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加固技术论文

时间:2022-12-04 20:43:56

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇加固技术论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

加固技术论文

第1篇

与新建桥梁工程相比,服役桥的维修加固施工有不少特点。首先,维修加固的标准与设计时所采用的标准往往会有不同。由于服役有建筑物的存在,以及未来使用年限要求的不同,桥梁加固或改建的标准不可能与设计时所采用的标准完全相同。比如,服役桥的荷载等级假设是汽车-13级,而经加固后,其荷载等级可能会提高[1]。故应在保证行车安全的前提下,根据使用要求和耐久性要求的具体情况,正确地掌握和提出加固或改建的有关标准要求。其次,维修加固工作的难度要比新建时大。维修加固桥梁建筑物的工作必须在不妨碍交通的条件下进行,因此,往往会增加不少困难。即使会使施工产生困难,也必须尽量照顾交通。为此,在桥梁维修加固工作中,应从设计上和施工组织上采取有效措施,尽量减少对交通的影响。再者,桥梁的维修加固工作应充分利用原有结构。桥梁的维修加固,应在对原有结构作周密、细致检查评定的基础上,合理利用原有结构,能不更换原有结构的就不更换,能充分利用服役桥的,要充分利用。

2.桥梁加固的工作内容及步骤

2.1桥梁加固的工作内容

桥梁加固与改建工作的主要内容:对发生重大病害和不能满足运输要求的桥涵设备彻底进行整治加固、改善和更新。目的是恢复原有桥梁建筑物的整体使用效能和延长使用年限;提高原有桥梁建筑物的荷载等级和通过能力。桥梁加固与改建工作的主要内容有:

对服役桥上部构件进行加固;对服役桥下部构件进行加固;拓宽桥梁的行车道或人行道;升高桥梁上部构造的高度;更换桥梁行车道路面或引桥路面的结构;部分或全部更换桥梁损坏或破服役了的结构物。

桥梁的加固与改建工作,应充分利用原有的部分,凡能加固的,则不宜改建。如能部分改建的,则不应全部改建。

2.2桥梁加固的工作步骤

对服役桥进行维修加固,一般可采用如下的步骤:

(1)检查桥梁现状及损坏情况;

(2)调查桥梁历史技术资料及现有交通状况;

(3)提出维修加固或改建方案并进行分析比较;

(4)确定方案并付诸实施,即进行维修加固或改建施工。

3.桥梁加固的原则及方法

3.1桥梁加固的原则

(1)桥梁加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力或通过能力的措施。因此,桥梁加固工作一般以不更改原建筑形式为原则,只有在复杂的情况下,才更改其结构。

如仅加固仍不足以适应交通运输的需要,必须进行重建桥梁的一部或全部时,则重建桥梁需考虑到将来的发展,并按现行桥梁设计及施工规范进行设计与施工。

(2)桥梁加固可以有各种不同的方式,视服役桥的情况,承载能力的减弱程度以及今后的任务而变。桥梁的加固一般有如下几种[2]:

1)扩大或增加原结构构件截面,以提高原结构的强度和刚度。

2)以新的结构代替服役的应力不够的结构。

3)改变原结构的受力体系,使原结构减少受力。

4)对原结构施加外应力(如预应力),以改变原结构的受力图形,达到提高桥梁刚度和强度的目的。

(3)采用扩大或增加桥梁构件截面的方法进行加固时,应特别注意新加部分与原有部分的结合,使其成为一个整体起到加固作用。

(4)不管采用何种加固方案,都应考虑投资少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好的耐久性等方面的要求。

3.2桥梁加固的主要方法

3.2.1扩大或增加构件截面法

(1)桥面补强层加固法

通过一定的工艺和结构措施,在梁顶面(桥面)上加铺一层钢筋混凝土面层,使其与原有主梁形成整体,达到加厚主梁高度和增大梁的抗压截面的目的,以提高桥梁的承载能力。其特点是:

1)施工简便,亦较经济,但加铺梁面层后,静载增加,承载能力提高不显著;

2)施工需凿除原有桥面铺装,同时考虑到新服役混凝土相结合,新浇混凝土的干燥收缩影响等,尚需设置连续钢筋和钢筋网等;

3)此法利于在抗压截面较小的场合使用;

4)浇筑后混凝土须经养护,故必须对交通加以限制。

(2)增大梁截面和配筋加固法

在梁底或侧面,加大钢筋混凝土截面(增配主筋),使梁抗弯截面加大,提高梁的承载能力,其特点是:

1)为加强新服役混凝土的结合,需对服役梁面凿毛工作,操作麻烦、凿除工作量大,常需在桥下搭设脚手架;

2)对T形梁有采用底面及侧面同时加大,以及底部马蹄形加大两种加固形式;

3)加固效果显著,适用于梁桥及拱桥对拱圈的加固。

(3)钢板粘贴或增设其他钢梁,以作成组合梁的加固法

用环氧树脂类粘结剂,将钢板(或槽钢)粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以钢板代替钢筋作用,提高梁的承载能力,其特点是:

1)不需要破坏被加固的原有结构物;

2)加固工程几乎不增大原结构的尺寸;

3)尽管工程质量要求很高,但施工时并不要求高级的专门技术人员操作;

4)能在短期内完成加固工程;

5)几乎可以不改变具有历史价值建筑物的原有艺术特点。

(4)粘贴炭纤维布加固法

碳纤维是一种高新材料,它有着优异的力学性能,是在几千度的高温下经特殊工艺制造出的一种高科技产品。用环氧树脂类粘结剂,将炭纤维粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以炭纤维布代替钢筋作用,提高梁的承载能力,其特点是[1]:

1)优异的力学性能。可有效应用于多种形式的结构补强,包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展等等;

2)优异的化学稳定性。碳纤维片具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线和防水能力,具有足够的适应气温变化的能力,外加防火涂料后可以有效地防火。因此,可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力,延长构件寿命;

3)材料本身质轻高强。可以不增加结构体积和不改变结构外形,增加的结构重量可以忽略,便于用所需的色彩涂装,而不留补强痕迹,这是其他方法不可比拟的;

4)施工工序简单。可用小型电动工具操作,工种少,用工少,工期短,进度快,更有资料表明能在持续交通有震动的情况下施工,而不影响补强效果,从而大大缩短施工断交的时间,具有较大的经济效益和社会效益。

3.2.2改变结构体系法

(1)增设纵梁法

在墩台地基安全性能好、并有足够承载能力的情况下,可增设承载力高和刚度大的新纵梁。当基础承载力不足时,必须对基础采取加固措施。新增主梁与服役梁连接,共同受力,从而达到提高桥梁承载力的目的。当新增主梁位于两侧时,则兼有加宽的作用[3]。

(2)增设立柱或桥墩,使简支变连续,或改桥为涵的改变结构体系法

通过改变桥梁结构体系,如在简支梁下增设支点(墩台),缩短桥跨,或把相邻两跨简支梁加以连接,从而使简支梁变成连续梁。对于小桥,还可采用改桥为涵的形式,来提高桥梁的承载能力。前者,一般为临时通过重车的应急措施,后者则必须视通航及排洪灌溉而定。

随着我国公路交通运输事业的蓬勃发展,新建桥梁不断涌现,而原有桥梁也在不断地老化。服役桥的加固是一项具有现实意义而又复杂的工作,它所需要考虑的因素及涉及到的问题很多,从某种意义上,无论是技术改造方案的拟定与设计计算,还是技术改造的具体实施,都是值得人们不断地去研究的方向。

参考文献:

[1]杨文渊,桥梁维修与加固[M],人民交通出版社,1997年

[2]李有丰,桥梁检测评估与补强[M],机械工业出版社,2003年

[3]李亚东,既有桥梁评估方法[J],铁道学报,1997年

[4]张书廷,服役桥评定和现有桥梁承载力的探讨[J],国外公路,1984年

第2篇

本文作者:张弘南工作单位:北京铁建工程监理有限公司

影响铁路路基的因素

铁路路基工程在建设过程中非常容易受到各种因素的影响,给工程的进展造成很大的麻烦,那么铁路路基工程都会受到那些因素的影响呢,以下进行具体的介绍:(一)水分因素的影响在铁路路基工程建设中经常会受到水分因素的影响,例如在地质岩性比较明显的地段,由于土壤本身排水能力比较好,这时一旦出现大面积降水,则对铁路路基的排水影响是非常小的。但是如果铁路的周边土壤的地质条件岩性较弱,土壤过于松软,湿润性较强,则会直接影响到铁路路基的稳定性和安全性,对路基的沉降起到决定性的作用,对于水分较多土壤松软的地质,一旦发生强降雨,则十分容易将铁路路基两侧的土质冲刷掉,引发路基下沉,或者使路基的承受能力和牢固度受到较为明显的下降。(二)土壤性质因素的影响铁路建筑工程具有覆盖面积广泛,规模较为庞大,路线长等特点,所以在铺设铁轨过程中,会遇到各种各样的土壤地质类型,这些土壤地质类型情况各异,是造成铁路路基沉降的主要原因。例如,在黄土高原地区,因为黄土的湿润性比较好,且较为松软,所以很容易引发铁路路基的塌陷。(三)边坡因素的影响对铁路周边边坡的毁坏,直接影响到铁路路基的安全性,使路基的稳固程度难以受到应有的保证。影响边坡的原因很多,主要归结为两个方面,分别为降雨和风蚀等等。在铁路路基建设中,工程人员一定要设计出较为科学的边坡结构,做好边坡的维护保养工作,确保铁路路基不受损坏,同时还能够起到美化环境的作用。(四)路基工程的质量因素影响路基工程建设施工质量因素属于人为因素,施工质量好坏能够反映出路基的实际情况。因此在路基施工过程中,要做好路基材料的选取,填筑的厚度以及受压能力等等,最大程度的确保铁路运转的安全性。

铁路路基加固技术的探讨

在铁路工程建筑过程中,为了确保铁路路基的稳定性和安全性,必须对铁路路基进行必要的加固和防护措施。以下就目前几种常见的铁路路基加固措施展开讨论,具体如下:(一)加固的方式铁路路基在建设中加固的方式主要有两个方面,一方面为路基预加宽,另一方面为路基预加高。路基加宽的方式一般是从铁路下部开始,即和地面接触的部位。铁路下部路基的加宽过程,一般要求一次完成,并且按照层次分割明确。路基的预加高方式,一般是根据铁路边坡的稳定程度,由低处向高处,逐渐成收缩形状,在预加高的过程中,要求路基之间要搭接牢固,同时对铁路的界限要严格注意。(二)排水系统在铁路路基加固的措施中,排水系统是非常重要的一部分,路基工程必须要保证铁路四周排水系统的通畅。在路基加固中,应先建好延长涵洞,同时将沉降缝留出。(三)粘土固化浆液注浆加固技术粘土固化浆液注浆加固技术是目前铁路路基加固工程中使用较为常见的一种新技术,这种技术可以发挥其强大的防渗堵漏的特点,为土质松软的地区,进行铁路路基改良和加固。粘土固化浆液具有较强的吸水性和抗流变能力,它能够在地下水流动较快的情况下完成注浆过程。根据实验表明,粘土固化技术具有较强的抗震性能,很好的保证了铁路路基的稳定性和抗干扰能力。此外粘土固化浆液主要由十分细致的粘土颗粒组合而成,因此具有较好的渗透性,能够称帝深入到铁路路基的岩层中去,起到良好的加固作用。

第3篇

项剑锋是一位敢为天下先、勇于创新的结构加固领域著名专家,他毕生将“只求合理、不求合法、破旧立新、敢为天下先”作为自己的座右铭,时刻鞭策自己。经过不懈努力,他在结构加固改造技术方面已创造了多项新技术,把我国的加固改造技术提高到一个新的台阶。

上世纪70年代项剑锋在浙江省宁海县工作时,当时机械化施工水平较低,钢材、木材和水泥的供应也相对匮乏,为了提高工厂化生产水平,节省三材,加快施工进度,他大胆创新,大力推广适宜于县城和农村使用的冷拔丝预应力预制构件,并创造了“冷拔丝预应力双L形梁”新结构,在一九七八年召开的浙江省科学大会上荣获三等奖,他负责编制的重复使用图于1984年荣获华东地区优秀标准设计三等奖。

1981年,项剑锋从中国建筑科学研究院第一届研究生班毕业,获得了硕士学位。在研究生学习期间,他刻苦钻研,对现行规范中一些不合理的计算方法进行了深入研究,提出了《部分预应力梁开裂以后截面应变和刚度的直接计算法――双折线法》。分配到浙江省建科院工作后,他研制了“预应力带翼圆孔板叠合板”、“预应力带肋板叠合板”和“V级钢配筋的双匚形空腹组合框架梁”等新结构,这项技术获得了“1987年度浙江省科技进步”四等奖。

科学是永无止境的,他总是在探索中不断创新,从不畏惧困难。为了克服我国加固规范中以低强钢筋作为补强拉杆的传统预应力加固法的一系列缺点,1988年他创造了用光面高强钢绞线作为补强拉杆的“钢筋砼大梁高强钢绞线预应力加固法”。该技术于1994年在上海举办的“94江、浙、沪城乡建设新产品、新技术展示会”上荣获金奖。当无粘结钢绞线面市以后,他又用它取代光面高强钢绞线,并将应用范围扩大到楼面板加固和拔柱、拆墙、断梁、减小梁截面高度等高难度的改造加固工程中,创造了一套较完整的“无粘结钢绞线预应力加固改造技术”。该技术于2006年1月份通过浙江省建设厅组织的专家鉴定委员会鉴定,专家们一致认为该项技术达到国际先进水平。其中“无粘结钢绞线体外预应力加固法”已被建设部纳入我国混凝土结构加固设计规范的修订稿中。

1995年,项剑锋创造了“底层圈梁轮番顶升纠倾法”,成功地纠倾了2座八层砖混楼房,论文已被收入《中国建设科技文库》。他还创造了截桩纠倾法,成功地纠倾了三座采用桩基的七层楼房。项剑锋还将加固工程中使用的锚杆静压桩技术大面积应用到新建的多层房屋工程中,以取代传统的砼灌注桩。

多年来,项剑锋在国内各级刊物上和国际学术交流会论文集上共发表了10多篇论文,将他的技术传授给别人。

2004年,项剑锋退休后,为了使其多年积累的技术能更好地服务于社会,成立了浙江剑锋加固工程有限公司,期望以此为平台打造出我国工程加固与改造领域第一品牌。他还准备把新技术的推广和应用作为今后工作的主要内容,以服务于全社会。

天道酬勤,项剑锋在结构加固领域取得了众多瞩目的成就,也因此得到了不少荣誉。1978年在宁海工作时被评为“县级先进工作者”,1986年在浙江省建研院被评为“中国城乡建设环保部先进科技工作者”。今年4月在国家会议中心被中国经济报刊协会和影响力人物杂志社等六家单位授予“中国骄傲,第10届中国时代十大创新企业家”的称号;今年9月在人民大会堂被中国发展研究院和感动中国人物杂志社等六家单位,授予“时代功勋一第七届感动中国十大道德模范”的称号。

第4篇

1.1 碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势

我国在利用碳纤维加固技术的研究和应用起步较晚,发展却很迅猛。1997年国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心率先开始了“碳纤维材料加固修补混凝土结构”的试验研究开发与应用,并被定为国家“九五”重点科技攻关项目.随后通过采用进口的碳纤维材料在北京、上海、辽宁、江苏等省市进行了一些实际工程结构的补强加固,并取得了较好的效果。

1.2纤维复合材料嵌入式加固技术

纤维复合材料嵌人式加固技术是将加固材料放人结构表面预先开好的槽中,并向槽中注人粘结材料使之形成整体。目前国外已经有了一定规模的研究和应用,国内在国家工业建筑诊断与改造技术研究中心开展了这项技术的试验研究,但尚未应用于工程实践。

2.砖混结构裂缝种类及其产生的原因

2.1干缩裂缝:多发生在墙面抹灰层内,一般沿墙面长度方向每隔一段距离形成一条裂缝,这种裂缝开始随时问而发展,以后逐渐稳定。另一种干缩裂缝则呈不规则的龟裂或呈放射状裂缝,此类裂缝宽度较小。产生的原因有:①抹灰用砂过细或含泥量较大;②水泥安定性不好;③砂浆过稀,抹灰不实;④抹灰层失水过快,养护不好等造成抹灰层收缩较大而形成裂缝。

2.2砖墙温度裂缝:一般有如下规律:① 顶层重,下层轻;两端重,中间轻;向阳重,背阳轻;且这类裂缝与温度变化有关。②砖墙温度裂缝随部位不同而呈不同的形状。产生的原因有:① 屋面保温层,隔热保温性能差;② 砖墙砂浆标号较低,砌筑质量较差;③结构构造上处理不当,如采用半圈梁 。

2.3地基下沉裂缝:一般共同规律是:下层多,上层少;纵墙多,横墙少;外墙多,内墙少;斜向多,竖向少。产生的原因有:①地基不均匀下沉;②房屋过长未留缝,沉降不一;③平面复杂,转角较多;④ 高低层相差较大,未留沉降缝;⑤荷载与分布不均匀;⑥ 使用不当,地基浸水或地下水位上升(多发生于湿陷性黄土地区);⑦ 地基施工质量。

3.砌体裂缝的类型和防治方法

砌体结构裂缝的类型有斜裂缝、水平裂缝和竖向裂缝三种。斜裂缝有的发生在有现浇混凝土挑檐的平屋顶房屋和无保温屋盖的房屋顶层纵墙面的两端,一般长度在1开间~2开间范围内,外纵墙两端有窗时,裂缝沿窗口对角方向裂开。有的发生在底层至二层外纵墙的两端,斜裂缝通过窗口的两个对角向沉降量较大的方向倾斜,裂缝下大上小。水平裂缝有的发生在平屋顶屋檐下或顶层圈梁下2皮~3皮砖的灰缝位置,一般沿外墙顶部连续分布,两端较中间严重。有的发生在底层至二层窗间墙的上下对角处,成对出现,沉降量大的一边裂缝在下,沉降量小的一边裂缝在上。竖向裂缝发生在纵墙中央的顶部和底层窗台处,裂缝上宽下窄。

根据裂缝产生的原因,要消除砌体裂缝。必须从根源上进行防治,尽可能在夏季或温暖季节,浇灌屋顶挑檐及圈梁混凝土,一般不要冬季施工。挑檐上最好做保温层,并达到规定的厚度:这样就能减小钢筋与混凝士和砌体之间的温差,避免顶部出现裂缝。根据建筑物的实际情况设置沉降缝、伸缩缝,提高结构刚度和施工质量,都能减少裂缝的发生。当然,处理好地基是防止墙体底部出现裂缝最有效的方法。

4.常用建筑补强加固方法

4.1 加大截面加固法

加大截面加固法是采用与原有构件同类的材料,通过增大截面的面积,提高构件的承载能力和刚度,达到对原构件进行加固的目的。

4.2 外包钢加固法

外包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固(钢筋混凝土)构件的外侧,通过外包钢与原有构件的共同作用,提高构件的承载能力和刚度,达到加固的目的。

4.3 外加预应力加固法

外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。它通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力。

4.4 改变受力体系加固法

粘钢加固法方法是以减小结构的计算跨度和变形,间接提高承载能力的一种加固方法。为了减小构件的计算跨度,常采用增设支点(包括柱支座和弹性支座)和采用托梁技术,从而改变结构的受力体系,使承载能力得以提高。

4.5 粘钢加固法

粘钢加固法是将钢板用结构胶粘贴在混凝土构件的外部,以提高结构承载能力的一种方法。论文参考。这相当于构件的体外配筋。该项技术目前已趋于成熟。

4.6粘贴纤维复合材料法

粘贴纤维复合材料加固方法与贴钢加固法相似,只是加固用的材料是纤维复合材料,如玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等。

5.结论

第5篇

关键词:钢筋混凝土,结构,裂缝,加固原则

 

1.钢筋混凝土结构构件产生裂缝的机理

混凝土是由水泥、骨料、水及一些气泡组成的多相非均匀复合材料。由于各种材料的力学性能存在差异,在混凝土硬化过程中,混凝土内部产生粘着细微裂缝,包括骨料与水泥浆粘结面上裂缝、水泥浆裂缝和骨料自身裂缝。这些裂缝呈现不规则分布,一般情况下不贯通。微观裂缝的存在是材料固有的物理性质[1],是不可以避免的。民用建筑中,一般认为宽度小于0.05mm的裂缝无危害,故通常假定裂缝小于0.05mm的结构为无裂缝结构。论文参考网。

钢筋混凝土构件在使用过程中,钢筋和混凝土一起承受荷载,两者的弹性模量E不同,导致变形不同。如果混凝土承受的拉应力大于混凝土的抗拉强度,这些细微裂缝会相互贯通,裂缝宽度迅速增大,当裂缝宽度超过0.05mm时,便产生了肉眼可以看见的宏观裂缝。钢筋混凝土可见裂缝的产生和展开,是混凝土与钢筋之间不能再保持变形协调而出现相对滑动的结果[2]。

2.裂缝产生原因及裂缝形态

2.1设计因素

设计结构采用安全储备偏小,不做挠度及裂缝验算,结构体系变化显著。结构构件配筋不合理,设计中刚度不足,仅按构造配筋,不能满足构件的实际要求,容易出现应力集中,在薄弱处产生各种受力裂缝。

2.2材料引起混凝土裂缝

材料选配不当,如水泥品种选用不当,强度不足,容易在荷载作用下产生各种受力裂缝;采用水泥浆的配比不合理,粗骨料的用量大,易形成不规则网状裂缝,继而导致混凝土脱落;水泥、骨料含有过量的有害物质,如骨料含活性SiO2,随时间增长,混凝土膨胀,出现裂缝呈龟背纹状;水泥水化热过高,出现等距离的直线形裂缝;外加剂使用不当,钢筋锈蚀后,体积膨胀产生沿钢筋纵向裂缝。

2.3施工引起混凝土裂缝

混凝土搅拌、运输时间太长、气温高、风速大,使水分大量蒸发,引起混凝土浇筑时坍落度太低,混凝土出现不规则的网状裂缝;塑性混凝土下沉,被上部钢筋阻碍,形成沿钢筋纵向的裂缝;施工时由于管理不当,施工人员踩塌已经绑扎好的上层钢筋,浇筑时混凝土的保护层加大,构件横截面的有效高度减小,形成沿构件支承边缘并垂直于构件受力钢筋方向的裂缝;在混凝土振捣不密实处,出现空鼓,易成为各种受力裂缝的起点;昆凝土浇筑速度太快,容易在柱、板、梁的交接处形成纵向裂缝;模板变形、模板支撑下沉混凝土都会在相应部位产生裂缝。

2.4 荷载作用引起混凝土裂缝

钢筋混凝土构件受力状态有拉伸、压缩、扭转、剪切、弯曲和因沉降、收缩、温度变形产生的约束。中心受拉构件,垂直于受力钢筋纵向出现裂缝,贯穿构件全截面,大体等间距;中心受压构件,在平行于受力方向出现短而密的平行裂缝,混凝土保护层有脱落现象;受扭转构件,在构件腹部出现多条450方向斜裂缝,并向周围以螺旋状展开;受剪切构件,与主筋约450方向产生相互平行的斜裂缝;受弯、大偏心构件,在弯矩最大的危险截面附近从受拉边缘出现横向裂缝,并逐步向中性轴发展。

2.5使用环境影响产生裂缝

环境温湿度的变化容易在结构的节点处产生裂缝,如果构件(一般为墙体)两侧温度、湿度差别太大,则容易在构件的一侧产生裂缝;钢筋混凝土构件受酸性、盐类介质腐蚀,容易使混凝土里的钢筋生锈,促使混凝土保护层纵向开裂,甚至大面积剥落;构件表面受火灼热后,整个构件出现龟裂。

3.带裂缝结构的加固

3.1加固原则

对于不影响结构承载力的裂缝,根据裂缝起因、性状和大小采用不同的封护方法进行修补。对于因开裂而降低承载力的结构,应采用加固措施。结构加固是通过一些有效措施,使受损结构构件恢复原有的结构功能[4]。加固方案应合理可靠、经济实惠、方便施工,尽量减少对原建筑的损坏[5]。根据裂缝的状况,考虑结构上的荷载、使用环境、不同部位加固的难易程度及加固工程的各种制约条件,选用适当的加固方法和加固材料。

加固材料的选用应遵循如下要求:

加固用钢材一般选用I级钢和Ⅱ级钢。加固用水泥采用普通硅酸盐水泥,标号不应低于32.5号。加固的混凝土强度等级不应低于C20,还应比原结构混凝土等级提高一级。混凝土中不应掺人粉煤灰、高炉矿渣等混合材料。加固所用粘结材料及化学灌浆材料的粘结强度应高于被加固结构混凝土的抗拉、抗剪强度。

3.2增大截面法

增大截面法采用与原结构相同的材料,增大构件的横截面尺寸,提高构件承载力和刚度的一种传统加固法。这种方法工艺简单、适用范围广。缺点是施工期间建筑结构不能正常使用且周期长。此外,由于增大构件截面,在增加构件自重的同时减少了使用空间;外包钢加固法在结构构件的周围包以型钢进行加固。该方法在基本不增大构件截面尺寸的情况下增加构件的延性和刚度,提高承载力。这一方法特别适用于大跨度的受弯或受压结构构件,但加固费用较高;预应力加固法采用高强度钢筋或型钢对构件增设预应力钢拉杆或型钢撑杆。一种在原构件体外通过锚固端与支撑点施加预应力,另一种先张拉构件再浇筑混凝土,通过新旧混凝土间的粘结来传递力[6]。加固时,通过施加预应力,使体外的拉杆或压杆与被加固构件共同受力,改变原结构内力分布、降低原结构的应力水平,提高结构承载能力和刚度。论文参考网。该方法广泛应用于梁、板等受弯构件。加固后减小构件的挠度、缩小裂缝宽度甚至可以使裂缝完全闭合;外部粘贴加固法是用粘结剂将钢板或纤维等复合材料粘贴到构件需要加强的部位,常用于承受静力作用下的受弯或受拉构件。该方法施工简便、周期短、对环境影响小、加固后不影响结构外观;辅助结构加固法直接用设置在被加固构件位置处的型钢、钢构架或其他预制构件分担被加固构件的荷载。该方法避免拆除工作,施工简单,大幅提高结构承载能力,但连接构造比较复杂,占用空间大;注浆加固法利用压力把粘结性能较好的材料注入被加固构件内部的空隙中,以提高被加固构件的完整性、密实性,增加材料的强度。论文参考网。

3.3增设构件加固法

增设构件加固法是在原有构件基础上增加新的构件,以减少原有构件的受荷载面积,达到加强结构的目的;增设支点加固法是在梁、板等构件上增设支点,在柱子、屋架间增设支撑构件,减少结构构件的计算跨度,减少荷载效应;增加结构整体性加固法通过增设支撑等将多个结构构件形成整体,共同工作。由于整体结构破坏概率明显小于单个构件,该方法在不加固原有结构构件的情况下提高了结构的承载力;改变结构刚度比加固法通过改变结构的刚度比,使结构内力重新分布,达到改善结构受力状况;卸载加固法采用新型建筑材料置换原有的建筑分隔或装饰材料,以减轻荷载,提高结构的可靠性。

3.4加固后结构

加固工程结束后,应确认加固结构的承载力是否恢复。确定承载力恢复的方法有:裂缝追踪调查,确认裂缝稳定不再扩展。采用预应力方法进行加固时,要确认裂缝是否已经闭合;测定钢筋或混凝土的应变;测定结构的振动特性;测定构件的挠度。

参考文献:

[1]陈士良.现浇楼板的裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[2]王济川.建筑工程质量事故实例鉴定与处理[M].长沙:湖南科技出版社,1999.

[3]周国均.混凝土工程裂缝调查及补强加固技术规程[M].北京:地震出版社,1992.

第6篇

[论文摘要]地基处理的研究一直是土木工程的一个热点,常用的软弱地基处理方法分四大类,应综合考虑选择合理经济的方法。

我国《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)中规定,软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。它是指基本上未受过地形及地质变动,未受过荷载及地震动力等物理作用或土颗粒间的化学作用的软粘土、有机质土、饱和松砂和淤泥质土等地层构成的地基。

1.软弱地基加固处理方法

软弱地基的加固处理[1],按其原理和作法的不同,可分为以下四类:

1.1排水固结法

排水固结法又称预压法,其包括堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空与堆载联合作用法、降低地下水位法和电渗法等多种方法;通过在预压荷载作用下使软粘土地基土体中孔隙水排出,土体发生固结 ,土中孔隙体积减小,土体强度提高,达到减少地基施工后沉降和提高地基承载力的目的。

1.2振密、挤密法

振密、挤密法有表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密密实法、爆破挤密法和土桩、灰土桩等多种方法;采用一定措施,通过振动和挤密使深层土密实,使地基土孔隙比减小,强度提高。

1.3置换及拌入法

置换及拌入法有换填垫层法、振冲置换法、高压喷射浆法、深层搅拌法、褥垫法等多种方法;采用砂、碎石等材料置换软弱土地基中部分软弱土体或在部分软弱土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成加固体,与未被加固部分的土体一起形成复合地基,从而达到提高地基承载力减少沉降量的目的。

1.4加筋法

加筋法有加筋土法、锚固法、树根桩法、低强度砼桩复合地基法、钢筋砼桩复合地基法等多种方法。通过在土层埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力,减小沉降,维持建筑物稳定。

以上方法的原理、适用范围及工程实例可参考殷宗泽、龚晓南主编的《地基处理工程实例》[2]一书。

2.软弱地基处理方法的选择

在地基处理中,我们要遵循的原则是:技术先进、经济合理、安全适用、确保质量[3]。可根据以下条件进行选择:

2.1地质条件

不同的方法适用于不同的地质条件,可参看规范。

2.2设计施工条件

设计时应考虑工期及用料情况:工期不宜安排得太紧;时间充分,施工时地基稳定性好,遗留问题少。工程用料要求就地取材。施工时应采用科学的管理方法。

2.3场地环境条件

要考虑施工时对周围环境的影响。如:新填土会挤压原有道路、房屋,产生侧向位移或附加沉降;用砂桩、砂井时,施工有噪声,靠近居民点会扰民;采用降低水位法时,要考虑引起周围地基的下沉和对周围居民用水的影响故应预先调查或做隔水墙,并考虑施工后注水复原的问题;采用填土堆载时要有大量的土料运进运出工地,会影响交通和环境卫生;打石灰桩、灌注药物或采用电渗排水时,会污染周围地下水,应慎重对待。

2.4结构物条件

要考虑结构物的等级、结构体系、断面形状、位置、埋深、使用要求和建筑材料等因素对所选择加固方法的影响,特别是有地下结构物(地下室、涵洞、地铁等),或者结构物高低不同、沉降不均时,应当特别注意。

3.地基处理技术的创新

近几年来,世界各地因地制宜的发展了许多新的地基处理方法。

3.1。 添掺外加剂方面[4]

以前的地基处理方法大多从机械设备着手,从而建立某种工法,而从材料入手提高地基处理质量和效果的较少。高性能土壤固化剂土壤混合后,特别是与高含水量和富含有机质的淤泥发生一系列物理化学反应,形成相互连接的网状结构,从而提高固化土的强度,减少地基变形。通过室内实验和现场试验证明,用高性能土壤固化剂作地基处理特别是对软弱地基的处理很有效,比普通水泥加固效果好的多,此项技术在国外应用已相当普遍已有很成熟的研究机构和公司,但在国内尚属起步阶段。

3.2 综合应用水平方面

重视多种地基处理方法的综合应用可取得较好的社会经济效益。

真空预压法与高压喷射注浆法结合可使真空预压应用于水平渗透性较大的土层,而高压喷射注浆法与灌浆相结合使纠偏加固技术提高到一个新的水平[5]。

单用动力固结法(俗称强夯法)处理饱和软粘土地基时却极易产生“橡皮土”现象,难以达到预期效果。为此,岩土工程界将强夯法和排水固结法结合起来,开创了“动力排水固结法”这项新技术[6]。

3.3.可持续发展方面

我国《建筑地基处理技术规范》JGJ79—2002已经将粉煤灰正式列为换填垫层法可采用的一种垫层材料。

渣土桩又称“孔内深层夯扩挤密桩”,是一种新型地基处理方法,其充分利用建筑垃圾,变废为宝,施工现场干净无污染。

地基处理技术还被用于防止有害物渗出液污染地下水以及防止其他已被污染区域地下水的流动造成污染扩散。近期出现的处理新技术是让被污染的地下水通过含有将地下水中有害物变性、吸收及降解的铁屑或碳颗粒的活性截水墙PRB使地下水得到净化[7]。

4.结语

我国地基处理技术发展很快,但还有许多方面需进一步研究:

(1)发展现场监测技术的研究。

(2)发展测试技术的研究

(3)促进地基处理理论方面的进一步发展。

(4)完善工法的质量检验手段。

(5)发展地基处理新技术,提高地基处理技术的综合应用水平的研究。。

(6)要因地制宜合理选用处理方法。正确评价各种地基处理方法的适用性。

(7)研制新机械新材料,提高施工工艺,实现信息化施工的研究。

(8)深化施工管理体制改革,重视专业施工队伍建设。

参考文献

[1] 顾晓鲁,钱鸿缙,刘惠珊,汪时敏.地基与基础[M] 北京:中国建筑工业出版社,2003,(15):576

[2] 殷宗泽,龚晓南 地基处理工程实例[M] 北京:中国水利水电出版社,2000(1):14~17

[3] 陈莞尔 软弱地基加固方法的合理选择[J] 地基基础,2004

[4] 於春强,郑尔康 高性能土壤固化剂及在地基处理中的应用[J] 第九届土力学及岩土工程学术会议论文集2003

[5] 朱祖梁, 黄光明 软土地基处理方法的实例分析[J] 中国煤田地质,2005,6

第7篇

【关键词】:振动打桩机;碎石;挤密桩

中图分类号: TU521 文献标识码: A 文章编号:

一.引言

本单位使用振动打桩机施工碎石挤密桩, 还是最近几年才开始的事,可以说是一项新工作,有很多问题还处在认识与摸索的过程之中。特别是对保证施工的质量, 还不能做到有完全的把握, 因此在这里只就本单位在具体施工过程中产生的问题以及相应的解决办法来作简单介绍。本单位所使用的振动打桩机是组合式产品, 立柱和锤头是由浙江瑞安生产的DZ-30型号,机架底盘则是由我单位探矿修配厂仿造兰建机械厂而生产的60型号滚杠式底盘,设计深度能够打到21m,原来计划安装60型号锤头,但是最终只买了13m立柱, 因此目前只能打到10m以内。

二.施工方法与措施

本单位使用两种沉管,管径为325mm 和377mm,侧开活门式投料口。桩头采用四活瓣式锥形桩头,张开时其内径和管子径相同。封闭时呈现出一个密封的圆锥体。沉管后采用孔口投料和管内投料相结合的方式将碎石灌入到桩孔内,通过凭借打桩机产生的压、挤、振的作用力将碎石挤密压实,从而形成较大的碎石桩体并挤密桩间土形成复合地基,增强软弱地基的承载力和稳定性。为了确保每条桩都能够达到满足设计承载力的要求,应该做到以下几点:

1.首先要了解场位的工程地质资料。它包括各类土的物理力学性质, 土体结构、成分、含水量以及地下水位埋深。

2.设计要求复合地基承载力。

3.正式开工前应该要工程试桩,计算确定施工技术参数, 它不仅包括桩长、布桩形式、分设填料量、密实电流,也包括留振时间,提管高度,贯入度等。

4.确定施工过程中的检测质量标准以及质量检查方法。

4.1我们在施工过程中所采取的具体质量控制指标是:

4.1.1 密实电流: 通常要求振动密实电流应该要比沉管电流大20-25A。

4.1.2 分段填料量:要求应该从管内下料。每次填料用量要适中,过多则会导致降低挤密的质量,过少则会影响施工的进度,一次填料在孔内充填的高度不应该超过1m,一般应为0.14m。

4.1.3 提管高度:提管高度非常重要,若每段内下料的用量较多,则可以采取提管高度的方法来控制桩体密实的厚度,达到成桩质量的稳定可靠,提管高度一般我们要求在1~1.5m。

4.1.4 留振时间:应该控制在15~20s之间。

4.1.5 贯入度:应该在留振时间内不大于3cm。

施工过程中的检测质量标准和质量检查方法,应该采取有关文献推荐桩身碎石密度的标准:

在桩中心处进行重型动力触探,满足全桩平均击数N(63、5)> 8击,存在有N(63、5)< 8击的局部深度段情况时,按以下公式来计算局部欠密系数K’,K’=。

K’——局部欠密系数。

N(63、5)欠密段内的平均动力触探击数。

L——欠密段长度(m)。

合格标准为K’< 1.33。􀀁􀀁 􀀁

三.施工结果及分析

采用以上的标准,运用动力触探施工过程中的质量监控手段,对于我们地质勘探单位来说设备不存在问题,方法也基本上可行,能够保证施工质量。施工得以实践证明,我们所采用检测方法,技术指标以及检测标准都是切实而可行的, 例如我们所施工的宁夏吴忠市物资局综合楼碎石挤密桩工程, 总共布桩有874根, 采用上述的检测指标和技术指标进行施工质量监控,在施工工程结束之后,经过宁夏自治区建筑质量监督检验站检验,处理后的复合地基承载力基本上满足设计的要求,质量达到合格。吴忠市物资局综合楼碎石挤密桩试验的结果见下表:

稍密的砂类土振动打桩机沉管非常困难。原因在于砂土地层在振动锤的连续振动之下,土层颗粒在激振力的作用产生下下沉、位移、密集、重新排列组合成为新的更加密实的结构形式。软弱粘性土施工过程中土层容易隆起。通常隆起约50~80cm。原土结构遭到破坏,导致强度降低,而且桩周土的约束力又小,影响到桩体的密实程度,失去了地基处理的意义。孔口下料时在沉管成孔的过程当中, 当桩管通过桩管提离淤泥、淤泥层成孔时, 淤泥又漏回到原处, 给施工带来了很大的不便之处。 而在管内下料时,由于成桩直径很大,基本上将相邻各桩连接成为一个整体,而且在地面隆起严重时, 桩体密实程度很差。

四.施工中应注意的问题及对策

1.采用振动挤密桩加固后的沉降量和地基承载力在很大程度上取决于周围土对桩的约束力。如果周围土过于软弱,会导致土的侧向约束力始终无法平衡填料挤入孔壁的力, 就会始终不能形成桩体,也就不会达到复合地基强度。而对成桩所需土的最低强度意见不一。1979年2月,日本新吉见合在我国南京召开的振冲置换法加固技术鉴定会上提出地基强度不应低于20KPa,该法加固软弱地基时要求地基土不排水抗剪强度应不小于19.6KPa。在这个问题上,还应该深入认真的研究,以便积累更多的经验。如果地基强度小于20KPa,应该慎重选择使用这种方法。

2.振动挤密桩还处在半经验半理论的状态, 其最终沉降量复合地基承载力以及计算方法均不成熟, 大都是以经验数据作为设计参数。因此在应用中要依据现场的实际情况,通过参照前例,经过试桩来完善和修改设计。例如,太原某厂编织袋厂房地基处理, 原设计为振动挤密砂桩, 毛砂作真料, 充盈系数为1.3。但在施工过程中发现地表 1m 以下的土质呈现为软塑状,成桩以后的效果很差。在经过施工单位、设计单位以及建设单位共同研究后,决定改为振动挤密碎石桩, 充盈系数为2.0,原打完的砂桩进行重打,之后再经检验,符合设计要求。

3.桩距的确定是当桩径选定后, 一般应根据天然地基的土质情况和设计承载力的要求,通过现场试验来确定桩距和桩体的填料用量, 当由于施工工期等因素不具备试验条件时, 可根据以往施工经验来确定, 一般桩距 L =2.0~3.5倍桩径,对软质粘性土取较小的桩距, 对砂质,土取偏大的桩距, 对粘性土和填土地基置换率取值在0.1~0.25之间,对饱和软土取偏高值, 对砂土地基取值可小于或等于0.1。在饱和粘性软土地基中, 挤密桩置换面积和桩体的密实性对地基的加固效果起决定作用, 桩距小, 有利于桩间土的排水固结, 为了提高对饱和粘性土基的加固效果, 桩距不宜大于3.0倍桩径。

五.结束语

综上所述,通过本文的讨论我们知道影响振动打桩机施工碎石挤密桩质量的因素非常多, 但是只要施工场区技术参数、地层条件适应确定无误,振动打桩机施工碎石挤密桩处理软弱地基的产生效果还是非常明显的。

【参考文献】

1. 刘军玉.液压振动打桩机设计[期刊论文]-农业装备与车辆工程2007(12)

2. 萧琴 汉欣利V系列高频液压振动打桩机[期刊论文]-工程机械与维修2006(5)

3. 盛兰 V-250型高频液压振动打桩机[期刊论文]-工程机械与维修2006(10)

4. 王安德.高金川.胡郁乐.振动沉管中的一种"反常现象"的处理及原因分析

[期刊论文]-地质与勘探2000,36(2)

5. 李智 应用免疫遗传算法优化设计防汛打桩机激振器[期刊论文]-中国农村水利水电2004(3)

6. 霍晓强.周传立.李思鼎DZ60KS型振动桩锤的试验研究及改进措施[期刊论文]-建筑机械2000(11)

7. 王玉兴.罗锡文.邹广德.张为春汽油内燃式防汛抢险打桩机研制[期刊论文]-农业机械学报2000,31(5)

8. 陈建业.张希恒.包继德.张海峰桩架过载保护装置的设计及使用[期刊论文]-建筑机械化2004,25(10)

第8篇

关键词:深基坑工程;复合支护;施工技术

中图分类号:TU74文献标识码: A 文章编号:

经济发展速度如此迅猛,引发建筑行业的高速发展,在内,国家对于深基坑工程复合支护施工的技术已经熟知一二,并且在建筑的底层构建施工当中已经大量的使用,取得了一定的成效。但是,由于深基坑工程复合支护施工的结构较为特殊,因此,对于深基坑工程复合支护施工的技术施工需要一定的探索和深入研究,才能够确施工技术的提升和结构的完好。

一、深基坑复合支护的类型与特征

深基坑工程复合支护的类型多样,其中大致可以分为以下几类:

桩排性结构

桩排性结构又可以分为:稀疏桩排、连续桩排、双排桩以及组合式桩排,它主要的功能就是建立其共同受力的结构形式。这样的桩排机构有较为良好的防渗透的效果,并且在建立起的时候较为的方面,更适合用于比较深的基坑当中,此外,不仅有防渗透的效果,还有防止泥土的效果,这样在一些土质较好的基坑中就可以利用泥土来进行土供的修筑,这样就能够达到基坑支护的目的。

(二)构筑地下连续墙结构

地下连续墙对地层要求极低,能够适用于任何的基坑的深度,此外,还能够连接支护和主体从而增大其作用力,减少成本的投资,另外还能够减少对环境的影响和交通带来的不便。它的主要功能优点是具有极强的抗弯能力和防渗透性以及整体效果优良等作用,已经成为深基坑和高边坡主要的建构方式。在连续墙中放置钢筋等材料能够加强支挡力度,最大限度地提高地下连续墙的使用。

(三)加固型的结构

加固型的结构也可分为四种类型,浆加固法、注水泥搅拌桩加固法、高压旋喷桩加固法以及插筋补强法。一是浆加固法是利用水泥浆和化学溶剂加入到泥土当中,使其中改变化学的物理方式,让泥土增强凝聚度和硬度;二是注水泥搅拌桩加固法,主要是利用水泥的硬度使滑坡的松质土质进行强化加固,让其保持平衡稳定性,它的功能是能够在施工的过程当中不污染环境质量,并且在投资方面极低且防渗透能力较强;三是高压旋喷桩加固法,由于这样的要求对水泥的要求较高,且强度比单纯的水泥搅拌厉害的多,因此需要用高压对泥土施加压力,这样能够提高土地的粘性度,就能够获得较强的土质,达到加固地基的目的和构建防渗透墙;四是插筋补强法,主要是通过土体排插入一定的钢筋,这样就能够形成一个复合的共体进行加固,这样的方法可以提高结构的强度和刚硬程度,并且减少变形的发生,增强整体的稳定性的效果。

二、主要施工方法

探析深基坑工程中的复合支护施工技术的施工方法也可以分为以下几大类:

(一)钉子钉入法

这个方法主要是依靠钉子钉入土地并将周边的空隙进行全密的焊死,这样就能够防止土层泥土进入锚管当中,并在焊接的过程当中对土层空隙进行全方位的焊死,这样就能够防止钉子因为振动而导致脱落。

(二)打孔定位

主要在前期的施工过程当中将已经挖好的每层标高用空设置竹签插入,并用线连接起来,标注出土层的标高位置,在设计好三脚架并对孔进行土钉打入,这样就能够正确的定位打孔的位置了。

(三)钢筋铺设

运用钢筋网片进行与墙壁间的固定,这样就可以不会让网片随之的晃动,此外加强对钢筋的捆绑并与下一层钢筋进行紧密的连接,这样就能够加强钢筋压在钢筋网片上而达到固定的效果。

(四)摄入注浆填充

对注浆的浆进行搅拌均匀并随时进行填充,在注浆的开始或者是中途停止以及注浆完毕之后应该及时对于管路的清洗,这样能够有效地在泥土墙上改变其物理的结构性质,增强墙壁的粘合度和坚硬程度。

三、现场管理施工技术的控制措施

在深基坑工程复合支护施工的过程当中,一定要对现场管理进行一定的监管和检查,才能够有效的保障的深基坑工程复合支护施工技术的正常运行。

加强管理和控制体系制定。

在进行对的深基坑工程复合支护施工的技术的实施过程当中,对于建筑工程师来说是个相对严重复杂且严密的工作,在现在,很少的施工现场会专门安装观测等专业的仪器设备,大部分都是采用双控法来进行施工的控制,因此,这样的现场施工存在明显的不足之处,假如发现重大的疏漏,那么就会造成重大的建筑事故,甚至导致更加严重的质量性事故的发生,因此,现场的管理和控制对于施工现场来说是特别的重要,这也成为建筑的保质保量的重要手段之一。因此,的深基坑工程复合支护施工的现场管理当中必须建立一个较为完善的管理控制制度,将整个几方面来进行控制面分布,如第一是控制材料设备;第二是张拉设备;第三是控制操作;第四是控制双向回复等等;这样才能够保证的深基坑工程复合支护施工的技术在现场实施的过程中完好实行。

加强对原材料的控制

如今在的深基坑工程复合支护施工技术的实施工程当中,避免不了对于原材料的购买和控制,因此对于那些诸如线、钢筋、水泥等等一系列必要的原材料进行管理用途控制之外,还得对其进行质量的分析和掌握,要求按其标准化的原材料进行购买和检查,必要时应该安排一定的时间对原材料做定期的抽查,这样能够排除质量的低下,加大的深基坑工程复合支护施工的技术实施的可行力度。

加强对张拉应力的控制

在现场的施工工程当中,应该以千斤顶油压表读数进行标准的衡量,这样对张拉的设备有着一定的关系,能够在实际的运用当中测出张拉力与压力的实际比值,从而测量出实际应力的损失量,这样就能够更加精确的减少误差,得出更正确的测量结果。

四、结束语

在我国的发展过程当中,基坑工程技术越来越成为建筑行业当中的重要组成部分,特别是深基坑工程复合支护施工的技术的开发研究,已经成为建筑工程较为重要的施工探索。因为,如今的基坑的安全与质量上的保障已经影响着高层建筑的结构性与安全性以及持久性,因此,基坑的复合支护工程要确保其质量的提高,才是整个技术上的保障,才能够成为深基坑工程复合支护施工的技术的核心力量,因此总结基坑的复合支付的类型与作用,从而达到其运用的一般方法,继而深入对现场管理制度的完善和控制,才是本文研究探讨的意义所在。

参考文献:

[1] 彭明祥;郑吉成;李君;周继文;赵继平;;中钢国际广场超深等厚水泥土地下连续墙施工技术[A];第二届全国地下、水下工程技术交流会论文集[C];2011年

[2] 范云中;徐铭;杨立国;陈志强;;航道升级应用混凝土板桩岸坡支护技术[A];第二届全国地下、水下工程技术交流会论文集[C];2011年

[3] 阳吉宝;胡德明;;某建筑物基础设计与施工存在的问题分析与对策[A];第二届全国地下、水下工程技术交流会论文集[C];2011年

[4] 王伟良;任晓崧;;大型实验室基础基坑围护方案的综合比较[A];第全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2010年

第9篇

关键词:砌体结构:裂缝;危害;加固;碳纤维布

中图分类号:TU3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)02-0080-02

0 引言

砌体结构是指用砖、石、砌块等块材通过砂浆砌筑而成的结构。虽然具有一定的抗压承载力,但其抗拉、抗剪、抗弯强度均较低,极易在各种作用下出现裂缝,裂缝是砌体结构质量中最主要也是最难处理的问题之一。

1 砌体结构裂缝的种类及分布

砌体结构裂缝主要分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。在各种直接作用下砌体结构产生的裂缝称为受力裂缝;而在各种间接作用下引起的裂缝为非受力裂缝,又称变形裂缝。

1.1 受力裂缝多出现在抗震设防区的建筑物上,虽然有圈梁构造柱、钢筋混凝土现浇板等整体连接,但这也不能完全保证不出现裂缝。比如发生在房屋底层窗台处的竖向裂缝等。

1.2 砌体结构房屋的温度裂缝一般多产生于房屋的顶层,裂缝沿屋顶圈梁与墙体交接面水平分布及墙体外角斜向分布,其次是门窗洞口45度斜向分布。

1.3 当地基发生不均匀沉降后,沉降大的部分砌体与沉降小的部分砌体会产生相对位移,从而使砌体中产生附加的拉力或剪力,当其超过砌体的强度时,砌体中便产生相对裂缝。这种裂缝一般都是斜向的,且多发生在门窗洞口上下。

1.4 当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗剪强度时会出现收缩裂缝。此裂缝无方向性,裂缝较细为0.1mm~0.3mm。

2 各种裂缝对砌体结构的危害

砌体结构出现裂缝和产生变形对建筑物的危害主要表现在结构安全性和房屋使用功能两个方面。砌体结构受力裂缝的出现预示着结构承载力可能不足。温度裂缝危害并不大,但对房屋的整体性、耐久性和外观影响较大。干缩裂缝不仅破坏了墙体外观,而且在建筑上分布广、数量多,裂缝的程度也比较严重。地基基础不均匀沉降轻则引起房屋墙体开裂,重则引起房屋结构整体或局部倾斜甚至倒塌,威胁到房屋的正常使用及结构的安全。

3 碳纤维加固砌体结构裂缝的实验研究

碳纤维加固技术是近年来兴起的结构加固方法,在加固方面具有显著优势。但其在砌体结构加固领域的研究和应用还不是很多,进一步的研究很有必要,尤其是不改变结构形状和不影响建筑外观的技术特点,对历史文化建筑的修复加固更有意义。

3.1 碳纤维材料的性能碳纤维即纤维状碳材料,主要分为聚丙烯腈基碳纤维及沥青基碳纤维。用作结构加固材料,主要有片材(布材和板材)、棒材、型材、短纤维等几种形式,其中技术最成熟、应用最广泛的是碳纤维布材。

3.2 碳纤维布加固砌体裂缝的试验研究

3.2.1 试件设计与制作本试验共制作3片无构造柱、无洞口的砖墙,墙的上下两边都设置了钢筋混凝土梁。材料采用标准砖,规格为240min×115mm×53mm,强度等级为MUIO;混合砂浆强度等级为M5。墙片宽3m,高2.5m,墙厚240mm。

3.2.2 试件加固方案碳纤维布厚0.11mm,幅宽分别为150mm和200mm,在砖砌体两面呈“x”形加固。首先将拟粘贴处的墙体表面打磨平整,并将浮灰清除干净:然后涂一层基底胶,干燥后用掺入水泥的胶找平:最后均匀饱满的涂一层粘结剂,将裁剪好的碳纤维布粘贴、压实、排气,并养护一周。

3.2.3 试验装置与加载制度试验装置由水平加载系统和竖向加载系统两部分组成,在砖砌体顶部施加垂直荷载模拟上层竖向荷载,在砖砌体顶部施加反复水平荷载模拟地震力。往复作动器前端的拉压力传感器和墙体顶中部的机电百分表分别连接到动态电阻应变仪上,再输出到函数记录仪上,以绘制荷载一位移滞回曲线。垂直荷载的数值通过千斤顶上的压力传感器在电阻应变仪上显示。本试验在砌体的上下两边都设置了钢筋混凝土梁,顶梁传递水平剪力,并使垂直压力均匀地传到砌体上。试验时,先加竖向荷载按0.5Mpa一次加足。稳压后启动液压往复作动器施加水平荷载,采用逐级加载的方式,每级按20KN递增,每级循环一次,直至墙体开裂:开裂后按位移控制,每级增加一个裂缝单位,循环2次:达到极限荷载后,每级增加两个裂缝单位,直至墙体破坏。

3.2.4 试验测点布置及试验数据的采集本试验安装了5个位移计,分别布置在墙的上部、中部和下部以及顶梁、底梁处。试验时位移计的读数、液压往复作动器的荷载和位移值由计算机采集。并采用拟静力试验程序画出荷载一位移曲线。以监控试验进程并确定试件的屈服荷载。

3.2.5 试件的破坏形态试件w1(未加固墙体):当荷载达到破坏荷载的70~80%时,在近力端墙趾出现较小的水平裂缝,随着荷载增加,裂缝逐渐增大并向墙底部的中间发展:当荷载达到破坏荷载的90%时,墙体突然开裂,出现一条明显的阶梯形裂缝,宽约0.2mm,随着荷载增加,该裂缝宽度明显加大至1mm左右,远离受力端墙底的砖出现竖向裂缝,第一、二皮砖被压碎,墙移急剧加大,试件破坏。试件W2、W3(加固墙体):当荷载达到破坏荷载的90%以上时,墙底两侧的砖出现竖向裂缝,这时可以听到碳纤维布发出响声,但尚未与墙体表面脱离:当位移控制加载到7ram时,墙体突然出现沿碳纤维布的斜向裂缝,并向墙体中部发展,此时碳纤维布在裂缝发展方向有局部被拉裂的现象,但并未拉断;当位移控制加载到9mm时,墙体端部砖块被压碎,整个墙体受弯剪复合破坏。

3.2.6 试验结果分析

从表3可以看出,加固后的试件与未加固的试件相比,其开裂荷载和极限荷载都有不同程度的提高,开裂荷载的提高率平均达到10%左右,极限荷载也有一定幅度的提高。同时,加固后的试件的极限位移增大,墙体延性较未加固墙体有显著改善。

3.2.7 计算复核根据试验结果证实碳纤维布加固砖砌体时,主要通过碳纤维布的受拉作用来提高构件的抗剪承载力。碳纤维布加固墙体的抗剪承载力(Pu加固)等于未加固墙体的抗剪承载力(Pu未加固)与碳纤维布受拉机制的抗剪承载力(Pu碳纤维)之和。即:

Pu加固=Pu未加固+Pu碳纤维

为简化计算,取碳纤维布的长短向丝的应变均为定值。

Pu碳纤维=nc~Et(81bLsin0+l/2e2L’2)/h

n-碳纤维布层抗剪承载力数,α-碳纤维布抗剪承载力的影响系数,E-碳纤维布弹性模量,t-碳纤维布的计算厚度,ε1、ε2一碳纤维布长、短向丝的应变,b-碳纤维布宽度,L-墙体长度,L’-碳纤维布长度,θ-碳纤维布沿长向的水平夹角。

Pu未加固=(fv+0.140'O)A

fv―墙体非抗震抗剪强度,σ0-直压应力。

由表4可以看出,按以上公式计算的结果与本文的试验结果基本相符。

4 结语

以上进行的试验及分析仅基于单片墙体,其对整体结构的影响需通过进一步的整体结构计算分析或整体模型试验进行验证,故只对试验结果进行了基础性处理和定性分析,采用碳纤维布加固砌体结构的裂缝是有效的。采用碳纤维布加固砖砌体,可提高其抗剪承载能力,提高墙体的开裂荷载、极限荷载,明显改善墙体的变形能力,增加墙体的延性,开裂位移也有显著的提高。

参考文献:

[1]卢会芳,谷倩,孙成访,彭少民.碳纤维布加固带窗洞砖墙抗震性能试验研究.武汉理工大学学报,2005.2

[2]李小生.碳纤维布加固砖砌体抗震性能试验研究.重庆大学硕士学位论文,2004

第10篇

关键词:软岩,巷道,底鼓,普氏理论

 

巷道由于掘进或受回采影响引起其围岩应力状态发生变化以及在维护过程中围岩性质的变化,使顶底板和两帮岩体变形并向巷道内移动,底板向上隆起,这种现象称之为底鼓[1]。一般来说,少量的底鼓对巷道稳定性并不构成危害,大多数矿井只是采用卧底来解决,但当底鼓量较大时就会妨碍生产,如果修复方式不当,不能有效的控制的底鼓,就会造成后期的二次乃至数次修复,进一步破坏了巷道围岩,出现“越修越坏”的局面,最后导致整个巷道失稳。

目前,随着我国国民经济的迅猛发展,矿产资源开发力度持续加大,矿山开采技术水平迅速提高,开采深度逐渐向深部发展,使得巷道所处应力环境大为改变,所遇到的问题也大为不同,因此,巷道底鼓的问题将随着技术设备的不断进步以及开采深度的加大而变得更加突出,软岩巷道底鼓的机理与控制对于巷道的稳定,乃至于煤矿高效安全生产起到至关重要的作用。

1.软岩巷道底鼓机理

对于巷道底鼓的方式与机理,国内外学者做了大量的研究工作,从软岩的物理,水理,力学性质等方面入手,取得了丰硕的理论和技术成果。

1.1 软岩巷道底鼓的方式[1]

1) 挤压流动性底鼓

此种类型的底鼓通常发生在底板软弱破碎,而巷道的两帮和顶板较为完整的情况下。底板破碎软弱岩体在两帮岩柱的压膜效应下,挤压流动到巷道内。

2) 挠曲褶皱性底鼓

此种类型的底鼓通常发生在底板为层状岩石的状态下。底板岩层在平行于层理方向的压力作用下向巷道内挠曲褶皱而失稳,巷道跨度越大,底板岩体的分层厚度越小,越容易发生此种底鼓。

3) 剪切错动性底鼓

此种类型的底鼓通常发生在底板为厚层岩体的状态下。虽然底板较为完整,但是在高应力作用下将发生剪切破坏,破坏的锲块进一步错动向巷道内鼓出。

4) 遇水膨胀性底鼓

此种类型的底鼓通常发生在底板岩层为膨胀岩的状态下。当底板岩体含有伊利石,蒙脱石等粘土矿物时,一旦遇水体积就会剧烈增大,进而引起此种膨胀。论文参考网。

1.2 软岩巷道底鼓的力学原因

对于巷道底鼓的力学分析,目前的方法很多,但是对于软岩巷道,笔者认为两帮对于底鼓的影响也不容忽视,在不考虑遇水膨胀性底鼓时,还可以将围岩视为抗拉,抗剪,抗弯能力都极其微弱的松散体,引入普氏理论来解释软岩巷道底鼓的原因,力学模型如图1所示。

图1.巷道底部围岩压力计算图

巷道底板岩体在两帮内侧受垂直压力的作用下,发生破坏,破坏变形的部分如图(a)中虚线包围的区域所示。滑动面MG与水平线的夹角为,滑动面BG与水平线的夹角为。假定MG为理想中的挡土墙,那么根据土力学原理,CMG滑移体处于主动状态,而BGC滑移体处于被动状态,MG上所受的主动压力p1和被动压力p2之差即为推动BGC向左滑动的实际推力P。

(1)

(2)

(3)

再将推力P沿滑动面BG分解为法向力N和切向力T,则沿滑动面BG的有效滑动力为

(4)

同理,再对EFC进行分析,在滑动面FC上得出相同的有效推力T0,巷道底板滑动面以上岩体受此二T0的合力P’作用向上鼓起。

(5)

从受力分析,可以知道,软岩巷道底鼓的过程大致如下:

(1)巷道在开挖后改变了岩体的初始应力状态,引起底板岩层卸载,产生弹塑性变形,向巷道内鼓起。

(2)巷道两帮在垂直应力作用下挤压底板,使底板受水平应力作用沿滑移面向巷道内鼓起。

(3)底板岩体在向上鼓起的过程中破碎,体积扩大。

(4)底板岩层的流变性又导致底鼓量随时间延长而增加。

(5)巷道底板出现拉应变,以及两帮下沉导致底鼓。

另外,对于含有某些粘土矿物(如伊利石,蒙脱石) 的底板, 遇水后体积膨胀,并使围岩强度降低,结构松散.易崩解,破碎,会形成膨胀地压,对巷道由于力学效应引起的底鼓推波助澜。

2.软岩巷道底鼓的控制

底鼓控制技术,归纳起来可分两个方面:一是清除底鼓,将巷道底鼓的部分岩石清除,恢复巷道断面积。对于底鼓量不大的巷道,只需进行卧底即可,但是对于底鼓量较大的软岩巷道,如果只是卧底,而不采取有效的控制措施,难以奏效。二是防止底鼓,即采取措施将底鼓量减少到允许范围,如加固法、卸压法、联合法和加固巷道帮、角。论文参考网。在此,主要介绍防治底鼓的方法。

1) 加固法

加固法的基本原理是相对增大底板岩层厚度以及改变围岩的力学性质,大致可以分为以下3种:一、增加对围岩的支护力,如带底拱的U型钢可缩型支架,混凝土碹和弧板等全断面支护法。二、提高围岩强度,如底板锚杆,底板注浆,锚注结合等等。三、上述两种方法结合,如全封闭闭锚喷联合支护,喷网全封闭金属可缩性支架联合支护等。

2) 卸压法

卸压法的基本原理是将巷道周边的集中应力向深部转移来控制底鼓。大致可以分为两类:一、巷道周边卸压,如切缝卸压,松动爆破卸压,钻孔卸压等。前苏联对此研究很多,但是此法的现场效果不太理想,实施起来也比较困难。二、降低巷道整体围岩应力,如利用煤层开采引起围岩应力重新分布的规律,在巷道顶部开槽卸压,从而减少受采动的影响,使巷道位于卸压区内。此方法是非常有效的,但是工程量太大。

3) 联合法

联合法即是将加固法和卸压法有机的结合起来,主要在应力集中程度较大,底鼓情况较为严重的情况下使用。

4) 加固巷道帮、角

加固巷道帮、角的作用主要是减弱巷道局部的应力集中程度,提高围岩的自承能力,减少两帮的破坏和变形,进一步减少两帮破裂围岩压缩下沉所造成的底鼓、体积膨胀、顶板的破裂和离层,从而减少巷道底鼓和顶板下沉。主要方法有帮角锚杆,帮角锚索,帮角注浆等。

5) 治水

对于巷道底板含有粘土矿物时,还需要治水,能排则排,能导则导,能疏则疏,一定要保证巷道内不积水。

3. 软岩巷道底鼓控制研究存在的问题

1)特定的软岩巷道需要进行具体的分析。几十年来,虽然广大的学者对底鼓的机理和控制做了大量的工作,但是鉴于巷道应力状况以及围岩性质的复杂性,目前还没有统一的认识,每一种底鼓机理都有其适应范围。因此对于特定的软岩巷道来说,其底鼓机理还需要进行具体细致的分析。论文参考网。

2)所有的底鼓控制技术都只能适应一定的条件。在选择软岩巷道底鼓控制措施时,通常考虑两个因素: 底鼓控制效果和技术经济可行性,要将这两个因素统筹兼顾,在具体分析得出了巷道底鼓的机理后,选择合适的控制方案。

3)目前对软岩底鼓的研究大多数只是停留在静态的分析,对于受动压影响巷道的研究还不够充分。现有的考虑动压影响的研究主要是针对回采巷道,有少量是关于底板巷道,且关于工作面超前支承压力对底鼓的影响研究甚少,也末考虑巷道较大范围内围岩性质对底鼓的影响,对在支承压力作用下底板岩层的运动规律尚没有深入的研究。

4)对于受动压影响的顶板巷道底鼓,学者研究较少。蒋金泉研究了采场附近顶底板中大范围的应力分布,对于巷道的合理布置有着很大的意义。但是当巷道布置于顶板,动压对于底鼓的影响程度与布置在底板中有何不同,现在还待研究。

5)大部分底鼓控制方法均围绕底板进行,尚未深入研究加固巷道帮,角来控制底鼓技术。现在学者已经逐渐开始意识到巷道围岩是一个整体机构,试图找出关键点来控制底鼓,但是目前还没形成相关系统的理论。

参考文献:

[1] 姜耀东,赵毅鑫,刘文岗 等.深部开采中巷道底鼓问题的研究[J].岩石力学与工程学报,2004,23(14):2396-2401

[2] 李通林.矿山岩石力学[M].重庆大学出版社,1991.1:165-171

[3] 王卫军.动压巷道底鼓[M].煤炭工业出版社,2003.4

[4] 康红普.软岩巷道底臌的机理及防治[M].煤炭工业出版社,1993.6

[5] 李开学,王宏图,刘正海. 巷道底鼓理论与防治技术[J].矿业安全与环保,2008,35(3):86-88

[6] 常庆粮,周华强,瞿群迪等.程村软岩巷道底鼓控制技术[J].煤炭科学技术,2007,35(4):26-28

[7] 赵伟,许珂,兰永伟.巷道底鼓的防治[J].煤炭技术,2007,26(9):87-88

[8] 张振普,郭军杰.深井巷道底鼓防治技术研究[J].中国煤炭,2009,35(4):61-63

第11篇

[论文摘要]介绍使用碳纤维材料的广泛运用,再次强调碳纤维材料在结构加固不可替代的地位。

一、高强碳纤维材料的特性

碳纤维是一种由有机母体纤维(例如粘胶丝、聚丙烯腈或沥青)采用高温分解法在1000~3000度高温的惰性气体下去除碳以外的所有元素制成的新型非金属材料。具有高比强、高比模、耐疲劳、抗蠕变、比耐热钢还耐高温、比不锈钢还耐腐蚀、耐磨损、尺寸稳定、导电、导热、热膨胀系数小、自和吸能抗震等一系列优异性能。另一重要特性就是比重小。比重一般在1.6左右,是铝的二分之一,钢的五分之一。尽管碳纤维质量轻,但它强度高,有很高的“比强度”(比强度=材料的强度极限/材料的单位重),碳纤维还有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数),一般仅约为19克;拉力高达300KG/MM2;目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异宝贵的电学、热学和力学性能。

二、高强碳纤维材料在生产生活方面的运用

碳纤维材料有着如此神奇的性能,理所当然地被人们广泛应用于各个领域。

用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机轻巧,而且消耗动力少,推力大,噪音小;用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节约大量的燃料;用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的储存量和运算速度;在体育器材应用中主要用于制作高尔夫棒、网球拍、赛车、弓箭、跳竿、冰球棒、游艇、赛艇、滑翔机、人力飞机、帆船桅杆、摩托车及登山用品,如登山杖、滑雪杖、攀岩头盔等。

碳纤维利用其特有的力学特性,广泛应用于航空、航天、军工、体育休闲等结构材料;利用其振动衰减性,应用于音响器材;利用其耐疲劳性,应用于直升飞机的叶片;利用其耐高温性,应用机刹车片和绝热材料;利用其尺寸稳定性,应用于宇宙机械、电波望远镜和各种成型品;利用其耐药品性,应用于密封填料和滤材;利用其电气特性,应用于电极材料、电磁波屏蔽材料、防静电材料;利用其生体适应性,应用于人工骨、韧带;利用其X-光透过性,应用于X-光床板等。

三、碳纤维材料在结构加固方面的运用

利用碳纤维材料为主要原料的碳纤维结构加固技术是一种新型的加固技术。始于20世纪80年代美、日等发达国家,我国起步较晚,发展较快,建筑领域从80年代后半期开始把它作为钢筋、预应力混凝土钢材的替代材料加以研究,并作为预应力混凝土桥梁的张拉材料、建筑物的外墙材料、既有结构物的加固材料等加以利用,已经产生较大的经济效益。

(一)碳纤维材料结构加固适用范围

碳纤维材料适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、烟囱、筒体、壳体等结构;另外,砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。

具体说来可以但不限制于:利用碳纤维加固公路桥敦结构、对既有钢筋混凝土烟囱的加固;构件抗弯加固、梁柱构件的抗剪加固、混凝土柱子牛腿断裂加固、砌体的抗震加固、承载力不足加固、楼宇增层加固、框架柱轴压比超限加固、楼板开裂加固、剪力墙开洞加固、楼面荷载增大加固、桥梁断裂、旧桥大修加固和水塔加固等等。

(二)碳纤维材料结构加固施工过程中的技术特点

碳纤维比重小,施工便捷,加固以后不影响外观和自重。碳纤维比重只有钢铁的1/4,厚度小于0.5mm,可以在基本不增加原结构自重及截面尺寸的状况下,发挥强大的补强加固效果。补强功能全面,耐久性能好,还有优良的抗紫外线及抗环境老化性能。

(三)碳纤维片材加固修复混凝土结构规范

采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时,应通过配套粘结材料将碳纤维片材粘贴十构件表面,使碳纤维片材承受拉力,并与混凝土变形协调,共同受力。

(四)碳纤维片材可采用下列方式对混凝土结构构件进行加固:

在梁、板构件的受拉区粘贴碳纤维片材进行受弯加固,纤维方向与加固处的受拉方向一致;采用封闭式粘贴、U形粘贴或侧面粘贴对梁、柱构件进行受剪加固,纤维方向宜与构件轴向垂直;采用封闭式粘贴对柱进行抗震加固,纤维方向与柱轴向垂;当有可靠依据时,碳纤维片材也可用十其它形式和其它受力状况的混凝土结构构件的加固;采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时,应按国家现行有关标准采用以概率理论为基础的极限状态设计法进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算;钢筋和混凝土材料,{根据检测得到的实际强度,按国家现行有关标准确定其相应的材料强度设计指标;碳纤维片材应根据构件达到极限状态时的应变,按线弹性应力应变关系确定其相应的应力;碳纤维片材应取生产厂提供的不小于95%保证率的极限抗拉强度作为抗拉强度标准值;当采用粘贴碳纤维片材对结构或构件进行加固时,应考虑加固后对结构中其它构件或构件的其它性能可能产生的影响;采用粘贴碳纤维片材进行结构加固时,宜卸除作用在结构上的活荷载。如不能在完全卸载条件下进行加固,应考虑二次受力的影响;在受弯加固和受剪加固时,被加固混凝土结构和构件的实际混凝土强度等级不应低于Cl5。采用封闭粘贴碳纤维片材加固混凝土柱时,混凝土强度等级不应低于C10。

四、碳纤维材料发展前境

碳纤维的诸多优异特性,碳纤维应用的范围越来越广。从50年代主要应用在火箭、宇航及航空等尖端科学,到80年代被广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。同时,随着高性能及超高性能的碳纤维的相继出现,它应用的范围越来越广,如A380、波音777、美国新型主战坦克,碳纤维比重占到15%以上。同时,随着碳纤维加工技术的普及,它的应用范围自80年代起逐渐涉及到民用方面。到目前为止,我国各种应用占碳纤维率需求比例分别为体育30%,航空10%,工业60%。

材料的比强度愈高,则构件自重愈小,比模量愈高,则构件的刚度愈大,从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景,综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能, 不少人预料,人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个碳纤维材料广泛应用的时代。

参考文献

[1]国家标准《混凝土结构设计规范》(CECS 146:2003 ).

[2]陈小兵,等.碳纤维加固钢筋混凝土梁的实验研究[J].工业建筑,1998,28(11).

第12篇

论文摘要:随着交通量的迅猛增长和车辆的重型化,原有桥梁承载力明显不足;各种病害影响发生强度、刚度降低;采取粘FRP的方法对钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁进行加固取得较好的效果。

引言

各种钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁结构在我国公路建设中被大量采用。近年来,随着交通量的迅猛增长和车辆的重型化,许多原设计标准较低的桥梁承载力明显不足;一些桥梁受各种病害影响发生强度、刚度降低;还有许多立交桥的梁跨结构被超高车撞坏,混凝土大块脱落,主筋被撞弯甚至折断,严重威胁运营安全。当梁的结构构件不能提供足够的强度和使用性能时,必须进行加固。根据实际情况,可选用不同加固方法,如预应力加固、喷射混凝土加固、聚合物浸渍加固、粘钢加固、粘FRP板加固等。其中粘钢加固由于具有方便快速、增加自重少、所需施工场地小等优点,因而得到广泛的应用。

一、加大截面加固法

加大截面加固法、顾名思义,是采用同种材料——钢筋混凝土,来增大原混结构截面面积,达到提高结构承载力的目的。基本要求是:原结构结合面基层应坚实,表面应粗糙、清洁,新浇混凝土收缩小,粘结性能好。在梁底分段剥开纵向钢筋的保护层,焊上短钢筋后再焊上新增受力钢筋,新加受力钢筋与原受力钢筋比较靠近,通过焊接短筋进行连接,短筋直径应不小于5d,间距不大于500mm。

混凝土梁底面暴露出主筋工作量大,施工操作复杂,且对原梁有一不定期的损伤。现场湿作业工作量大,养护期长,对生产和生活有一定的影响,截面增大对结构外观及房屋净空也有一定的影响。该法施工工艺简单,适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。

二、预应力加固法

预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆多结构构件或整体进行加固的方法,特点是通过预应力手段强迫后加部分——拉杆或撑杆受力,改变原结构内力分布并降低原结构应力水平,致使一般加固结构中所特有的应力滞后现象得以完全消除。因此,后加部分与原结构能更好的共同工作,结构的总体承载力可显著的提高。预应力加固法具有加固、卸载、改变结构内力的三重效果。适用于大跨结构加固,以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力状态下的加固,施工设备简单,可有效的提高梁的抗弯刚度,缺点是减小建筑净空、影响建筑外立面,影响上层楼盖结构或屋面防水构造。

三、粘钢加固法

粘钢加固法是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板,以提高承载力的一种加固法。混凝土结构加固用胶、强度高,粘结力强,耐老化,弹性模量高,线膨胀系数小,具有一定的弹性,胶本身强度及其粘结强度总是大于混凝土的强度。与其他加固方法相比,粘钢加固技术有其独特的优点,如不减小建筑净空、不影响建筑外立面,不影响上层楼盖结构或屋面防水构造,施工时对生产和冬小麦影响较小,无现场浇注混凝土的湿作业,施工设备简单,可有效的提高梁的抗弯刚度,粘钢加固后几乎不增加结构自重,因此不会引起基础等其它构件的连锁加固。采用构件外部粘钢加法,钢板厚4mm,材质A3,粘结剂采用冶金建筑研究院的YJS结构胶,对于这类梁的加固是在梁底面粘贴钢板,钢板固定起初设计是用的射钉,但是由于钢板较薄和混凝土强度低,所以射钉又无钢质垫圈,锚固不力,而导致钢板剥落,并且易造成钢板翘曲。后来采用了木架板加对头楔顶紧带钢,效果很好,既经济又安全可靠。

采用粘钢技术加固砼梁,技术可靠,工艺简单,不增加结构自重,不会引起基础等其他构件的连续加固,不影响建筑使用功能。施工灵活,不占独立工期,做到了对建筑质量缺陷的处理,不影响施工进度。具有明显的社会效益和经济效益。

该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构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水平;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。

四、粘FRP板加固法

粘FRP板的施工工艺分以下几个步骤:首先用喷砂机打磨混表面,去掉1-2mm表面疏松层;然后用喷气机清除混凝土表面的混凝土碎裂屑;环氧树脂和固化剂按一定的比例混合,然后均匀地涂于FRP板的板面和混凝土梁的表面上,粘贴时要赶出气泡并压平;粘贴后对粘贴面施加压力,直到粘结剂养护完成。本文建议粘FRS板加固用的FRP板的厚度取为2—4m,且FRP板与加固的梁等长。从加固的效果出发,进行抗弯加固时,宜在梁的受拉面粘贴FRP板,进行抗剪加固时,宜在梁的底面和侧面粘贴的FRP板以形成U型加固方案,提高试件的延性。为了保证加固梁的FRP板与混凝土在使用过程中粘结完好,还可在FRP的端部采用锚固加强措施。

FRP板直到破坏均表现出线弹性特征,其力学性能与加固纤维的种类和纤维的排列方向有关,因而可通过改变纤维的排列方向得到某一特定方向上最大的材料强度。粘FRP板进行抗弯加固和抗剪加固的效果均与FRP板纤维的布置方向有关。

由粘FRP的抗弯加固和抗剪加固的试验研究可知:在对梁进行加固时,一般可同时提高梁的受弯承载力和受剪承载力,亦即抗弯加固和抗剪加固是相关联的。在进行结构加固时,应针对结构的具体情况,重点进行某一方面的加固。

结束语

由于FRP板应力应变曲线没有屈服平台,存在脆性性能,因而加固梁 的延性问题被提出来了,但只要设计合理,粘FRP板加固梁的延性可以得到满足。且粘FRP板加固对提高随重复荷载的构件(如吊车梁)的正截面和斜截面疲劳强度效果都较好,尤其是对斜截面疲劳强度的提高效果更大。粘FRP板不仅可用于梁的加固,而且可用于桩和砌体的加固;还可用于新结构的设计。通过改进FRP板的材料性能和粘结剂的性能可进一步提高粘FRP板的加固效果。粘FRP板技术是一种有效的结构加固形式。