拉桿構造3.3混凝土結構的加固方法圖3-10預應力下撐式拉桿構造3.3混凝土結構的加固方法(3)型鋼預應力撐桿加固法1)采用普通鋼筋預應力下撐式拉桿加固時,其構造應符合下列規定:①預應力撐桿用角鋼的截面不應小于50mm×50mm×5mm。
壓桿肢的兩根角鋼用綴板連接,形成槽形的截面;也可用單根槽鋼做壓桿肢。綴板的厚度不得小于6mm,寬度不得小于80mm,長度應按角鋼與被加固柱之間的空隙大小確定。相鄰綴板間的距離應保證單個角鋼的長細比不大于板螺。②壓桿肢末端的傳力構造(圖3-11),應采用焊在壓桿肢上的頂板與承壓角鋼頂緊,通過抵承傳力。承壓角鋼嵌入被加固柱的柱身混凝土或柱頭混凝土內不應少于25mm。傳力頂板宜用厚度不小于16mm的鋼板,傳力頂板與角鋼肢焊接的板面及與承壓角鋼抵承的面均應刨平。承壓角鋼截面不得小于100mm×75mm×12mm。3.3混凝土結構的加固方法圖3-11撐桿端傳力構造2)當預應力撐桿采用螺栓橫向拉緊的施工方法時,雙側加固的撐桿,其兩個壓桿肢的中部應向外彎折,并在彎折處采用工具式拉緊螺桿建立預應力并復位(圖3-12)。單側加固的撐桿只有一個壓桿肢,仍應在中點處彎折,并采用工具式拉緊螺桿進行橫向張拉與復位(圖3-13)。3.3混凝土結構的加固方法圖3-12雙側預應力加固撐桿構造圖3-13單側預應力加固撐桿構造3.3混凝土結構的加固方法圖3-14角鋼缺口處加焊鋼板補強3)壓桿肢的彎折與復位的構造應符合下列規定:彎折壓桿肢前,應在角鋼的側立肢上切出三角形缺口,缺口背面應補焊鋼板予以加強(圖3-13);彎折壓桿肢的復位應采用工具式拉緊螺桿,其直徑應按張拉力的大小計算確定,但不應小于16mm,其螺母高度不應小于螺桿直徑的1.5倍。3.3混凝土結構的加固方法3.3.2改變受力體系加固法1.基本概念改變受力體系加固法常用的做法還有:將簡支梁改變為連續梁體系加固法(空心板、梁);將多跨簡支梁改造為連續簡支梁體系;增加輔助墩法(空心板、梁);八字支撐法;鋼索斜拉加固等。{在梁的中間部位增設支點加固法、托梁拔柱加固法、將多跨簡支梁變為連續梁等。3.3混凝土結構的加固方法(1)增設支點加固法增設支點加固法適用于梁、板、桁架等結構的加固。按支承結構受力性能的不同可分為剛性支點加固法和彈性支點加固法兩種(圖3-15)。
設計時,應根據被加固結構的構造特點和工作條件選用其中一種。設計支承結構或構件時,宜采用有預加力的方案。預加力的大小應以支點處被支頂構件表面不出現裂縫和不增設附加鋼筋為度。制作支承結構和構件的材料應根據被加固結構所處的環境及使用要求確定當在高濕度或高溫環境中使鋼構件及其連接時,應采用有效的防銹隔熱措施。3.3混凝土結構的加固方法圖3-15增設支點加固法3.3混凝土結構的加固方法(2)托梁拔柱加固法在工業廠房或沿街商業建筑的改造中,有時需要拔去某根柱子,以改善或改變使用條件。這時可采用增設托梁拔柱法,即通過增設托梁把既有柱承受的力傳給相鄰的柱(或增設的柱)。圖3-16托梁拔柱法3.3混凝土結構的加固方法(3)多跨簡支梁變連續梁加固法多跨簡支梁變連續梁加固法是將原兩跨及兩跨以上簡支梁的梁端連接起來,使受力體系由原來的簡支轉換為連續,減小跨中正彎矩,提高結構的承載能力,同時減少了伸縮縫數量(圖3-17)。這種方法主要適用于多跨簡支梁(板)因配筋不足、截面尺寸偏小、鋼筋混凝土結構跨中截面抗彎承載能力明顯不足及下彎撓度過大的情況。圖3-17托梁拔柱法3.3混凝土結構的加固方法2.加固計算步驟采用剛性支點加固梁、板時,其結構計算應按下列步驟進行:1)計算并繪制既有梁的內力圖。2)初步確定預加力,并繪制在支承點預加力作用下梁的內力圖。3)繪制加固后梁在新增荷載作用下的內力圖。4)將上述內力圖疊加,繪出梁各截面內力包絡圖。5)計算梁各截面實際承載力。6)調整預加力值,使梁各截面最大內力值小于截面實際承載力。7)根據最大的支點反力,設計支承結構及其基礎。3.3混凝土結構的加固方法采用彈性支點加固梁時,應先計算出所需支點彈性反力的大小,然后根據此力確定支承結構所需的剛度,并應按下列步驟進行:1)計算并繪制既有梁的內力圖。2)繪制既有梁在新增荷載下的內力圖。3)確定既有梁所需的預加力,并由此求出相應的彈性支點反力值R。4)根據所需的彈性支點反力R及支承結構類型,計算支承結構所需的剛度。5)根據所需的剛度確定支承結構截面尺寸,并驗算其地基基礎。3.3混凝土結構的加固方法3.構造規定采用增設支點加固法新增的支柱、支撐,其上端應與被加固的梁可靠連接,并應符合下列規定:(1)濕式連接當采用鋼筋混凝土支柱、支撐為支承結構時,可采用鋼筋混凝土套箍濕式連接(圖3-18a);被連接部位梁的混凝土保護層應全部鑿掉,露出箍筋。鋼筋箍的直徑應由計算確定,但不應少于2根直徑為12m的鋼筋。節點處后澆混凝土的強度等級,不應低于C25。3.3混凝土結構的加固方法圖3-18支柱、支撐上端與原結構的連接構造3.3混凝土結構的加固方法(2)干式連接當采用型鋼支柱、支撐為支承結構時,可采用型鋼套箍干式連接(圖3-19b)。對鋼筋混凝土支撐,可采用濕式鋼筋混凝土圍套連接(圖3-19a)。對受拉支撐,其受拉主筋應繞過上、下梁(柱),并采用焊接。對鋼支撐,可采用型鋼套箍干式連接(圖3-19b)圖3-19斜撐底部與梁柱的連接構造3.3混凝土結構的加固方法圖3-19斜撐底部與梁柱的連接構造3.3混凝土結構的加固方法3.3.3增補受拉鋼筋加固法
增補受拉鋼筋加固法是指在既有梁受拉力較大區段(配筋率小的一側)補加受拉鋼筋,來提高梁承載力的一種加固方法。這種方法比較適用于下述情況:當既有梁的截面尺寸及其抗剪承載力都滿足要求,僅彎曲抗拉強度不能滿足要求,且抗拉鋼筋的增補數量不是很大時。增補筋與既有梁之間連接方法有全焊接法、半焊接法和黏結法三種。3.3混凝土結構的加固方法(1)全焊接法
全焊接法是指把增補筋直接焊接在既有梁的鋼筋(簡稱原筋)上,以后不再補澆混凝土做黏結保護,即增補鋼筋是在裸露條件下,依靠焊接參與既有梁的工作。圖3-20全焊接法增補鋼筋加固梁3.3混凝土結構的加固方法(2)半焊接法半焊接法是指增補筋焊接在既有梁的鋼筋上后,再補澆或噴射一層細石混凝土進行黏結和保護,這樣增補筋既受焊接錨固,又受混凝土黏結力的固結
使增補筋的受力特征與原筋相近,受力較為可靠。(3)黏結法
黏結法是指增補筋是完全依靠后澆混凝土的黏結力傳遞來參與既有梁的工作。
黏結法施工工藝如下:將需增補鋼筋的區段的構件表面鑿毛,使凹凸不平度大于6mm,每500mm鑿一剪力鍵,并加配U形箍筋,U形箍筋焊接在原筋上或焊接在錨釘上。將增補縱筋穿入U形箍筋并予綁扎,最后涂刷環氧膠黏劑并噴射或澆筑混凝土。3.3混凝土結構的加固方法3.3.4增大截面加固法
增大截面加固法是指增大既有構件截面面積并增配鋼筋,以提高其承載力和剛度,或改變其自振頻率的一種直接加固法。增大截面法又稱外包混凝土加固法,適用于鋼筋混凝土受彎和受壓構件的加固,是一種常用的加固混凝土梁和柱子的方法。增大截面加固法的優點有工藝簡單、受力可靠、施工費用低。增大截面加固法是采用同種材料(混凝土和普通鋼筋)對既有結構進行加固補強,通過增大混凝土和鋼筋截面的面積,采取一些構造措施,保證后加固部分與既有構件的可靠連接,共同工作,達到提高截面承載力和剛度的目的。采用增大截面加固法加固混凝土構件時,具體加固形式包含有四周外包、三側外包、雙側加厚和單側加厚等加固方法。混凝土梁和混凝土柱的加固形式如圖3-21所示。3.3混凝土結構的加固方法圖3-21增大截面法加固混凝土梁和柱的加固形式3.3混凝土結構的加固方法1.受彎構件正截面加固計算
采用增大截面加固受彎構件時,應根據既有結構的構造和受力情況,選擇在受壓區或受拉區增設現澆鋼筋混凝土外加層的加固方式。當在受拉區加固矩形截面受彎構件時(圖3-22),其正截面受彎承載力應按下式確定3.3混凝土結構的加固方法3.3混凝土結構的加固方法圖3-22矩形截面受彎構件正截面加固計算簡圖
3.3混凝土結構的加固方法2.受彎構件斜截面加固計算采用增大截面法加固受彎構件時,其斜截面受剪承載力應符合下列規定:1)當受拉區增設配筋混凝土層,并采用U形箍與既有物件箍筋逐個焊接時2)當增設鋼筋混凝土三面圍套,并采用加錨式或膠錨式箍筋時3.3混凝土結構的加固方法3.3混凝土結構的加固方法3.受壓構件正截面加固計算采用增大截面加固鋼筋混凝土軸心受壓構件時,其正截面受壓承載力應按下式確定3.3混凝土結構的加固方法例3.1某9層雙跨鋼筋混凝土框剪結構,現需對該樓增加兩層,經復核發現個別柱需進行加固。該首層中柱截面尺寸為400mm×550mm;箍筋采用采用HPB300級鋼筋:混凝土采用C20,保護層厚度為25mm;縱筋采用HRB335級鋼筋,縱筋截面面積為2036mm2,層高6.5m;中柱軸向受壓荷載N=3600kN。增大截面法加固,將既有柱四周混凝土鑿毛,然后配置箍筋及HRB335級縱筋,并噴射50mm厚C30細石混凝土。相關參數取值見表3-1~表3-3,請計算補配的縱筋截面面積。3.3混凝土結構的加固方法表3-1鋼筋混凝土軸心受壓構件的穩定系數表3-2混凝土軸心抗壓強度設計值3.3混凝土結構的加固方法表3-3普通鋼筋強度設計值3.3混凝土結構的加固方法4.受力特征
圖3-29疊合梁截面各階段的受力特征3.3混凝土結構的加固方法(1)混凝土應變滯后
(2)鋼筋應力超前
3.3混凝土結構的加固方法對于大偏心受壓柱,由于新加部分位于構件的邊緣,在后加荷載作用下,其應變發展比既有柱發展快,這也彌補了新柱的應變滯后。此外,由于新加部分對既有柱的約束作用和新舊柱之間的應力重分布,新加部分承載力的降低不太顯著,較軸心受壓柱小。對于軸心受壓柱,新舊混凝土間存在著明顯的應力重分布。試驗表明,應力水平低的新混凝土對應力水平高的既有柱會產生約束作用,并且新舊混凝土間的應力應變差距越大,這一約束作用越大。即在既有柱混凝土的應變達到達0.002時,混凝土并沒有立即破碎。但這種約束作用不能完全彌補新柱應變滯后對加固柱承載力的降低。3.3混凝土結構的加固方法5.構造規定采用增大截面加固法時,新增截面部分可用現澆混凝土、自密實混凝土或噴射混凝土澆筑而成,也可用摻有細石混凝土的水泥基灌漿料灌注而成。采用增大截面加固法時,既有構件的混凝土表面應經處理,設計文件應對所采用的界面處理方法和處理質量提出要求。一般情況下,除混凝土表面應予打毛,尚應采取涂刷結構界面膠、種植剪切銷釘或增設剪力鍵等措施,以保證新舊混凝土共同工作。新增混凝土層的最小厚度,板不應小于40mm;梁、柱,采用現澆混凝土、自密實混凝土或灌漿料施工時,不應小于60mm,采用噴射混凝土施工時,不應小于50mm。
加固用的鋼筋,應采用熱軋鋼筋。板的受力鋼筋直徑不應小于8mm;梁的受力鋼筋直徑不應小于12mm;柱的受力鋼筋直徑不應小于14mm;加錨式箍筋直徑不應小于8mm;U形箍直徑應與原箍筋直徑相同;分布筋直徑不應小于6mm。3.3混凝土結構的加固方法3.3.5粘貼鋼板加固法1.概念及適用范圍
粘貼鋼板加固法是指用膠黏劑將鋼板粘貼在構件外部的一種加固方法(圖3-30)。常用的膠黏劑是以環氧樹脂為基料,加入適量的固化劑、增韌劑、增塑劑配制而成的結構膠。圖3-30粘貼鋼板加固法3.3混凝土結構的加固方法
粘貼鋼板加固法在加固、修復結構工程中的應用發展較快,將鋼板粘貼在混凝土受拉區,對提高構件的抗拉強度和彎曲抗拉強度有特別顯著的效果。粘貼鋼板加固法能夠受到工程技術人員和業主的青睞,是因為它有傳統的加固方法不可取代的下述優點:
1)膠黏劑硬化時間快,施工周期短,粘貼鋼板加固施工時不必停產或少停產,這對業主有特別的吸引力。2)工藝簡單,施工快捷方便,可以不動明火,對防火要求高的車間特別適用。3)膠黏劑的強度高于混凝土本體強度,可以使加固體與既有構件形成一個整體,受力較均勻,不會在混凝土中產生應力集中現象。
4)粘貼鋼板所占的空間小,幾乎不增加被加固構件的斷面尺寸和重量,不影響房屋的使用凈空,不改變構件的外形。3.3混凝土結構的加固方法粘貼鋼板加固法適用于鋼筋混凝土受彎、大偏心受壓和受拉構件,不適用于素混凝土構件,包括縱向受力鋼筋一側配筋率小于0.2%的構件。粘貼鋼板加固法的使用環境:長期使用的環境溫度不應高于60℃;處于特殊環境(如高溫、高濕、介質侵蝕、放射等)的混凝土結構,除應按國家現行有關標準的規定采取相應的防護措施,尚應采用耐環境因素作用的膠黏劑,并按專門的工藝要求進行粘貼。圖3-31鋼板粘貼3.3混凝土結構的加固方法2.加固計算(1)受彎構件正截面加固計算
3.3混凝土結構的加固方法3.3混凝土結構的加固方法圖3-32矩形截面受彎承載力計算3.3混凝土結構的加固方法(2)受彎構件斜截面加固計算
受彎構件斜截面受剪承載力不足,應采用膠粘貼的箍板進行加固,箍板宜設計成加錨封閉箍、膠錨U形箍或帶壓條U形箍(圖3-33a),當受力很小時,也可采用一般U形箍。箍板應垂直于構件軸線方向粘貼(圖3-33b);不得采用斜向粘貼。圖3-33扁鋼抗剪箍及其粘貼方式3.3混凝土結構的加固方法3.3混凝土結構的加固方法(3)大偏心受壓構件正截面加固計算在矩形截面大偏心受壓構件受拉邊混凝土表面上粘貼鋼板加固時,其正截面承載力應按下列公式確定3.3混凝土結構的加固方法圖3-34矩形截面大偏心受壓構件粘鋼加固承載力計算3.3混凝土結構的加固方法3.構造規定粘鋼加固的鋼板寬度不宜大于100mm。采用手工涂膠粘貼的鋼板厚度不應大于5mm;采用壓力注膠黏結的鋼板厚度不應大于10mm,且應按外黏型鋼加固法的焊接節點構造進行設計。
對鋼筋混凝土受彎構件進行正截面加固時,應在鋼板的端部(包括截斷處)及集中荷載作用點的兩側,對梁設置U形鋼箍板;對板應設置橫向鋼壓條進行錨固。當粘貼的鋼板延伸至支座邊緣仍不滿足延伸長度計算公式的規定時,應采取下列錨固措施:1)對梁,應在延伸長度范圍內均勻設置U形箍(圖3-35),且應在延伸長度的端部設置一道加強箍。U形箍的粘貼高度,應為梁的截面高度,當梁有翼緣(或有現澆樓板)時,應伸至其底面。U形箍的寬度,對端箍不應小于加固鋼板寬度的2/3,且不應小于80mm;對中間箍不應小于加固鋼板寬度的1/2,且不應小于40mm。U形箍的厚度,不應小于受彎加固鋼板厚度的1/2,且不應小于4mm。U形箍的上端應設置縱向鋼壓條;壓條下面的空隙應加膠黏鋼墊塊填平。3.3混凝土結構的加固方法2)對板,應在延伸長度范圍內通長設置垂直于受力鋼板方向的鋼壓條。鋼壓條一般不宜少于3條;鋼壓條應在延伸長度范圍內均勻布置,且應在延伸長度的端部設置一道。壓條的寬度不應小于受彎加固鋼板寬度的3/5,鋼壓條的厚度不應小于受彎加固鋼板厚度的1/2。圖3-35梁粘貼鋼板端部錨固措施3.3混凝土結構的加固方法當采用鋼板對受彎構件負彎矩區進行正截面承載力加固時,應采取下列構造措施:1)支座處無障礙時,鋼板應在負彎矩包絡圖范圍內連續粘貼;其延伸長度的截斷點應按規范的原則確定。在端支座無法延伸的一側,尚應按其構造方式(圖3-36)進行錨固處理。圖3-36梁柱節點處粘貼鋼板的機械錨固措施3.3混凝土結構的加固方法
圖3-37繞過柱位粘貼鋼板3.3混凝土結構的加固方法4.粘貼鋼板施工要求(1)施工工藝流程粘貼鋼板加固法施工應按圖3-38所示工藝流程進行。圖3-38粘貼鋼板加固法施工工藝流程3.3混凝土結構的加固方法混凝土構件表面應按下列方法進行處理:1)對既有混凝土構件的黏合面,可用硬毛刷蘸高效洗滌劑,刷除表面油垢污物后用清水沖洗,再對黏合面進行打磨,除去2~3mm厚表層,直至完全露出新面,并用無油壓縮空氣吹除粉粒。如混凝土表面不是很臟很舊,則可直接對黏合面進行打磨,去掉1~2厚表層,用壓縮空氣除去粉塵或清水沖洗干凈,待完全干燥后用脫脂棉蘸丙酮擦拭表面即可。2)對于新混凝土黏合面,先用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去,再用硬毛刷蘸洗滌劑洗刷表面,或用有壓力水沖洗,待完全干后即可涂黏結劑。3)對于齡期在3個月以內或濕度較大的混凝土構件尚需進行人工干燥處理。3.3混凝土結構的加固方法(2)鋼板粘貼前的處理1)鋼板黏結面須進行除銹和粗糙處理。如鋼板未生銹或輕微銹蝕,可用噴砂、砂布或平砂輪打磨,直至出現金屬光澤。打磨粗糙度越大越好,打磨紋路應與鋼板受力方向垂直。其后用脫脂棉蘸丙酮擦拭干凈。如鋼板銹蝕嚴重,需先用適度鹽酸浸泡20min,待銹層脫落后用石灰水沖洗,中和酸離子,最后用平砂輪打磨出紋道。2)粘貼鋼板前可能要對被加固構件進行卸荷。如采用千斤頂頂升方式卸荷,對于承受均布荷載的梁,應采用多點(至少兩點)均勻頂升,對于有次梁作用的主梁,每根次梁下要設一臺千斤頂,頂升噸位以頂面不出現裂縫為準。
(3)膠黏劑的配制建筑結構膠黏劑(如JGN型)為甲、乙兩組分,使用前應進行現場質量檢驗,合格后方能使用,按產品使用說明書規定配制。注意攪拌時應避免雨水進入容器,按同一方向進行攪拌,容器內不得有油污。3.3混凝土結構的加固方法(4)鋼板粘貼1)膠黏劑配制好后,用抹刀涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板面上,厚度為2~3mm,中間厚邊緣薄,然后將鋼板貼在預定位置。如果是立面粘貼,為防止流淌,可加一層脫蠟玻璃絲布。粘貼好鋼板后,用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板,如無空洞聲,表示已粘貼密實,否則應剝下鋼板補膠,重新粘貼。2)鋼板粘貼好后立即用夾具夾緊或用支撐固定,并適當加壓,以使膠液剛從鋼板邊緣擠出為度。(5)粘貼后的工作1)JGN型膠黏劑在常溫下固化,不均勻拉離強度保持在20kN/m以上,24h即可拆除夾具或支撐,三天后可受力使用。2)加固后,鋼板表面應刷水泥砂漿保護。如鋼板表面積較大,為利于砂漿黏結,可粘一層鉛絲網或點粘一層豆石。(6)工程質量及驗收1)拆除臨時固定設備后,應用小捶輕輕敲擊黏結鋼板,從聲響判斷黏結效果或用超聲波法探測黏結密實度。如錨固區黏結面積少于90%,非錨固區黏結面積少于70%,則此黏結鋼板無效,應剝下重新粘貼。2)對于重大工程,為證實檢驗其加固效果,尚需抽樣進行荷載試驗,一般僅做標準使用荷載試驗,即將卸去的荷載重新加上,其結構的變形和裂縫開展應滿足設計使用要求。3.3混凝土結構的加固方法3.3.6外包型鋼加固法1.概念及基本規定
外包型鋼加固法是指對鋼筋混凝土梁、柱外包型鋼及鋼綴板焊成的構架(圖3-39)以達到共同受力并使既有結構構件受到約束作用的加固方法。外包鋼加固就是在混凝土梁、柱的四角或兩面包以型鋼的一種加固方法。圖3-39外包型鋼加固3.3混凝土結構的加固方法
無黏結外包型鋼加固法也稱為干式外包鋼加固法,是把型鋼直接外包于既有構件上,與既有構件沒有黏結,或雖填塞有水泥砂漿但不能保證結合面剪力有效傳遞的外包鋼加固方法(圖3-40a)。當不使用結構膠,或僅用水泥砂漿堵塞混凝土與型鋼間縫隙時,這種加固方法屬于組合構件范疇。
外粘型鋼加固法也稱為濕式外包鋼加固法,是指在型鋼與原柱間留有一定間隔,并在其間填塞乳膠水泥漿或環氧砂漿或澆灌細石混凝土,將兩者黏結成一體的加固方法(圖3-40b)。這種方法也稱為有黏結外包型鋼加固法,屬復合構件范疇。圖3-40外包型鋼加固分類3.3混凝土結構的加固方法當工程要求不使用結構膠黏劑時,宜選用無黏結外包型鋼加固法。其設計應符合下列規定:1)當既有柱完好,但需提高其設計荷載時,可按既有柱與型鋼構架共同承擔荷載進行計算。此時,型鋼構架與既有柱承受的外力,可按各自截面剛度比例進行分配。柱加固后的總承載力為型鋼構架承載力與既有柱承載力之和。2)當既有柱尚能工作,但需降低原設計承載力時,既有柱承載力降低程度應由可靠性鑒定結果進行確定,其不足部分由型鋼構架承擔。3)當既有柱存在不適于繼續承載的損傷或嚴重缺陷時,可不考慮既有柱的作用,全部荷載由型鋼骨架承擔。4)型鋼構架承載力應按現行《鋼結構設計規范》規定的格構式柱進行計算,并乘以與既有柱協同工作的折減系數0.9。5)型鋼構架上下端應可靠連接、支承牢固。3.3混凝土結構的加固方法混凝土結構構件采用外黏型鋼加固時,其加固后的承載力和截面剛度可按整截面計算;其截面剛度EI的近似值,可按下式計算3.3混凝土結構的加固方法采用外粘型鋼(角鋼或扁鋼)加固鋼筋混凝土軸心受壓構件時,其正截面承載力應按下式驗算3.3混凝土結構的加固方法2.加固混凝土柱設計算例
3.3混凝土結構的加固方法3.構造規定用外粘型鋼加固法時,優先選用角鋼;鋼的厚度不應小于5mm,鋼的邊長,對梁和桁架,不應小于50mm,對柱不應小于75mm。沿梁、柱軸線方向應每隔一定距離用扁鋼制作的箍板(圖3-41)或綴板(圖3-42a、b)與角鋼焊接。當有樓板時,U形箍板或其附加的螺桿應穿過樓板,與另加的條形鋼板焊接(圖3-41a、b)或嵌入樓板后予以膠錨(圖3-41c)。圖3-41加錨式箍板3.3混凝土結構的加固方法外粘型鋼的兩端應有可靠的連接和錨固(圖3-42)。圖3-42外粘型鋼梁、柱、基礎節點構造3.3混凝土結構的加固方法3.3.7粘貼纖維復合材料加固法1.概念及適用范圍
纖維復合材,即纖維增強塑料(FiberReinforcedPlastic,簡稱FRP),是指采用高強度的連續纖維按一定規則排列,經用膠黏劑浸漬、黏結固化后形成的具有纖維增強效應的復合材料,通稱纖維復合材,它是纖維類材料中的一種。纖維復合材按材料種類劃分,可分為碳纖維(CFRP)、玻璃纖維(GFRP)、芳綸纖維(AFRP)、玄武巖纖維(BFRP)等增強復合材料。按材料形狀劃分,主要有FRP片材(布狀片材和板狀片材)、棒材和網格狀材料。圖3-43FRP布、板、棒材、網狀材料3.3混凝土結構的加固方法
粘貼纖維復合材料加固法適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構件的加固,不適用于素混凝土構件,包括縱向受力鋼筋一側配筋率小于0.2%的構件加固。被加固的混凝土結構構件,其現場實測混凝土強度等級不得低于C15,且混凝土表面的正拉黏結強度不得低于1.5MPa。外貼纖維復合材加固鋼筋混凝土結構構件時,應將纖維受力方式設計成僅承受拉應力作用。粘貼在混凝土構件表面上的纖維復合材,不得直接暴露于陽光或有害介質中,其表面應進行防護處理。表面防護材料應對纖維及膠黏劑無害,且應與膠黏劑有可靠的黏結強度及相互協調的變形性能。圖3-44粘貼纖維復合材料加固法加固混凝土梁、板、柱和基礎3.3混凝土結構的加固方法2.加固原理和優缺點
粘貼纖維復合材料加固法的原理是:將FRP片材用專門配制的粘貼樹脂或浸漬樹脂粘貼在結構混凝土構件需要的部位表面,樹脂固化后與原構件形成整體并共同工作,使上述構件在承受超負荷時的變形被約束在一個有限的范圍內,并且分擔了荷載,降低了鋼筋的應力,從而起到加固作用。FRP加固柱主要是將混凝土柱包裹在FRP增強材料的外殼中。混凝土受到外部纖維增強復合材料的包裹,其在承受軸壓到一定階段后處于三向受力狀態,能很好地提高混凝土柱的承載力。圖3-45纖維符合材加固方式3.3混凝土結構的加固方法2.加固原理和優缺點纖維復合材料的優點:耐腐蝕性和耐久性好,與鋼材相比,FRP材料均具有良好的耐腐蝕性和耐久性,尤其在腐蝕性較大的環境效果中更為顯著;自重輕,FRP材料密度僅為鋼材的材圖的25%,材料輕且薄,基本不增加既有結構自重及構件尺寸;施工便捷,沒有濕作業,不需大型施工機具,無需現場固定設施;抗疲勞性能良好,CFRP材料與AFRP材料的抗疲勞性能均為鋼材的3倍,對電磁無作用;碳纖維材料適用面廣,可以廣泛應用于各種結構類型、結構形狀、結構部位,加固后不影響結構的形狀和結構的外觀。纖維復合材料的缺點:抗剪強度低,FRP材料抗剪強度低,通常不超過其抗拉強度的強度的左右;熱膨脹系數與混凝土存在一定差別,環境溫差較大時,有可能造成黏結被破壞和混凝土開裂,影響結構的耐久性能;彈性模量小,FRP材料的彈性模量為普通鋼筋的25%~70%,因此,FRP材料加固混凝土結構的撓度較大和裂縫開展較寬將不可避免,并且沒有明顯的屈服平臺,破壞帶有明顯的脆性;當溫度達到600℃以上,FRP材料會發生氧化,限制了其在高溫環境下的使用;,FRP材料成本較高,尤其是CFRP片材。3.3混凝土結構的加固方法3.構造規定當纖維復合材延伸至支座邊緣仍不滿足規范延伸長度的規定時,應采取下列錨固措施:1)對梁,應在延伸長度范圍內均勻設置不少于三道U形箍錨固(圖3-46a)其中一道應設置在延伸長度端部。2)對板,應在延伸長度范圍內通長設置垂直于受力纖維方向的壓條(圖3-46b)。壓條采用纖維復合材制作。壓條除應在延伸長度端部布置一道外,尚宜在延伸長度范圍內再均勻布置1~2道。壓條的寬度不應小于受彎加固纖維復合材條帶寬度的3/5,壓條的厚度不應小于受彎加固纖維復合材厚度的1/2。3)當纖維復合材延伸至支座邊緣,遇到下列情況,應將端箍(或端部壓條)改為鋼材制作、傳力可靠的機械錨固措施:可延伸長度小于計算長度的一半;加固用的纖維復合材為預成型板材。4)當梁上無現澆板,或負彎矩區的支座處需采取加強的錨固措施時,可采取膠黏劑粘貼貼形鋼板(圖3-46)的構造方式。但柱中箍板的錨栓等級、直徑及數量應經計算確定。當梁上有現澆板,也可采取這種構造方式進行錨固,其U形鋼箍板穿過樓板處,應采用半疊鉆孔法,在板上鉆出扁形孔以插入箍板,再用結構膠予以封固。3.3混凝土結構的加固方法圖3-46梁、板粘貼纖維復合材端部錨固措施3.3混凝土結構的加固方法當采用纖維復合材的環向圍束對鋼筋混凝土柱進行正截面加固或提高延性的抗震加固時,其構造應符合下列規定:1)環向圍束的纖維織物層數,對圓形截面不應少于2層;對正方形和矩形截面柱不應少于3層;當有可靠的經驗時,對采用芳綸纖維織物加固的矩形截面柱,其最少層數也可取為2層。2)環向圍束上下層之間的搭接寬度不應小于50mm,纖維織物環向截斷點的延伸長度不應小于200mm,且各條帶搭接位置應相互錯開。圖3-47柱中部加貼L形鋼板及U形鋼箍板的錨固構造示例3.3混凝土結構的加固方法3.3.8預應力碳纖維復合板加固法1.適用范圍
預應力碳纖維復合板加固法適用于截面偏小或配筋不足的鋼筋混凝土受彎、受拉和大偏心受壓構件的加固;不適用于素混凝土構件,包括縱向受力鋼筋一側配筋率低于0.2%的構件加固。被加固的混凝土結構構件,其現場實測混凝土強度等級不得低于C25,且混凝土表面的正拉黏結強度不得低于2.0MPa。粘貼在混凝土構件表面上的預應力碳纖維復合板,其表面應進行防護處理。表面防護材料應對纖維及膠黏劑無害。粘貼預應力碳纖維復合板加固鋼筋混凝土結構構件時,應將碳纖維復合板受力方式設計成僅承受拉應力作用。采用預應力碳纖維復合板對鋼筋混凝土結構進行加固時,碳纖維復合板張拉錨固部分以外的板面與混凝土之間也應涂刷結構膠黏劑。采用預應力碳纖維復合板加固混凝土結構構件時,纖維復合板宜直接粘貼在混凝土表面,不推薦采用嵌入式粘貼方式。設計應對所用錨栓的抗剪強度進行驗算,錨栓的設計剪應力不得大于錨栓材料抗剪強度設計值的于0.6倍。3.3混凝土結構的加固方法2.構造要求預應力碳纖維復合板加固用錨具可采用平板錨具,也可采用帶小齒齒紋錨具(尖齒齒紋錨具和圓齒齒紋錨具)等。設計普通平板錨具的構造時,其蓋板和底板的厚度應分別不小于14mm和10mm;其加壓螺栓的公稱直徑不應小于22mm。預應力碳纖維復合材的寬度宜為100mm,對截面寬度較大的構件,可粘貼多條預應力碳纖維復合材進行加固。錨具的開孔位置和孔徑應根據實際工程確定,孔距和邊距應符合國家現行有關標準的規定。為了防止尖齒齒紋錨具將預應力碳纖維復合板剪斷,該類錨具在尖齒處應進行倒角處理。對圓齒齒紋錨具,為防止預應力碳纖維復合板在錨具出口處因與錨具摩擦而產生斷絲現象,錨具在端部切線方向應與預應力碳纖維復合板受拉力方向平行。現場施工時,在錨具與預應力碳纖維復合材之間宜粘貼2~4層碳纖維織物作為墊層,應在錨具、預應力碳纖維復合材及墊層上涂刷高強快固型結構膠,并在凝固前迅速將夾具錨緊,以防止預應力碳纖維復合板與錨具間的滑移。3.3混凝土結構的加固方法3.3.9置換混凝土加固法1.適用范圍
置換混凝土加固法適用于承重構件受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的局部加固。受火災或因施工差錯等原因引起混凝土柱的強度下降,承載力不足,需進行加固。當遇到不宜增大柱子尺寸、只需進行局部加固等情況時,可采用置換混凝土法加固。采用置換混凝土加固法加固梁式構件時,應對既有構件加以有效的支頂。當采用置換混凝土加固法加固柱、墻等構件時,應對既有結構、構件在施工全過程中的承載狀態進行驗算、觀測和控制,置換界面處的混凝土不應出現拉應力,當控制有困難,應采取支頂等措施進行卸荷。采用置換混凝土加固法加固混凝土結構構件時,非置換部分的構件混凝土強度等級,按現場檢測結果不應低于該混凝土結構建造時規定的強度等級。當混凝土結構構件置換部分的界面處理及其施工質量符合規范的要求時,其結合面可按整體受力計算。3.3混凝土結構的加固方法2.構造規定置換用混凝土的強度等級應比既有構件混凝土提高一級,且不應低于C25。混凝土的置換深度,板不應小于40mm;梁、柱,采用人工澆筑時,不應小于60mm,采用噴射法施工時,不應小于50mm。置換長度應按混凝土強度和缺陷的檢測及驗算結果確定,但對非全長置換的情況,其兩端應分別延伸不小于100mm的長度。梁的置換部分應位于構件截面受壓區內,沿整個寬度剔除(圖3-48a),或沿部分寬度對稱剔除(圖3-48b),但不得僅剔除截面的一隅(圖3-48c)。對既有結構,舊混凝土表面尚應涂刷界面膠,以保證新舊混凝土的協同工作。3.3混凝土結構的加固方法圖3-48梁置換混凝土的剔除部位3.3混凝土結構的加固方法置換混凝土的施工應遵守下列規定:1)應對既有構件混凝土存在的缺陷清理至密實部位,或清理至規定深度,并將表面鑿毛或打成溝槽。溝槽深度不宜小于6mm,間距不宜大于箍筋間距的1/2,同時應除去浮渣、塵土和松動的石子。2)新舊混凝土結合面應沖洗干凈,澆筑混凝土前結合面應以高強度等級純水泥漿或其他界面劑涂刷一道。3)置換混凝土宜優先采用噴射混凝土或噴射鋼纖維混凝土,特別當置換深度較小時,若受條件限制需采用人工澆筑混凝土時,其模板搭設及新混凝土的澆筑和養護,應符合現行《混凝土工程施工規范》(GB50666-2011)及《混凝土工程施工質量驗收規范》(GB50204-2015)的要求。3.3混凝土結構的加固方法3.加固計算(1)置換法加固軸心受壓構件
當采用置換法加固鋼筋混凝土軸心受壓構件時,其正截面承載力應符合下式規定3.3混凝土結構的加固方法
3.3混凝土結構的加固方法3.3混凝土結構的加固方法
3.3混凝土結構的加固方法3.3.10預張緊鋼絲繩網片-聚合物砂漿面層加固法
復合截面加固法是通過采用結構膠黏劑或高強聚合物改性水泥砂漿(以下簡稱聚合物砂漿),將增強材料粘貼于既有構件的混凝土表面,使之形成具有整體性的復合截面,以提高其承載力和延性的一種直接加固法。采用預張緊鋼絲繩網片-聚合物砂漿面層加固方法時,既有結構、構件按現場檢測結果推定的混凝土強度等級不應低于C15級,且混凝土表面的正拉黏結強度不應低于1.5MPa。采用鋼絲繩網片-聚合物砂漿面層加固混凝土結構構件時,應將網片設計成僅承受拉應力作用,并能與混凝土變形協調、共同受力。鋼絲繩網片-聚合物砂漿面層應采用下列構造方式對混凝土結構構件進行加固:對于梁和柱,應采用三面或四面圍套的面層構造(圖3-49a和b);對于板和墻,宜采用對稱的雙面外加層構造(圖3-49d),當采用單面的面層構造(圖3-49c)時,應加強面層與既有構件的錨固與拉結。
采用本方法加固時,應采取措施卸除或大部分卸除作用在結構上的活荷載。3.3混凝土結構的加固方法圖3-49鋼絲繩網片—聚合物砂漿面層構造示意3.3混凝土結構的加固方法3.3.11繞絲加固法
3.3混凝土結構的加固方法3.3混凝土結構的加固方法
繞絲加固法的基本構造方式是將鋼絲繞在4根直徑為25mm專設的鋼筋上(圖3-50),然后澆筑細石混凝土或噴抹M15水泥砂漿。繞絲用的鋼絲應為直徑為4mm的冷拔鋼絲,但經退火處理后方可使用。既有結構構件截面的四角保護層應鑿除,并打磨成圓角(圖3-50),圓角的半徑r不應小于30mm。繞絲加固用的細石混凝土應優先采用噴射混凝土,但也可采用現澆混凝土;混凝土的強度等級不應低于C30級。繞絲的間距,對重要構件,不應大于15mm;對一般構件,不應大于30mm。繞絲的間距應分布均勻,繞絲的兩端應與既有結構構件主筋焊牢。繞絲的局部繃不緊時,應加鋼楔繃緊。圖3-50繞絲構造示意3.3混凝土結構的加固方法3.3.12植筋技術
植筋技術適用于鋼筋混凝土結構構件以結構膠種植帶肋鋼筋和全螺紋螺桿的后錨固設計;不適用于素混凝土構件,包括縱向受力鋼筋一側配筋率小于0.2%,的構件的后錨固設計。素混凝土構件及低配筋率構件的植筋應按錨栓進行設計。采用植筋技術,包括種植全螺紋螺桿技術時,既有結構構件的混凝土強度等級應符合下列規定:當新增構件為懸挑結構構件時,既有結構構件混凝土強度等級不得低于C25;當新增構件為其他結構構件時,既有結構構件混凝土強度等級不得低于C20。采用植筋和種植全螺紋螺桿錨固時,其錨固部位的既有結構構件混凝土不得有局部缺陷。若有局部缺陷,應先進行補強或加固處理后再植筋。采用植筋錨固的混凝土結構,其長期使用的環境溫度不應高于60℃;應用于處于特殊環境(如高溫、高濕、介質腐蝕等)的混凝土結構時,除應按國家現行有關標準的規定采取相應的防護措施,尚應采用耐環境因素作用的膠黏劑。3.3混凝土結構的加固方法3.3.13錨栓技術
錨栓技術適用于普通混凝土承重結構;不適用于輕質混凝土結構及嚴重風化的結構。混凝土結構采用錨栓技術時,其混凝土強度等級:對重要構件不應低于C25級;對一般構件不應低于C20低級。承重結構用的機械錨栓應采用有鎖鍵效應的后擴底錨栓。這類錨栓按其構造方式的不同,又分為自擴底、模擴底和膠粘&模擴底三種(圖3-51);承重結構用的膠粘型錨栓應采用特殊倒錐形膠粘型錨栓。自攻螺釘不屬于錨栓體系,不得按錨栓進行設計計算。在抗震設防區的結構中,以及直接承受動力荷載的構件中,不得使用膨脹錨栓作為承重結構的連接件。當在抗震設防區承重結構中使用錨栓時,應采用后擴底錨栓或特殊倒錐形膠粘型錨栓,且僅允許用于設防烈度不高于8度并建于Ⅰ、Ⅱ類場地的建筑物。3.3混凝土結構的加固方法3.3.14裂縫修補技術
3.3混凝土結構的加固方法3.3混凝土結構的加固方法3.3混凝土結構的加固方法圖3-51后擴底錨栓3.4混凝土屋架的加固3.4.1混凝土屋架的常見問題1.普通混凝土屋架的常見問題1)對于跨度較大的屋架,由于受拉鋼筋較長,當制作屋架時胎模中豎直度控制不嚴或鋼筋折曲、下撓,則屋架在受荷后,受拉鋼筋先被拉直,使下弦桿產生裂縫,屋架發生較大撓度,嚴重時引起沿主筋方向的縱向裂縫,從而有害介質順裂縫侵蝕主筋,繼而保護層崩落。2)下弦桿焊接方法不當,致使焊點兩側的鋼筋的力線不在一條直線上,屋架受荷后輕者使其受力偏心,導致岀現裂縫,重者會因過大的應力集中而拉斷。3)施工質量低劣導致混凝土過早
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