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浙江鼎固建筑技術(shù)有限公司主要從事各類建筑物的改造加固以及各種建筑物的糾偏和平移工程。
目前鋼結(jié)構(gòu)的加固方法主要可以歸結(jié)為:
1)加大構(gòu)件截面法(如粘鋼法);2)改善結(jié)構(gòu)受力體系(如增設(shè)梁柱等);3)預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固法。
常用的加大截面的加固方式主要有:加大截面高度、加厚翼緣板、變工形截面為箱形截面等方式。而增大鋼結(jié)構(gòu)截面的主要加固方法為粘鋼或貼碳纖維布。這兩種方法對結(jié)構(gòu)本身損傷比較小,而且這幾年國內(nèi)發(fā)展得比較快,應(yīng)用也逐漸增多,但在鋼結(jié)構(gòu)建筑物加固應(yīng)用相對不多,特別是在正常使用情況下的使用壽命仍然存在問題。梁、板在跨中增設(shè)支點(diǎn)后,減小了跨度,從而能較大幅度地提高承載能力,并能減小和限制梁、板的撓曲變形。而且粘鋼或碳纖維的施工難度比較大,必須要將原結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行處理、磨平、光滑后才能粘貼。結(jié)構(gòu)承受動力荷載或高溫時(shí)可能產(chǎn)生脫膠。
增設(shè)梁柱等改善結(jié)構(gòu)受力體系的加固方法可以有效并較為明顯地降低結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng),從而使結(jié)構(gòu)的承載能力滿足要求,且這種方法的投入不高,經(jīng)濟(jì)效益非常好。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)無任何特別要求時(shí),此種方法可行性很強(qiáng),但不適用于要求大空間等結(jié)構(gòu)中。
體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固方法是指將預(yù)應(yīng)力筋布置在待加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面之外,通過改變結(jié)構(gòu)的傳力途徑減少構(gòu)件的荷載效應(yīng),同時(shí)在結(jié)構(gòu)的原有基礎(chǔ)上提高結(jié)構(gòu)的承載能力,改善結(jié)構(gòu)的變形性能,降低桿件中的應(yīng)力,能使受損工程結(jié)構(gòu)恢復(fù)其原有的技術(shù)功能,從而滿足新的承載條件和使用功能的要求。(3)柔性的復(fù)合材料對于任意封閉結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜的被加固結(jié)構(gòu)表面具有特別的優(yōu)勢。結(jié)構(gòu)由預(yù)應(yīng)力筋、管道、防腐材料、轉(zhuǎn)向塊、錨固系統(tǒng)等部件組成。
雖然體外預(yù)應(yīng)力加固鋼梁的方法具有可操作性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等優(yōu)點(diǎn),但現(xiàn)階段這方面的研究經(jīng)驗(yàn)及工程實(shí)踐較少,其明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益還有待進(jìn)一步研究。
預(yù)應(yīng)力加固鋼結(jié)構(gòu)施工工藝及步驟
預(yù)應(yīng)力加固鋼結(jié)構(gòu)方案可分為兩種,
一是直接粘貼法,將兩端錨固并施加預(yù)應(yīng)力后,通過膠粘劑粘貼在鋼結(jié)構(gòu)的表面;一般適用于構(gòu)件表面較平整的拉桿,對構(gòu)件或其局部進(jìn)行加固;
二是將束作為預(yù)應(yīng)力拉索調(diào)整應(yīng)力,一般適用于對整個結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體加固。
1選材:用于結(jié)構(gòu)加固用碳纖維主要選用PAN基碳纖維,極限強(qiáng)度可達(dá)3500MPa,彈性模量約為2.35×109MPa。樹脂體系采用環(huán)氧類材料。
2設(shè)計(jì):根據(jù)待修補(bǔ)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)、傳力路徑和應(yīng)力-應(yīng)變場,確定布的用量、尺寸和鋪設(shè)方向等。纖維方向應(yīng)盡量與損傷構(gòu)件中1大受力方向保持一致。如果損傷部位處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),則纖維取向和鋪層順序應(yīng)盡量與控制主應(yīng)力方向一致。
3嵌入式預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù):鋼結(jié)構(gòu)加固的特殊性,需要一種簡便的預(yù)應(yīng)力施加方式,傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力施加方式往往是先張拉后錨固,需要相對復(fù)雜的張拉機(jī)具,以及相應(yīng)的反力裝置。在錨固的時(shí)候,預(yù)應(yīng)力損失也比較大。嵌入式預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù),其特點(diǎn)就是先錨固后張拉,以構(gòu)件本身和先前的錨固作為張拉受力裝置,無需復(fù)雜的張拉機(jī)具。對于施工單位的選擇也是很重要的,正規(guī)的施工單位都會嚴(yán)格執(zhí)行施工規(guī)范的,這樣對于加固施工的效果是有所保障的。嵌入式預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)可分次施加預(yù)應(yīng)力,可對粘結(jié)層產(chǎn)生擠壓效應(yīng),提高粘貼的可靠性。同時(shí),因采用先錨固后張拉技術(shù),預(yù)應(yīng)力損失小,方法簡便有效。
進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)及確定方案之前,首先應(yīng)了解以下資料:原有結(jié)構(gòu)的竣工圖,包括設(shè)計(jì)及現(xiàn)場變更,驗(yàn)收記錄,原有鋼材材質(zhì)報(bào)告或現(xiàn)場材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告,原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作安裝驗(yàn)收記錄,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書,實(shí)際荷載和加固后要求達(dá)到的使用要求。
由于各地方標(biāo)準(zhǔn)不同,通常,被加固的鋼結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行可靠性鑒定。既有結(jié)構(gòu)的可靠性評定主要包括以下方面:安全性評定,適用性評定,耐久性評定,抗災(zāi)害能力評定。(6)對于加固時(shí)可能出現(xiàn)傾斜、失穩(wěn)或倒塌等不安全因素的鋼結(jié)構(gòu),在加固施工前,應(yīng)采取相應(yīng)的臨時(shí)安全措施,以防止事故的發(fā)生。就加固設(shè)計(jì)而言,需要與現(xiàn)場使用情況及實(shí)際施工方法緊密結(jié)合,采取有效措施,保證新增截面或構(gòu)件與原結(jié)構(gòu)連接可靠,能夠協(xié)調(diào)整體工作,避免對未加固的部位造成不利影響。