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混凝土加固范文1
关键词：体外顸应力加固；框架；试验研究；加固
中图分类号： TU323.5文献标识码：A 文章编号：
一、前言
近年来，体外预应力加固法在框架结构的加固工程实践中已经得到了较多的应用。体外预应力加固的特点是传力明确、布置灵活，可以根据竖向荷载的分布情况灵活的设置力筋布置形式，使其等效荷载能够抵消大部分外荷载的作用，并充分发挥各种结构材料的强度。国内外有关研究表明，体外预应力加固框架在竖向荷载下的结构性能比较理想，但其在反复作用的水平荷载(主要是地震荷载)下的结构性能还没有得到充分的研究。工程实践的发展使得对体外预应力加固钢筋混凝土框架结构的抗震性能进行深入的研究变得十分必要和紧迫。因
此，本次试验的目的就是对框架结构经体外预应力钢绞线加固后在竖向荷载和水复荷载的共同作用下的结构性能进行分析研究。
二、试验模型设计
选择单层单跨钢筋砼框架为基本试验对象。原型框架跨度7.5m，层高4.5m。开间6.6m，采用1860级15.24钢绞线进行了体外预应力加固，加固后屋面恒载为9.62。
对缩尺模型进行试验，首先根据试验条件确定模型框架与原型框架的几何比例为l/3，其他比例系数为位移比例系数l/3，弹性模量比例系数1，应力和应变比例系数l，集中荷载和集中力的比例系数1/9。按以上相似比例系数设计试验用的模型框架。
加固原结构使用的力筋为4根1860级15.24钢绞线，张拉控制有效应力为 。按相似比例系数，应使用截面积为15.6的钢绞线。而实际工程上使用的最细的钢绞线12.7的截面积为89.45。因此在模型中使用2根1860级12.7钢绞线，由力筋总拉力的比例系数确定张拉控制有效应力为400N/。模型中预应力钢绞线的张拉控制有效应力虽然远小于原型中的应力值，但在整个加载过程中，原型与模型中的预应力钢绞线都处于线性阶段，可以不考虑应力值的比例，只考虑预应力钢绞线总拉力的相似比例。预应力钢绞线使用的锚具为柳州海维姆出产的v—13锚具。预应力钢绞线的布置形式如表1。转向块为自加工的钢制组合件。到柱轴线的距离为L/3=933mm。
表1 实验框架各具体数值
图1 试验框架详图及加载示意图
图2 测点分布图
三、加载与数据采集
竖向荷载分两级施加，第一级20kN，第二级30kN。张拉预应力筋时保持竖向荷载不变，分两级两端张拉预应力钢绞线。施加水平荷载时保持竖向荷载不变，对两边伸出的梁端轮流施加水平力。
按抗震规范，考虑Ⅱ级场地远震，8度多遇地震作用下试验框架受到的水平地震力；在8度罕遇地震作用下，。因此，水平力的每一级循环包括右推、归零、左推、归零四个步骤，水平力的施加先按水平力控制，每级20kN；水平荷载作用下试验框架进入屈服平台后按水平位移控制,每级5mm，直至试件破坏。其加载力学简图见图l。
在试验中采取如下测量手段：使用设置在梁端两边的水平力传感器测量水平力，采集的数据输入电子绘图仪绘制水平滞回曲线。使用设置在框架梁中间的位移传感器测量水平位移，采集的数据输入电子绘图仪绘制水平滞回曲线。在框架中的钢筋和预应力钢绞线上粘贴电阻应变片，采集得到的应变数据输入电脑进行处理。此外，在试验中随时观察并测量裂缝延伸的长度和宽度。
四、试验过程及试件破坏形态
本次试验于2012年12月在某省建筑科学研究院重点实验室进行。
1、K1
试验开始时先对K1分级施加竖向荷载。竖向荷载加到30kN时，框架梁跨中附近梁底的裂缝基本出齐，裂缝平均间距为83mm；框架梁跨边上部也出现少量裂缝；框架柱未出现裂缝。施加预应力之后，上述裂缝全部闭合到肉眼观察不到，也未出现新的肉眼可见的裂缝。
水平荷载加到第一级时，框架柱顶外侧出现第一条水平裂缝。此后，随着水平循环荷载的增加，在框架上不断出现新的裂缝，已有裂缝在张开闭合过程中的最大宽度也不断增大。在120kN等级水平荷载的加载中，发现滞回曲线出现很大弯曲，水平位移开始大幅增加。而框架承受的水平力增加到110kN附近就不能上升。从此时开始按位移控制，每一级控制循环两轮，第一级控制水平位移为25mm，此后每级增加5mm。水平位移控制开始后，框架中的裂缝得到充分发展，在柱底首先出现了裂宽大于2mm的裂缝，此时的大部分裂缝在水平位移归零时并不能完全闭合，少数裂缝在反向荷载下也不能完全闭合。当水平位移加到35mm时，梁端紧靠梁柱节点区处上下裂缝已经完全贯通，柱顶和节点区都出现大量交叉裂缝，柱底开始出现砼剥落现象。从滞回曲线来看．加固后结构的水平承载并没有下降，主滞回曲线出现一道很长的基本水平的屈服台阶。当水平位移达到65mm时，结构的水平承载力下降到9lkN。由于试验设施的限制，对K1的试验结束，其最终破坏。
2、K2
试验框架K2的试验过程接近K1。竖向荷载加到30kN时，框架粱跨中附近梁底裂缝基本出齐，裂缝平均间距为84mm；框架梁跨边上部和框架柱外侧也出现少量裂缝。
在水平力作用下，K2的水平位移发展的比Kl快。在施加第五级水平力荷载(100kN)时，加固后结构的主滞回曲线出现很大弯曲，水平位移迅速发展。正方向水平力达到95kN即不再增大，曲线出现短暂的水平屈服台阶。此时即改为水平位移控制，确定水平位移控制的第一级为30mm。水平位移控制开始时框架中的裂缝已发展的很充分，柱底砼开始出现剥落现象。在水平位移达到45一以前，加固后结构的水平承载力基本能维持在第一级水平位移控制时的值；当水平位移达到50mm时，加固后结构的水平承载力下降到90kN；在水平位移达到试验设施所允许的最大值55mm时，加固后结构的水平承载力下降到87kN。
3、K3
对试验框架K3不施加预应力以体现预应力加固对于框架结构性能的影响。对K3施加完竖向荷载后，保持竖向荷载不变直接施加水平荷载。在施加第五级水平荷载时，加固后结构的水平承载力上升到90kN左右就不再上升，转入水平位移控制，第一级控制水平位移取为25mm。在水平位移控制的初始阶段，框架结构中的裂缝迅速发展，柱底砼出现剥落现象。框架的水平承载力在水平位移达到45mm以前没有出现下降，一直在90kN附近波动。此后结构的水平承载力开始下降，水平位移为50mm时，最大水平承载力为89kN；水平位移为55mm时，最大水平承载力为86kN。
4、K4
竖向荷载达到30kN时，框架梁跨中附近梁底裂缝全部出齐，裂缝平均间距为79r一；框架柱外侧未出现可见裂缝。框架梁跨中挠度为3．5mm施加预应力以后，上部裂缝全部闭合。框架梁、柱未出现新的裂缝。框架梁跨中挠度变为1.2mm。
施加完预应力以后立即对K4继续分级施加竖向荷载直至破坏。当竖向荷载达到50kN每点时，大部分施加预应力时闭合的裂缝二度张开，框架梁跨中挠度达到3.0mm，此后框架粱的跨中基本不再出现新的裂缝。加载至140N，框架柱上部出现明显的向外鼓出弯曲，框架梁跨中挠度变为10.5mm。在施加下一级荷载时，加固后结构的承载力达不到预期施加的150kN，试验框架破坏。
五、滞回曲线分析
试验框架Kl、K3的滞回曲线如图3、图4所示：
图3 试验框架Kl的滞回曲线
图4 试验框架K3的滞回曲线
由于加固预应力的作用，试验框架K1抵抗水平荷载的能力要超过K3约20％，试验框架K2的抵抗水平荷载的能力也要超过K3达10％。与普通钢筋砼框架的滞回曲线相类似的，试验框架Kl的滞回曲线的卸载段有较大的斜率；但在从刚刚开始反向加载到位移归零的阶段内，滞回曲线的斜率变小(尤其在发生大位移时比较明显)，这又接近于普通预应力砼框架的性能。总体上预应力加固框架的滞回曲线兼有钢筋砼框架和预应力砼框架的性质，曲线呈两头宽、中间窄的特殊形状。由于Kl的滞回曲线斜率大于K3，滞回曲线的卸载段就要比K3“丰满”一些；而且由于K1的极限抗弯承载力较大，滞回曲线的最大高度大于K3，总的说来，K1在水平荷载作用下的耗能能力大于K3。K4的主要破坏原因是框架柱外侧出现较多裂缝，框架柱曲率过大，在轴力与弯矩共同作用下失稳破坏。这主要是因为竖向荷载在单层单跨的试验框架的框架柱上半部分产生了相当大的弯矩。
而在真实框架结构中，竖向荷载一般不会在框架柱上产生如此大的弯矩，体外预应力加固又可以保证框架各截面的安全。因此。对于承担竖向荷载为主的框架结构而言，体外预应力加固的结构性能是十分良好的(见图5)。
图5 K4的框架跨中挠度随竖向荷载的变化图(mm)
六、试验结果分析
通过试验对体外预应力加固框架的结构性能进行了深入的研究，井得出如下几点结论。
（1）在竖向荷载作用下，体外加固力筋可以很好的与被加固结构协同工作，其应力随着竖向外荷载的增大而不断上升，大幅度的提高结构抵抗竖向荷载的承载力，并使框架结构中的应力分布趋向于平均化。
（2）在水平荷载与竖向荷载的共同作用下。体外预应力加固使框架应力分布趋于平均化，混凝土受拉区面积减小，框架的整体强度与刚度上升，最大水平承载力超过未经加固的框架结构约20%。加固后结构在达到最大水平承载力后进入一较长的屈服平台。加固预应力的作用提高了试验框架在水平荷载作用下的耗能能力。有限元分析的结果与试验得出的结论相一致：针对竖向荷载进行的体外预应力加固可以基本满足各种强度的钢筋混凝土框架结构小震不坏，大震不倒的抗震要求。
（3）体外预应力加固对于框架的加固作用主要体现在框架梁的强度提高上。设计加固时必须验算是否满足强柱弱梁的抗震要求，如不满足则须对框架柱采取措施进行加固。
参考文献：
[1]骆建宇.水利科技类项目预算执行中存在的主要问题及其应对措施[J]工程造价.2012
混凝土加固范文2
关键词：混凝土结构的加固；砌体结构的加固；钢结构加固
一、结构设计与计算方面的问题
1.设计构造方面的问题
①框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5%，0.4%。”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。
②底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：“底层柱的下端不小于柱净高的1/3”，设计中应重点说明
③框架梁的纵向配筋率应注意
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm。”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。
2.计算方面的问题
①设计基本地震加速度值
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定：抗震设防烈度为7度时，设计基本地震加速度值分别为0.1g和0.15g两种，抗震设防烈度为8度时，设计基本地震加速度值分别为0.2g和0.3g两种。
②梁刚度放大系数
SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面，造成结构的实际刚度大于计算刚度，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大，放大系数中梁取2.0、边梁取1.5为宜。
③独立梁箍筋计算结果需复核
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中规定：对集中荷载作用下的独立梁，应按公式进行计算，且集中荷载作用点至支座间的箍筋，应均匀配置。但SATWE软件计算梁箍筋时，未考虑独立梁这一情况，都按公式进行计算，有时会造成计算结果偏小，设计中若遇到有独立梁存在的情况，应对梁箍筋的计算结果进行手算复核。
二、混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类
（一）直接加固的一般方法：
1、截面加大加固法
在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。
在适筋范围内，混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下，增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。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，且加固后不影响建筑物的净空，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、有粘结外包型钢加固法
外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。
4、粘钢加固法
钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段（正截面受拉区、正截面受压区或斜截面）表面粘贴钢板，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便，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。该法适用于混凝土强度等级为C20-C60的混凝土承重结构的改造、加固；不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。
（二）间接加固的一般方法：
1、预应力加固法
2、增加支承加固法
三、与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有
1、托换技术
系托梁（或桁架）拆柱（或墙）托梁接柱和托梁换柱等技术的概称；属于一种综合性技术，由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成；适用于已有建筑物的加固改造；与传统做法相比，具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点，但对技术要求较高，需由熟练工人来完成，才能确保安全。
2、植筋技术
广泛应用于已有建筑物的加固改造工程，如：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救，构件加大截面加固的补筋。
3、裂缝修补技术
根据混凝土裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修补，使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术；适用于已有建筑物中各类裂缝的处理，但对受力性裂缝，除修补外，尚应采用相应的加固措施内部修补法。
内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中，结硬后起到补缝作用，并通过其胶结性使原结构恢复整体性，该方法适用于裂缝宽度较大，对结构的整体性和安全性及耐久性等有影响，或有防水防渗等要求的裂缝的修补。
4、碳化混凝土修复技术
系指通过恢复混凝土的碱性（钝化作用）或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术。
5、混凝土表面处理技术
系指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。
6、混凝土表层密封技术
系指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。
7、其它技术
如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等。
四、砌体结构加固
砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类，设计时，可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法。
（一）适用于砌体结构的直接加固方法：
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。
2、钢筋水泥砂浆外加层加固法
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。
3、增设扶壁柱加固法
承载力有限，且较难满足抗震要求，一般仅在非地震区应用。
（二）适用于砌体结构的间接加固方法：
1、无粘结外包型钢加固法
该法属于传统加固方法，其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少，受力较为可靠；适用于不允许增大原构件截面尺寸，却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固；其缺点为加固费用较高，并需采用类似钢结构的防护措施。
2、预应力撑杆加固法
适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固；其缺点是不能用于温度在60℃以上的环境中。
（三）砌体结构构造性加固与修补
1、增设圈梁加固
2、增设梁垫加固
3、砌体裂缝修补
五、钢结构加固
钢结构加固的主要方法有：减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时，亦可采用其它加固方法。
1、改变结构计算图形
2、加大构件截面的加固
3、连接的加固与加固件的连接
4、裂纹的修复与加固
结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。
结束语
总之，设计钢筋混凝土框架结构时要注意多方面细节问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的建筑物。
参考文献：
混凝土加固范文3
钢筋；混凝土构件；加固；施工技术
钢筋混凝土构造的加固补强方法各有特点。
粘贴纤维加强塑料加固法。外贴纤维加固补强是用树脂类胶结材料，将纤维补强复合材料贴于被加固补强构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，从而达到对构造构件补强加固及改善构造受力性能的目的。它是一种十分简单且使用效果良好的加固补强办法，但被要求加固补强混凝土构件强度等级不得低于C15，且混凝土外表的正拉粘结强度不得低于1.5MPa，除了具有粘贴牢固的优点外，还具有耐腐蚀、耐湿润、简单而尽量少增加构造自重、耐用、维护费用较低等优点，但有防火要求的要进行防火处理，该方法适用于各种受力性能的钢筋混凝土构件和其它构筑物。
增加支承加固法。增加支承加固法是通过增设支承点，减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的弯矩，进而分散构件承载力的目的。依据支承构件受力性能的不同可分为刚性支点和弹性支点两种加固办法。该法简单可靠，但易影响建筑物的原貌和使用功能，并且会减小使用空间；该方法适用于梁、板、析架、网架等构造的加固。
有粘结外包型钢加固法。外包型钢加固是把型钢(通常为角钢或槽钢)或钢板包于被加固构件的四角或两角的加固办法，外包型钢加固钢筋混凝土梁也称湿式外包钢加固法，采用该办法加固混凝土构件时，应采用环氧树脂胶粘剂进行灌注，把型钢与被加固构件粘结成一整体，以保证型钢架和原构件有效构成一个整体共同受力。其特性是受力可靠、施工烦琐、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的状况下运用于环境温度60度以上高温场所；适用于运用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又被要求较大幅度提高其承载能力的混凝土构件的加固。
粘贴钢板加固法。钢筋混凝土受弯构件外部粘钢板加固是在构件承载能力溃乏区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)外表粘贴强度高的钢板，使原有钢筋混凝土和钢板作为一个新的受力整体共同受力，约束混凝土的变形，增强了被加固构件的刚度和抗裂性能，有效发挥了粘贴钢板的抗弯、抗剪、抗压性能，且不会在钢筋混凝土构件中产生应力集中而采用该办法加固。被要求加固补强的钢筋混凝土构件，在施工现场实测混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土外表的正拉粘结强度不得低于1.5MPa，并且应将钢板设计成仅能接受轴向应力作用，钢板外表应进行防锈蚀处理，外表防锈蚀材料对钢板及胶粘剂无害。它的特性是施工简单、速度快、工期短；现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对消防和生活影响小；传力直接，加固效果好，耐久性好；且加固后对原构造外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作程度；适用于接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。
加大截面加固法。在钢筋混凝土受压构件受压区增加混凝土现浇层，增加截面有效高度，扩展截面面积，从而提高构件正截面抗弯能力，斜截面抗剪能力和构件整体刚度，起到加固补强的作用。加大截面加固法在设计结构方而必需处理好新加部分与原有局部的界面，使其成为一个整体共同受力的问题。相关实验表明，被加固构件在受力过程中结合面会呈现拉、压、弯、剪等各种复杂应力，其中关键是剪应力和拉应力。在弹性阶段，结合面的剪应力和法向拉应力主要是靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担；开裂后与在极限状态下，则主要是经过贯串结合面的锚固钢筋或锚固螺栓所产生的被动剪切摩擦力传送。
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对构件部分或整体采取加固的办法，通过施加预应力的方法来改变原构件内力传递和应力重分布，致使被加固构件中原有的内应力以及因此引起的变形现象得以部分或全部抵消，因而后加预应力构件能和原构件能共同工作，构件的承载能力得到显著提高，并可减少构件的变形、裂缝成长。
置换混凝土加固法。置换混凝土加固法是指对原有构件强度低、韧性差的构件相关部位的混凝土用强度高、韧性好的混凝土进行置换的办法。该办法适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的部位加固。施工工艺简单方便，工期短，占用空间小，不影响使用功能，而且造价比较低，经济合理。采用本办法加固混凝土受力构件时，其否置换原构件局部的混凝土强度等级，按现场检测结果不应低于该混凝土构件建造时规定的强度等级。置换用的混凝土强度等级应比原构件混凝土提高一级且不应低于C25。混凝土的置换深度，板不应小于40mm，梁、柱采用人工浇筑时，不应小于60mm,采用放射法施工时，不应小于50mm，置换长度应依据混凝土强度和缺陷的检测及验算结果肯定，但对非全长置换的情况其两端应分别延伸不应小于100mm。置换部位应位于构件受压区内，且应依据受力方向将有缺陷混凝土剔除，剔除位置应在沿构件整个宽度的一侧或对称的两侧，不得仅剔除截面的一部分。
施工技术要求及加层结构施工注意事项。拆除工程:通常采用保护性拆除技术(这与破坏性拆除明显不同)，它包括确定拆除方法；选择合适的材料、拆除机械；制定切实可行的保护措施等综合技术。拆除采用由上至下的方法，并根据原结构的特点，把每一项具体拆除项目合理安排，确定拆除顺序。为保证房内工作人员及施工人员的安全，除搭设必要的水平防护棚、防护围墙外，还应尽量减少噪声，控制尘土飞扬，可以采用静态破碎、局部风镐、人工剔凿等方法。加固、加层工程：钢筋的化学锚固应由专业的施工队伍施工并做现场检验；新旧混凝土结合面必须凿毛、打齿槽，深度不小于6mm；所有碎块浮碴都必须清除，并用水冲洗干净；在整个施工过程中应采取可靠的支撑措施；加固改造施工应遵守有关加固技术规范。
施工注意事项：
在浇注新混凝土时，原混凝土表面应凿毛，清除干净后，适当湿润，并新涮一层界面剂，以确保新旧混凝土形成一体。
施工时，应采取确保施工质量和施工安全的措施。在剔除原有结构前必须对可能影响到的原结构(包括梁、板)进行可靠支护，并对新设支护的下方主体支承结构进行复核验算。
混凝土加固范文4
关键词：钢筋混凝土拱桥；加固技术
中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：
引言
随着我国经济的飞速发展，钢筋混凝土拱桥的数量不断增加，桥梁加固补强的方法很多，但是基本上可以划分为两大类:第一类为改变结构体系，调整结构内力，减轻原梁负担; 第二类为增大截面尺寸和配筋，加固薄弱构件。针对不同的桥型，不同的加固位置可以采用不同的方法，也可几种方法同时使用。增大截面法通过增大构件的截面和配筋，提高构件的强度、刚度及抗裂性能，从而实现对原有结构加固补强的作用。本文以一座钢筋混凝土拱桥采用增大截面法加固改造为工程背景，对改造前后的桥梁性能进行分析比较，评析其加固效果。
1、钢筋混凝土结构的概念
钢筋混凝土结构是指由配置受力的普通钢筋、 钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构。 而钢筋混凝土是建筑工程中普遍应用的一种材料， 它是由两种力学性能完全不同的材料- 钢筋和混凝土结合成的整体，因此，钢筋混凝土在建筑中的作用实际上是有两种材料共同发挥的。日常生活中，钢筋和混凝土本来是两种毫无关联的材料。 众所周知，钢筋比重较大，能同时承受压力和张力；而混凝土是一种脆性材料，比重小，只能承受其中一种力—压力，不能承受张力。 在实际的建筑工程中，不能只使用钢铁，因为造价较高，保暖性能也不行。 对于高大的建筑物，地面压力大，而仅有钢铁，是不能完全承受的。但是，如果只使用混凝土的话，造价上便宜很多，但是坚固性能不达标，可能对人们的生命财产造成威胁。既然不安全，人们也不敢居住，这样的建筑物毫无意义。 鉴于两种材料的优缺点，建筑工作者把两者巧妙地结合起来，在混凝土中加进钢筋，这样可以扬长避短，既能降低造价，同时坚固耐用，保温性能也好。
随着社会的快速发展，耕地资源逐渐减少，建筑物的高度也要随之提升。 当今的建筑物，不仅要满足人们居住的基本要求，还要能抵抗狂风暴雨，尤其是抗地震。 普通的混凝土已经不能达到要求，于是在建筑工程技术人员的辛勤努力下，纤维混凝土、聚合物混凝土、轻质混凝土等一系列新型高强度混凝土应运而生。 为社会主义现代化建设保驾护航。
2、旧桥简介和评估
某桥为单孔净跨 90 m 的钢筋混凝土单室薄壁箱形截面悬链线拱桥，拱轴系数 m = 1． 347，净矢跨比为 1/9，桥面实测宽度为7． 6 m。拱上建筑由立柱、横梁、纵梁和微弯板组成连续刚架式拱上结构，箱形主拱圈宽5 m，高1． 7 m，顶板为微弯板。施工方案采用转体施工，于 1986 年建成。原设计汽车荷载为汽—15 级、挂车—80 级。2011 年经某检测机构检测和评估评定为四类危桥。检测到的旧桥主要病害如下: 主拱圈拱脚至 1/4 跨径范围局部存在裂缝以及钢筋锈蚀，拱上立柱出现大量裂缝，桥面铺装磨光、露骨，栏杆损坏、缺失。
3、加固设计方案
根据有关部门的要求，拟加固汽车荷载为公路—Ⅱ级。经计算算，原桥立柱、横梁、纵梁等拱上建筑以及主拱圈均不能满足公路—Ⅱ级汽车荷载作用下的承载能力要求。因此加固采用拆除原拱上建筑，用增大截面法加固主拱圈底板、顶板后，重新浇筑立柱及桥面板等拱上建筑。经综合比选后采用如下加固施工顺序: 拆除原拱上建筑，修补主拱圈裂缝并处理钢筋锈蚀部位，加固主拱圈( 植筋并浇筑底板、顶板混凝土) ，现浇拱上建筑，安装护栏，浇筑桥面铺装。
4、结构验算与分析
有关规定，钢筋混凝土箱板( 肋) 拱桥采用吊架方式增大主拱混凝土截面加固时，可采用下述 2 种方法进行主拱验算: 根据加固后的组合截面，按照相关规定进行主拱截面强度以及整体“强度—稳定”验算; 按照相关规定，采用作用( 荷载) 标准值组合，根据应力叠加计算的新旧混凝土组合截面上下缘不宜出现拉应力且压应力应满足下式要求: σa≤0． 75fck。其中，fck为混凝土强度标准值。根据实际施工过程，假定未拆除的原桥恒载以及新增拱圈混凝土均由原拱圈截面承担，新建拱上建筑、新增拱圈收缩徐变、温度活载以及汽车活载由新旧混凝土组合截面共同承担。
4． 1 结构计算模型
根据规定，拱上建筑为梁( 板) 式结构的拱桥的计算，不应考虑拱上建筑与主拱圈的联合作用。故主拱圈按照无铰裸拱计算，拱圈加固计算模型如图 1 所示。
图 1 主拱圈加固计算模型
4． 2 主拱截面强度以及整体“强度—稳定”验算
主拱圈加固前后的截面强度以及整体“强度—稳定”验算详见表1、表2。表中轴力 N 为最不利工况下包括恒载、考虑了冲击的公路—Ⅱ级汽车活载、收缩徐变和温度作用的轴力组合设计值。
表 1 加固前后截面强度验算
表 2 加固前后整体“强度—稳定”验算
表 3 加固前后原拱圈截面应力验算 MPa
增大截面法加固拱桥会增加拱桥承受的恒载，从而使得拱桥加固后轴力设计值比加固前有所增加。同时由于截面的增大，抗力也会相应增加，从而使得加固后轴力设计值不会超过抗力。从表 1，表 2 中可以看出，主拱圈加固前拱脚的截面强度不满足规范要求，其余特征截面的截面强度以及整体“强度—稳定”均满足规范要求; 主拱圈加固后主拱圈特征截面的截面强度以及整体“强度—稳定”均满足规范要求，且安全储备比加固前要大。
4． 3 原拱圈截面应力验算
主拱圈加固前后的原拱圈截面应力验算详见表 3。从表 3 中可以看出，主拱圈加固前拱脚的截面应力不满足规范要求，其余特征截面的截面应力均满足规范要求; 加固后主拱圈特征截面的截面应力均满足规范要求，且除拱脚截面应力减小外，其余特征截面应力均有所增大。增大截面法加固拱桥会增加原拱圈承受的恒载，从而使得原拱圈除拱脚附近截面应力减小( 这是由于局部加厚了拱脚附近的底板厚度) 外，其余拱圈截面应力均有所增大。
5、结语
通过对某钢筋混凝土拱圈的有限元模型计算结果分析，从承载能力和应力进行比较，证明了增大截面法加固拱桥是十分有效的。但是增大截面法会增加原拱圈截面的内力、应力，应注意控制其大小。
参考文献:
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[6]曹佐,李伟.拱桥主拱圈加固方法研究[J].科学之友(B版),2006(7).
混凝土加固范文5
【关键词】:混凝土结构 加固方法
中图分类号:U416 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)06-0037-01
结构加固,是对已有的受力结构来进行加固补强,使其满足新的使用要求及安全性,达到节约成本,减少资金浪费的目的。
由于建筑物在长期的使用过程中由于年代长,使用维护不当或者其他原因,使得建筑物存在结构问题,危及结构安全。而由于新建建筑投资大,所以采用不进行拆除重建,而是采用结构加固的办法,用少量的投资来进行维修和加固就可以恢复其承载力,确保安全使用。另外,也可能由于为了使建筑物达到新的使用要求,需要对原结构进行加固,来达到新的用途。目前常用的加固方法通常有: 加大截面、增补钢筋、预应力、改变传力途径、改变受力体系、粘钢、包钢、粘贴碳纤维等。 混凝土结构目前常用的的方法通常有: 对有裂缝的混凝土构件应先进行裂缝修补和化学灌浆,是否另外做加固补强,应根据实际情况,应根据实际承载力而定。下面就谈谈几种常用的加固方法。
1、灌浆加固
当混凝土建筑物由于本身有裂缝,需要对裂缝进行修补,此时可进行灌浆加固,一般采用密封剂灌浆及结构粘合剂加固修补,在不影响生产使用的情况下可以达到预期的强度,延长结构的适用寿命,施工快捷方面,不需要大型机械作业,加固效果安全可靠。可根据裂缝情况、灌入状况来调整压力,细微裂缝均可修补,可以直接用眼观察来控制灌入量。适用于工业民用交通建筑,桥梁、隧道、堤坝等。
2、加大截面
加大截面是指在原构件的表面浇一层新的混凝土并补加钢筋,达到提高建筑物构件承载能力的目的。使用这种方法时,混凝土结构与新混凝土接触的表面凿毛,并且每隔一定距离要凿槽,在新浇混凝土层中加配箍筋及钢筋。新浇混凝土的强度等级比原混凝土强度高一级,石子最大粒径不宜超过新浇混凝土最小厚度的一半及钢筋最小间距距3/4。加固配筋采用钢筋,必要时再用角钢或钢板。根据混凝土的结合情况,加大后的截面分为新旧混凝土截面独立工作和整体工作两种情况。
3、增补钢筋或型钢
增补钢筋是或型钢指在建筑物的梁上补加受拉钢筋或型钢,来达到提高承载能力的目的。
增补钢筋所使用的连接方法有全焊接法、半焊接法和黏结法3种:全焊接法是增补钢筋直接焊接在梁的原筋上,以后不在补浇混凝土做黏层保护;半焊接法是指将增补筋焊接在梁中原筋上后,再补浇或喷射一层细石混凝土进行黏结和保护;黏结法是增补筋完全依靠后浇混凝土的黏结力传递,来参与原梁的工作。
增补型钢所使用的连接方法有湿式外包法和干式外包法两种。湿式外包法是用结构粘接水泥砂浆把角钢粘在原梁下边角部,并用U形扣件加固,外部再用水泥砂浆包裹。
干式外包法就是型钢与原梁间无任何胶黏剂。
4、施加预应力
施加预应力是指采用预应力钢筋对结构进行改造加固的方法。这种方法具有施工简便和增加结构使用空间的特点。比如在旧的建筑中必须要取消受力柱或者梁,增大使用空间,此时可需要加固的受拉区段外面补加预应力筋,对钢筋进行张拉,并将其锚固在其它受力梁、板的端部。预应力筋通常裸置于梁体之外,所以预应力筋的张拉也是在梁体外进行的。
张拉方法分为三种:千斤顶张拉法,即使用千斤顶对钢筋进行张拉,施加预应力;横向收紧法,即锚固钢筋的两端,使用工具让钢筋由直变弯产生拉伸应变,建立预应力;竖向张拉法。锚固的方法分为四种:高强螺栓锚固;钢板托套锚固;套箍锚固;U形钢板锚固。
5、改变受力体系
改变受力体系,即改变结构受力,在梁的中间设支点或者将多跨简支梁改为连续梁等方法,可大幅度提高承载力。
支点的刚度可以分为刚性支点和弹性支点。新增设的支撑件刚度大,使结构构件的新支点在外荷载作用时基本没有竖向位移,这就是刚性支点,例如集中支撑体系。如果支撑件相对刚度小,在外荷载作用时变形大时,此为弹性支点,例如受弯支撑体系。
支撑的受力可以分为预应力支撑和普通支撑。其中预应力支撑是支撑杆件被施加预压应力,对被加固的部位产生预顶力,预应力的大小以支撑部位的上表面不出现裂缝和不需增设附加钢筋为宜
在多跨简支梁的支座处凿出钢筋槽,清理后放入加配的钢筋,并对钢筋加2kN/m的压力,产生负弯矩,使其可以承受弯矩,通过此方法可使简支梁体系变为连续梁体系,跨中弯矩减小,提高承载力。
6、粘钢加固
粘钢加固是用结构粘接剂将钢板粘贴在结构构件的表面,增加结构的强度喝刚度。粘钢加固使得结构坚固耐用,而且加固速度快,根据加固构件的不同使用不用的钢板样式,而且费用经济。使用粘钢加固时,工程师根据结构的部位及特点来设计加固的方案,选择适合的钢板。
7、粘贴碳纤维结构加固
粘贴碳纤维结构加固是指采用高性能粘结剂将碳纤维片材或者碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使两者共同工作,提高建筑结构的承载力,达到对建筑物进行加固、补强的目的。碳素纤维有高强度PAN基碳纤维和高弹性沥青基碳纤维,特点是强度高,抗拉强度是钢材的10倍;重量为刚才的五分之一;疲劳强度高,耐久性好,耐磨损,抗老化;复合材料的弹性模量高于钢材,玻璃纤维复合材料的弹性模量为钢材的一半,可以根据不同的结构选择;其中碳纤维布的厚度仅为2mm左右,基本不增加构件截面,能保证碳素纤维布与原构件共同工作;施工方便、不养护、无噪声、保持结构和节省造价。适合加固梁、板等受弯构件和受拉构件,不适合对小偏压构件和轴压构件进行加固。
通过上面的介绍,在实际工程中,遇到加固混凝土结构的问题,需要根据不同的结构部位,不同的使用要求,来进行加固方法的选择以及加固方案的具体设计,否则选用的加固方法不合理反而会引起结构的不安全。本文中提到的多种方法中都涉及到结构粘接剂,这个的具体选择也必须根据不同的条件和加固方法进行选择,当然在施工中,粘接剂的使用必须处理好,才能达到预期的加固目的。
参考文献:
[1]混凝土结构加固设计规范(GB50367-2006)
[2]《外贴纤维增强塑料板的混凝土结构加固技术》,何颖、胡云飞 2009
[3]《粘钢加固在混凝土结构工程上的应用》,刘力 2009
混凝土加固范文6
关键词:粘钢加固;钢筋混凝土梁;承载力
由于设计者在设计过程中的设计缺陷，施工人员在施工过程中的施工不当、以及使用过程中钢筋生锈等原因，钢筋混凝土梁的的力学性能达不到设计和使用要求时，此时就有必要对钢筋混凝土梁进行加固。目前国内外有多种多样的加固方法，而粘钢法加固混凝土梁是应用最广泛的一种。粘钢加固钢筋混凝土梁是采用建筑结构胶涂刷在混凝土构件的表面上的工艺，从而使混凝土与钢板粘合在一起，达到提高钢筋混凝土梁承载力、强度等力学性能的目的。
1工作机理与分析
1．1不同卸载钢筋混凝土梁的工作机理
当钢筋混凝土梁未受荷载作用或完全卸载后，采用在受拉区域的外表面上粘贴钢板的办法，此时粘贴的钢板和混凝土内部的钢筋同时受力、发生形变。部分卸载或不卸载粘钢加固，粘贴钢板前混凝土梁已经受力，截面应力的大小由卸载多少决定。然而，新粘贴的钢板只在新增荷载的情况下才开始受力。我们称之为钢筋的应力超前。同时，由于卸载的不完全性，原梁存在初始应变，外粘钢板和原来的钢筋混凝土梁同时受力，外粘钢板应变从零开始滞后于原来的混凝梁内的钢筋。我们称之为钢板的应变迟滞。
1．2不同卸载钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力极限值
当使用在钢筋混凝土梁的表面粘贴钢板的办法增强梁截面的抗弯承载力时，应该分别计算钢筋混凝土梁在不同情况下，混凝土梁的挠度和裂纹宽度能否达到设计标准。对于梁的挠度计算，最主要的是计算出梁的截面抗弯刚度，未受荷载作用或完全卸载以后的混凝土梁，可以按照一般混凝土梁的挠度计算的方法。不卸载或部分卸载混凝土梁的截面抗弯刚度应该分为粘贴钢板前和粘贴钢板后二部分，挠度计算时应该为粘贴钢板前后二部分之和，粘贴钢板前梁的截面抗弯刚度可以依照一般梁的截面抗弯刚度计算，粘贴钢板后梁的截面抗弯刚度的计算应该注意粘贴钢板前后梁刚度的变化。钢筋混凝土梁使用粘钢加固后，受拉混凝土被钢板外包，可以显著减小裂纹的宽度，裂纹宽度大部分都能达到设计标准。
2施工要求及工艺流程
2．1施工要求
1)钢板在粘贴前，粘接面要进行除锈和粗糙处理。2)当钢筋混凝土梁表面十分脏旧时，首先可以用硬毛刷刷除表面油污垢后再用冷水冲洗，并用手风器吹除松散浮渣，最后用工业丙酮擦拭表面。3)对钢筋混凝土梁的加固部位必须进行测量，再根据实际测量的尺寸对钢板进行剪裁和加工。
2．2施工工艺流程
粘钢加固方法施工工艺流程如图1所示。
3结论
(1)用粘钢法加固钢筋混凝土梁能提高混凝土梁的的力学性能，减少混凝土梁裂纹的扩散和发展，起到对筋混凝土梁加固的要求。(2)由于在钢筋混凝土梁的表面粘贴了钢板，原来的混凝土层对裂纹的影响程度减小，缩短了裂纹间隔，裂纹密而细，对限制混凝土的裂纹十分有效。(3)在实际工程中对加固后的钢筋混凝土梁的力学性能的效验中应充分考虑到钢板的应力滞后和裂纹的存在而引起的折减。
参考文献:
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［2］胡成．钢筋混凝土板的非线性有限元分析和计算［J］．合肥工业大学学报，1998(4):86-90．