预应力混凝土梁应怎样加固混凝土凭借其的力学性能与耐久性,在各种土木工程中,龙华加固,都有广泛的应用。混凝土具有较高的抗压强度,而抗拉强度却较低,在实际工程中,易受拉导致开裂。为避免混凝土因拉应力过高而开裂退出工作,施加预应力形成预应力混凝土构件,有效提高混凝土抗裂性能,已成为大跨径梁主要采用的形式。
预应力混凝土梁随着使用年限的上升,由于前期设计、施工的缺陷以及荷载的不断增加,同样也会产生病害。如今预应力混凝土梁病害发生正呈现上升趋势,应当引起重视。
预应力混凝土梁病害影响
与常规混凝土结构类似的是,预应力混凝土梁病害发生的直观表现也是裂缝。不论何种原因产生的裂缝,都会对桥梁安全性产生影响。混凝土的开裂,会造成保护层失效,内部钢筋外漏,加快钢筋锈蚀。钢筋锈蚀体积膨胀同时承载力降低,会进一步加速裂缝的开裂,终甚至导致梁体的完全***。
而当预应力混凝土梁由于承载力不足,产生结构性裂缝时,往往证明结构已经受到了较大的安全威胁。预应力梁体裂缝出现,有可能是梁体预应力损失、或结构承载力已无法满足现今使用要求,而部分裂缝的出现甚至是承载力达到极限的标志,预应力梁体可能随时发生脆性***,必须及时进行加固处理,避免安全事故发生。
预应力混凝土梁病害治理
在未施加预应力的混凝土梁加固中,有多种加固方法可供选择。各种加固方法各有所长,而其中粘贴碳纤维布与粘贴钢板两种方法得到了较多的使用。二者共同点居多,施工方便且力学性能较好,在预应力梁加固中表现如何呢?
首先,预应力梁因采用预应力技术,房屋加固方案,承受荷载往往较高,在加固中需要采用高强度的加固方式。粘贴碳纤维布与粘钢等方式,存在一大缺点,只有桥梁进一步产生变形时,才会抵御变形产生拉力起到加固效果。而混凝土的抗拉强度很低,极有可能在梁上部荷载不断增加的过程中,碳纤维布或钢板未完全发挥强度,达到理想加固效果,而混凝土优先开裂退出工作导致整体结构***。
另一方面,规范中强调,采用粘钢加固、碳纤维布加固等方法需要首先卸载,以减弱加固材料受力滞后带来的不利影响。而大跨径梁自身自重较高无法忽视,在加固时,必须考虑到梁体混凝土自重导致的加固材料受力滞后。另一方面,针对于桥梁来说,若采用禁止车辆通行的方式降低荷载,难免会对交通造成影响,因此在大跨径预应力梁的加固中,结构加固厂家,应当结合实际采用更率的加固方法。
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加固中的表面处理,真的那么重要?随着结构使用年限的增加,结构的安全性能会存在不同程度的下降,为了延长结构使用寿命,提高结构安全储备,就必须对其进行加固处理。结构加固是一项复杂的工程,无论是前期的设计还是后期的施工,都与结构的安全直接关联,因此在实施的过程中要保持严谨的态度与高度的重视来保证加固的质量。
结构加固从施工方法的角度看,已经有多套成熟的工艺,各种工艺都有其之处与不同的适用条件。然而在对不同的工艺进行对比中,可以看出其中存在很多相似之处,表面处理就是在不同工艺中均有提到的工序。
加固前基材的处理
可以说,在碳纤维加固、粘钢加固等需要利用结构胶进行加固的方法中,基材表面的状态会直接影响到后期的加固效果。这是由于基材表面处理不合格会直接导致结构胶的粘接性能下降,影响基材与加固材料形成整体共同受力。为了避免此情况,首先就要注意基材表面的洁净程度,包括表面灰尘、浮渣、污秽等都要清理干净。
另外,由于基材所处环境复杂多变,环境因素也不容忽视。一般情况下,施工时基材应处于干燥的状态,若混凝土基材表面的含水率高于4%,那么无论是碳纤维加固还是粘钢加固,粘接性能都会受到影响。因此,含水率超过要求的基材必须进行干燥处理,或采用水下/抗潮湿结构胶以保障粘接效果。
对于采用结构胶的加固方法来说,基材表面温度也是重要的影响因素。基材温度低,会直接影响到胶体的固化,施工困难的同时也无法保证后期的强度,导致常规结构胶只能适用于5℃以上的环境中。针对于这种情况,我们有两种解决思路,首先可以采用加热措施,保证基材处于温度适宜的环境下;如果需要操作简单,不影响施工的解决办法,就需要采用超低温结构胶了。
加固后材料的处理
如果说加固施工前的表面处理是为了结构胶能够顺利固化、发挥强度,加固后的表面处理则是为了结构长期安全性能的充分考虑。我们可以继续拿碳纤维加固与粘钢加固,这两种适用面广泛的加固方法举例说明。
首先施工完毕的碳纤维复合材表面,必须进行表面防护处理。这是因为虽然碳纤维复合材耐久性好、抗腐蚀性能强,但出于延缓材料老化与延长使用寿命的角度考虑,仍要避免长期的阳光照射或介质腐蚀,以保障碳纤维复合材能够长期、稳定的与基材共同受力。另外,由于配套结构胶可燃的性质,若原结构有防火要求,尚需在表面进行防火处理。
粘钢加固施工后的表面处理,主要是由于钢板自身耐腐蚀性能较差的因素。粘钢加固采用的钢板一般较薄,一旦发生锈蚀,钢板的截面将被显著削弱,影响钢板整体性;另一方面,锈蚀还可能引起钢板与基材粘合面的剥离***,产生严重安全隐患,因此,粘钢加固后的表面处理是极为必要的。
综上所述,表面处理在加固中具有重要的意义。结构加固事关建筑安全,表面处理仅是其中的重要环节之一,只有设计、材料、施工全部环节的认真对待,方可保障结构安全。
粘贴钢板加固施工工法粘贴钢板加固法是用高强的建筑结构胶,将钢板粘贴于构件表面从而提高构件承载力的一种加固方法。
该方法始于1967年,南非学者Fleming和King进行了外粘钢板替代钢筋加固混凝土梁的试验,试验中将钢板粘贴于混凝土梁底面受拉侧,证明了这种加固方法的可行性。
随后十几年时间,国内外学者做了大量的试验研究、理论分析和工程实践,粘贴钢板加固法已逐步走向成熟,现已广泛应用于混凝土受弯、大偏心受压、受拉构件的加固工程。
粘贴钢板加固法的原理是利用胶黏剂把钢板粘贴于原构件表面,使钢板与原结构形成一个新的承力系统,钢板参与受力,从而达到对混凝土结构补强的目的。外粘钢板加固法具有以下显著特点:
1.施工快速、工期短。该加固法施工速度快,从清理、找平、粘贴钢板,到加压固化,仅需1-2天时间,可大幅度节省施工时间,经济效益显著。
2.具有良好的整体受力性能。受力较均匀,一般情况下,胶黏剂的黏结强度高于混凝土抗拉强度,可以使钢板与原构件形成一个良好的整体。
3.钢材的利用率高、用量少。
4.粘贴钢板所占空间小,几乎不增加被加固构件的断面尺寸和重量,对建筑的使用净空、外形影响小,基本不影响构件的外观。
根据粘贴钢板加固混凝土构件的原理和受力特性,该加固方法有其适用范围:
1.适用于钢筋混凝土受弯、大偏心受压或受拉构件的加固,不适用于素混凝土构件,包括纵向受力钢筋一侧配筋率小于0.2%的构件加固。
2.由于钢板粘贴在混凝土表面,加固构件的混凝土强度对整个加固系统非常重要。所以,一般情况下,加固构件的实测混凝土强度等级不得低于C15,且钢板与混凝土的正拉粘结强度不得低于1.5 N/mm2。
3.由于粘贴钢板加固系统中胶黏剂在超过玻璃化转化温度后会出现软化特征,使得胶黏剂性能大幅度降低,所以在使用胶黏剂时应遵照供应商提供的使用温度限制。
目前,商业用建筑结构胶黏剂玻璃化转化温度约在60 - 82℃之间,同时考虑到一般混凝土结构使用温度低于60℃,所以,粘贴钢板加固混凝土结构长期使用环境温度不应高于60℃。
处于特殊环境(如高温高湿、介质腐蚀和等)的混凝土结构加固,除应按***现行有关标准的规定采取相应的防护措施外,尚应采用耐环境因素作用的结构胶黏剂,并按专门的工艺要求进行粘贴。
粘贴钢板加固法的一般要求
1.粘贴钢板加固混凝土结构构件时,应将钢板受力方式设计成仅承受轴向应力作用。
2.粘贴在混凝土构件表面上的钢板,其外表面应进行防锈蚀处理。表面防锈蚀材料对钢板及胶黏剂应无害。
3.采用粘贴钢板对混凝土结构进行加固时,应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。
4.当被加固构件的表面有防火要求时,应按现行《建筑设计防火规范》规定的耐火等级及耐火极限要求,对胶黏剂和钢板进行防护。
施工工法:粘贴面处理→钻螺栓孔→胶粘剂配制→涂胶和粘贴→检验→维护
1.粘贴面处理
(1)混凝土面应凿除粉饰层,祛除油垢、污物,然后用角磨机打磨除去1-2mm厚表层,较大凹陷处用找平胶修补平整,打磨完毕用压缩空气吹净浮尘,后用棉布沾酮拭净表面,待粘贴面完全干燥后备用。
(2)钢板粘贴面应用角磨机进行粗糙、除锈处理,直至打磨出现光泽,使用前若洁净仅用干布擦拭即可。否则可用棉布沾酮拭净表面,待完全干燥后备用。
(3)该工序所用主要物资:护目镜、防尘口罩、冲击电锤及扁铲、手锤、角磨机、金刚石磨片、砂轮片、空压机、棉布、酮。
2.钻螺栓孔
加压固定可采用膨胀螺栓,需要在加固构件上合适位置钻孔固定膨胀螺栓。
3.胶粘剂配制
(1)建筑结构胶为A、B两组份,取洁净容器(塑料或金属盆,不得有油污、水、杂质)和称重衡器按说明书配合比混合,并用搅拌器搅拌约5-10分钟至色泽均匀为止。搅拌时好沿同一方向搅拌,尽量避免混入空气形成气泡,配置场所宜通风良好。
(2)该工序所用主要物资:搅拌器、容器、衡器、腻刀、手套。
4.涂胶和粘贴
(1)胶粘剂配制好后,用腻刀涂抹在已处理好钢板面上(或混凝土表面),胶断面宜成三角形,中间厚3毫米左右,边缘厚1毫米左右,然后将钢板粘贴在混凝土表面,用准备好的固定加压系统固定,适当加压,以胶液刚从钢板边缝挤出为度。
(2)该工序所用主要物资:腻刀、手套。
5.检验
(1)可用小锤轻击粘贴钢板,从音响判断粘贴效果,也可采用超生仪检测。若锚固区有效粘结面积少于90%,非锚固区有效粘结面积少于70%,应剥离钢板,重新粘贴。
(2)对重要构件也可采用载荷检验,一般采用分级加载至正常荷载的标准值,检测结果较直观、可靠,但费用较高,耗时也较长。需要千斤顶或配重(常用沙袋、砖块)、百分表、裂缝显微镜、衡器。
6.维护
加固后钢板宜采用20mm厚M15水泥砂浆抹面保护,也可采用涂防锈漆保护,以避免钢材的腐蚀。
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