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結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)應(yīng)該堅(jiān)持的基本原則
混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)施修復(fù)與加固達(dá)到預(yù)期的最重要環(huán)節(jié),修復(fù)加固設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持的基本原則如下:
1混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固設(shè)計(jì)應(yīng)由富有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士承擔(dān)
混凝土結(jié)構(gòu)是否需要修復(fù)加固,應(yīng)經(jīng)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定,專家依據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)提出鑒定,鑒定意見書可做為混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的依據(jù)之一.由于混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)加固設(shè)計(jì)所面臨的不確定因素遠(yuǎn)比新建工程多而復(fù)雜,況且還要考慮業(yè)主的種種要求,因此,承擔(dān)修復(fù)加固設(shè)計(jì)的人員除具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)理論、明晰的結(jié)構(gòu)概念外,還應(yīng)具備較為豐富的工程經(jīng)驗(yàn)才能夠全面系統(tǒng)地分析問題,提出較為合理的修復(fù)結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)修復(fù)加固的目的。其他資料結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)最終是要能進(jìn)行施工的,在初期應(yīng)該考慮現(xiàn)場(chǎng)情況、周邊環(huán)境等相關(guān)要素,例如現(xiàn)場(chǎng)是否具備備選加固方法的施工條件。并不是一般的結(jié)構(gòu)工程師都能做好加固設(shè)計(jì),新建筑設(shè)計(jì)做的好的工程師,經(jīng)過一定研究和工程實(shí)踐后才有可能做好加固設(shè)計(jì)。
2修復(fù)結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)應(yīng)處理好構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、局部與整體、臨時(shí)與的關(guān)系
當(dāng)某些構(gòu)件不滿足要求時(shí)必須進(jìn)行加固,但結(jié)構(gòu)體系的加固往往會(huì)被忽視,加固設(shè)計(jì)人員應(yīng)從整個(gè)結(jié)構(gòu)體系安全的角度考慮.當(dāng)個(gè)別構(gòu)件加固不影響整體結(jié)構(gòu)體系的受力性能時(shí),可進(jìn)行局部加固;結(jié)構(gòu)整體不滿足要求時(shí),應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體加固;臨時(shí)加固的要求可以適當(dāng)降低一些。但事實(shí)上,很多機(jī)房是屬于舊建筑物改造而成的,在很多改建的機(jī)房中,原建筑物屬于辦公用途,無法滿足預(yù)期的承重,那么當(dāng)樓板有效載荷不滿足機(jī)房要求時(shí),必須進(jìn)行機(jī)房加固。混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固應(yīng)在盡量少停產(chǎn)、不影響或少影響工作和生活的條件下進(jìn)行。
3修復(fù)加固的實(shí)施必須有科學(xué)的先后順序
通常應(yīng)先治理后加固。由高溫、高濕、凍融、冷脆、腐蝕、振動(dòng)、溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力、地基不均勻沉降等原因造成的結(jié)構(gòu)損壞,在加固時(shí),應(yīng)采取有效的治理對(duì)策,從源頭上消除或限制其有害作用,正確確定加固處理時(shí)機(jī),使之不致對(duì)加固后的結(jié)構(gòu)重新造成損壞。
混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固一般應(yīng)先卸載或部分卸載,卸載后按一定順序?qū)嵤┘庸獭R话愣?,?yīng)先加固后拆除;先加固后開洞;先基礎(chǔ)后柱、梁和板;先重要構(gòu)件,后次要構(gòu)件,最后做好保護(hù)與防護(hù)。
4加固設(shè)計(jì)還應(yīng)注意復(fù)核混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力,做好抗震加固設(shè)計(jì)
地震區(qū)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件加固,除應(yīng)滿足承載力要求外,還應(yīng)復(fù)核其抗震性能結(jié)構(gòu)加固后不應(yīng)存在因局部加強(qiáng)或剛度突變而形成新的薄弱部位,同時(shí)還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)剛度增大或變化而導(dǎo)致地震作用效應(yīng)的增大或變化的影響。
在進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)時(shí)還注意以下一些問題:結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度的分布要均勻,避免出現(xiàn)新的薄弱層;豎向構(gòu)件要連續(xù),保證傳力途徑明晰與簡(jiǎn)單直接;增強(qiáng)構(gòu)件或加固原有構(gòu)件,均要考慮減少整個(gè)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的可能性;加強(qiáng)薄弱部位的抗震構(gòu)造;要使結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)更加合理,防止構(gòu)件發(fā)生脆性破壞,消除不利于抗震的強(qiáng)梁弱柱、強(qiáng)構(gòu)件弱節(jié)點(diǎn)等不良受力狀態(tài);考慮建設(shè)場(chǎng)地的影響;加固后的結(jié)構(gòu)要選擇地震反應(yīng)小的結(jié)構(gòu)體系;對(duì)原有的不合理結(jié)構(gòu)體系、傳力途徑等應(yīng)盡量進(jìn)行改良。目前比較流行的是噴射合成纖維混凝土,也就是在噴射混凝土中摻入三維分布的合成纖維來改善混凝土性能。
5采用成熟的結(jié)構(gòu)修復(fù)加固改造方法與技術(shù)
在混凝土結(jié)構(gòu)改造或修復(fù)加固設(shè)計(jì)時(shí),要注意選用新材料、新工藝、應(yīng)用成熟的新技術(shù)。應(yīng)注意,必須采用經(jīng)過正式鑒定的技術(shù)和產(chǎn)品,對(duì)于其它一些新產(chǎn)品和新技術(shù)應(yīng)經(jīng)過慎重研究和試驗(yàn)確定可靠后方可采用。
6消除被加固結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象
為適應(yīng)被加固結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象,較為充分地發(fā)揮后加部分的潛力,加固結(jié)構(gòu)所用鋼材,一般應(yīng)選用比例極限變形較小的低強(qiáng)度(I、II級(jí))鋼材。當(dāng)建筑物使用一定年限之后,往往會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題,一般的一些建筑物的質(zhì)星問題是用肉眼觀察不到的,所以需要大家進(jìn)行個(gè)儀器的檢測(cè)。為提高二次組合結(jié)構(gòu)結(jié)合面的粘結(jié)性能,保證新舊兩部分能整體工作共同受力,加固結(jié)構(gòu)所用水泥及混凝土要求收縮性小、微膨脹、與原構(gòu)件的粘結(jié)性好、早期強(qiáng)度高,對(duì)加固結(jié)構(gòu)所用化學(xué)灌漿材料及膠粘劑,要求粘結(jié)強(qiáng)度高、可灌性好收縮性小、耐老化、無毒或低毒。
從受力情況分析,加固結(jié)構(gòu)的新加部分,因應(yīng)力、應(yīng)變滯后而不能充分發(fā)揮其效能,尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)工作的應(yīng)變應(yīng)值較高時(shí),受壓構(gòu)件和受剪構(gòu)件,往往會(huì)出現(xiàn)原結(jié)構(gòu)與后加部分先后破壞的各個(gè)擊破現(xiàn)象,致使結(jié)構(gòu)加固效果很不理想或根本不起作用,相反,加固時(shí)若進(jìn)行卸荷,情況則不同,由于應(yīng)力、應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以降低乃至消失。2.取樣方法: 拉伸、彎曲試樣,可在每批材料或每盤中任選兩根鋼筋距端頭500mm處截取。破壞時(shí)新舊兩部分就可同時(shí)進(jìn)入各自的極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)總的承載力可顯著提高。
卸荷結(jié)構(gòu)加固承載力的計(jì)算,原則上仍按二次受力進(jìn)行,但當(dāng)卸荷達(dá)到一定程度,可近似簡(jiǎn)化為按一次受力組合結(jié)構(gòu)計(jì)算,特別是以鋼筋為主要承力的受拉、受彎及大偏心受壓構(gòu)件。推薦閱讀:建筑加固改造工程中需要注意的細(xì)節(jié)和問題
卸荷可以是直接卸荷,也可以是間接卸荷。3、批量: 同一廠家、同一牌號(hào)、同一規(guī)格、同一爐罐號(hào)同一交貨狀態(tài)每60t為一驗(yàn)收批。直接卸荷是全部或部分直接搬走作用于原結(jié)構(gòu)上的可卸荷載;間接卸荷是用反向力施加于原結(jié)構(gòu),以抵消或降低原有作用效應(yīng)。直接卸荷直觀、準(zhǔn)確,但可卸荷載量有限,一般只限于活荷載;間接卸荷量值無限,甚至可以使作用效應(yīng)出現(xiàn)負(fù)值,間接卸荷有楔升卸荷和頂升卸荷,前者以變形控制,后者以應(yīng)力控制。預(yù)應(yīng)力加固法與卸荷合二為一,是將結(jié)構(gòu)所受荷載,通過預(yù)應(yīng)力手段部分地轉(zhuǎn)移到新加結(jié)構(gòu)上的一種方法。
7結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)與新建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的不同,應(yīng)區(qū)別對(duì)待
加固設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),可考慮樓面活荷載的折減,鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的梁,核算其受彎承載力時(shí),跨中應(yīng)考慮現(xiàn)澆板有效受壓翼緣寬度,跨中和梁端受壓區(qū)鋼筋的雙筋梁作用框架梁核算端部承載力和裂縫時(shí)的彎矩值應(yīng)取柱邊值而不應(yīng)取柱中值,各構(gòu)件混凝土強(qiáng)度應(yīng)按檢測(cè)的實(shí)測(cè)值換算為設(shè)計(jì)值取用,采用計(jì)算機(jī)軟件做整體內(nèi)力分析后,必須對(duì)構(gòu)件做局部驗(yàn)算。廣泛適用于建筑物梁、板、柱、墻的加固,并可用于橋梁、隧道等其它土木工程的加固補(bǔ)強(qiáng)。
8力求與施工單位進(jìn)行配合
進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)時(shí),力求與承擔(dān)施工的單位進(jìn)行配合,根據(jù)該施工單位的經(jīng)驗(yàn)和水平確定更合理的設(shè)計(jì)實(shí)施方案。原結(jié)構(gòu)圖、竣工驗(yàn)收等原始資料結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)往往是對(duì)既有建筑的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域進(jìn)行加固設(shè)計(jì),但要考慮的卻是整體的安全性,不可能只通過局部的圖紙資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果在設(shè)計(jì)時(shí)不能確定施工單位,開工之前應(yīng)就設(shè)計(jì)中的構(gòu)造做法和施工要求與施工單位作交底和討論,必要時(shí)進(jìn)行方案調(diào)整和修改設(shè)計(jì),以確保工程質(zhì)量和降低造價(jià)。相關(guān)閱讀:關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)直接建筑加固方法
技術(shù)途徑
國(guó)內(nèi)外對(duì)橋梁進(jìn)行加固改造的技術(shù)途徑主要有下列5種。
1)加強(qiáng)薄弱構(gòu)件對(duì)于橋梁上有嚴(yán)重缺陷或因通行重型車輛而不能滿足安全承載要求的薄弱構(gòu)件,通常是采取以新材料(噴射混凝土、混凝土、鋼板、玻璃鋼、鋼筋或碳纖維)增大主梁或主拱圈截面,用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿或環(huán)氧樹脂水泥砂漿封填裂縫,增設(shè)外部后張預(yù)應(yīng)力筋,施加外部預(yù)應(yīng)力,或用化學(xué)粘結(jié)劑粘貼附加構(gòu)件的方法進(jìn)行加固。此種加固方法的優(yōu)點(diǎn)主要是對(duì)增大梁的強(qiáng)度和剛度和穩(wěn)定性是效果明顯的和有保障的。
2)增加輔助構(gòu)件當(dāng)橋梁承載能力不足或因種種原因使橋梁遭到破損時(shí),可以在原結(jié)構(gòu)上增加新的受力構(gòu)件,如增設(shè)縱梁、橫梁或拱肋等;也可以用新的預(yù)制構(gòu)件替換原有結(jié)構(gòu)上有嚴(yán)重缺陷面又不易修復(fù)的構(gòu)件。在鏟除松弛受損的混凝土層后,再將附加筋放置到梁上,保證附加鋼筋的良好錨接。替換構(gòu)件時(shí),必須設(shè)置足夠的臨時(shí)支撐,采取可靠的技術(shù)措施,以保證整個(gè)結(jié)構(gòu)在施工中的安全。
3)改變結(jié)構(gòu)體系改變結(jié)構(gòu)體系主要是利用梁的連續(xù)作用或梁、板組合作用及拱梁組合作用改變結(jié)構(gòu)的受力體系,改善結(jié)構(gòu)的受力狀況,以提高橋梁承受活載的能力。2、商品砼: 用于交貨檢驗(yàn)的混凝土按100m3一個(gè)工作臺(tái)班拌制的混凝土不足100m3按每工作臺(tái)班。如將簡(jiǎn)支梁變?yōu)檫B續(xù)梁,將鉸接改為剛接,利用輔助墩、八字撐等將單跨梁變成多跨結(jié)構(gòu),以及在拱橋橋面上現(xiàn)澆一層鋼筋混凝土板,將拱式體系轉(zhuǎn)換為梁式體系等。
4)減輕恒載減輕原橋上部構(gòu)造的恒載,可以改善原橋的受力狀況,提高承受活載的能力?;炷两Y(jié)構(gòu)的修復(fù)加固應(yīng)在盡量少停產(chǎn)、不影響或少影響工作和生活的條件下進(jìn)行。特別是在橋梁基礎(chǔ)承載力受到限制,不能滿足加固上部構(gòu)造和提高活載所增加的承載力要求時(shí),以減輕橋梁恒載的辦法來提高承受活載的能力是一種經(jīng)濟(jì)有效的措施。如將實(shí)腹式拱橋改建為空腹式拱橋,更換拱上填料等。
5)加固墩臺(tái)及基礎(chǔ)有相當(dāng)一部分橋梁的缺陷和病害是因墩臺(tái)或基礎(chǔ)問題引起的。預(yù)應(yīng)力加固法與卸荷合二為一,是將結(jié)構(gòu)所受荷載,通過預(yù)應(yīng)力手段部分地轉(zhuǎn)移到新加結(jié)構(gòu)上的一種方法。對(duì)這類橋梁通常是采取用鋼筋混凝土箍套、用鋼筋混凝土拉桿和鋼拉桿施加外加預(yù)應(yīng)力、增加樁基及頂推法等措施加固橋梁墩臺(tái)和基礎(chǔ),改善墩臺(tái)和基礎(chǔ)的受力狀況,提高橋梁的承載能力。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展,一些年代久遠(yuǎn)的橋梁,在沉重的交通荷載及繁重的交通量的作用下,在寒冬酷暑、暴雨烈日、洪水沖刷、車船撞擊的多年影響下,發(fā)生了各種大大小小的病害,有的已經(jīng)威脅著過往人車的安全而成為危橋,如何加固與維修這些舊橋,提高舊橋的承載能力,確保交通運(yùn)輸?shù)陌踩悄壳昂徒窈竺媾R的主要任務(wù)。粘貼纖維織物(布)復(fù)合材加固法即用改性環(huán)氧樹脂粘貼各種符合國(guó)標(biāo)規(guī)定的碳纖維單向織物布復(fù)合材,S玻璃布,(玄武巖布),E玻璃纖維單向織物布及GB/T221491-2008規(guī)定的芳綸布,芳玻韌布復(fù)合材料。
舊橋加固施工概述
1、上部結(jié)構(gòu)加固改建
2、下部結(jié)構(gòu)加固改建
3、塞縫灌漿
4、橋面鋪裝層的加固
舊橋加固施工方法
1、舊橋上部結(jié)構(gòu)加固
(1)橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法(2)增大截面和配筋加固法(3)錨噴混凝土加固法(4)粘貼鋼板加固法(5)拱圈增設(shè)套拱加固法
2、舊橋下部結(jié)構(gòu)加固
(1)擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法(2)增補(bǔ)樁基加固法(3)鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固法(4)橋臺(tái)新建輔助擋土墻加固法(5)墩臺(tái)拓寬加固法