加固技术范文1
关键词:抗震加固技术;传统技术;新技术
引言
在欧美发达国家当中,建筑物加固已经成为了土木行业的主流项目。而我国对于建筑物加固技术的发展较晚也较慢,上个世纪六十年代,在发生了唐山大地震之后,国人开始意识到建筑物抗震加固的重要性和必要性。当时所探讨内容还较为基础,主要着手于基本技术,以及从管理上提高建筑物的抗震能力。2008年汶川地震之后,现实的残酷再一次让人们意识到提高建筑物抗震能力的重要性。
一、传统抗震加固技术
(一)混凝土结构
在该结构当中,目前使用率较高、使用范围较广的主要有置换混凝土加固法、外包钢加固法等。
第一,增大截面法。该方式主要是在原有的基础之上,加大混凝土结构或者构筑物的截面,从而提高其承载力,进而达到抗震加固的作用。这种方式较为适用混凝土结构的梁、板等构件,以及一般建筑物的加固。
第二,外包钢加固法。该方法主要在需要进行加固的构件四周包上角钢,进而增加其承载力,增大延性与刚度。这种方式较为适合梁、混凝土柱等,其主要的优势是施工简单、操作便利,工作量相对较小,湿作业少,并且受力性能也较好。针对部分构件无法增大截面的情况,但又必须进行加固的时候,该种方式也非常适用。不足的地方是加固的成本相对偏高,它使用的防护措施类似钢结构,用于承受静力作用的一般受弯、受拉构件。要求环境温度不能够高于六十度,湿度也不能超过百分之七十,同时没有出现化学腐蚀现象,否则应当采取有效防护措施。在选择结构胶的时候,要先进行试验,确定能够充分满足使用条件,并且能够有效的保障加固效果方可使用。对于原构件混凝土结构构件强度
第三,置换混凝土加固法。该方式主要针对部分构件材料的强度和延性相对较差,然后选择强度、性能等都更为优良的混凝土材料进行置换,从而达到不变动其净空高度,原构件的截面也无明显增大的目的。较为适用受压区混凝土强度不够,或者梁、柱等存在严重缺陷的情况。在使用该方法的时候,需要有效地支顶原构件。在对墙、柱等进行加固时,需要全程掌控承重状态,对于置换界面处不应当出现拉应力,如果出现控制困难的现象,要及时的采取支顶措施,避免负荷过高。
第四,粘钢加固法。该方法首先需要选择性能良好的钢板,然后选择高性能的环氧类粘接剂,最后将钢板和构件表面相互粘结在一起,使二者形成一个统一的整体,通过钢板的作用进而提高构件承载力和刚度。该方式的优势主要有,施工简单而便利、花费时间少、对原构件改变较少。所使用的结构胶固化速度快,在固化完成之后建筑物即可投入使用。
第五,粘碳纤维加固法。该方式主要通过将原构件和碳纤维片粘结,利用碳纤维增加构件的拉抗力。这种方法几乎不会改变原构件的重量,目前的使用范围广,对于各种受力性质的混凝土结构构件都使用。
(二)砖混结构
通常地,主要采用钢筋网水泥砂浆法,在砖墙的两面敷设钢筋网片,然后涂抹上高强砂浆面层,从而有效的增加其承载力。一般情况,该种方式主要和圈梁、构造柱加固法一起使用。此外,混凝土板墙加固法也较常使用,主要通过在墙砖之上,敷设一层70mm左右的配筋混凝土薄墙板。其优势是既可以提高整个墙体的承载力,又可以与构造柱和圈梁一起作用,从而有效的加强整体延性。最后一种是砖柱的加固,主要通过外包混凝土加固,较为适用于小偏心受压砖柱和轴心受压砖柱,能显著地增加整体的承载力。为了有效的提高砖柱的承载力,还可以将外包的混凝土换为包钢。
二、抗震加固新技术
(一)基础隔震技术
基础隔震技术主要是在基础和上部结构之间,通过设置隔震装置的方式,从而实现在发生地震的时候,将地震的破坏作用阻隔,避免其破坏上部结构,进而达到消减地震反应的目的。该种技术最早使用在十九世纪九十年代初期,美国的犹他州盐湖政府大楼就使用了该技术。该技术通过设置铅芯橡胶支座和叠层橡胶支座,从而减弱扭转振动反应。针对该种技术,目前我国应用较少。
(二)消能减震技术
在抗震设计当中较为传统的技术是,主要依靠结构延性,从而起到消耗、分散地震能量的作用。但这种方式一个较大的不足之处就是,当建筑物受到地震的侵袭时,虽然结构本身消耗和分散了地震的能量,但其自身也会遭受严重的损伤。为了有效避免结构的损伤,可以将阻尼器附加在结构之上,然后由阻尼器替代结构消耗和分散地震的能量,对结构起到了较好的保护作用。较为常用的阻尼器主要有摩擦阻尼器、金属屈服阻尼器等。
近几年来,消能减震技术被广泛的使用,较之于传统技术,该技术主要具有以下几个方面的优点。第一,在施工过程当中,没有湿作业,可以保障建筑物在施工过程中各个功能正常使用。第二,建筑物的外观不会发生明显的变化,实现了改善使用功能以及加强抗震能力的协调。第三,消能效果显著,经过合理设计之后的结构,能够充分满足各种设防烈度下的抗震需求。第四,大大缩短了工期,减少了加固成本。
(三)高强不锈钢绞线加高强聚合物砂浆加固技术
该方式首先需要编织高强不锈钢绞线网,然后使用膨胀螺栓对其进行固定,最后抹上30mm左右的高强聚合物砂浆。其原理主要是,由于需要加固的构件表层是混凝土,而混凝土和高强聚合物砂浆具有黏合力,从而将构件接收到的外力作用进行传递,最后由不锈钢绞线承载。
结束语
综上所述,随着科技的发展,人们对于建筑物的安全性要求越来越高,尤其是在经历了唐山大地震和汶川地震之后,对于建筑物的抗震加固也变得越来越重要和必要。我国的抗震加固技术发展较晚较慢,传统的抗震加固技术主要有混凝土结构的抗震加固技术和砖混结构的抗震加固技术,主要通过加宽截面、外包钢等方式,最终达到提高建筑物承载力的目的。而新的抗震加固技术则主要从隔离地震作用力、消散减弱地震作用力等方面着手,除了加强建筑物的承载之外,更多的是起到减弱和分散地震力,从根源上降低地震的破坏力。针对各地地震频发的现状,还要求设计人员不断地研究和提升抗震技术,以求最大限度地降低地震带来的损害。
参考文献:
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加固技术范文2
关键词 加固理论 施工工艺 技术应用 建筑物
建筑是人类社会发展的需要,也是人类生存的需要。人有生老病死,建筑物也存在着安全性和耐久性。人病了可以寻医问诊,而建筑物如果生“病”了,应该及时寻找“建筑医生”,其是解决建筑物安全隐患的专业机构。“建筑结构加固”与建筑鉴定评估技术是一个有机整体,对于建筑隐患的诊治标本兼治,两者密不可分。
“建筑结构加固”概念产生是现今建筑行业发展必然的产物,顾名思义,建筑结构加固可以理解为建筑物通过加强达到牢固的意思。“建筑结构加固”的发展促进了建筑行业多元化的发展,这一新兴行业在建筑行业的发展中孕育而出。据不完全统计:西方发达国家已由40年前的大兴土木建设,转变为现阶段原有建筑的修缮、改造和加固,其改造、加固市场份额是新建的若干倍而且还在增长。其意义不只是成本的节约,更体现在不可造资源的节约与建筑文化底蕴的累积,这恰好也是“建筑结构加固”真正的内涵。
一、建筑结构加固发展历程
50年来,结构的加固与改造技术得到了相应的发展。 除了单层居民住宅的普通修缮外,上一世纪50年代至60年代加固较多的是单层工业厂房中的薄腹梁和混凝土柱。常见的薄腹梁加固方法为体外拉杆方法,拉杆中施加的拉力多采用电热张拉法。常见的混凝土柱加固方法有外包钢法和外包混凝土法或称为增大截面法。
此外,尚有环氧砂浆修补法,此法常用于掺加氯盐混凝土构件的修复。这些方法目前还在使用,但从理论上和操作工艺上都有了改善和提高。如混凝土柱的外包钢加固方法,初始阶段的计算方法是分别计算混凝土柱和外包钢,外包钢按钢结构计算;当外包装的缀板加密并出现湿式的施工方法时,其计算按整体构件考虑;当缀板施加拉力时,可按约束混凝土进行计算。
70年代中后期,砌体结构抗震加固的问题日益突出,特别是砖墙的加固问题。中国建筑科学研究院等单位开发了钢筋网水泥砂浆抹面层(俗称“夹筋墙”)加固技术,该技术至今仍广泛用于砌筑墙体的加固。
80年代初,辽宁省建筑科学研究院首先引进了法国混凝土构件加固技术,并用于实际工程。这种技术使混凝土受弯构件的抗弯能力加固得到简化。此后,辽宁省建筑科学研究院还和中国科学院大连物化所研制成功用于混凝土构件粘钢加固的JGN结构加固胶,使粘钢加固技术得以在国内迅速推广应用。由粘钢加固技术派生出来了锚粘带钢加固技术和劲性外包钢加固技术。前一技术将锚栓固定技术与粘钢加固技术相结合,用于受弯构件抗弯和抗剪能力不足的加固。后项技术将前项技术与钢-混凝土组合结构技术相结合,用于受弯构件抗弯抗剪能力不足和钢度不足的加固。
JGN结构植筋胶的使用,使得锚栽钢筋的推广相当普及,同时带动了混凝土构件裂缝修补技术的发展。
90年代初,中国建材院研制出高流动性微膨胀快强浆料,如无收缩高强灌浆料,简称CGM等,使得混凝土构件的局部修补技术得以全面革新,该项新材料面世使得混凝土柱的制约加固技术成为现实。
90年代中后期,纤维类材料用于加固的研究掀起了高潮,冶金建筑研究院引进碳纤维加固技术,河北省建筑科学研究院开发了丙纶纤维混凝土加固技术,中国建筑科学研究院开发了玻璃纤维水泥砂浆面层组合砌体加固技术,如深圳海川公司引进了碳纤维改进型芳纶布加固新技术等。
国外金属化学锚栓进入中国市场,这一技术在结构的加固与改造中得到应用。
近几年,建筑物改造过程中出现局部构件原始人工凿除的做法,逐渐被新型机槿式无损切割方式所取代,无损切割系统可有效解决钢筋混凝土开洞或楼板梁柱拆除,不会对保留构件造成损伤,且安全高效。这一技术越来越广泛地应用于建筑加固市场。
二、建筑结构加固理论与施工工艺
随着结构加固技术的发展,结构的改造技术也相应得到了发展,加固技术在结构的改造中发挥了作用。此外,替代结构技术、改变传力途径技术、预应力技术、托梁拔柱技术、结构增层和加层技术,在结构的改造中由广大的科技人员和工程技术人员发明和创造出来。
加固改造技术的标准化是该项技术成熟的标志,颁布在用的加固改造技术规程规范有:
《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006);《古建筑木结构维护与加固技术规范》(GB50165-2006); 《混凝土结构加固技术规范》(CECS25:90); 《钢结构加固技术规范》(CECS77:2002); 《多层砖房结构加层技术规范》(CECS78:2001); 《砌体结构加固技术规范》(CECS25:2006); 《建筑抗震加固技术规程》 (JGJ 116-98);《混凝土结构后锚固技术规程》 (JGJ 145=2004)等规程、规范。
新型加固材料的研制是推动加固技术发展的动力。以往的经验告诉我们,检测鉴定技术的发展依赖于检验测试仪器的发展,加固技术的发展依赖于新材料的发展。由轻质、高强、抗腐蚀、耐高温的新材料构成的效果好、易施工的加固方法可推动加固材料的发展。
加固改造理论的提高是该项技术发展的另一个方面。目前的加固基本上是针对构造和承载能力不足的构件,缺乏从结构总体上的把握与判别。在结构设计领域则有相应的理论,如建筑抗震设计中的概念设计,混凝土结构设计中的强柱弱梁强节点等。目前的加固有时会适得其反。例如:对多层砖混结构的某一层墙体做夹筋墙加固,使得该层墙体的钢度大幅度增加,形成与相临楼层的钢度差,对结构的抗震不利。此外还有加固后构件的承载能力提高,防火等级大幅度下降等问题。这些问题需要从总体上把握,依靠加固理论的提高来解决。
建筑物加固的原因有许多形式,有混凝土结构加固,墙体(砌体)加固,基础加固等等.加固的方法也分为很多种,因加固类型的不同而不同。如混凝土结构加固有:
1、加大截面加固法 :该法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;
2、置换混凝土加固法:该法的优点与加大截面法相近,适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
3、作量较小,适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
4、粘贴钢板加固法:该法施工快速,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
5、粘贴纤维增强塑料加固法:除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
6、绕丝法:该法的优缺点与加大截面法相近,适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。
7、植筋及锚栓锚固法:该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土结构构件的二次锚固。
三、结构加固技术应用浅析
1、加固能提高结构的承载力
1.1籍此验证泉州某银行加固技术应用可满足功能需求及设计要求。某银行因地下室要求加大库存容量,需对地下室一层梁板进行加固。根据加固设计意图,主要加固方法:楼板粘贴碳纤维布,框架梁粘贴钢板加固及加大梁截面3种加固方法。在混凝土楼板加固时,首先凿除原有粉刷层,直到露出新鲜混凝土面,检查混是否存在麻面、蜂窝及空鼓现象。如有麻面、蜂窝、空鼓现象,应对薄弱位置预先清洗干净待干,并用结构胶修复补平。接着涂刷碳纤维布底胶,如局部不平整采用找平胶补平,后涂刷浸渍胶,压贴碳纤维布时采用专用的滚筒顺碳纤维方向进行多次滚压,挤除气泡,使浸渍胶充分浸透碳纤维布。多层粘贴时重复上述步骤,并在最后一层碳纤维布表面均匀涂抹浸渍胶。
1.2进行框架梁粘贴钢板。首先打磨梁面混凝土直到露出新鲜面,表面不平时采用高强环氧树脂砂浆修补,钢板打磨时宜粗糙,打磨纹路尽量与钢板受力方向垂直,打磨后用脱脂棉沾丙酮擦拭干净,然后配胶粘贴。加固施工前,应考虑对预粘框架梁进行卸荷,避免梁加固后出现应力滞后问题。
1.3框架梁采用加固截面法。加固设计单位考虑到原混凝土强度高,且新旧混凝土结合问题,采用浇筑高强无收缩自密性灌浆料。因灌浆料本身具有微膨胀性,解决了新旧混凝土易产生现象,14天强度达到C45,满足设计要求,证实新材料新工艺在改造加固中的应用是切实有效的。
以上粘贴碳纤维布加固法、粘贴钢板加固法及加大截面加固法在建筑中的综合应用实例,有力验证加固确实能有效提高建筑物的结构承载力,满足建筑物使用的功能要求,经实际应用说明加固的重要作用。
2、泉州地区普遍存在的加固特点
加固能提高结构的抗震性能,使建筑物符合安全使用要求,结构加固给予建筑物第二生命,能有效延长建筑物的使用寿命。
现泉州地区仍然存在着许多老旧建筑物,有的砖混结构未设置圈梁构造柱的,有的块石堆切墙体,且楼板采用钢筋混凝土筑造的石头房,这些形式在泉州地区是普遍存在的,砌体结构本身抗震能力差,使得建筑存在严重的安全隐患甚至是危房,很大程度地危及广大人民的生命财产安全,这已经是十分棘手的社会问题。
砌体结构加固方法现已广泛应用于达不到安全使用要求的砌体建筑,砌体结构常用的加固方法有以下几种:
2.1钢筋混凝土外加层加固法。该法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验,适用于柱、带壁墙的加固。
2.2钢筋水泥砂浆外加层加固法。 该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,提高承载力不如前者。适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。
2.3增设圈梁加固。当圈梁设置不符合现行设计规范要求,或纵横墙交接处咬搓有明显缺陷,或房屋的整体性较差时,应增设圈梁进行加固
2.4增设构造柱加固。当砖混结构未按抗震要求设置构造柱,内外墙转角或交接部位可采用设置构造柱与圈梁、地梁连为一体的做法来提高整体抗震能力。
2.5增设梁垫加固。当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时,应增设梁垫进行加固。
2.6砌体局部拆砌。当房屋局部破裂,在查清其破裂原因后,尚未影响承重及安全时,可将破裂墙体局部拆除,并按提高砂浆强度一级用整砖填砌。
2.7砌体裂缝修补。在进行裂缝修补前,应根据砌体构件的受力状态和裂缝的特征等因素,确定造成砌体裂缝的原因,以便有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。
以上几种方法在福建泉州地区的学校及众多民宅抗震加固中广泛使用。通过抗震加固后效果良好,不但有效提高了加固建筑物的抗震能力和结构承载力,而且为社会节省了大量的重建设资金和不可造资源。
建筑加固是一门特殊的行业,它需要特殊的材料及特殊的工艺。建筑加固质量的控制影响着加固的效果。有效监控、提高加固质量应遵循以下原则。
1.要按照设计图纸及技术交底要求谨慎编制加固施工方案;
2.要根据现行加固施工规范,施工工艺及标准组织施工;
3.加固材料要有出厂合格证及检验报告,进场后见证取样送检,合格方使用于加固中,并注意加固材料的妥善保存;
4.加固施工完毕后,需注意过程养护及成品保护。
四、结语
加固技术范文3
论文关键词:桥梁加固,技术方法
随着我国交通建设的快速发展,桥梁施工的对象也越来越复杂,技术也越来越高,人们对现代桥梁的质量和寿命也越来越重视。特别是行车密度以及吨位不断增加,桥梁负荷日趋加重,加之旧桥部分老化、破损或受原设计标准的限制,不少桥梁由于耐久性不足最终导致结果失效,有相当数量桥梁损坏严重或处于超期运营状态。
旧桥加固技术是原桥的承载能力不够或结构病害影响使用功能而进行修复。根据国外经验和我国的具体情况,对原旧桥实行补强加固提高荷载等级来解决目前道路桥梁所面临的问题是经济可取的。
2.桥梁工程加固的原因分析
2.1以前设计荷载等级和标准偏低。随着交通事业的发展,车辆行驶密度加大,荷载吨位不断增加等现实情况,超出了预期设计荷载等级,结果导致桥梁的的损坏。还有另一个原因是超出了桥梁的使用寿命,一般桥梁设计寿命为50年左右,再有桥梁受到雨水的侵蚀、日晒等因素的影响,已建桥梁会不断损坏和老化,其承受力、刚度、延性和稳定性不断下降。
2.2非人为因素引起的结构损坏。如大气腐蚀、温度、温度的变化、水流的冲刷和淤积等。
2.3施工中存在不足,施工技术装备的简陋以及施工工艺简单。由此造成底板预应力钢丝混凝土保护层厚度偏薄,预应力钢丝外露锈蚀,梁底外观不光滑;普通钢筋混凝土板部分桥梁梁底裂缝渗水;存在纵向裂缝、腹板斜裂缝和横向裂缝,甚至腹板斜裂缝已裂通腹板。
3.桥梁加固的技术方法
桥梁加固技术从总体上说,主要有以下几种:
3.1加大截面法
加大截面法是通过在梁顶(桥面)上加铺一层钢筋混凝土层,使其与原有主梁形成整体,从而达到增大主梁有效高度和抗压截面,增加桥面整体刚度,提高桥梁承受能力的一种方法。当钢筋混凝土受到弯构件受压区加混凝土现浇层时,可以增加截面有效高度,扩大截面面积,最终实现提高构件的正截面抗弯,并且其斜截面也抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。
适用性:适用于桥下净空较高,允许增加主梁高度的情况。
优缺点:加固效果比较明显,但施工工艺复杂,技术要求较高。对桥下净空限制的桥梁不适用。
3.2碳纤维加固法
粘贴碳纤维加固技术是指采用高性能粘接剂将碳纤维布粘贴在建筑结构物表面,当结构荷载增加时,两者共同工作,提高构建承载力,从而达到加固补强的目的。纤维复合材料的力学特点是其应力应变量完全无弹性,不存在屈服点和塑性区。由于纤维复合材料具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异物理力学性能,以及现场施工便捷,因此是旧桥加固补强的理想材料。碳纤维加固法的性能是保证纤维复合材料与混凝土共同工作的关键,也是两者传力途径的薄弱环节,因此粘结材料应有足够的刚度和强度保证纤维复合材料与混凝土间力的传递,同时应有足够的韧性,不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。
3.3粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固是采用粘接剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物得受拉力边缘或薄弱部位。使之与结构物形成整体,从而提高梁的承载能力的一种加固方法。该方法具有施工简便,快速,不影响结构外形,加固费用低,不减小桥梁净空以及增加荷载不多等优点,不足之处是粘结剂的质量及耐久性是影响加固效果的主要因素。
3.4预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆多结构构件或整体进行加固的方法,特点是通过预应力手段强迫后加部分拉杆或撑杆受力,改变原结构内力分布并降低原结构应力水平,致使一般加固结构中所有的应力滞后现象得以完全消除。因此后加部分与原结构能更好的共同工作,结构的总体承载力可显著提高,预应力加固法具有加固,卸载,改变结构内力的三重效果,适用于大跨结构加固,以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力状态下的加固,施工设备简单,可有效的提高梁的抗弯刚度。
3.5扩大基础加固
扩大基础加固的主要内容为增大基础的受力面积来提高桥梁基础的承载力,防止桥梁基础进一步沉降。此方法适用于基础载力力不足或埋置太浅,而墩台又是砖石或混凝土刚性实体或基础时的情况。扩大基础加固对原基础基本不影响,施工安全性高。
4.结束语
我国的桥梁建设正由大规模兴建为主的时期逐步进入到建设和养护维修同时进行的时期。实践表明,采用适当的加固技术,对恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力,延长桥梁的使用年限,以满足现代化交通运输的需要是可行的。这样可以节省大量的资金投入,又可以通过加固和改造旧桥消除安全隐患。总而言之,在科技不断进步的今天,桥梁加固也在不断的翻新,我们应该在现有的基础上不断学习,总结经验和技术改进。在使用新技术的同时,要不断把旧的技术问题进行改造,使其能更好的为我国桥梁加固问题提供技术支持,保证我国有问题的桥梁通过改造工作依然能够安全使用。
参考文献:
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加固技术范文4
一、我国建筑工程结构加固技术的发展现状
随着我国建筑行业的迅速发展,人们对建筑工程结构加固的要求越来越高,我国政府也对建筑工程施工方面给予了相对较高的关注。目前,我国已经颁布了一些相关的行为规范,包括《建筑抗震加固技术规程》、《混凝土结构加固技术规范》等,都对建筑工程施工过程中所采用的加固方法、所遵循的加固基本原则、所使用的加固材料、以及施工安全和工程验收等环节做出了十分明确的规定和要求。这能够在很大程度上促进和推动我国建筑工程结构加固技术的发展和应用。然而,由于人们大多都习惯了使用传统的加固经验,在混凝土结构加固实践中不能很好的做出改变,也没有从更深的层次对加固技术进行探索分析,导致我国的加固技术进步缓慢。这使得我国建筑工程加固技术仍然处于相对较为落后的传统工艺阶段,技术含量较低。
二、建筑工程结构加固的意义和原因
所谓建筑工程加固技术,就是指通过采用各种技术措施来提高建筑工程的质量和可靠性,使建筑物能够满足安全性、耐久性、适用性等要求。进行建筑工程结构加固的意义在于满足对建筑结构强度的要求,依据我国建筑工程施工规范的规定,建筑工程结构设计应该遵循极限状态设计的原则,混凝土结构必须满足结构应用要求,以确保其符合相关规定的刚性、强度和耐久性标准。
然而,由于各种各样的原因,导致建筑物难以完全符合人们的需求,建筑结构不得不进行加固处理。在我国常见的加固原因包括以下几个方面。第一,设计过程中存在缺陷。建筑工程设计人员设计过程中,虽然已经综合考虑了建筑结构安全及使用的各种影响因素,但在实际应用时,由于各个结构的独特性,使其难以将所有的因素都通过设计中所采用的数学模型表现出来。第二,勘察造成的缺陷。勘察人员在建筑工程施工前期会对建筑场地进行实地勘察,收集建筑基地的实际地形资料,以根据实际情况适当调整施工方法,保证建筑物的质量。但是,若不能真实反映勘察过程中的地基土和地下水情况,那么,将极可能造成建筑工程的缺陷。第三,施工过程中造成的缺陷。主要包括了施工队伍缺少专业系统的培训、人员素质低下、施工管理混乱等原因。此外,建筑物的不当使用、恶劣的环境、自然灾害等因素也会对建筑物造成破坏,使其不得不进行加固处理。
三、我国目前常用的建筑工程结构加固方法
(一)外包钢加固法
外包钢加固法的加固原理是:通过在建筑构件的两角或四角外包上型钢,使建筑构件的受力性能大大增强,从而实现加固的目的。这种加固方法有湿式和干式两种,一般湿式加固法效果更好。外包钢加固法具有操作简便,现场工作量小的优点,适用于不能增大建筑构件截面积却又要较大程度增强承载力的情况,例如钢筋混凝土柱、梁、腹杆的加固等。
(二)加大截面加固法
加大截面加固法,顾名思义,就是在建筑构件的外面外包混凝土,从而使建筑构件的横截面积大大增加,配筋量也大幅度提升,进而使建筑构件的承载能力得到增强的一种加固方法。这种方法在我国较为传统,加固工艺也十分简单,因此应用范围极广。一般在梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固中都可使用这种方法。
(三)粘贴钢板加固法
这种加固方法的原理是用特制的建筑结构胶在混凝土构件表面粘贴钢板,令它们能够共同工作、整体受力,从而达到加固的目的,结构承载能力大幅度提升。粘贴钢筋加固法对建筑结构胶具有非常高的要求,其必须要满足粘结力强、强度高、耐老化、线膨胀系数小、弹性模量高等要求。
四、建筑工程加固方法的选择要点
目前,在我国常见的建筑工程结构加固技术有很多,它们各具特点,适用于不同的加固情况,对此,在进行加固方法的选择时,要仔细分析,进行可靠性鉴定,依据鉴定的结果和结构功能降低的原因,并综合考虑建筑结构布置特征、建筑主体结构传力承力特征、新增功能要求以及建筑物周围环境等各个方面的影响因素,以确保加固技术应用的结果能满足人们的实际需求。
加固技术范文5
关键词:桥梁加固新技术材料
On the bridge reinforcement techniques
WANG Sheng-Yun
Shenzhen Expressway Engineering Consultants Co.,Ltd., shenzhen
Abstract:As the growing traffic increases, the quality of construction and bridge design and other reasons, making the bridge reinforcement to be necessary, it is necessary for the reinforcement of existing bridges to undertake a study and discussion.
Key words: Bridge Strengthening、New Technology、Material
桥梁加固就是通过有效的措施,使受损桥梁结构恢复其原有的技术功能,或通过改变结构的传力途径而减少构件的荷载效应,或在已有结构的基础上提高结构的承载能力,以满足新的承载条件和使用功能的要求。随着桥梁应用年限的增长以及桥梁负荷的日趋增大,我国很多桥梁均涌现了破损,因此探究如何修复这些桥梁已成为当今桥梁设计的重要课题。通过对目前我国大部分桥梁修复的实例分析,桥梁加固是维修病害桥梁、提高桥梁承载能力的最基础、最常用的方法。
1、加固目的及意义
高速公路建设的不断完善、国内高速公路网的形成,使得高速公路承担起了主要的交通运输任务、经济的飞速发展带动了整个交通运输业的繁荣,在高速公路上涌现出大量大型、重型车辆,这些加速了高速公路桥梁严重破损、承载能力下降。若有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固,桥梁加固后,可以延长桥梁的使用寿命,用少量的资金投入,使桥梁能满通量的需求,还可以缓和桥梁投资的集中性,为国家带来宏大的经济和社会效益。因此,对桥梁结构的加固的研究及应用,是目前和今后面临的主要任务。
2、加固方案选择
加固方案和诸多因素有关,常考虑的重要因素:桥梁结构型式;桥位地形、水文、自然状态;桥梁目前状态分析探究结论;施工技巧程度;交通疏解;预期加固效果;资金投入量等。 合理的加固方案是将上述加固方法优化组合,体现出加固效果及经济效益。桥梁加固的方法有多种。对于具体的、不同的工程如何选用,应依照以下的原则:①经济适用性原则,采用加固方案应考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。②安全美观性原则。
3、桥梁加固传统技术的探讨
3.1、 体外预应力加固法。
体外预应力法的加固原理是在桥梁结构的受拉区施加体外预应力,使其产生与原桥的不利弯矩方向相反轴向压力和弯矩,以抵消部分自重应力,减小活载应力,从而能够较大幅度的提高桥梁结构承载能力。目前常用下撑式预应力拉杆加固法和外部预应力钢丝束加固法两种。 在合理安排施工流程的情况下,该方法可最大限度地减少对桥上交通的影响,甚至可以在有限开放交通的情况下组织施工,因此近年来国内工程实例较多。如深圳水官高速平沙M匝道桥的加固。但加固后体外预应力筋的防腐新问题必定程度上增长了后期养护费用。
3.2、增大截面加固法来源:省略
增大截面一般采用两种方式,一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁肋的高度和宽度。加厚桥面板进行补强时,先将原桥面铺装层凿除,在桥面板上浇筑一层新的混凝土补强层,使其与原T梁形成组合断面,用以提高抗弯刚度以达到补强的效果。后者则使梁肋下缘采用钢筋混凝土或黏贴钢板对截面进行加宽加高,用以提高截面的承载力,达到补强加固的效果。然而,由于增大截面法在施工过程中全部的作业需在梁底进行,施工难度较大且施工质量难以把持,因此,尽管在某些情况下费用并不太大,但以上因素制约了该技巧的广泛利用,一般用于T型截面梁的加固维修。如深圳水官高速T梁梁底黏贴钢板。
3.3、转变结构受力系统加固法
转变结构受力系统加固,实际就是通过改变桥梁结构体系以减少梁内应力。我们知道,简支梁的跨中弯矩较相同跨径连续梁大得多,若在旧桥加固中,将每两跨简支梁间用结构连续方法相连续,改变了原来简支梁桥的受力体系,支点处将产生负弯矩,则二期恒载及活载作用下跨中的正弯矩可减小20%~30%。这种技巧具有提高结构承载力,增大结构刚度,减小挠度等优点。但该加固方法施工改革时一般要涉及到桥面铺装的再处理,增长了改革费用且加固效果受负弯矩区施工质量的影响较大。如柳南高速公路龙公江一桥原简支结构变为双支座连续结构。
3.4、塞缝灌浆技术。
塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝,灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂、砂浆等,具体采用哪一种,应视实际情况而定。通常水泥浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝,由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂,采用水泥浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋土混凝土结构物,因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小,易灌满,粘结性好;环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。塞缝灌浆技术的通常做法是:先用1:1水泥砂浆勾缝,勾缝时须预留直径约6-8mm的灌浆孔,孔距视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6-1.0m,缝小处孔距为0.4-0.6m。待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋混凝土梁的裂缝较小,用环氧树脂勾缝,同时要留孔灌浆,孔距一般为0.25-0.3m,灌浆方法与灌水泥浆大致相同。在公路旧桥加固中,塞缝灌浆是综合处治的方法之一,用得比较普遍,通过试载及使用观察,效果较好。如深圳水官高速桥梁上部结构和下部结构的裂缝处理。
4、桥梁加固新技术的探讨
4.1、复合材料加固技术(FRP)
复合材料FRP由纤维及网型树脂两部分构成。目前常用的复合材料有E一玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维三种,其中又以碳纤维(CFRP)材料应用得最为广泛,这里作为代表着重介绍。
①、采用碳纤维布粘贴到混凝土结构表面,可对其进行受弯、受剪、刚度和抗震等加固,同时也可以提高混凝土结构的耐久性。②、相对传统加固方法而言,采用碳纤维布加固能最小程度的改变原有结构的应力分布,保证在设计荷载范围内与原结构共同受力。③、粘贴碳纤维布加固补强后的结构计算时仍然适用平截面假设,大量实验业已证明平截面假设在粘贴碳纤维布结构中依然成立。目前关于碳纤维布加固混凝土结构的计算方法主要是将碳纤维布按照一定的标准(例如强度或允许应力)近似换算成一定用量的钢筋,按照传统的钢筋混凝土受力分析模型进行理论分析,虽然是近似方法,但理论分析结果与实验数据吻合得较好。这种方法在一般情况下是适用的。
④、抗疲劳是衡量结构承载力的一个重要指标,实验研究结果表明,与普通钢筋混凝土相比,碳纤维布加固混凝土结构的抗疲劳性能将会提高。这主要是由于碳纤维材料本身抗疲性能优异。⑤、试验表明,用碳纤维布加固钢筋混凝土梁,对梁的刚度提高不大,故对实际工程中的构件进行加固设计时,除保证加固后梁的极限承载力满足规范外,对其刚度也要进行验算,以保证其刚度也满足规范。⑥、采用碳纤维布加固不能阻止混凝土的开裂,但可使裂缝宽度得到一定的控制,使裂缝的宽度和间距明显变小,裂缝变细、变密、变短。在正常使用条件下,裂缝宽度可控制在0.2mm以内,从而提高混凝土的耐腐蚀性。
4.2、SRAP加固方法。
SRAP加固方法是一种新的导入预应力概念的桥梁加固方法。其利用SR增强材料的高强特性和AP树脂砂浆防腐防水、粘合力强的特点,通过特殊的方法对SR高强材料施加预应力,从而达到对桥梁的加固。预应力的施加:把膨胀螺栓锚固于粱底两端,软钢丝的两端用螺旋扣环固定于膨胀螺栓上,通过把丝扣反向的螺旋扣环旋紧施加预应力。SRAP加固方法的特点主要是:AP树脂砂浆可以同时对混凝土建筑物进行修补和加固,粘结可靠;AP树脂砂浆与原混凝土构件的机械性能(弹性系数、热膨胀系数)类似,力学性能相同,采用了氧化铝粉混凝土,增加了耐化学性能,提高了收缩补偿效果,采用了聚糖增粘剂,提高了黏着力和结合力,使施工性能得到提高,对硬化材料给予保湿性,具有保湿砂浆的优秀性能;AP树脂砂浆可喷射,也可涂抹,施工方便;对加固平面没有特殊的平整性要求;自重增加很少;具有较高的疲劳荷载抵抗力。
4.3、植筋加固桥面技术
在桥面破坏修复中,通常是先完全凿除旧桥面再换铺新桥面,这样一是费工费时,二是经济效益也不理想。对此,有人提出采用植筋技术。在旧桥面上直接加一层新桥面,这样不仅充分利用了旧桥面,而且缩短施工时间,经济效益也很显著。采用植筋技术,对旧桥面进行简单的清洁处理,然后平行旧桥面钢筋,按计算深度和规定间距钻孔,再将钢筋植入孔内,再采用同级别的混凝土填孔,并浇筑新的桥面层。在这种桥面加固技术中,新旧桥面的连接是个薄弱环节,尤其是界面的抗剪强度。该方法的缺点是计算比较复杂,不仅要计算新桥面层的厚度以满足承载要求,而且剪力植筋应有适当的埋深,需经过计算确定。另外,植筋点的选择也是一个问题,既要避开原钢筋,还要与原钢筋保持一定的距离,以满足钻孔操作要求。最后,就是植筋后要往孔内注入混凝土,虽然混凝土量比较少,但是混凝土的膨胀和收缩徐变对结构的影响也是一个不得不考虑的问题。
随着新技术的广泛应用,但是仍有大量的问题有待我们去研究,如粘结剂性能的优劣直接关系到新材料能否发挥其优越的力学性能、新材料与混凝土之间能否协调变形、是否会出现滑移等协同工作性能;锚固性能对加固效果影响很大,为保证加固效果及充分发挥材料的优势性能,在加固设计时,应采取怎样措施尽可能地保证新材料的加固是我们面对的课题以及这样参数怎样在桥梁计算模型中科学表达,有待我们做大量的实验去研究,以保证桥梁加固的可行性。
5、加固效果评价
桥梁加固应在不断总结经验和技巧进步的基础上形成专门的技术规范,同时要重视对加固后的桥梁进行检测和观察,以断定加固的效果。桥梁加固后结构通常是用静载或动载实验,将实验成果和加固设计的计算成果进行对照,来判定桥梁加固成功和否。
6、结束语
我国交通运输量迅速增长,道路上行驶的车辆密度以及车辆轴重不断加大,势必造成公路桥梁日益不堪重负,桥梁加固维修问题已经成为我们普遍关注的问题。结合桥梁的实际情况科学的制定方案,确保危旧桥的改造工作科学合理、经济安全。
参考文献:
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[2] 李翠,桥梁加固技术[J].中国西部科技,2008(10)。
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加固技术范文6
1 桥梁需要加固的原因
桥梁是公路的咽喉,其使用功能的好坏直接影响整条线路的畅通,既有公路中设计标准较低的桥梁严重制约了公路运输事业的发展。我国公路桥梁 的设计标准随着国民经济的发展而不断提高:设计 荷载由汽- 6 、汽- 8 、汽- 10、汽- 13 发展到汽- 15、汽- 20 及汽- 超20 级;验算荷载也由拖- 30、拖- 60 、拖- 80 发展到挂- 100 和挂- 120。据调查,全国在20 世纪80 年代前建成的国道、省道和县级公路中永久性大、中型桥梁的设计荷载达到汽- 20 级、挂- 100 标准的仅占6. 53 % ,汽- l0 、履- 50 及以下荷载标准的桥梁占9. 17 % ,其余84. 3 %的桥梁基本上是汽- 13 级和汽- 15 级标准。由此可见,既有桥梁已不能适应当前的设计标准要求。同时,随着国民经济的发展,交通量和车辆载重不断加大,公路交通的负荷日趋增大,使部分早期设计修建的桥梁的既有损伤不断加重,加速了桥梁的老化、破损。特别是修建年代早、设计标准低的桥梁,病害严重, 已不能维持正常使用,而只能限速限载通行,甚至不得不关闭交通,严重影响和制约了交通运输和地方经济的发展。
受资金和材料资源的限制,上述桥梁不可能全部拆除重建,而期望尽量利用既有桥梁,通过技术手段对旧桥进行技术改造,恢复和提高其承载能力。
2 梁式桥上部结构改造技术
梁式桥上部结构加固改造技术主要有以下几种: ①扩大和增加原结构构件截面,以提高原结构的强度和刚度; ②以新的结构代替原抗力不足的结构; ③改变原结构的受力体系,使原结构受力减少; ④对原结构施加预应力,改善原结构的受力性能。 其中,前三项为常规加固技术。
预应力技术。
随着荷载等级的不断提高,桥梁工程逐渐向轻型、大跨度方向发展,预应力砼结构的应用越来越广泛,在今后的桥梁加固中,现有加固技术可能在很大程度上受到限制,因此,有必要开发和研究预应力技术在旧桥改造中的应用。
用预应力技术对结构进行加固主要是通过后张法中的体外预应力来实现的,其施工工艺:体外预应力的预应力钢束设于砼构件的外侧,钢束穿过设在构件端部的挡块和中部适当位置的转向块进行张拉,从而使砼构件获得预压应力。此法的主要目的是简化预应力工艺,但结构的受力|考试-大|特性比常规的粘结预应力砼差,钢材用量也较大,目前主要用于较大跨度的桥梁工程或维修加固工程中。
下撑式预应力拉杆法。
当桥下净空能够满足通车、通航要求时,可采用在梁下设置预应力拉杆的方法进行加固。设计时一般采用粗钢筋作为拉杆,两端锚固在梁端,中间采用单柱或多柱支撑,使梁受到预应力的作用。施加预应力的主要方法: ①横向收紧法。将拉杆分两层布置于梁底两侧,在靠近梁的支座附近向上弯起,与固定在梁端的锚固板焊接。在拉杆的弯起处用短柱支撑,在纵向每隔一定距离设置一道撑棍和紧锁螺栓, 再通过收紧器将拉杆横向收拢而产生预应力。② 纵向张拉法。将预应力拉杆沿梁底布置,两端向上弯起,锚固于梁端,然后直接张拉梁底的水平拉杆, 使拉杆产生预拉力,梁体因此受到预应力的作用。
以上加固方法在福建省南平电机厂专用桥、广东省肇庆大沙桥、吉林省青山桥等7 座桥梁中得以成功应用。实践表明,其加固效果很理想。但都需要在旧梁上设置可靠的锚固板,张拉的工艺比较复杂,其耐久性和抗疲劳性还有待进一步研究。
预应力钢丝束法。
沿梁腹侧面按抛物线形敷设预应力钢丝束,在梁底每隔一定距离(50~100 cm) 设置一根定位箍, 用以固定钢丝束的形状,钢丝束的两端穿过梁端翼缘板伸至梁顶锚固。张拉预应力钢丝束,通过定位箍使梁获得预应力;再通过喷射砼使预应力钢丝束及定位箍与梁体形成整体。这种加固方法的受力明确,效果明显,但箍圈的构造较复杂。
3 碳纤维增强复合材料补强加固技术
由于自然环境各种因素的影响施工质量和实际交通组成变化及超载车辆的作用,已建的混凝土桥梁结构可能会出现承载能力不足、混凝土表面裂缝等问题。这些混凝土桥梁中绝大部分可以通过加固改造就能提高或改善结构受力性能,重新投入使用。
粘贴钢板法是公路混凝土桥梁常用的加固方法,一般是采用环氧树脂或专门结构胶将钢板直接粘贴在混凝土构件表面,使之与构件形成受力整体。土木工程中的新技术往往来自新材料的应用。自上世纪七十年代末初期,欧洲进行纤维增强复合材料(FRP)在土木工程应用研究以来,具有极好的比强度和比刚度、优秀耐腐蚀性的纤维增强复合材料已广泛用于混凝土结构的粘贴加固工程,形成了纤维增强复合材料补强加固已有混凝土桥梁的新技术,其中碳纤维增强复合材料(CFRP)应用更多。本文根据国内外关于碳纤维增强复合材料补强加固的工程研究,介绍这一新技术的材料特性、施工方法和技术措施。
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