加固技术范文
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篇1
关键词:旧桥加固;增大构件截面加固;体外预应力加固;改变结构体系加固
中图分类号:K928文献标识码: A
前言
自20世纪70年代以来,我国着手对旧桥加固改造技术进行研究。对公路旧桥的检测、评价和加固方法进行了研究和工程实践,旧桥加固技术得到了长足发展,并取得了良好的社会效益和经济效益。而2008年国家出台了第一份行业推荐性标准《公路桥梁加固设计规范》和《公路桥梁加固施工技术规范》,使得桥梁加固有了共同遵循的规范。
1.旧桥加固技术
在旧桥加固改造工程中,每座桥旧桥梁的情况各不相同,具有各自不同的特点,但也存在一定的共性,常用的加固、改造技术和方法主要有以下几种:
1.1增大构件截面加固技术
(1)桥面补强加固法
将原有的桥面铺装拆除后,在梁顶面加铺一层钢筋混凝土面层,使其与原有主梁形成整体,共同受力,达到增加主梁高度、增大梁的抗压截面以及提高抗弯刚度的目的,从而提高桥梁的承载力和抵抗变形的能力。
(2)增大构件截面和配筋加固技术
当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时,通常采用增大构件、增加配筋、提高配筋率加固,在梁底面或侧面加大尺寸、增配主筋,提高梁的有效高度和抗弯强度,从而提高桥梁的承载力。其主要适用于钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件、钢筋混凝土受压构件,有比较成熟的设计施工经验,不足之处主要是构件截面增大导致结构自重增大,施工工期长,施工空间大。
1.2粘贴加固技术
(1)粘贴钢板加固技术
粘贴钢板加固法采用粘贴剂及锚栓将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱位置,使其与结构形成整体,设计成仅承受轴向应力作用,已达到提高梁的承载能力的目的。适用于钢筋混凝土受弯、受拉和偏心受压构件。该方法不需要破坏被加固的原结构的尺寸,施工工艺简单,施工质量较容易控制,施工工期短。不足是钢板端部加强锚固时需细致,使用中防腐养护任务突出。
(2)粘贴纤维复合加固技术
该方法适用于钢筋混凝土受压柱,以提高延性、耐久性的加固;亦可用于梁、板的加固;不适用于素混凝土构件(含配筋率不满足最小配筋率的的构件)以及受冲剪作用和支座局部承载力不足的构件。纤维复合材料为承拉材料,应将其沿受拉方向或围束粘贴。纤维复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、耐久性好、强度重量比大、施工便捷、加固后结构承载力明显提高等优点。不足是该材料一般各向异性、抗剪强度低,防火性较差,对施工要求严格,而且工程造价较高。
1.3体外预应力加固技术
体外预应力(简称体外索)加固是通过增设体外预应力索(包括钢绞线、高强钢丝束和精轧螺纹钢筋)对既有混凝土梁体主动施加外力,以改善原结构的受力状况的加固方法。主要由预应力钢筋(束)、锚固系统、转向块或滑块、水平束减震装置和梁体组成。可用于钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁、连续梁及连续刚构桥,可改善构件的抗弯、抗剪性能,可用于加固上部的梁结构,加固桥墩及索塔部位以及无法加固或加固效果不理想的较高应力下的大跨径桥梁。体外预应力加固自重增加很小,能够大幅度改善和调整原结构的受力状况,提高承重结构的刚度、抗裂性能,且对墩台及基础受力状况影响很小,可节省对墩台及基础的加固;对桥梁营运影响较小。不足是体外索要具有可更换性和很好的防腐性,体外索后期养护会产生一定的费用;体外索预应力损失的计算与常规体内预应力钢筋有所不同,计算时需注意。
1.4改变结构体系加固技术
该方法采用一定技术措施改变原结构受力体系,降低控制截面内力,提高桥梁结构整体承载能力,是一种变被动为主动的加固方法。它包括将多孔简支梁改为连续梁,将单孔简支梁改为支撑梁,将中、下承式拱改为拱—斜拉组合体系,将连续梁、连续刚构桥改为矮塔斜拉桥,将带挂梁T形刚构改为连续刚构以及其他增设构件(杆件)而使原结构受力体系发生改变的方法。经常与增大截面法、粘贴加固法等综合使用。其中简支变连续加固和增设支承结构加固是传统而成熟的加固方法,而索塔加固组合体系加固、采用斜拉索加固梁式桥及其他外力体系加固桥梁尚处于探索中,如需采用需要进行专门的研究论证。
(1)简支变连续加固技术
简支变连续加固是将相邻简支梁墩顶部位结构上缘纵向用普通钢筋或用预应力钢筋加以连接,并现浇接头混凝土形成结构连续体系。该法可提高结构承载力,增大结构刚度,减小挠度,加固效果好,需要注意的是简支变连续后应对中间支点梁段的抗剪能力进行验算,必要时对其抗剪区进行加固处理;支点连续构造的纵向受力钢筋(预应力钢束)要有足够的布设长度,而且此处桥面的防裂和排水也很重要,不足之处是一般会拆除并重新铺装部分桥面,增加了工程量和费用,加固效果受支点连续构造处的施工质量影响较大。
(2)增设支承结构加固技术
增设支承结构加固是通过在原结构下增设支承结构及构件,减小被加固结构的跨度或位移,来改变结构不利的受力状态,以提高其承载力,按支承结构及构件受力变形性能的不同分为铰支加固和固结加固。铰支加固是主梁与新构件以铰形式连接,支座位置由该点主梁截面所容许承担的弯矩和剪力来确定。该法适用于对外观和使用功能要求不高的梁板等结构的加固,具有加固效果好、简便、可靠、易拆的优点,可临时性加固严重超载的桥梁,常用于抢修工程。不足之处在于桥下施工影响通航,加固后结构占用桥下空间,减小了桥下的净空。
常用的还有增设主梁加固、喷锚混凝土加固和增加横向联系加固等,要对加固后的桥梁进行检测和观察,以确定加固的效果,上部结构通常采用静载或动载试验,将试验结果与加固设计的计算结果进行对比,判断加固成功与否;下部结构不便进行荷载试验,通过其频率变化来定量评估桥墩的加固效果。
2.工程实例
某高速公路跨河特大桥全长1163.5m,宽24.2m,下部结构为双柱式墩或独柱墩,桩径为120cm、150cm、180cm三类,主桥跨径为5×35m,北岸引桥由3联6孔20m一联的连续工字梁、2联4孔20m一联的连续工字梁及183.5m的连续箱梁组成,南引桥由2联7孔一连联的连续工字梁组成,北岸跨公路段K10+908.5~K11+092.0段合计183.5m为31.5+35.0+50.5+35.0(30.0)+31.5(36.5)m(括号内为左幅尺寸,括号外为右幅尺寸)的连续预应力箱梁。每跨由8片预应力工字梁组成,先简支后连续,20m桥面板为现浇,桥面铺装为8cm的钢筋混凝土。该桥于1996年8月建成通车,已运营十几年,随着高速公路交通量的不断增长,超载车辆普遍增加,桥梁的结构安全受到了威胁。主要表现为:各孔跨中附近底板U形裂缝,底板纵向裂缝,腹板竖向裂缝等;结构验算分析也表明,箱梁底板压应力储备不足,只能满足规范规定的预应力B类构件的要求。现对其进行加固设计处理:
(1)桥梁结构出现的裂缝压浆或封闭;
(2)在主桥箱梁内布置体外纵向预应力钢束改善桥梁的受力状况,提高桥梁结构承载力,增加截面的压应力储备;
(3)引桥横隔板裂缝粘贴钢板补强;
(4)主桥腹板外侧出现的斜裂缝、桥底板外侧出现的纵、横向裂缝粘贴碳纤维布补强;
(5)支座部分脱空加垫薄钢板,支座变形、老化的更换;
(6)蜂窝、麻面、空洞的凿毛、砼填充;对掉块、露筋的凿除、清洗、环氧砂浆修补;
(7)20m和15m工字梁腹板增设剪力槽、梁端和隔板增大截面加固处理、隔板增设横向预应力钢筋;
(8)盖梁上增设防震锚栓。
3.结语
随着经济的发展和时代的进步,人们对桥梁的结构安全和耐久性越来越重视,桥梁加固技术得到了长足的进步,但是随着越来越多的桥梁进入运营使用阶段,旧桥的加固与改造的任务更加艰巨。应该积极引进和开发旧桥加固、改造的先进技术、材料和设备,合理确定加固、改造方案,尽可能的延长桥梁的使用寿命,发挥桥梁的最大作用,让有限资金发挥更大的效益,使我国桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。
参考文献:
[1]谌润水,胡钊芳,帅长斌.公路旧桥加固技术与实例.北京.人民交通出版社.2001.10
[2]张俊平,周建宾.桥梁检测与维修加固.北京.人民交通出版社.2006.04
[3]税银平.对桥梁加固技术的探讨.魅力中国.2009.第7期
[4]梁建.公路旧桥的加固与管理.公路.2001.第四期
作者简介:
篇2
Abstract: The long-term erosion of coastal levee by the tide makes the serious damage to the overall structure of the coastal embankment, there is large area of security risks for embankment slope. At present, sea embankment has many problems, such as fail-safe operation, extended service and so on, so the sea embankment project needs the reinforcement engineering design. Combined with the relevant engineering parameters and field survey, this paper calculates and analyzes the transfusion and stability of the sea embankment seepage and put forward the feasible measures.
关键词:海防堤工程;加固;渗流;稳定;计算
Key words: sea embankment project;reinforce;transfusion;steady;calculate
中图分类号:TV698.2+3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)20-0120-03
0 引言
完整的海防堤工程可以减少风暴潮等自然灾害带来威胁,降低潜在的自然风险,给农业、养殖业及人民的生命财产安全带来极大的保障,在促进海产养殖、拉动区域经济等方面发挥了重大作用,取得了可观的经济效益。21世纪以来,由于全球环境的恶化,许多海防堤工程遭受潮水灾害,这是历史上少有过的[1-2]。海防堤工程年久失修,对区域范围内的农业生产安全造成巨大威胁,因此对侵蚀严重的海防堤工程进行加固已刻不容缓。
1 工程概况
受侵蚀较为严重的海堤段为80年代建设的长为20km的防潮堤。堤顶宽2.5m,高程4.5m,边坡1:1.5。由于缺乏防护措施,迎水坡受风浪冲击形成陡坎,每年都要组织人力、物力进行抢险加固维护。因此必须对工程进行加固,使之成为完备的海防堤。该项工程的改造建设,不仅为发展水产养殖业创造有利条件,同时也保护着2万多人口,4万亩耕地,7万余亩水产养殖业,对保护区的经济发展具有重要的作用。
2 工程地质与水文地质
工程所在区域属北温带季风区海洋性气候,地区年平均降雨量为646.8mm,年平均气温为8.4℃,年平均风速4.4m/s。平均位1.45m,平均低潮位-2.4m。海堤加固工程区土壤属盐缄土,主要以淤泥质粉质粘土、粉质粘土和粉土类粉质粘土组成,承载力在60~110kPa之间。由于海防堤属于均质土坝,海浪对均质土坝冲刷可能会造成堤坝的渗透变形,因而应进行护坡防护,并应注意堤坝的不均匀沉降影响。
3 工程主要建筑物
工程位于地面高程1.5~2.0m的滨海滩涂上,海防堤断面呈梯形,总长3800m,由于缺少砂石料,所以就地取土填筑。
3.1 主要建筑物设计参数
1号站设计标准值为10年一遇,其监测潮位特征值见表1。
根据气象站提供的实测资料,拟建海防堤最不利风向为SSW,最大风速为20m/s。应用皮尔逊曲线进行分析,分析结果见表2;风区波浪要素见表3;波浪的浅水变形计算,计算成果见表4;海防堤风浪爬高计算结果见表5;海防堤堤顶高程按海防堤设计潮位加堤顶超高来确定,海防堤堤顶高程计算结果见表6。
6 结语
工程中80年代建设的的海防堤段年久失修,一旦发生溃堤现象,将造成巨大损失,所以加固工程的实施迫在眉睫。文章结合工程实际情况对海防堤加固工程渗流情况和稳定性进行计算分析,并设计了具体加固方案。经过加固后的海防堤在挡潮过程中其背水坡不再出现渗流,主体工程基本趋于稳定,达到了预期要求。海防堤加固工程是一项重要的人防工程,工程的建设应该符合自然的发展规律,并与自然环境相协调。注意工程对环境工程的影响,由于迎水坡采用砌石护坡,所以不会造成水土流失,但背水坡无护砌,必须采取一定的保护措施,以防止水土流失。可选用植被作为堤防背水坡的护坡,海防堤加固工程建成后,不会对环境产生危害性影响。
参考文献:
[1]汪益敏,张丽娟,陈页开,郭柏林,童明,刘炜.离子土固化剂加固堤坝道路路面的路用性能[J].华南理工大学学报(自然科学版),2006(09):56-61.
[2]黄丽珠.水利工程施工中堤坝防渗加固技术的应用[J].科技创新与应用,2013(29):204-205.
[3]贾玉杰.堤坝防渗加固技术综述[J].中国科技信息,2013(24):60-61.
[4]弋丹.水利工程中堤坝加固技术探究[J].化工管理,2016(08):101.
篇3
【关键词】建筑结构;碳纤维;加固技术
在经济快速发展的时代,新工艺新设备的不断出现,一些建筑由于使用功能的改变,厂房升级改造,桥梁超负荷运行,增加荷载,导致原结构不满足安全实用要求,或原结构受到了一定程度的损坏,难以满足当前使用的需求,亟需进行维修、加固,经过加固处理后可以满足安全使用要求。结构的加固技术很多,根据结构构件的受力特性,选用合适的加固技术尤为重要。目前常用的加固方法有很多,如:加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、碳纤维加固法等。碳纤维加固技术应用成熟,碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘钢之后的又一种新型的结构加固技术。
1 技术应用
目前我国大多数的建筑为钢筋混凝土建筑,建筑材料老化,施工缺陷,荷载增加导致了结构安全性不满足要求。碳纤维加固技术碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比,具有节省空间,施工简便,不需要现场固定设施,施工质量易保证,基本不增加结构尺寸及自重,耐腐蚀、耐久性能好等特点。另外,采用该工法,可大大提高建筑物的使用寿命,降低加固成本。因此,碳素纤维作为划时代的补强材料,而备受青睐和关注的应用。
1.1 材料特点
(1)抗拉强度高,是同等截面钢材的7-10倍。
(2)重量轻,密度只有普通钢材的1/4。
(3)耐久性好,可阻抗化学腐蚀和恶劣环境、气候变化的破坏。
(4)施工方便快捷、省力节时、施工质量易于保证。
(5)适用范围广,混凝土构件、钢结构、木结构均可进行加固。可大幅度提高构件的承载能力、抗震性能和耐久性能。
1.2 适用范围
(1)碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固,同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。
(2)混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。
(3)隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固。
(4)受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固。
1.3 工艺原理
将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料(单向连续纤维);用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上,形成一个新的复合体,使增强粘贴材料与原有钢筋混凝同受力增大结构的抗裂或抗剪能力,提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。
碳纤维复合材料安全性能指标
2 注意问题
碳纤维加固技术在应用过程中要根据其材料性能对加固构件进行加固。加固前需要具有相应资质的检测机构实测待加固构件的实际尺寸,强度及配筋情况并出具检测报告,不可按照图纸的尺寸,强度及配筋对构件进行加固。经过长时间的使用,钢构件表面被锈蚀,混凝土构件表面被碳化,钢筋被锈蚀,材料强度降低降级使用。
(1)一般情况按加固期30年考虑,到期后,若重新进行的可靠性鉴定认为该结构工作正常,可继续延期实用。
(2)承重结构加固用的碳纤维必须选用聚丙腈基小丝束纤维,严禁使用大纤维。
(3)碳纤维加固技术不能用于素混凝土构件及纵向受力钢筋配筋率低于最小配筋率的构件加固。
(4)被加固的混凝土结构构件现场实测强度等级不得低于C15。
(5)加固构件长期使用环境温度不得高于60度。
(6)按照检验程序检验碳纤维材料力学性能。
(7)碳纤维材料不能破损,避免阳光直射,雨林和浸水。
(8)碳纤维胶粘材料满足安全性能指标
(9)根据耐火要求对加固后碳纤维材料外表面进行防护处理。
3 结论
碳纤维加固是一种新型的结构加固技术,在越来越多的项目中得到应用,其优异的性能在混凝土结构加固中得到充分的应用,产品性能优越,施工简便,安全可靠。与传统的方法相比较,将产生巨大的经济效益,社会效益和环境效益。是未来结构加固中采用的不可或缺的新型材料,还有待于更广泛,深入的研究。
参考文献:
[1] GB/T 21490-2008,结构加固修复用碳纤维片材[S].
篇4
【关键词】旧桥梁;加固;评价;养护
1 桥梁加固的必要性
(1)在桥梁使用期间内,任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的桥梁,由于当时人们对铺装功能、病害认识有限,往往存在配筋偏小,钢筋直径过细,铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品,不仅受自然环境的影响(如大气腐蚀、温度、湿度变化等),而且还受到使用环境的影响,难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。
(2)从经济上分析,桥梁加固可以节省大量投资,收到良好的社会经济效益。采用适当的加固技术和拓宽措施,不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用;而且对现有交通运输影响有的甚至可以在不中断交通的情况下完成,早期设计施工的高速公路的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下大部分出现了病害;同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,满足现代化交通运输的需求。
(3)桥梁的改造和加固,不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平,而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。从发展中分析,旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展。既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力,使经济、社会、资源和环境保护协调发展。
2 加固改造工程必须满足的基本条件
(1)桥梁经加固改造后,其结构性能、承载能力与耐久性等都能满足使用上的要求。
(2)具有较明显的经济效益。对于桥梁结构物的加固改造可以采用两种不同的方式:一种是废弃原有结构物进行重建,这就相当于建造一座符合新的使用要求的新桥,但还要包括拆除原桥的工程内容;另一种是充分利用原桥,进行补强加固,若需加宽则再行拓宽,这就是通常所说的桥梁技术改造。桥梁技术改造的经济效益就反映在它的耗资明显低于新建,否则就无法体现其优越性与基本原则。从多年来的工程实践看,桥梁技术改造的经济效益是明显的。对重建与加固改造进行综合经济效益分析时,应当包括相应交通受阻的经济损失以及拆除原桥所需的费用等。一般认为技术改造比重建能节省50%~60%以上时,经济效益已相当可观,此时以采用加固改造方案为宜,否则可采取重建新桥的方案。
3 桥面铺装层加固
桥面铺装层开裂或剥离等病害,对于钢筋混凝土梁板桥容易使钢筋锈蚀,减弱桥梁的横向整体性;对于石拱桥,由于桥面雨水下渗,加大了拱上填料的含水量,使拱圈出现渗水现象等;同时由于桥面铺装层的破损,引起桥面平整度差,车辆通行时,使桥梁产生震动,对桥梁产生不利影响,同时又加重了桥面铺装层的病害。根据桥梁的具体情况,采用不同的加固方法,对于使用年限长、破损严重的采用拆除、修复的加固方案。而对于病害较轻,使用年限短,且混凝土强度仍符合设计要求的则先处治病害,在不降低设计荷载标准的前提下可采用加铺沥青碎石层的方案。
4 桥梁的下部结构加固
组成桥梁的下部结构的部分主要是桥墩、桥台以及基础等。桥梁的下部加固主要分为两个基本方面,即墩台加固和基础加固。在桥梁的墩台受到严重损害的情况下,会影响到桥梁的车辆通行安全,一般会进行彻底全面的维修。在彻底和全面维修之前可以采取临时加固的办法。一般会在墩台旁增加设立排架,来共同承受墩台载重压力。桥梁的墩台如果已经发生损坏,则需要安装钢轨骨架。但我们在桥梁加固过程中,遇到墩台损坏的情况是比较少的。
桥梁的基础加固方式主要有以下几种情况:第一,出现基底承受能力不足时,可以采用扩大基础或压注浆料的方法加固土层。第二,浅基墩台由于河床受到冲刷,可以采用桥底铺底和隔水墙的防护措施,同时还可以用加深基础的方法来进行加固。对于墩台基础可用分段开挖的方法加深基础,施工时采取临时措施保护原有的墩台,不使原有墩台受力加重。第三,也可以在墩台周围布置钻孔桩,在桩顶上修筑钢筋混凝土,然后与原墩台连成整体,形成共同受力,以加固基础。
5 旧桥基础加固
桥梁基础特别是天然地基上的浅基础,由于埋置深度较浅,易受河水冲刷而冲空。受河水改道冲刷桥梁引道,导致桥台基础冲空,引道被毁。桥梁地基局部软弱,致使桥台发生不均匀沉降,引起桥台开裂等。针对以上病害,我们采取对河床用浆砌片石进行铺砌,上游河床设置丁坝,打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。对于跨径较小的桥梁,由于河水改道,洪水直接冲刷桥台基础,导致基础冲空甚至掉脚,可采取在桥跨范围内满铺15号片石混凝土的方法进行加固,铺砌厚度为30cm,铺砌两端设置截水墙,截水墙的深度为1m,宽度为0.6m。对于桥梁上游河床变迁、水流改道,洪水直接冲刷桥台基础和桥台引道,导致桥台基础冲空、引道被毁的桥梁,采取在桥梁上游适当位置设置丁坝等调治构造物,将河水导入主河道。
6 加固方案与加固效果评价方式
加固方案的选择需要考虑到很多因素,主要应该包括桥梁所处的地形条件和地质条件、水文情况和自然状况等。还要对桥梁的现状和使用过程进行精确的分析和研究。另外,施工的现实条件、交通状况以及预期的维修和加固效果等都要做一个全面的规划和考虑。同时,现有的人力资源和技术水平也应该是一个需要注意的条件。桥梁合理的维修和加固方案是在对上述各种因素进行综合考虑的前提下对其进行优化组合的产物,应该体现出加固的效果,还要体现出适当的经济效益和社会效益。
桥梁的加固与维修需要不断地总结经验和吸取教训,并且要在长期的实践经验总结基础上形成明确的规范。更需要对桥梁的维修与加固之后进行质量的跟踪与检查。
桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验,将试验结果与加固设计的计算结果进行对比,来对桥梁的加固效果进行分析和评价。但是对于桥梁的下部结构则不应该进行荷载试验,而是要通过其频率变化来定量评估桥墩的加固效果。
7 加强旧桥养护管理
加强公路旧桥的管理,并进行维修和加固,使其处于正常的工作状态,充分发挥旧桥的作用,是公路管理部门的一项主要任务。加强旧桥养护管理可从以下几方面开展。
(1)对于经常过大件的路段,桥梁进行重点检查和管理,收集原始档案材料,掌握其动态;
(2)重视加固工程中原始资料的收集和整理工作,为今后的加固工程积累经验;
(3)在施工中注意抓重点、制约工程;
(4)充分调动基层单位的积极性,正确处理责、权、利的关系。应充分重视公路旧桥的管理工作,加大资金投入,使其保持良好的工作状态,确保公路运输的安全。
8 结论
从目前我国基本建设投资来看,大量的资金用于新建高等级公路,用于国、省道,特别是县乡道路的技术改造的资金相当有限。由于资金短缺,不可能对技术状况差的桥梁进行拆除重建,因为这样做不仅要耗费大量投资,而且工期也较长,因此世界各国都按照充分利用和革新的原则,对旧桥采取适当的加固改造措施,以满足桥梁营运和延长其使用年限的需要。
参考文献:
[1]陈志英.谈谈桥梁加固维修技术[J].中国新技术新产品,2009(04).
篇5
关键词:公路旧梁 加固 技术
前言:
近年来,我国公路建设事业蓬勃发展,公路的通行能力和服务水平进一步得到改善和提高,尤其是“十五”期间,国家进一步加大了基础设施建设投资,但公路交通基础设施建设的“瓶颈”仍然制约着国民经济的发展。特别是在现有的公路上,许多旧桥,因使用年代较长,特别是在上个世纪60-80年代中期修建的桥梁,当时设计标准低,正在逐步成为危桥,并已成为制约公路提升技术等级的因素,已不适应交通量日益增长和大吨位运输车辆的要求。而许多旧桥,由于资金等因素的影响,不能及时与道路的拓宽改造同期进行,这就使得旧桥加固、维修更加重要,特别是对贫困地区,既能节约大量投资,又能收到良好的社会经济效益,消除交通安全隐患,提高公路通行能力和服务水平。
一、桥梁加固的基本原则和特点
首先,必须以原桥结构的设计图纸和检测报告为依据,在对旧桥使用情况进行充分的了解之上才能对加固设计有的放矢。在加固的过程中不能损伤原有结构,在加固完成后结构在最不利荷载组合作用下其强度、刚度和稳定性都能满足适用要求。要采取一定的措施保证新、旧结构的结合面应有足够的抗剪能力,保证应变传递的可靠性,使新旧结构能够一起承受荷载的作用。同时加固设计应考虑结构的耐久性要求,施工工艺要简单可靠,并且尽量减小对交通的影响。桥梁加固必须在原有结构上进行,加固方案的设计与实施必受到原结构形式、结构材料和环境的制约,旧桥加固的特点是加固空间有限,包括施工空间和使用空间的限制,加固后的结构高度要满足桥下通车和同行的相关要求。对资料比较欠缺的的旧桥要通过荷载试验等手段掌握旧桥的工作状况,同时要考虑新旧结构的共同作用,对加固设计中涉及新、旧设计规范的交叉问题要注意应用和比较。
二、加固方法
加固,简单来说,就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高,以满足新的要求。目前加固方法有:
1、桥梁下部结构加固法
桥梁下部结构加固的主要目的是提高桥墩的整体承载能力。如桥墩发生了结构性损伤,可以用外包混凝土、粘贴钢板或碳纤维的方法进行加固。但是对于实体桥墩等横向刚度比较大的结构,其状态变化主要是由地基所引起,此时可重点从回填硬土或者对地基进行注浆等方法提高其约束桥墩的能力,提高桥墩的整体承载能力。抬桩就是通常使用的一种有效的加固方法。另一种桩基加固方法是钢筋混凝土套箍。由于下部桩基施工等原因,造成桩基缩径,采用的加固方法是清除桩体虚浮物,通过植筋后,外抱箍微膨胀混凝土。
2、桥面铺装加固法
1)局部修复凿补法。将水泥混凝土铺装层的表面凿毛,深度以使骨料露出为准;用清水冲洗干净断面并充分润湿,涂刷上同标号的水泥砂浆(或其他粘结材料),最后在桥梁承载能力容许领域内,铺筑一层1~5cm厚的水泥混凝土铺装层。
2)重新浇筑混凝土面板。桥面板的决裂和其他损坏特别严重,混凝土质量或施工状态特别不良,且无实用的修补方法时,就必须采用重新浇筑新的混凝土桥面板的措施,施工时,将原有的行车道铺装全部拆除,再将行车道表面清扫干净,必要时铺入适量短钢筋,配置上1~2层钢筋网,浇筑整体化混凝土。
3)桥面补强层加固法。即在旧有桥面上,重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层,此方法既修补已涌现裂缝、剥离等损坏的桥面板,又能加高原有梁板的有效高度,增长梁板的抗弯能力,改良铰结梁板的荷载横向散布,从而进步桥梁的承载能力。
4)其他方法。如加铺一层沥青混凝土,采用混凝土粘结剂或环氧树脂材料修补法,钢纤维混土修补法,聚合物混凝土罩面法等。
3、粘钢加固法
结构粘钢加固是一种建筑结构工程的加固新技术。用特制的结构胶粘剂,将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面,能达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。结构粘钢加固方法,与其他的加固方法比较,有许多独特的优点和先进性。
1)坚固耐用:经过多年来的工程实践,已经证明完全能保证加固工程的质量,结构的强度和刚度都能满足设计的要求。胶粘剂老化试验耐久性能满足要求。粘钢加固后的结构试验,也证明强度和刚度的设计方法是正确的和可靠的。
2)施工快速:在保证粘钢加固结构质量的前提下,快速完成施工任务,并能根据业务要求,在不停产不影响使用的情况下完成施工。
4、喷射混凝土加固法
喷射混凝土是借助喷射机械,利用压缩空气或其他动力,将按一定比例配合的拌和料,通过管道运送并高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土,它不是以振动来捣实混凝土,而是在喷射时,由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压实,同时又可采用较小的水灰比,因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。目前比较流行的是喷射合成纤维混凝土,也就是在喷射混凝土中掺入三维分布的合成纤维来改善混凝土性能。喷射合成纤维混凝土具有被喷射混凝土抗压、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点。
5、增大截面加固法
也称为外包混凝土加固法,是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方法:一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简略、适应性强,具有成熟的设计和施工经验,实用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显进步,承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长,加固后的建筑物净空有必定减小。
6、碳纤维加固法
碳纤维加固技术是近几年内才由国外引进的一种新技术,因其强度高,耐腐蚀,且施工简便等优点,目前已广泛应用于实际工程中。碳纤维材料具有优异的物理力学性能。其力学特点是应力应变量完全线弹性,不存在屈服点或塑性区。加固混凝土构件所用的碳纤维布,是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。
三、加固方案选择与效果评价
加固方案与诸多因素有关,常考虑的主要因素有:桥梁结构型式;桥位地形、水文、自然状况;桥梁现状分析研究结论;施工技术水平;能否封闭交通;预期加固效果;资金投入量等。
桥梁加固应在不断总结经验和技术进步的基础上形成专门规范,同时要重视对加固后的桥梁进行检测和观察,以确定加固的效果。桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验,将试验结果与加固设计的计算结果进行对比,来判断桥梁加固成功与否。但对下部结构而言,不方便进行荷载试验,通过其频率变化来定量评估加固效果。桥梁的加固技术是新技术,,为指导加固技术的应用,需提出一整套完整的实用性桥梁检测、评定与加固成套的技术规范,为我国危旧桥的改造提供技术支持,确保危旧桥的改造工作科学合理,使桥梁加固做到“有章可循”、“有法可依”。
四、结束语
总之,公路老桥的维修加固同样属于桥梁建设工程,不能重建轻养,老桥的加固往往比新建还难,因为老桥的维修加固,没有现成的规范,更没有可供使用的标准图集,桥梁的病害又错综复杂,病害原因难以确定。因此,应充分重视公路老桥的管理工作,加大资金投入,使其保持良好的工作状态,确保公路运输的安全。
参考文献:
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[2]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海:上海科学技术出版社,1987.
[3]张雪华,史丽远.高强复合纤维在桥梁结构加固中的应用,东北公路.2001.07.
篇6
【关键词】建筑;加固;技术
在人为影响中,主要由场地勘察,设计、施工、使用和维护管理等方面的不当所造成的。
1 建筑物裂损,倾斜的原因
1.1 设计工作的失误
设计工作失误:许多设计人员对地基基础问题的重要性认识不足,常把复杂的地基问题简单化处理。据建设部2003~2006年的重大工程事故统计,由于设计工作失误导致建筑物发生质量事故的约占事故总数40%。
1.1.1 建筑物基础设计时,没有掌握地基土性,缺乏认真方案比选、专家论证,采用的基础形式不当而发生事故
1.1.2 在深厚淤泥软土地基上,错误选用沉管灌注桩、沉管夯扩桩等基础形式,经常发生缩颈、离析、断桩和桩长达不到持力层等事故。
1.1.3 在填土、软土或湿陷性黄土等厚薄不均地基上,采用条形或筏板等基础方案,导致建筑物倾斜。
1.1.4 采用强夯处理地基时。由于夯击能量不足,影响深度达不到加固深度的要求,没有消除填土或黄土的湿陷性,如果建筑物在使用过程中地基浸水,必然造成建筑物下沉、倾斜或裂损。
1.1.5 对于欠固结的填土、淤泥等软土地基,地面大量回填堆载,采用桩基方案时,如忽视负摩擦力的作用与计算,常发生布桩数量不足,导致桩基过量沉降、断桩等严重事故,使建筑物开裂或倾斜。
1.1.6 同一栋建筑物上选用两种以上基础形式或将基础置于刚度不同的地基土层上,易发生严重事故。
1.1.7 对于软土地基或建筑物形体复杂、高度变化较大时,必须按照变形与强度双控条件进行设计,以确保建筑物的整体均匀沉降。如只做强度验算,将会使建筑物发生不均匀或过量沉降。
1.1.8 设计人员不熟悉或没有认真学习、掌握国家颁布的现行有关技术标准。等等。
1.2 施工方面的失误
1.2.1 基础工程施工质量低劣:施工部门偷工减料,弄虚作假,随便减少配筋,降低混凝土强度等级,采用劣质钢材乃至缩小基础尺寸,减少基础埋深,基础施工放线不准确等。
1.2.2 地基处理方面的原因:目前地基处理手段多,这方面的问题也很多,如桩端未进到设计持力层;桩径未满足设计要求;强夯未达到有效的影响深度;振冲碎石桩未达到振密效果;检测手段不合理或未能正确反映实际情况等等。
1.2.3 地下开挖引起地面建筑物的裂损:城市由于修建地铁、地下街等地下建筑物,或者矿区开挖采矿、采煤巷道引发地面沉降,造成地面建筑物的下沉、开裂、倾斜等损害。
1.2.4 相邻深基坑施工引起建筑物的损坏:在高层建筑基础工程施工中,由于深基坑的开挖、支护、降水、止水、监测等技术措施不当,造成支护结构倒塌或过大变形,基坑大量漏水、涌土失稳,基坑周边地面塌陷,以及相邻建筑物基础工程的施工相互影响,都会对已建成或正在建造的相邻建筑物造成威胁与损坏,引发严重的事故。
1.3 工程勘察方面的失误
1.3.1 如若勘测点布置过少,或只借鉴相邻建筑物的地质资料,对建筑场地没有进行认真勘察评价,提出的地质勘察报告不能真实反映场地条件,如岩溶土洞、墓穴等没有被发现,甚至旧的人防地下道也被忽视,使新建的建筑物发生严重下陷、倾斜或开裂。
1.3.2 勘察资料不准确,结论不正确、建议不合理,给结构设计人员造成误导。
2 裂损,倾斜建筑物治理技术
2.1 制定建筑物正式纠倾扶正和加固方案时,应当充分掌握并具备以下各项条件:业主的要求和建筑物重要程度;实际倾斜和开裂情况;建筑物纠倾时是否有人居住,周围环境条件;地基土质和新补充的勘探资料;基础的损坏情况;原建筑物发生倾斜原因的分析结论;原建筑物检验鉴定结果及纠倾可行性的报告;经现场试验验证的纠倾技术的可行性;与纠倾工程有关各方的协议书等。
2.2 制定纠倾扶正和防复倾加固技术方案,要在有经验的专家指导下,进行反复分析比选。承担纠倾工程的技术主管应当充分熟悉各种纠倾方法,并对其适用条件有正确判断。对于重要建筑物已确定的纠倾工程技术方案还应通过专家论证,充分听取各方面意见,不断改进充实完善,尽可能避免疏忽漏洞。
2.3 在制定纠倾时,应按照建筑物的结构特征和高度条件,分别依据相关规范对其纠倾后允许残留值作出规定,以便确定纠倾工程的实施标准与计算工程量值,同时也是纠倾工程验收的技术标准。
3 纠倾技术
根据纠倾工程设计方案应编制施工计划,并要注意以下内容:
3.1 对整体刚度较差的建筑物,纠倾施工前先进行破损部位或建筑物整体的加固施工,防止建筑物在施工时发生倒塌。
3.2 要考虑建筑物地基在纠倾施工时可能产生的附加沉降,并估计纠倾后建筑物地基可能持续的变形(即滞后的回倾量),在纠倾施工时及施工后要加强现场观测,并要采取有效的处理措施。
3.3 施工前要对相邻建筑物及地下设施进行一次检查或测量,要与对方协商或签订协议,采取必要的保护措施。
3.4 对于纠倾后的复倾可能性,应根据防复倾加固设计,在纠倾施工前或施工后进行加固处理。
3.5 纠倾扶正施工前要进行现场试验性施工。以便选定施工参数,验证纠倾扶正的设计方案可行性,进行必要的调整与补充,使其更臻完善。
3.6 应当具体安排现场监测方式,监测点,监测内容和手段,布设回倾率的控制装置,以便通过监测,控制回倾速率,调整施工进度与施工方法,掌握纠倾复位结束的时机,预留滞后回倾量。密切观测建筑物裂缝变化情况,根据裂缝变化规律,调整纠倾速率或采用相应的辅助措施。
4 防复倾技术
为了防止纠倾后建筑物再度倾斜,应在纠倾施工前或施工后,进行防复倾的加固。防复倾加固有以下几种常用的方法:
4.1 抬墙梁法:采用预的钢筋混凝土梁或钢梁,穿过原房屋基础下,置于基础两侧预先做好的钢筋混凝土桩上或支护墩上。
4.2 锚杆静压桩法:利用房屋自重,在原房屋基础两侧,凿压桩孔,埋入锚杆,借锚杆反力,通过千斤顶进行压入预制桩加固地基,该法适用于有钢筋混凝土条形基础或钢筋混凝土筏板基础的建筑物加固。尤其对地下水位较高不便于开挖加固的地基更有效。如原为砖基时,应首先对砖基础进行外包钢筋混凝土套加固,为压桩创造条件
篇7
【关键词】建筑结构;加固技术;结构使用要求
0.引言
建筑结构在其使用期间,随着时间的不断流逝,会因劣化、损伤造成使用功能下降,或由于技术条件的限制而无法继续使用。目前,建筑行业的发展的主要方向一方面是不断开发采用新技术、新结构、新材料、新工艺等来满足新建建筑的要求,另一方面是通过检测、鉴定和加固改造技术使现有建筑符合使用要求。如果能够科学地分析现有建筑劣化损伤的规律和程度,及时采用有效处理措施,就可以延缓结构损伤的进程,达到延长结构使用寿命的目的。
目前我国已有建筑物加固的方法很多,如增大截面法、预应力加固法、改变结构受力体系加固法、外包钢筋加固法,分别适用于不同的情况。加固方法的具体选择,应根据可靠性鉴定结果、结构功能降低情况及其他加固后建筑的功能要求,按加固效果可靠,施工方便、经济合理等原则,综合分析确定。
1.建筑结构加固原因
1.1人为因素
首先,设计人员原设计有误,考虑不周。设计出现失误常常是由于设计人员对结构承受的载荷和作用力估计不足,考虑载荷漏项,以及施工过程中的实际载荷远远超过设计值等原因造成的。其次是施工质量差。由于施工管理混乱,施工人员技术水平不高,施工企业未能把好质量关等原因造成的施工质量差在已有工程事故原因统计中占有较高的比例。第三是使用管理不当。主要表现为:建筑物建成交付使用后,使用部门管理不善,擅自改变建筑物的用途或使用环境管理不善,不进行定期维护,因侵蚀性物质进入结构构件造成损害等。
1.2环境因素
在长期的外部环境及使用环境条件下,建筑结构材料每时每刻都受到外部介质的侵蚀,导致材料状况的恶化,可分为以下三类:
(1)化学作用: 例如化工车间的酸、碱气体或液体对钢结构、混凝土结构的侵蚀。
(2)生物作用: 如微生物、细菌使木材逐渐腐朽等。
(3)物理作用: 如高温、高湿、冻融循环、昼夜温差的变化等, 会使结构产生裂缝等。自然灾害如风灾、地震等的破坏,重者可使建筑物毁于一旦,轻者会降低结构的安全性和耐久性。因此,有必要对受损建筑物进行必要的维修和加固,以提高工程结构的安全性,延长其使用寿命。
1.3其他因素
除了上述人为因素和自然环境因素的影响外,在建筑使用期内由于结构使用要求和设计标准的变化,使原有建筑满足不了继续使用要求,因而需要对其进行加固改造。
2.建筑结构加固原则
(1)结构体系总体效应原则。尽管加固只需针对危险构件进行,但同时要考虑加固后对整体结构体系的影响。因此,在制定加固方案时,应对建筑物总体考虑,不能简单采用“头痛医头,脚痛医脚”的办法。
(2)先鉴定后加固的原则。结构加固方案确定前,必须对已有结构进行检查和可靠性鉴定分析,分析结构的受力现状和持力水平,为加固方案的确定奠定基础。
(3)材料的选用和取值原则。原结构的材料强度应按规定取用,如原结构材料种类和性能与原设计一致,按原设计(或规范)值取用;当原结构无材料强度资料时,可通过实测评定材料强度等级,再按现行规范取值。
(4)加固方案的优化原则。建筑结构加固方案的选择应充分考虑已有结构实际现状和加固后结构的受力特点,对建筑结构整体进行分析,保证加固后结构具有较高的安全性和可靠度。此外,要考虑综合经济指标、施工特点和技术水平,在加固方法的设计和施工组织上采取有效措施,减少对使用环境和相邻建筑结构的影响,缩短施工周期。
(5)与抗震设防结合的原则。我国是一个多地震的国家,为了使在地震高发地带上的建筑物具有相应的安全储备,在对其进行承载力和耐久性加固、处理时,应与抗震加固方案结合起来考虑。
3.常用建筑结构加固方法及其特点
3.1直接加固法
3.1.1增大截面法
增大截面法是用同种材料加大构件截面积来提高承载力,工艺简单、适应性强, 并具有成熟的设计和施工经验。不仅可提高被加固构件的承载力,还可加大其截面刚度,改善使用性能。适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土加固。
该方法的优点是工艺简单,适用范围广。其缺点是现场湿作业工作量大,施工周期长,对建筑物的使用环境影响大。此外,还会减少建筑物净空,使结构自重增大。
3.1.2外包钢加固法
外包钢加固法是在结构构件(或杆件)四角(或两角)包以型钢的加固方法,分为干式外包钢和湿式外包钢两种形式。它可在基本不增大构件截面尺寸的情况下提高承载力,增大延性和刚度。该方法适用于混凝土柱、梁、屋架、及砌体柱和窗间墙以及烟囱等构筑物的加固。
该方法的优点是施工简便,现场工作量较小,施工周期短,受力较为可靠;缺点是用钢材的使用量较大,加固维修费用较高。
3.1.3预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆,在被加固构件体外增设预应力拉杆或撑杆,通过施加预应力,提高建筑物体承载能力和刚度的方法。该方法被广泛用于加固砼梁、 板等受弯构件以及砼柱等。预应力加固具有卸荷、 加固及改变结构受力等功能,特别适用于大跨度结构以及采用其它方法效果不佳的较高应力应变状态下的大型结构加固。
该方法的优点是:可在几乎不改变使用空间的条件下,改变原结构内力分布并降低原结构的应力水平,提高构件的承载力。其缺点是:施工时需要增加预应力工序和设备,对施工技术要求高,预应力杆与被加固构件的连接(锚固)处理较复杂,施工难度大。
3.1.4外部粘钢加固法
外部粘贴加固法是用粘结剂将钢板或纤维增强复合材料等粘贴到构件需要加固的部位,以提高构件承载力和刚度的一种加固方法。这种方法在提高承载力的同时, 还可以约束核心混凝土,提高混凝土强度和构件的延性。这种方法常被用来加固承受静力作用下的砼 (或型钢)受弯及受拉构件。
但它要求环境温度不超过 60℃,相对湿度不大于70%,无化学腐蚀的影响。此外,本方法对施工工艺要求高,需要专业的施工队伍。该法施工简单、周期短,对生产和生活影响较小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。
3.2间接加固法
3.2.1增设构件加固法
该方法是通过在原有构件基础上增加新的构件,改变构件刚度比等途径,减少受荷面积,从而达到结构加固之目的。采用该方法一般不会损害原结构,且易于操作,但需增加新构件,有时会对原有的构件功能产生负面影响。
3.2.2增设支点加固法
增设支点加固法是通过增设支承点来减少结构计算跨度,达到减小结构内力和提高其承载力的加固方法。按照增设支承结构的变形性能可分为刚性支点和弹性支点两种。该法简单可靠,但对建筑物的外观和使用功能影响大,同时对使用空间也有影响,适用于梁、板、桁架等水平结构的构件。
3.2.3增加结构整体性加固法
增加结构整体性加固法即通过增加支撑等措施使结构构件形成整体,共同作用。因整体结构构件被破坏的概率远远小于单个构件,所以可以达到结构加固的目的。
3.3综合加固法
综合加固技术就是同时采用多种加固技术增强结构某一方面的性能,进行综合加固设计的关键是利用各种加固方法的优势,其基本思路为:
(1)充分利用单一加固法法的优点。例如,预应力加固法可以克服其它方法不能克服的应力应变滞后,减小挠度和裂缝宽度;碳纤维材料比常规材料(如钢材)抗腐蚀能力要强得多,尤其适用于腐蚀性环境以及沿海的混凝土结构。
(2)弥补单一加固方法的缺陷。例如,增设支点加固法通过增设支点以改变结构的受力体系的加固方法,此方法可以减小结构构件的计算跨度,大幅度地提高结构构件的承载力;但采用这种方法会减小建筑结构的使用空间。因此,必须考虑辅以其它加固方法。
篇8
关键词:粘钢技术施工工艺建筑加固
中图分类号: U215.14 文献标识码: A 文章编号:
引言
建筑物是有一定的寿命的,建筑物中的钢结构或是钢部件损坏老化,就是影响建筑物寿命的一个重要因素。现行的办法中最有效的是对钢筋混凝土结构进行有效的加固,使其的耐久性增强。工程施工方一般使用的方法有钢筋置换法、预应力加强法、外包钢加固、加大横截面加固法等等,但是目前最常用的办法是粘钢加固法,这种方法是最直接的、最简单的方式,对建筑物的外观影响很小,而作用却是很明显。此方法的使用需要注意一定的问题,比如在后粘钢的部分,钢板是否能够与原来的钢结构融为一体,是否会承当应当承担的应力作用,都是需要注意的。粘钢的胶质物,我们一般选用新型的乳胶水泥或是环氧树脂,这样不仅能够起到粘贴的效果,还可以增加所粘贴部分的延展性。下面我们就来具体的介绍一下粘钢工艺。
一、粘钢技术的实用性
我国的粘钢工艺始于民国时期,在上世纪末期开始广泛的应用。通过大量的实验室工作与实地的实际应用,施工单位以及科研部门对于粘钢工艺有了一定的认识,其在应用中存在着如下几个方面的优点:在我国,粘钢加固技术自20世纪70年代开始形成规模研究,通过大量试验与工程实践,已被广泛地运用于工程实际中,粘钢加固比较其它加固方法具有下述实用性:
第一,可以不必增加荷载设计,不用重新对于原来的设计进行变动,就可以增加其荷载能力;
第二,硬化的周期短,施工的周期短,可以最大程度的减小施工对于正常使用的影响;
第三,连接剂或是胶黏剂的强度以及延展性可以很好的传导应力,能够使后来的粘钢与之前的钢结构融为一体;
第四,在粘钢的过程中,不仅对于原来的结构进行了优化与强化,对于原来的钢结构本身也是一种保护,增加了原结构的抗开裂性与抗震性;
第五,节约成本,由于对于建筑结构原本的结构没有进行大幅的改造与重新设计,节约了很大一部分成本,比其他的方法经济实用。
二、粘钢工艺的施工标准研究
(一)施工工艺流程标准
粘钢施工有着严格的工艺流程,首先要进行放线、验线的工作,其次是应用电锤进行打入膨胀螺丝,接下来是将混凝土的预备粘结面进行打磨平整,继而进行钢板下料、钻孔固定、刷酒精,最后拼装粘贴钢板。在工作结束之后,进行报验。
(二)施工工艺的具体要求
1.钢板下料处理
钢板下料处理中,最重要的是要按照图纸进行施工,形态、标号以及钉孔的位置都必须严丝合缝,这样才能有助于下一步的工作。
2.建筑基底处理
基底处理分为加固件的结构表面处以以及钢板的表面(黏合面)处理,根据实际中的具体情况制定具体的实施方案,无论使用何种方案,施工中要注意如下的问题:
(1)如果在混凝土表面有油污等有机物的存在,要用硬毛刷与沾丙酮溶液进行处理,这样做可以有效的清除油污,又不会对混凝土表面造成二次污染。待清理结束时,要对表面进行2-3毫米的打磨,使新的混凝土面。如果在操作的过程中发现打磨之后的混凝土表面不平整,可以使用环氧树脂进行找平。
(2)如果是单纯的旧混凝土,可以通过打磨去掉2毫米左右的旧有层,并且用清水冲洗出的新墙体,冲洗之后用风机或是压缩风机吹干。
(3)上述两种方法都操作之后,都可以看见的新混凝土面,这个时候可以用钢丝刷将表秒的杂质刷去,再用清水清洗,用风机吹干或是完全晾干。
(4)如果混凝土过于陈旧,用环氧树脂类的胶泥进行粘贴可能效果不是很好,可以选用黏贴型更好的,但是延展性一般的普通胶泥进行粘贴,并且在黏贴的时候注意墙体的湿度要保持在一定的范围内,尽量减少粘结面的水分保有量。
(5)如果遇到混凝土表面有的钢筋时,要首先将钢筋表面的锈迹清除,并且做防腐处理,之后用高强度的防水树脂砂浆做以修补。
(6)原建筑物本身存在空鼓的,要找到空鼓并且用混凝土砂浆填充进去,去除空鼓的现象,在进行混凝土的补强作业。
(7)如果表面是被锈蚀的钢板,且为轻微的锈蚀,可以采用砂纸或是砂轮打磨的方式进行除锈,并且在除锈结束之后,用棉球沾丙酮溶液进行简单的防腐处理。
(8)如果遇到大面积高度锈蚀的钢板,可以考虑使用盐酸浸泡除锈,如果钢板的锈蚀程度太高,则可以考虑废弃不用。
3.胶体的配置
粘钢的胶剂分为主胶和固化剂两种,在配置的时候,要求不能够有油污进入胶体溶液,可以用手提电钻或是人工进行搅拌,待胶体完全的融为一体,没有分层的现象时,意味着胶体配置成功。
4.粘贴钢板
粘钢工程最重要的核心工程就是粘贴钢板,胶体配置好后,用抹刀或是其他的工具涂抹在钢板以及混凝土的表面上,抹胶的厚度要保持均匀,不能够太厚,也不能够太薄,一般保持在2毫米到3毫米左右的厚度。为了防止胶体的流淌,可以加一层玻璃丝布在边缘。
5.钢板的加压
钢板粘贴好之后,要用U形夹以及膨胀螺丝等去固定钢板与混凝土,并且要进行加压,保证更好的粘结,在国内没有特殊要求的情况下,压强一般为1.5帕,如果掌握不好力度,可以在加压的时候观察,直到胶体刚好溢出钢板边缘为止。
6.相关的固化信息
(1)在粘贴完毕后,20摄氏度的时候,需要静置一天的时间(以24小时计),这样可以达到60%的固化效果。在48小时之后,完全固化,72小时之后,建筑物可以恢复正常的使用。
(2)实验室中的数据表明,结构胶一旦混合,就会迅速的固化,当外界温度为10摄氏度的时候,需要90分钟可以达到固化;而如果环境温度升至30摄氏度时,固化的时间只需要30分钟。
(3)在使用结构胶的时候,一定要对上述的数据进行考虑,一定要在需要使用结构胶的时候在进行结构胶拌合,并且根据需用的量进行,如果拌合过多而不能够及时的使用,就会造成结构胶的固化,继而产生了浪费,增加了工程的施工材料成本。
7.粘钢防腐的处理工艺
在粘钢结束之后,按照要求,要对钢板采取防腐工艺的处理。首先要喷涂一层防火涂层,其次要对钢板的表面进行环氧树脂的涂抹,再次进行抹灰挂网,最后还要定期进行检查,看看是否出现了锈蚀的现象。
(三)其他施工中需要注意的因素
第一,由于在施工的过程中使用了很多的胶体,使得工程出现了一些特殊性,这种特殊性表现在胶体固化的放热过程会使其他的结构迅速的固化,故此对于固化的时间是不好掌握的。还有一点关于胶体的应用,需要注意防火。因为胶体本身属于易燃品,在使用的过程中一定要对明火进行防范。
第二,在钢板上与混凝土上涂抹的胶体,厚度为2-3毫米,涂抹的方式为从中间向两遍逐渐减小厚度,也就是中间的厚度保持在3毫米,而四周的厚度为2毫米左右,中间呈渐变厚度。在加压固定的时候,先从中间开始加压,逐渐向四周扩展,这样就可以有效的防止空鼓现象的产生以及加压不到位的问题出现。
第三,钢板的面积比较大的时候,要先从一侧开始迅速的斜向下放置钢板,这样做的目的是最大程度的将钢板与混凝土之间的气体排除,以免出现空鼓现象。
第四,在对钢板加压的时候,可以利用工具,比如压条和夹具,这样做的目的是加压更加平均,使钢板与混凝土的粘贴更加紧密,避免在内部的胶体分布不均,这对于日后的建筑物使用是很有帮助的。
第五,施工的过程中,要注意计算应力的承载,如果钢板与混凝土接触的不是很好,这样就可能出现钢板与混凝土承受的应力不一致的状况,一旦出现了超荷载或是接近荷载的现象,就有可能使混凝土与钢板在内部分离,形成空鼓。处理的办法是将钢板的荷载与混凝土的荷载尽量的保持一致,选用适合的钢板,避免出现上述的情况。
第六,在特殊的情况下,比如钢板较厚或是混凝土的透水性较好,可以适当增加胶体的涂抹厚度,但是不宜过厚,以免导致胶体固化不及时。
结语
粘钢技术在房建加固中是十分常见的,也是最有效的加固补强方式之一。我们国家在近些年对于粘钢技术的处理加固房建有了较大范围的使用,但是技术上却没有大的进步,笔者希望通过本文的写作,达到抛砖引玉的效果,能够使各位同仁对此类问题进行深入研究,优化粘钢加固技术,使之适用的范围更广、效果更优。
参考文献
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(1)复合注浆适用加固地层范围广,既可适用于加固渗透性大的地层(如砂卵石层),又可适用于渗透性较差地层(如粘土、粉土和粉细砂层),还可以用来加固溶岩地层的地下溶洞和溶蚀裂隙。复合注浆法既能形成较高强度的旋喷桩固结体,又能通过渗透、劈裂和挤密的方式提高岩土层的强度。(2)复合注浆适用加固工程范围广,可用于对既有建筑物(如房屋、公路、桥梁)地基基础进行加固,也可用于桩基(如大口径钻孔桩、挖孔桩)缺陷的加固处理。(3)复合注浆浆液扩散范围大,不仅对高压喷射流喷射破坏土体的极限范围之内土体进行置换加固,而且对喷射破坏土体的极限范围之外的土体以充填、渗透、挤密和劈裂等方式进行注浆加固,在成桩的同时对地基土有灌浆加固作用。(4)复合注浆能定向定位。能形成连续的圆柱状的旋喷桩体,旋喷桩直径为400mm—1200mm,其注浆固结体顶部无收缩,与原基础混凝土或桩混凝土结合紧密。能直接承受上部荷载,并将荷载传递到深层土层中去,保证荷载传递均匀、有效;复合注浆形成旋喷桩的单桩承载力较高。(5)复合注浆形成的旋喷固结体强度较高,且固结体强度可根据设计需要通过改变浆液材料和工艺参数来进行调节。(6)复合注浆钻孔施工口径较小,对既有建筑物基础和地面损害和扰动很小,可调节浆液凝固时间施工期建筑物附加沉降小。经济可靠,且耐久性好。
2复合注浆加固既有建筑物地基的施工顺序
2、1注浆钻孔施工
对既有建筑物地基进行加固时,先采用地质钻机钻穿既有建筑物原基础或承台,然后根据设计注浆深度要求,选择采用地质钻机或高压旋喷钻机钻孔到设计深度。一般以土层或强风化岩层作为注浆持力层时可采用高压旋喷钻机直接钻孔,若以中风化以上岩层作为注浆持力层时需先采用地质钻机钻至终孔,若地层中有卵砾石层也需采用地质钻机钻孔。钻孔孔径一般开孔为llOmm,终孔直径为91mm,钻孔垂直度保证<1%。对岩层或混凝土层采用金刚石钻头钻进,对卵砾石地层采用合金钻头钻进行,采用泥塞浆护壁或套管护壁,钻孔后需保证钻孔不跨孔不堵塞。
2、2建立孔口注浆装置
注浆钻孔施工完成以后,在注浆孔口建立注浆装置。孔口注浆装置需既满足静压洼浆要求又满足高压旋喷注浆管可以从其中下钻的要求。孔口注浆装置可采用单管接头式或混合器式,单管接头式用于单液注浆,混合器式用于双液注浆。孔口注浆装置采用预埋设的方式固定在注浆孔口,采用水泥浆或水泥水玻璃浆液将孔口装置与钻孔之间的间隙固定密封。
2、3采用高压旋喷注浆方式进行注浆
孔口注浆装置埋设1—2天后,先采用高压旋喷注浆方式进行旋喷注浆,旋喷注浆需按设计规定的工艺参数(喷射压力、提升速度、旋转速度、浆液水灰比)进行注浆,将注浆管分段下人孔底,每段注浆钻杆需连接紧密并采用麻丝密封。旋喷注浆按从下而上的方式。为了减小建筑物的附加沉降,旋喷一般采用单管旋喷注浆方式,下钻时尽量快速且尽量小压力小流量喷水,旋喷时采用不喷水而直接喷浆一遍的方式,在底部和顶部需喷浆2遍。在对建筑物进行纠偏加固时,为加速浆液凝固,有时采用先喷一遍水泥浆液后喷射一遍水玻璃的方式,进行双液旋喷。
2、4采用静压注浆方式进行注浆
高压旋喷注浆结束后,利用孔口注浆装置封住孔口进行静压注浆,通过静压注浆可以扩大浆液的注入范围,防止旋喷固结体收缩从而增加旋喷体与原基础混凝土结合紧密性。静压注浆开始时采用较稀的浆液和较低的注浆压力,随后逐渐增加浆液浓度及加大注浆压力,直至设计注浆量和注浆压力为止。一般静压注浆在浆液终凝前需进行2—3次灌注。静压注浆可以采用单液也可采用双液注浆。
2、5封孔
静压注浆结束后,若注浆孔口冒浆,需对孔口进行封闭处理,防止浆液流出。若注浆结束后孔内浆液有流失需补灌浆液到注浆孔内浆液饱满为止。复合注浆顺序有时需根据实际情况进行调整,有时需采用先静压注浆后高压旋喷注浆的方式进行注浆。
3复合注浆的施工方法
3、1施工准备
(1)组织施工人员:复合注浆法加固地基施工时,设备班需配备施工队长、工程技术人员、高压泵工、电工、修理工各1人,钻工3—6人,注浆工4人,共12—15人。(2)现场施工前准备:施工前应组建队伍、清理施工场地、作好机械检修和保养、布置好孔位、以及搭设工棚、备好材料等。(3)确定施工程序:①钻孔:按设计钻孔到一定深度,钻孔孔径为91(或101)mm,垂直度保证<1%。②建立孔口灌浆装置:孔口灌浆装置需满足静压灌浆要求,又需满足高压旋喷注浆管可以从其中下钻的要求。③采用高压旋喷注浆法进行喷射注浆,注浆从下而上,在既有建筑物地基加固中一般采用单管旋喷方式注浆。在缺陷桩基加固中,先喷高压清水一遍到三遍后再注浆。④高压旋喷注浆结束后,利用孔口注浆装置封孔进行静压注浆,静压注浆可以采用单液也可采用双液注浆,根据需要,浆液终凝前可进行多次灌注。⑤注浆结束后,若注浆孔口冒浆,需对孔进行封闭处理,防止浆液流出。(4)复合注浆施工中出现问题的处理:①注浆深度大时,易造成上粗下细的固结体。影响固结体的承载能力,因而需在深度大的地层中注浆时采用增大压力或降低提升速度的方式补救。②当发现返浆量不足或不返浆时,可采用降低提升速度或复喷方式处理。③当冒浆量过大时,可采用提高注浆喷射压力、缩小喷嘴直径的方式处理。④在既有建筑物基础加固处理时,为防止产生附加沉降,施工时应跳孔施工,同时应在浆液中加速凝剂或采用双液旋喷注浆。⑤静压注浆时如出现冒浆,可采用多次灌注的方式进行注浆,待第一次灌注的浆液终凝堵塞冒浆通道后再进行第二次注浆。同时注意将孔口注浆装置与孔壁密封牢靠,防止浆液从孔口冒出。
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关键词:路桥;加固;碳纤维;施工工艺
1引言
近年来,我国交通运输事业发展极为迅速,一些早期修建的公路桥梁在承担日益增加的交通荷载时就显得有些力不从心,为保证我国交通运输网络的安全性与稳定性,我国交通运输部门开始将旧桥的维护加固当作一项重要的任务进行全面推广。伴随着我国经济和社会的不断发展,全国通车里程数持续增加,再加上我国城市化建设的进程不断加快,桥梁总数也在逐年递增,因此危旧桥的维护加工工作就变得更加艰巨。本文,将对我国路桥加固技术及其应用进行简要说明。
2路桥加固技术介绍
2.1桥面补强层加固技术
桥面补强层加固主要是针对桥面病害而采取的一种加固技术,具体实施方法如下:首先将待加固桥面铺装层进行凿出或凿毛,然后在凿毛处加铺一定厚度的补强层,以增加主梁有效高度。该法可改善桥梁横向荷载能力,从而达到提高桥梁结构整体承载能力的目的。
2.2粘贴钢板加固技术
黏贴钢板加固技术是通过树脂的粘结力将钢板和混凝土结构进行紧固的一种技术,可适用于承受静力作用,且处于正常湿度环境中受弯或受拉构件的加固维护。该技术的优点是施工速度快,现场施工时对周边影响较小,且加固后对原结构的外观及净空影响甚微。其缺点是该技术的加固质量具有不确定性,胶粘工艺和操作技术都会对加固效果产生影响。
2.3加大截面加固技术
加大截面加固技术是利用增加混凝土结构物的横截面积进行加固的一种方法,除增大横截面积外,还可通过增加配筋达到加固的目的。使用该法时需要注意,被加固的桥梁下部结构具有足够的的承受力,否则应当慎用此法。一般来说,常用的方法是加厚桥面板或者加大主梁的梁肋宽度。
2.4锚喷混凝土加固技术
锚喷混凝土加固技术源自于隧道施工技术,当混凝土桥梁出现因支点截面尺寸过小而影响抗剪强度的大小时,可选用锚喷混凝土加固技术对其进行加固维护。
2.5增加受力构件,改变结构体系的加固技术
当桥梁承载力不足时,或者由于其他外力作用导致桥梁破损时,可采取一定的工艺,在原有结构上增加新的受力构件,从而解决原有结构承载力不足的问题。改变结构体系的主要方法有利用梁的连续作用、梁和板组合作用、拱梁组合作用等,改变原有桥梁结构的受力体系,提高桥梁的荷载能力。
2.6增加横向联系加固技术
近年来,桥梁加固施工中应用增加横向联系技术的较多,其加固原理是增设桥梁的横向联系,改变桥梁上部结构荷载横向分配情况,从而达到提高桥梁结构整体承载能力的一种加固技术。该技术可适用于T字型或工字型截面梁式桥,施工时常在相邻主梁之间增设现浇混凝土横梁以提高横向抗弯强度;条件允许时,还可增设钢横梁。该技术的不足是会对原桥梁结构造成不同程度的损伤,因此若桥梁内部配筋分布复杂的区域不宜采用该法,以免引发不必要的安全隐患。
2.7复合材料加固技术
复合材料(FRP)由纤维和网型树脂组成,常见的有E-玻璃纤维、碳纤维、劳伦纤维三种,其中碳纤维材料是市场上应用最为广泛的一种加固材料,加固时,以树脂类胶结为基体,将碳纤维布粘贴在混凝土结构表层,固化后具有高强度、高弹性模量,能够起到加强混凝土结构物荷载承受能力的目的。
2.8体外预应力加固技术
体外预应力加固技术是将预应力筋布置在主体结构外,一般在梁底或梁侧下部增设预应力加劲钢丝索(粗钢筋)补强,并分别固定在梁的两端,然后设置联结构件将其构成一个折架体系,从而起到抵消恒载应力,保护桥梁结构的目的。
2.9粘贴碳纤维增强塑料加固技术
碳纤维具有材质轻、强度高、耐腐蚀的特点,应用范围较广。该法的优点是不增加桥梁结构的自重和截面尺寸,对净空高度无影响,是哦概念股方便,对原结构的损失小,并且能根据实际情况进行多层粘贴补强,施工灵活方便;不足之处是弹性模量和强度比值较低,高温时(>60℃)会出现软化现象,因此无法应用于桥面加固。加固原理为:用树脂将碳纤维粘贴在混凝土结构受拉表面,待树脂固化后碳纤维和原结构形成新的受力整体,共同承担荷载,降低了钢筋应力,从而达到了加固补强的效果。
3桥梁加固技术的应用
本文以碳纤维加固技术的应用为例,对其施工中的相关事项进行分类介绍:
3.1材料介绍
根据以上介绍可知,碳纤维加固技术主要用到的材料是碳纤维材料和树脂材料。碳纤维材料一般为片材,其拉伸强度能达到2400-3400MPa之间,比普通的碳素钢(240MPa)拉伸强度更具优越性。碳纤维材料的弹性模量不同,按照其力学性能可分为高模量、高强度和中等模量三类,弹性模量较高的高模量碳纤维片材,其伸长率较低。碳纤维片材化学性质稳定,能耐酸碱盐及其他化学品的腐蚀,耐寒性和耐热性也较好。
树脂类材料包括底层涂料、油灰、浸渍树脂或粘结树脂。底层涂料用于渗透过混凝土表面,促进粘结;油灰用于填充待加固部位的空隙,已形成平整表面;浸渍树脂用于粘贴碳纤维布;粘结树脂用于粘贴碳纤维板。
3.2施工工艺
3.2.1基底处理
首先,根据桥梁故障情况确定粘贴碳纤维的范围,然后将砼构件表面的破损处、残缺处以及碳化层部分进行清洁处理,直至达到结构密实部位为止;检查钢筋外漏部分是否锈蚀,若有锈蚀应该除锈后再进行下一步操作。
其次,裂缝处理。对出现裂缝的部位应该进行修补处理,若裂缝宽度小于0.2mm,用环氧树脂涂刷表面即可;若裂缝宽度超过0.2mm,需要用环氧树脂灌缝。
再次,对构件进行打磨处理,将表面凸出部分进行修整,并确保段差的平顺度。一般可利用磨光机将棱角部分进行磨光处理,使之成为半径大于30mm的圆角。
最后,对打磨后的构件表面进行清洗,然后进行充分干燥。
3.2.2底层涂刷
首先,配置涂料。将主剂和固化剂按照比例称量后放入容器中,搅拌均匀待用;然后,用滚筒刷蘸取涂料将其均匀的涂刷在构件表面;最后,待涂料固化后,用砂纸进行磨光处理。在这一步操作时需要注意两点,一是配置涂料量不宜过多,应在规定时间内用完;二施工条件进行严格控制,当气温低于5℃、相对湿度大于85、砼表面含水率超过8时不宜施工。
3.2.3构件表面残缺修补
构件表面凹陷部位、段差或起拱引起的内角要用环氧腻子修复至表面平整、顺滑之后方可进行下一步操作。
3.2.4贴碳纤维片
碳纤维在运输、储存、裁切和粘贴过程中都要做好各项保护措施,防止弯折受损;贴片前用钢直尺和壁纸刀按规定进行切割,每段长度控制在6cm左右;碳纤维接头搭接长度至少为10cm,横向不需要搭接;按比例加入主剂和固化剂,配置树脂,用滚筒刷将配置好的树脂均匀的涂刷在贴片处;贴片时,将碳纤维片和树脂之间的空气赶尽,可用罗拉沿着纤维方向反复碾压,使树脂能充分的深入到碳纤维中。
3.2.5养护管理
碳纤维片粘贴完毕后,需要进行24h的自然氧化,才可达到初期固化。在初期固化阶段,一定要排除外界干扰因素。
3.2.6涂装
根据工程实际需要,可在树脂固化后加固补强,涂刷耐火涂层和色彩。
3.3碳纤维加固技术应用评价
碳纤维加固技术就其施工工艺、施工难度、加固效果而言具有一定的优势,尤其是对周边环境影响较小;但由于材料多为进口材料,因此技术的经济性较差。碳纤维加固技术作为一种新型的桥梁维修技术,在我国应用还未全面普及,需要结合工程实际不断探索和研究,以提高我国旧桥加固维修技术。同时,我国还应加快碳纤维类材料的研发进度,缩短与国外技术的差距,降低该技术应用成本。
4结语
随着社会的不断进步,现代交通运输速度和承载量越来越大,对交通运输基础配套设施提出了更高要求。为保证我国交通运输的安全性和稳定性,需要对早起的旧桥进行加固处理。加固处理技术种类较多,其中碳纤维加固技术作为一种新型技术,具有施工方便、影响小、加固效果好的特点,因此得到了广泛应用。
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