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混凝土梁破壞形態(tài)不同,加固措施如何做?我們通過對外粘FRP加固混凝土梁受彎性能試驗(yàn)結(jié)果的觀察發(fā)現(xiàn),加固梁出現(xiàn)多種破壞模式,但是,無論發(fā)生何種破壞模式,加固梁具有兩個(gè)重要特征:正截面受彎承載力提高和延性降低。
FRP加固混凝土梁的破壞模式主要與原構(gòu)件配筋率、FRP加固量、粘貼底膠質(zhì)量以及錨固措施有關(guān),在試驗(yàn)中我們觀察到的主要破壞模式有下列幾類:
1、受壓區(qū)混凝土壓碎破壞Ⅰ
這類破壞的特點(diǎn)是受拉鋼筋先屈服,此后拉應(yīng)力主要由FRP承受,當(dāng) FRP拉應(yīng)變較高或接近極限拉應(yīng)變時(shí),受壓區(qū)混凝土隨后壓碎。這類破壞發(fā)生時(shí),混凝土、鋼筋和FRP均得到充分發(fā)揮。
盡管加固梁與未加固梁相比,截面破壞時(shí)延性會降低,但梁的彎曲裂縫仍可以給予人們破壞征兆,此類破壞模式為加固設(shè)計(jì)的期望破壞模式。
2、受壓區(qū)混凝土壓碎破壞Ⅱ
這類破壞的特點(diǎn)是受壓區(qū)混凝土壓壞時(shí)受拉鋼筋沒有屈服,破壞時(shí)顯脆性。破壞主要與未加固前梁的配筋率、FRP加固量有關(guān)。當(dāng)受壓區(qū)混凝土破壞時(shí),受拉鋼筋沒有屈服,F(xiàn)RP拉應(yīng)變較小,其高強(qiáng)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)未得到發(fā)揮,加固效率和經(jīng)濟(jì)效益較低。
3、FRP拉斷破壞
如果FRP端部錨固可靠,當(dāng)未加固前梁的配筋率較低,F(xiàn)RP材料的加固量不足時(shí),發(fā)生FRP拉斷破壞。破壞的主要特點(diǎn)是受拉鋼筋屈服后FRP突然拉斷。
在FRP拉斷破壞前,裂縫條數(shù)較少,裂縫間距較大,跨中彎曲主裂縫開展較寬,鋼筋已達(dá)到屈服,荷載繼續(xù)增加,F(xiàn)RP拉應(yīng)變增加較快,當(dāng)FRP拉應(yīng)變超過自身的極限拉應(yīng)變時(shí),在跨中附近FRP拉斷破壞。由于FRP是彈性材料,F(xiàn)RP拉斷破壞較為突然,屬于脆性破壞類型。
4、端部剝離破壞
這類破壞主要由于FRP端部區(qū)域界面的剪應(yīng)力和正應(yīng)力存在明顯的應(yīng)力集中,當(dāng)界面應(yīng)力超過相對薄弱層的強(qiáng)度時(shí),發(fā)生端部剝離破壞,一般情況下,由于膠層強(qiáng)度高于混凝土強(qiáng)度,剝離往往發(fā)生在混凝土表層,破壞后FRP 表面會黏附一層混凝土顆粒。發(fā)生這類破壞時(shí),加固梁的承載力提高程度較小。
5、中部裂縫引起的剝離
這類破壞發(fā)生在遠(yuǎn)離FRP端部的彎曲裂縫或彎剪混合裂縫處,并向一側(cè)端部發(fā)展。一般情況下,由于膠層強(qiáng)度高于混凝土強(qiáng)度,剝離往往發(fā)生在混凝土表層,破壞后FRP表面會黏附一層混凝土顆粒。
這種破壞主要由于彎曲主裂縫處的混凝土拉應(yīng)力釋放,導(dǎo)致FRP與混凝土之間的界面應(yīng)力集中,而當(dāng)界面應(yīng)力達(dá)到一個(gè)臨界值時(shí),裂縫處發(fā)生剝離,隨看裂縫寬度的增加,剝離向一側(cè)近端部擴(kuò)展。
6、膠層破壞
當(dāng)結(jié)構(gòu)膠黏劑質(zhì)量較差時(shí),端部剝離和中部彎曲剝離將發(fā)生在膠層界面,破壞時(shí)加固梁的承載力和延性非常低,這是FRP加固中不允許出現(xiàn)的破壞。目前規(guī)范中設(shè)計(jì)公式主要針對破壞模式,即受拉鋼筋屈服后,F(xiàn)RP應(yīng)變基本達(dá)到設(shè)計(jì)值,然后混凝土壓碎,盡管這類破壞的延性與未加固梁相比降低很多,但是,在發(fā)生破壞前彎曲裂縫較寬,可以給出破壞的征兆。
對于第二類破壞模式,受壓區(qū)混凝土壓碎前受拉鋼筋未屈服,使得FRP的高強(qiáng)特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮,加固效率較低,所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能合理配置 FRP,避免這類破壞的發(fā)生。
對于第四、第五和第六類破壞形態(tài),通過構(gòu)造措施和對結(jié)構(gòu)膠物理力學(xué)質(zhì)量的檢測加以防止。
鋼結(jié)構(gòu)
1.增設(shè)支點(diǎn)加固法
梁、板在跨中增設(shè)支點(diǎn)后,減小了跨度,從而能較大幅提高承載能力,并能減小和限制梁、板的撓曲變形。適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)中梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。其優(yōu)點(diǎn)是簡單可靠,缺點(diǎn)是使用空間會受到一定影響。
2.粘結(jié)外包型鋼加固法
外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般采用濕式外包法,即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)件粘結(jié)成一整體,加固后的構(gòu)件,由于受拉和受壓鋼截面面積大幅提高,因此正截面承載力和截面剛度也大幅提高。
03.粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法
粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法除具有粘結(jié)外包型鋼加固法相似的優(yōu)點(diǎn)外,還具有耐腐濁,耐潮濕,幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重,耐用,維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn),但需專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。
加固工程完成后,應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板,從響聲判斷粘接效果或用超聲波法探測粘貼密度。
如錨固區(qū)粘貼面積少于90%,非錨固區(qū)粘貼面積少于70%,則此粘貼無效,應(yīng)剝下重新粘貼。
對于重大工程,為檢驗(yàn)加固效果,須抽樣進(jìn)行荷載試驗(yàn),一般僅作標(biāo)準(zhǔn)使用荷載試驗(yàn),即將卸去的荷載重新全部加上,其結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開展應(yīng)滿足設(shè)計(jì)使用要求。
04.預(yù)應(yīng)力加固鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)
采用螺栓連接需要在損傷部位附近的母材上開孔,削弱了截面,形成新的應(yīng)力集中區(qū);普通螺栓在動載作用下易松動,高強(qiáng)螺栓易發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象,降低了結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)效果。粘鋼加固技術(shù)是在鋼結(jié)構(gòu)表面用特的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,依靠結(jié)構(gòu)膠使之粘結(jié)成整體共同工作,以提高結(jié)構(gòu)承載力。缺點(diǎn)是使結(jié)構(gòu)重量增加很多,鋼板不易制作成各種復(fù)雜形狀,運(yùn)輸和安裝也不方便,且鋼板易銹蝕,影響粘結(jié)強(qiáng)度,維護(hù)費(fèi)用高。
你的房屋為何要加固基建事業(yè)的迅猛發(fā)展,為我們帶來便利的同時(shí),也帶來了新的問題。由于混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度低、受環(huán)境影響因素大等特點(diǎn),導(dǎo)致在服役的過程中容易出現(xiàn)裂縫、腐蝕等病害。結(jié)構(gòu)加固,治理結(jié)構(gòu)病害的專業(yè)醫(yī)生,能有效治理、改善結(jié)構(gòu)病害,近年來正在越來越多的結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用。
事實(shí)上,結(jié)構(gòu)加固與我們并非遙不可及,我們平時(shí)經(jīng)過的橋梁,與我們生活有直接關(guān)系的學(xué)校、醫(yī)院等,已經(jīng)有很多經(jīng)歷過加固改造。而我們所居住的房屋,許多都處于帶病工作的狀態(tài),更需要加固改造來滿足安全需求。
1、房屋為何需要加固
房屋病害可能由多種原因引起,首先從混凝土自身性能的角度考慮,混凝土在長時(shí)間的服役過程中,難免會發(fā)生老化,如果所處環(huán)境較為惡劣,混凝土的耐久性與強(qiáng)度會發(fā)生嚴(yán)重下降,混凝土開裂、剝落等現(xiàn)象的出現(xiàn)也就不足為奇。除此之外,部分房屋可能存在抗震等級不達(dá)標(biāo)的情況,為防止房屋在來襲時(shí)坍塌,同樣需要進(jìn)行加固處理。
另一方面,人為因素同樣會令混凝土結(jié)構(gòu)受到損傷。改變結(jié)構(gòu)功能時(shí),比如說住宅改為商場等,必須要保證承載力能夠滿足新功能的要求,對于不滿足要求的結(jié)構(gòu)就需要進(jìn)行加固處理。此外需要注意的是,平時(shí)容易忽略的結(jié)構(gòu)破壞,例如各種墻體、梁體開洞,扶梯、電梯的增設(shè)等,同樣會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損害。韓國三豐百貨大樓,不僅改變建筑使用功能,更肆意破壞結(jié)構(gòu),終發(fā)生坍塌,在過去的文章中我們也有過相關(guān)探討(大樓倒塌千人罹難,事件真相引人深思)。
房屋安全,僥幸心理切不可取。前段時(shí)間,上海浦東新區(qū)一則坍塌事故引起了業(yè)內(nèi)的關(guān)注。當(dāng)?shù)匾患页卸泳植堪l(fā)生坍塌,所幸當(dāng)時(shí)超市人員較少,9人被掩埋其中,終造成6人受傷,2人。據(jù)調(diào)查,本次事故中,二層閣樓為商家私自建造,并用來堆放貨物,由于貨物對樓板造成了較大負(fù)擔(dān)且未進(jìn)行加固處理,導(dǎo)致了此次慘劇的釀成。
我們可以設(shè)想一下,若上述超市,按照標(biāo)準(zhǔn)的流程對房屋進(jìn)行加固處理,或許此次悲劇就不會發(fā)生。而此超市,也僅是我國眾多私建亂建危房中的縮影之一,還有很多建筑正處于危險(xiǎn)的狀態(tài)而沒有被發(fā)現(xiàn)或重視,因此,了解加固流程,及時(shí)治理病害結(jié)構(gòu),我們每一個(gè)人都有責(zé)任。
2、房屋加固遵循流程
與新建住房一樣,房屋加固也存在專業(yè)的流程,只有嚴(yán)格執(zhí)行,才可保證房屋加固安全。
要注意的是,加固改造并非隨意而為,改造前應(yīng)進(jìn)行申報(bào)并得到審批以防違規(guī)建筑。房屋加固四大流程環(huán)環(huán)相扣,每個(gè)環(huán)節(jié)都有不可忽視的作用,不能舍本逐末,為了節(jié)約成本或節(jié)省工期而盲目改造。