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橋梁加固—粘鋼加固受力分析
對(duì)于粘鋼加固梁而言,雖然加固梁鋼板比鋼筋有應(yīng)力滯后現(xiàn)象,但在破壞時(shí),鋼板一般均能達(dá)到屈服強(qiáng)度,因此,其截面受力可按一般受彎構(gòu)件計(jì)算。因撕脫而造成加固梁破壞的原因主要有以下幾個(gè)方面:
(1)錨固長(zhǎng)度不夠
在混凝土表面粘結(jié)鋼板與埋在混凝土中的鋼筋相比,受力較為不利。鋼板的拉力僅僅依靠單面的粘結(jié)應(yīng)力來(lái)平衡。鋼板的合力與粘結(jié)應(yīng)力不在一條線(xiàn)上,它們形成一個(gè)力偶,使鋼板產(chǎn)生與梁的彎曲方向相反的變形。起著剝離鋼板的作用,容易使鋼板撕脫,因而要求有較長(zhǎng)的錨固長(zhǎng)度。
(2)粘結(jié)劑的質(zhì)量問(wèn)題
鋼板能否有效地參與原梁的工作,主要取決于鋼板與混凝土之間粘結(jié)力的抗剪和抗拉強(qiáng)度。膠黏劑的質(zhì)量對(duì)強(qiáng)度影響ji大,應(yīng)認(rèn)真選擇。由于原材料質(zhì)量、工藝操作變化,不同廠(chǎng)家管理不同,可能生產(chǎn)出來(lái)的結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量有較大波動(dòng),若質(zhì)量不佳,粘鋼加固受力時(shí),容易出現(xiàn)鋼板撕脫而破壞。為此現(xiàn)場(chǎng)使用的結(jié)構(gòu)膠應(yīng)該及時(shí)檢驗(yàn),其強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)不低于混凝土強(qiáng)度,但檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)膠的方法尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),只能參照已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。
(3)施工質(zhì)量的影響
粘鋼加固的效果與施工質(zhì)量密切相關(guān),粘鋼加固梁鋼板撕脫主要是施工質(zhì)量不佳引起的。其中表面處理,包括加固構(gòu)件結(jié)合處理及鋼板粘合處理,是關(guān)鍵的工序,應(yīng)根據(jù)構(gòu)件表面的新舊程度、堅(jiān)實(shí)程度、干濕程度,分別對(duì)待,認(rèn)真處理。粘貼、固定與加壓追蹤檢查,保證粘貼密實(shí)。否則非常容易出現(xiàn)粘貼鋼板受力撕脫。為了保證工程質(zhì)量,粘貼加固必須由傳業(yè)化施工隊(duì)伍施工。
對(duì)于粘鋼加固梁而言,雖然加固梁鋼板比鋼筋有應(yīng)力滯后現(xiàn)象,但在破壞時(shí),鋼板一般均能達(dá)到屈服強(qiáng)度,因此,其截面受力可按一般受彎構(gòu)件計(jì)算。因撕脫而造成加固梁破壞的原因主要有以下幾個(gè)方面:
(1)錨固長(zhǎng)度不夠
在混凝土表面粘結(jié)鋼板與埋在混凝土中的鋼筋相比,受力較為不利。鋼板的拉力僅僅依靠單面的粘結(jié)應(yīng)力來(lái)平衡。鋼板的合力與粘結(jié)應(yīng)力不在一條線(xiàn)上,它們形成一個(gè)力偶,使鋼板產(chǎn)生與梁的彎曲方向相反的變形。起著剝離鋼板的作用,容易使鋼板撕脫,因而要求有較長(zhǎng)的錨固長(zhǎng)度。
(2)粘結(jié)劑的質(zhì)量問(wèn)題
鋼板能否有效地參與原梁的工作,主要取決于鋼板與混凝土之間粘結(jié)力的抗剪和抗拉強(qiáng)度。膠黏劑的質(zhì)量對(duì)強(qiáng)度影響ji大,應(yīng)認(rèn)真選擇。由于原材料質(zhì)量、工藝操作變化,不同廠(chǎng)家管理不同,可能生產(chǎn)出來(lái)的結(jié)構(gòu)膠質(zhì)量有較大波動(dòng),若質(zhì)量不佳,粘鋼加固受力時(shí),容易出現(xiàn)鋼板撕脫而破壞。為此現(xiàn)場(chǎng)使用的結(jié)構(gòu)膠應(yīng)該及時(shí)檢驗(yàn),其強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)不低于混凝土強(qiáng)度,但檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)膠的方法尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),只能參照已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。
(3)施工質(zhì)量的影響
粘鋼加固的效果與施工質(zhì)量密切相關(guān),粘鋼加固梁鋼板撕脫主要是施工質(zhì)量不佳引起的。其中表面處理,包括加固構(gòu)件結(jié)合處理及鋼板粘合處理,是關(guān)鍵的工序,應(yīng)根據(jù)構(gòu)件表面的新舊程度、堅(jiān)實(shí)程度、干濕程度,分別對(duì)待,認(rèn)真處理。粘貼、固定與加壓追蹤檢查,保證粘貼密實(shí)。否則非常容易出現(xiàn)粘貼鋼板受力撕脫。為了保證工程質(zhì)量,粘貼加固必須由傳業(yè)化施工隊(duì)伍施工。
橋梁加固原因引起梁結(jié)構(gòu)問(wèn)題的原因 當(dāng)梁板結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于撓度偏大,裂縫寬度過(guò)寬、過(guò)長(zhǎng),鋼筋嚴(yán)重銹蝕,受壓區(qū)砼壓碎等情況時(shí),需要加固。而引起這些問(wèn)題的原因主要有以下幾種:
1、設(shè)計(jì)、施工方面
由于設(shè)計(jì)時(shí)荷載未考慮周全,計(jì)算模型、計(jì)算簡(jiǎn)圖有誤,計(jì)算公式運(yùn)用不符合應(yīng)用該公式的條件,尤其是現(xiàn)在應(yīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí),數(shù)據(jù)輸入有誤等。施工時(shí)砼強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,負(fù)筋放錯(cuò)位置或在施工時(shí)被踩下,砼截面尺寸偏小,尤其是板的厚度達(dá)不到要求,鋼筋少配或誤配,材料使用不當(dāng)?shù)染梢鸾Y(jié)構(gòu)不滿(mǎn)足使用條件。
2、嚴(yán)重超載或使用功能改變
當(dāng)結(jié)構(gòu)由于不當(dāng)使用造成嚴(yán)重超載時(shí),容易造成結(jié)構(gòu)的承載力不足,而使用功能的改變是指工業(yè)廠(chǎng)房由于技術(shù)改造、生產(chǎn)工藝改變,民用建筑由于用途的改變,如陽(yáng)臺(tái)要改為廚房等。
3、周?chē)h(huán)境影響
在外部環(huán)境及使用條件下,結(jié)構(gòu)材料時(shí)刻都受外部環(huán)境的侵蝕,致使材料性能惡化,達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。如冶煉、化工等工廠(chǎng)的酸、堿或氣體對(duì)鋼筋砼或鋼結(jié)構(gòu)的侵蝕,高溫、高濕、凍融循環(huán)、晝夜溫差的變化使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫等。
4、地基的不均勻沉降
由于地基的不均勻沉降,引起結(jié)構(gòu)承載力不足,出現(xiàn)裂縫等。
1、設(shè)計(jì)、施工方面
由于設(shè)計(jì)時(shí)荷載未考慮周全,計(jì)算模型、計(jì)算簡(jiǎn)圖有誤,計(jì)算公式運(yùn)用不符合應(yīng)用該公式的條件,尤其是現(xiàn)在應(yīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí),數(shù)據(jù)輸入有誤等。施工時(shí)砼強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,負(fù)筋放錯(cuò)位置或在施工時(shí)被踩下,砼截面尺寸偏小,尤其是板的厚度達(dá)不到要求,鋼筋少配或誤配,材料使用不當(dāng)?shù)染梢鸾Y(jié)構(gòu)不滿(mǎn)足使用條件。
2、嚴(yán)重超載或使用功能改變
當(dāng)結(jié)構(gòu)由于不當(dāng)使用造成嚴(yán)重超載時(shí),容易造成結(jié)構(gòu)的承載力不足,而使用功能的改變是指工業(yè)廠(chǎng)房由于技術(shù)改造、生產(chǎn)工藝改變,民用建筑由于用途的改變,如陽(yáng)臺(tái)要改為廚房等。
3、周?chē)h(huán)境影響
在外部環(huán)境及使用條件下,結(jié)構(gòu)材料時(shí)刻都受外部環(huán)境的侵蝕,致使材料性能惡化,達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。如冶煉、化工等工廠(chǎng)的酸、堿或氣體對(duì)鋼筋砼或鋼結(jié)構(gòu)的侵蝕,高溫、高濕、凍融循環(huán)、晝夜溫差的變化使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫等。
4、地基的不均勻沉降
由于地基的不均勻沉降,引起結(jié)構(gòu)承載力不足,出現(xiàn)裂縫等。
橋梁加固粘貼鋼板加固設(shè)計(jì)
(1)一般將鋼板粘貼在被加固梁的受力部位的外邊緣,以便充分發(fā)揮粘貼鋼板的強(qiáng)度與作用,同時(shí)封閉粘貼部位的裂縫和缺陷,約束混凝土變形,從而有效地發(fā)揮粘貼鋼板梁的抗彎、抗剪等性能。
(2)為了提高梁的抗彎能力,一般在其受拉緣表面粘貼鋼板,使鋼板與梁形成整體來(lái)受力,此時(shí)以鋼板與混凝土黏結(jié)處的混凝土局部抗剪切強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)。合理與的設(shè)計(jì)應(yīng)控制在鋼板發(fā)生屈服變形前,黏結(jié)處混凝土不出現(xiàn)剪切破壞。
(3)當(dāng)梁的主拉應(yīng)力區(qū)斜筋不足,為了加固和增加梁的抗剪切強(qiáng)度時(shí),可將鋼板粘貼在梁體的側(cè)面,并垂直于剪切裂縫的方向斜向粘貼(斜度一般為45°~60°),以承受主拉應(yīng)力。
(4)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí),鋼板可作為鋼筋的斷面來(lái)考慮,將鋼板換算成鋼筋,但此鋼板僅承受原梁承受不了的那部分活載。
(5)在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí),加固用的前板可按實(shí)際需要采用不同的形狀,但鋼板的厚度必須比計(jì)算出的厚度大些。用于抗彎能力補(bǔ)強(qiáng)的鋼板尺寸應(yīng)盡可能薄而寬,厚度一般為4~6 mm,較薄的鋼板有足夠的彈性來(lái)適應(yīng)梁體表面形狀。用于抗剪能力提高的鋼板厚度宜厚點(diǎn),可依設(shè)計(jì)而定,一般采用10~15 mm。
(6)設(shè)計(jì)鋼板長(zhǎng)度時(shí),應(yīng)將鋼板的兩端延伸到低應(yīng)力區(qū),以減少鋼板錨園端的黏結(jié)應(yīng)力集中,防止黏結(jié)部位的混凝土出現(xiàn)裂縫或粘貼鋼板被拉脫現(xiàn)象的發(fā)生。
(7)如何確保鋼板和被加固的梁體形成整體受力是加固成功與否的關(guān)鍵。所以,在進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí),除應(yīng)考慮鋼板具有足夠的錨固長(zhǎng)度、黏結(jié)劑具有足夠的黏結(jié)強(qiáng)度和耐久性外,為避免鋼板在自由端脫膠拉開(kāi),端部可用夾緊螺栓固定,或設(shè)置U形箍板、水平錨固板等;并在鋼板上按一定的距離用螺栓固定,確保鋼板與混凝土之間的黏結(jié)力滿(mǎn)足抗拉或抗剪強(qiáng)度的需要。
(1)一般將鋼板粘貼在被加固梁的受力部位的外邊緣,以便充分發(fā)揮粘貼鋼板的強(qiáng)度與作用,同時(shí)封閉粘貼部位的裂縫和缺陷,約束混凝土變形,從而有效地發(fā)揮粘貼鋼板梁的抗彎、抗剪等性能。
(2)為了提高梁的抗彎能力,一般在其受拉緣表面粘貼鋼板,使鋼板與梁形成整體來(lái)受力,此時(shí)以鋼板與混凝土黏結(jié)處的混凝土局部抗剪切強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)。合理與的設(shè)計(jì)應(yīng)控制在鋼板發(fā)生屈服變形前,黏結(jié)處混凝土不出現(xiàn)剪切破壞。
(3)當(dāng)梁的主拉應(yīng)力區(qū)斜筋不足,為了加固和增加梁的抗剪切強(qiáng)度時(shí),可將鋼板粘貼在梁體的側(cè)面,并垂直于剪切裂縫的方向斜向粘貼(斜度一般為45°~60°),以承受主拉應(yīng)力。
(4)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí),鋼板可作為鋼筋的斷面來(lái)考慮,將鋼板換算成鋼筋,但此鋼板僅承受原梁承受不了的那部分活載。
(5)在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí),加固用的前板可按實(shí)際需要采用不同的形狀,但鋼板的厚度必須比計(jì)算出的厚度大些。用于抗彎能力補(bǔ)強(qiáng)的鋼板尺寸應(yīng)盡可能薄而寬,厚度一般為4~6 mm,較薄的鋼板有足夠的彈性來(lái)適應(yīng)梁體表面形狀。用于抗剪能力提高的鋼板厚度宜厚點(diǎn),可依設(shè)計(jì)而定,一般采用10~15 mm。
(6)設(shè)計(jì)鋼板長(zhǎng)度時(shí),應(yīng)將鋼板的兩端延伸到低應(yīng)力區(qū),以減少鋼板錨園端的黏結(jié)應(yīng)力集中,防止黏結(jié)部位的混凝土出現(xiàn)裂縫或粘貼鋼板被拉脫現(xiàn)象的發(fā)生。
(7)如何確保鋼板和被加固的梁體形成整體受力是加固成功與否的關(guān)鍵。所以,在進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí),除應(yīng)考慮鋼板具有足夠的錨固長(zhǎng)度、黏結(jié)劑具有足夠的黏結(jié)強(qiáng)度和耐久性外,為避免鋼板在自由端脫膠拉開(kāi),端部可用夾緊螺栓固定,或設(shè)置U形箍板、水平錨固板等;并在鋼板上按一定的距離用螺栓固定,確保鋼板與混凝土之間的黏結(jié)力滿(mǎn)足抗拉或抗剪強(qiáng)度的需要。
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