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建筑加固单体——梁、柱 加固设计与施工

发表时间:2020-04-16 23:26

      引起梁承载力不足的因素很多,常见的有施工不利、设计失误、用户使用不当,改变用途后超出原承载能力和安全保障、耐久性意外失效或寿命终结等。





     除此之外,一些其他因素也是造成结构梁加固的原因,诸如:


     1.地基不均匀沉降使梁产生附加力;


     2.采用材料不当或梁本身有内在缺陷导致耐久性不足,如材料或构件表面裂纹或内部微观裂缝,促使商品混凝土保护层碳化,达到一定程度使梁下部受拉筋受到侵蚀,降低钢筋本身的屈服强度甚至发生脆断事故;



     3.不合理的梁构造形式带来的不利影响,如60%~80%的设计荷载作用于薄腹梁时,腹板中部附近出现严重的斜裂缝;



     4.其他,如钢筋锚固不足、钢筋搭接长度不够、焊接不牢靠以及荷载的突然作用或瞬间超载等。


     那么,都有哪些梁加固材料可以有效加固结构梁各种损伤?



      1.梁加固材料---碳纤维布



       近年来,采用碳纤维布加固修复钢筋商品混凝土梁的技术发展迅速。因为它具有高强高效、施工快捷、耐腐蚀性好、自重轻、不增加构件截面等突出优点,因而被广泛地应用于实际工程中,在许多情况下,已经代替了上世纪创造的各种加固方法,并取得显著的经济效益和社会效益。




       2.梁加固材料---粘钢胶


       粘钢加固亦称粘贴钢板加固,是将钢板采用高性能的环氧类粘钢胶粘结于混凝土构件的表面,使钢板与混凝土形成统一的整体,利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。




       3.梁加固材料---加大截面植筋胶



       加大截面法即采取增大商品混凝土结构或构筑物的截面面积,用来提高其承载力和满足正常使用的一种方法。具有施工工艺简单、适应性强等特点。在工程实践中在梁的受拉区补浇商品混凝土层的情况是比较多的,它增加了梁的截面有效高度,从而增加了刚度,有效地提高了梁的抗弯、抗剪能力。




        4.梁加固材料---灌注胶


       包钢加固法是在结构构件或杆件四角或两角包以型钢的加固方法,也是一种使用面较广的传统加固方法。分为干式外包钢法和湿式外包钢法两种形式。它可在基本不增大构件截面尺寸的情况下较多地提高其承载能力,增大延性和刚度。


       


       钢柱通常为轴压构件或压弯构件,结合其受力特点,应采用以下加固方法。

       柱子卸荷法


       必须在卸荷状态下加固或更换新柱时,采取“托梁换柱”方法。


   


       当仅需加固上部柱时,可以利用吊车梁桥架支托起屋盖屋架,使柱子卸荷。当下部柱需要加固或工艺需要截去下柱时,可在吊车梁下面设一永久性托梁,将上部柱荷载(包括吊车梁荷载)分担于邻柱(必须验算邻柱并加固之,也要验算基础)上。




      采用此法应考虑到用托梁代替下柱后,托梁将产生一定的挠度,迫使原屋架下沉,从而可能损伤与此屋架相连构件的连接节点。为此可预先在托梁上加临时荷载,使托梁具有预先挠度。采用此法的顺序是先加固邻柱、焊接托梁与邻柱、加临时荷载、焊接托梁与中柱、卸下临时荷载!、加固或截去下部柱。



       钢柱加固法


     (1)补强柱的截面。一般补强柱截面用钢板或型钢,采用焊接或高强螺栓与原柱连接成一个整体。



     (2)增设支撑。增设支撑以减小柱自由长度,提高承载能力。在截面尺寸不变的情况下提高了柱的稳定性。



      (3)改变计算简图,减小柱外荷载或内力。



      (4)在钢柱四周外包钢筋混凝土进行加固,可明显提高承载能力。



        柱脚加固法


       (1)柱脚底板厚度不足加固方法


       增设柱脚加劲肋,以达到减小底板计算弯矩的目的。


       在柱脚型钢间浇筑混凝土,使柱脚底板成为刚性块体。为增加粘结力,柱脚表面油漆和锈蚀要清除干净。



      (2)柱脚锚固不足加固方法


       增设附加锚栓。当混凝土基础较宽大时采用。在混凝土基础上钻出孔洞,插入附加锚栓,浇注环氧砂浆或硫磺砂浆(孔洞直径为锚栓直径"加20mm,深度大于30d)将整个柱脚包以钢筋混凝土。新配钢筋要伸入基础内,与基础内原钢筋焊接。


       柱加固承载力验算法


       负荷状态下加固计算,重要的问题是加固后应力能否重分配,即加固后原有截面能否将原有应力分配到新补强的构件截面上去,如能重分配,新老荷载之和,可以平均分配给新老截面上,否则原有荷载仍由原截面承担,新增加荷载由新老截面(即加固后总截面)平均分担。



       到目前为止,加固后应力重分配尚未为实验所完全证实(至少在弹性阶段),可是对静载结构来说,当截面一部分进入塑性状态,应力最终会重分配,所以计算中静载结构可以新老截面共同工作原则来计算;当在动载结构情况下,塑性区很难形成,不考虑应力重分配,计算时将加固前和加固后的情况分别计算,然后求其总和。在卸荷情况下加固,就不存在上述问题。



       卸荷状态下,截面验算按加固后总截面,并考虑加固折减系数,按现行规范计算,即按负荷状态下加固截面作用静力荷载的验算公式计算,杆架杆件、梁也是如此。