加固工程技术论文(精选7篇)
一、工程概况:
1、坝坡加固工程概述
迎水坡、背水坡加固工程施工: 坝坡除草清杂后,施工测量放样(内容包括坝轴线定位、控制线测设、高程控制网建立、清基放样、坡脚线放样、边坡放样及坡面修整等七项)。然后坡面修整→护脚和防滑槽建筑→15cm厚砂砾石垫层铺筑夯实→六边形C20砼预制块铺筑.2、工程概况和主要工程量
(1)、工程名称:××××水库除险加固工程{小
(二)型}。
(2)、工程概况: ××水库位于××××××村境内,所在河流为建溪支流.根据1:10000地形图重新量测,水库坝址以上集水面积0.182k㎡,主河道长度0.57km,河道平均坡降63.16‰,引水入库集雨面积0.3122k㎡,引水渠道长1.69km,渠道平均坡降87.1‰.长汀水库是一座结合灌溉、防洪的综合利用的小(2)型水库.水库下游涉及××村、××高速公路以及××铁路,人口300人,灌溉面积370亩.(3)、坝坡加固工程,主要工程: 1)、迎水坡工程: ①、人工坡面平整:1989m2 ②、15cm厚砂砾石垫层:299m3.③、12cm厚C20砼预制块护坡:238.71m3.④、C20砼护脚及防滑槽146.52 m3 ⑤、C20砼台阶:1.53 m3 ⑥、C20砼侧墙16.6 m3
2)、背水坡工程: ①、人工坡面平整:1801m2 ②、15cm厚砂砾石垫层:270m3.③、12cm厚C20砼预制块护坡:216.14m3.④、C20砼护脚及防滑槽109.68 m3 ⑤、C20砼台阶:11.21 m3 ⑥、贴坡排水水干砌块石翻砌421 m3
⑦、15cm厚贴坡排水碎石垫层 58.2 m3 ⑧、15cm厚贴坡排水粗砂垫层 58.2 m3 ⑨、C20砼排水沟41.5 m3
二、施工前准备和测量放样:
1、施工前准备:
(1)、施工总平面布置遵循以下原则:
①符合施工条件的场地先进挖机进行施工,后面逐步完善不能施工的场地,从而达到连续施工。②合理使用场地,既保证坝坡施工能顺利进行,又不多占施工用地。③考虑设备进、退场所需场地,以及材料运输时所需的回车场地。④最大限度减轻施工对环境造成的污染。
⑤遵守劳动保护、技术安全以及消防法规等有关规定。
(2)、背水坡的施工面布置
合理安排小型挖掘机至相应工作面(防滑槽和护脚处)且保证有足够的施工场地.(3)、机械设备
本工程使用小型挖掘机设备进场后,对其进行调试、检验,使设备处于良好的工作状态,保证其能正常进行。
2、测量放样:(1)、施工测量
施工测量工作主要内容包括坝轴线定位、控制线测设、高程控制网建立、清基放样、坡脚线放样、边坡放样及坡面修整等七项。
①坝轴线定位
坝轴线即坝顶中心线,一般先由设计图纸量得轴线两端点的坐标值,反算出他们与附近施工控制网中的已知点的方位角,用角度(方向)交会法测设其地面位置。通常情况下,中小型大坝的坝轴线由工程设计人员根据地形和地质情况,经过多方比较,直接在现场选定轴线两端点的位置。而大型土坝则需要经过严格的现场勘测与规划、多方比较与研究后才能进行坝轴线定位。最重要的是轴线两端点定位后必须用永久性标志标明,并且需要沿轴线方向设立轴线控制桩,以便检查。
②坝身控制线测设
为了施工放样方便,应当测设若干条垂直或平行于坝轴线的坝身控制线。一般情况下,垂直于坝轴线的坝身控制线的布设需要按照20m、30m、50m的间距以里程来布设,而平行于坝轴线的坝身控制线可以布设在坝顶上下游线、上下游坡面变化处及下游马道中线,也可按照间距方式来测设。其中,垂直于坝轴线的坝身控制线布设较为复杂,需要分为两个步骤来完成。
第一,沿坝轴线测设里程桩:将一端坝顶与地面的交会点定位零号桩,然后从零号桩起沿着坝轴线按照间距丈量距离,直到另一端坝顶与地面的交会点。
第二,测设垂直于坝轴线的坝身控制线:将经纬仪正确安置在里程桩上,然后准确测出一系列平行于坝轴线的控制线,并在上下游施工范围外定位横断面方向桩,用于作为测量横断面和施工放样的依据。③高程控制网建立
高程控制网由由若干永久性水准点组成基本网和临时作业水准点两级构成。其中,基本网是用三等或四等水准施测方法,以闭合或附和水准路线形式测设,一般布设在施工分为以外。
临时水准点则需要根据施工进度及时设置,且保证附和在永久水准点上,通常直接用于坝身的高程放样。④清基放样
清基放样工作的主要目的是保证坝体与岩基衔接牢固,为此,应在坝体与原地面接触处放出清基开挖线。由于清基开挖线的放样精度要求并不高,所以可以采用图解法计算得到施工放样的数据。第一,测定坝轴线上各里程桩的高度,得出各里程桩的中心填土高度;第二,在每一里程桩处进行截断面测量,并绘制出横断面图; 第三,结合里程桩的高程、中心填土高度等数据在横断面图基础上绘制大坝的设计断面。
由于清基具有一定深度,开挖时需要一定的边坡,所以实际清基开挖线应向外适当放宽1m-2m。另外,清基过程中位于坝轴线上的里程桩将被毁掉。为了接下来施工放样工作的需要,应在清基开挖线外设置各里程桩的横断面桩,避免其被毁掉。当前,随着科学技术水平提高大大增强了测量手段技术性,故清基放样工作主要采用全站仪坐标法等方式进行,精确性得到了显著提高。
⑤坡脚线放样
清基放样工作完成后,应标出填土范围,即找出坝体和清基后地面的交线,即坡脚线。具体操作工序:首先,做出两个与上下游坝脚坡度相一致的三角形坡度放样板;其次在上下游清基开挖点位置处各定位一个木桩,并用水准仪测量木桩高程,确保木桩高程等于清基开挖前的地面高程;然后,将三角形坡度放样板的斜面放在桩顶位置,斜边延长线与地面的交会点就是为土坝坡脚点;最后,连接相邻坡脚点,形成坡脚线。
⑥边坡放样
坝体坡脚线放出后,则可以进行填土筑坝工作。为了标明上料填土的界线,每当坝体上升1m就需要用上料桩将边坡位置明确标定出来,这项工作则可称之为边坡放样工作。为了保证边坡放样的工作质量,之前应当依据大坝的设计坡度计算得出不同层面坡面点的轴距。同时,还要使上料桩的轴距比设计计算值大出1m-2m,能够有效确保压实修理后的坝坡面与设计坡面相符。
⑦坡面修整
坡面修整的目的是保证大坝填筑至一定高度且坡面压实后,坝坡面符合设计要求。为了保证坡面修整的精度,可以利用水准仪或经纬仪按照测设坡度线的方法求得修坡量,决定是否削坡或回填。
三、施工方案
(一)、迎水坡、背水坡施工工艺流程
1、人工清杂和坝顶人工清除表土→机械配以人工修或夯填1:2坝坡→C20砼现浇(防滑槽)→15cm厚碎石垫层→C20砼六角预制块(12cm厚)→C20砼护脚→15cm厚贴坡排水粗砂垫层→15cm厚贴坡排水碎石垫层→贴坡排水干砌块石翻砌→坝后引水渠道修复
施工工艺流程为:施工准备→测量定位、坝轴线定位、坝身控制线测设→清基放样→ 坡脚线放样 →边坡放样→坡面修整→护脚和防滑槽建筑→15cm厚砂砾石垫层铺筑夯实→六边形C20砼预制块铺筑
2、施工方法
(1)、施工方法选择
土方开挖采用机械与人工相结合的方法施工,大坝护坡修整采用人工施工,就近堆放。(2)、表层清理
1)将坡面边线范围外0.5m以内的植物、树根、垃圾、废渣以及监理指明的有碍物全部清理干净,弃渣采用人工装料,人工斗车运输集中到小四轮后外运至监理指定地点堆放。需利用的土料就近堆放。
2)植被清理的范围为距监理人批准的施工详图所示最大开挖边界或建筑物基础外侧10m的水平距离。
3)在植树被清理过程中须特别注意尽最大的努力保护清理区外的天然植被。4)场地清理中的植被或其它物资完全按招标文件或监理人的指定方法处理。
5)植被的清理采取人工配合推土机和装载机的法进行清理,表层土运用推土机进行汇集,用装载机装入自卸汽车运输至指定的弃料场。
6)表土的清除、堆放和处理需根据监理人的指示执行,根据指示的深度开挖并运至指定弃渣场堆放,堆积体不超过2米,以免将土壤压实并防止冲涮流失。(3)、人工削坡
进行人工削坡时,对预留的20cm保护层土用人工清理,以马道为界,分上下两层,先进行下层面的人工削坡,后进行上层面的人工削坡。(4)、坡面土方开挖及整形
坡面削坡土方开挖包括了削坡土方开挖及坡面整形两个施工项目,主要施工工法如下: 1)接合面处理:坡面清理完成后,需回填断面应挖出阶梯等,做好新老坝土接合面的处理。
2)施工放样:按设计要求对处理完毕的坝坡段进行施工放样,每20m放出标准断面。3)开挖方式:大坝土方开挖及整形采取自上而下逐级分层开挖的方式,每级开挖宽度0.5~0.6米左右。
坝坡土方开挖及整形过程中应严格按照图纸及有关技术规程办事,保证坝坡形状正确。大坝坡面浆砌石拆除后,所有松土、浮土应全部清除。(5)、边坡检查、处理与验收
开挖后及时对基础面尺寸和土体质量进行检查、整修和处理。检查分自检、监理人组织的初检和终检三个阶段进行。
基础面必须平整坚实,不得有突起、松动块体、虚土浮渣等缺陷。基础面完工后必须进行必要的保护。
(6)、15cm厚砂砾石垫层铺筑夯实
采用机械与人工相结合的方法施工,夯实.(7)、六边形C20砼预制块铺筑
C20砼六边形预制块在场预制厂预制、运输至场内安装.四、原材料
1、水泥PO42.5,产地:浙江省常山南方水泥有限公司,碎石5-20mm,产地徐墩镇程口料场,砂子采用建溪河砂。
2、中间试验:水泥安定性,砂子试验,碎石试验,抗压强度16.5MPa配合比每项 砼,需水泥362kg,砂648kg,碎石1205kg,水18.5kg,重量比水泥1kg,砂1.8kg,碎石3.3kg,水0.51kg。
3、主要设备
JZC350C砼搅拌机1台、三轮车10辆、架子车5辆、平板振捣器2台、振动棒2台、潜水泵1台、电缆线300m,1.5寸塑料管300m,0.6寸产塑料管100m。横向边沟模具:A模16套、B模16套,纵向边沟模具:A模10套、B模10套,配套设备与工具全部到位。
c、预制厂在坝左肩面积约2000m2。开工日期2015年12月10日至2015年12月31日,上劳力20个。
d、运输、安装
需技工10个,普工30个,三轮车2辆,架子车2辆,工程完工后,做好施工场地清理工作。
五、质量控制及质量常见问题
1、质量保证措施
1)制定各部门的岗位质量责任制,执行工程质量奖惩条例。
2)认真理解和执行本合同的技术规范和合同指定的标准,熟悉设计图纸,领会设计图纸意图,严格按照设计要求、技术规范和质量标准进行施工和检验评定。
3)工程所用的水泥在使用前,必须通过试验室验确定,并有监理工程师在场且认可后再投入使用。
4)严格实行自检、互检和专检 “三检”制,定期或不定期进行质量检查、开展工程质量评比。5)建立开工前技术交底制度。
6)施工测量由专职的测量人员进行放样测量,并有监理工程师在场且认可后再施工。7)原材进购必须有出厂质量证明书方可进购,进场后必须进行质量检验合格后方可使用。8)雨、夜施工防护措施
「1」现场在雨季安排专人值班,密切注意天气变化情况,做好防范工作。「2」 配备若干块蓬布用于各水泥堆放场地的防雨保护。
「3」夜间施工:对水池、电箱等应设明显的标识,并派专门人员进行巡查,防止漏水、漏电及机械伤害事故的发生。
六、安全生产
1、安全保证措施
1)建立健全安全生产规章制度和安全生产责任制度,贯彻管生产必须管安全的原则,牢固树立安全第一的观念,把安全生产责任落实到人。使安全生产有章可循,有法可依,形成制度。2)经常组织学习有关安全生产法规和安全生产操作规程,施工前进行安全技术交底,抓好安全教育,增强安全意识。
3)机械操作员等特殊工种人员必须经专门培训,经考试合格取得操作证,方可上岗作业。4)机械设备发生故障后应及时检修,决不带故障运行,不违规操作,杜绝机械事故。5)对于现场发生的施工事故,第一时间通知项目部进行及时处理。
六、环境保护(1)重视环境工作
为确保环境保护文明施工,促进施工顺利进行,将采取以下环境保护措施:纳入日常管理流程,把环境工作为施工组织管理的组成部分,并认真贯彻执行施工的全过程。(2)加强环保教育
组织施工人员学习环保知识,加强环保意识,使大家认识到环境保护的重要性和必要性。
(3)贯彻环保法规
认真贯彻各级政府的有关水土保护、环境保护方针、政策和法令,依据法规进行相应的环保方法。(4)强化环保管理
定期进行环境检查,及时处理违章事宜,做到文明施工。(5)美化施工现地
场地废料、泥浆处理,应按设计要求按工程师指定地点处理,防止水土流失。保持排水通道畅通,工地干净卫生。施工中还尽量减少对周围绿化环境的影响和破坏。(6)消除施工污染
施工废水、生活污水不得排向水源、耕地、农田、灌溉渠道等;工地垃圾及时运往指定地点处理。
××××工程有限公司
1 工程概况
1.1 基本情况
某线路经挖切方整平后,在场地西侧形成一高陡人工边坡,边坡走向北偏东16°,设计治理切坡长度约108 m,高20 m~35 m,局部高达40 m,治理切坡总切面面积为4 892 m2。为确保边坡安全施工及今后的安全使用,根据边坡的地质及爆破后表层松动情况,需对边坡进行加固。根据地质条件将本边坡工程划分为A,B,C三个区段。并针对每一个区段的工程地质特点采取相应的工程加固措施。对B区段土质高陡边坡进行水平位移监测,及时整理和分析监测数据,对施工过程可能发生的破坏性变形进行预测,适时调整设计方案。
1.2 工程地质条件
现场调查结果表明,边坡体岩性均为火山凝灰岩,表层局部为坡残积土。按岩体风化程度的差异及节理裂隙发育状况,可划分为4个工程地质单元体,共7个亚单元体。
1.3 土力学参数
根据岩土性状及结构面发育状况,结合同类岩土已有抗剪试验资料,提出各地质单元体的边坡设计计算参数(见表1)。
2 边坡稳定性分析与评价
1)对于A区段边坡:可能产生圆弧滑动破坏的碎石土,其稳定性安全系数为:
其中,Wi为垂直荷载;Qi为水平荷载;ui为剪切面中点处的平均孔隙水压力,与剪切面正交;Zi为水平荷载Qi作用线距滑弧圆心O的垂距;c′,φ′为滑面抗剪强度有效应力指标;R为滑弧半径;li为土条底面长度;αi为土条底面倾角。
2)对于B区段边坡:可能产生的平面滑移破坏,采用简单平面极限平衡法进行计算,计算公式为:
其中,W为垂直荷载;U为作用于滑面上的孔隙水压力;c′,φ′为滑面抗剪强度有效应力指标;F为滑面的面积;α为滑面的倾角。
3)对于C区段边坡,可能产生折线滑移破坏的岩体,可以采用折线滑动法进行稳定性分析,稳定性安全系数采用剩余推力法按下式计算:
其中,φi为第i-1 计算条块剩余下滑力向第i计算条块的传递系数,用下式表示:
其余符号与上相同。求解安全系数K的条件是Pi=0(i为土条数)。
根据《建筑边坡工程技术规范》的相关规定及地方经验,采用平面滑移法和折线滑动法计算时的边坡安全系数取1.37,采用圆弧滑动法计算时的安全系数取1.32。本边坡选取了3个典型地质剖面进行稳定性计算,在天然工况和暴雨工况下的安全系数为0.758~1.232,表明本边坡在天然状态条件下处于极限平衡状态,安全储备不足,在暴雨工况或外界不利因素影响下有可能发生破坏。
3 高陡边坡加固措施及效果
针对边坡复杂地质情况,根据地质调查报告,采用锚喷、网联合支护方式对边坡进行加固。
A区:长50 m,采用2 m和4 m的预应力锚杆,坡顶设置排水沟。
B区:长28 m,采用4 m和6 m的预应力锚杆支护,坡顶设置排水沟。
C区:长30 m,存在不稳定因素,采用4 m砂浆锚杆和10 m~15 m的预应力锚杆支护,坡顶设置排水沟。
各区段锚杆间距2 m,梅花形布置,锚杆采用ϕ22Ⅰ级钢筋,锚杆锚固力分别为不小于80 kN/根(B区),不小于60 kN/根(A区),不小于100 kN/根(C区),砂浆锚杆灌浆压力为0.5 MPa~1.0 MPa,水泥砂浆C25,预应力锚杆灌浆采用纯水泥浆,水灰比1∶0.45~0.5。护坡喷射混凝土厚10 cm,网格间距200 cm×200 cm,采用ϕ6钢筋,钢筋网与岩土面间距20 mm,钢筋接头同一断面搭接率不大于25,搭接长度不小于45倍钢筋直径。边坡坡顶和坡底分别设置截洪沟和排洪沟及护面挡墙,坡底挡墙每30 m长度设一伸缩缝,缝宽20 mm,喷射混凝土每20 m设一宽20 mm的伸缩缝。为增加边坡美化效果,特设置混凝土花池,以利边坡的绿化。
主要分项工程施工方法:
1)普通砂浆锚杆施工。普通砂浆锚杆采用7655汽腿式凿岩机打眼钻孔,眼孔向下,倾角1° ,锚孔成孔后,用高压风进行清孔,然后安放锚杆,采用UB-3型灌浆机注浆。其方法是将注浆管与锚杆同时放至钻孔底,注浆管与压浆泵连接,使砂浆自孔底向外灌注,并逐步地将灌浆管向外拔出至孔口[2]。
2)预应力锚杆施工。预应力锚杆采用ZYIO0150轻型潜孔钻打眼钻孔,成孔后,用高压风进行清孔,经检查钻孔质量合格后,开始安放锚杆。先将钢绞线按设计要求下料,将四束15钢绞线套在防腐套管内,然后根据设计,间隔一定距离用铁丝捆牢四束钢绞线及防腐套管,固定在各定位架上,并将注浆管套入定位架上,安放排气管,然后将锚杆按设计要求送入锚孔内。采用UB-3型灌浆机将水泥净浆注入锚孔内,在注浆过程中边灌浆边抽注浆管。最后进行外锚头处理,切断多余的钢绞线,然后用C25的细石混凝土封端。
3)挂网喷射混凝土。在坡面上按设计尺寸编织钢筋网,固定在锚杆上,并使钢筋网紧贴坡面。喷射混凝土采用潮喷混凝土工艺施工,即将混凝土的粗细骨料进行科学合理的潮湿,再与胶凝材料及特种外加剂进行合理的搭配而通过二次加水喷射出来。其优越性在于:一次性喷射厚度大,喷射混凝土质量好,与岩面粘结牢固,喷层均匀,外表平整光亮,抗渗性能好,且混凝土回弹损失率低,并可减少空气中粉尘浓度及环境污染。
4 C区段边坡水平位移监测研究
C区段边坡的开挖,可能会对稳定产生影响,因此在边坡开挖过程中,对边坡土体沉降及位移进行监测。4月21日~4月22日钻孔,4月22日安装测斜管,5月3日作测斜初读数,至8月18日止,共进行8次测试,其中7次测试数据有效。
4月22日进行第一次测量,并把测试数据作为初读数。各次监测的边坡整体位移从边坡开挖到监测工作结束时,边坡在粉质黏土层中靠近地面最大位移达到32.0 mm,在土层底面位移达到21.9 mm,而在强风化基岩面以下1 m处,最大位移为9.7 mm,边坡底最大位移只有3.3 mm。由此得出,粉质黏土层中边坡位移较大,而进入强风化基岩后,边坡位移减小。因此,可以认为,第一、二排预应力锚杆的锚固力可能达到了极限状态,而强风化岩中锚杆的锚固力并没有得到充分发挥,在今后边坡支护设计中,强风化岩中锚杆的布置参数可适当调整,减小锚杆密度。此外,从监测数据中还可以很容易发现,6月7日时,边坡位移比前两次观测时增加很多,之后位移基本上稳定下来,说明边坡在第9排锚杆设置之后,已经达到稳定状态。
5 施工质量评价
经验收,边坡加固工程是一项优良工程,其施工工艺和动态监测布置科学合理,大大地减少了施工中的工作量,有效地提高了经济效益,质量安全可靠,为今后因开山而出现的大高度边坡加固工程积累了可行的施工经验。由此可见,边坡加固工程不管是在投资效益或工艺技术,还是在施工经验等方面均是一次成功的实践。
6 结语
该工程预应力锚杆加固边坡是成功的,该方法的成功应用不仅起到加固开挖边坡、防止边坡垮塌、减小地面沉降发生以及提高了施工效率的作用,也为今后在类似地质情况下施工边坡提供了重要参考,且取得了显著经济效益和环保效应。
摘要:叙述了某边坡加固工程的施工情况,根据地质资料,对高陡边坡采取了锚喷、网喷联合支护方式进行加固,并在施工过程中对高陡边坡水平位移进行动态监测,及时分析监测结果,对类似高陡边坡的加固处理具有一定的参考价值。
关键词:边坡加固,锚杆,混凝土,动态监测
参考文献
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[2]程良奎,范景伦,韩军.岩土锚固[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
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关键词:桥梁加固
0 引言
本文以广州洛溪大桥2008年试验检测为工程背景,与该桥2005年检测结果进行对比,同时检测2006年加固后的变化情况,研究大跨径连续刚构桥检测试验及加固技术的运用。
1 桥梁概况
洛溪大桥位于广州市国道G105线上,中心里程桩号为K2573+334,大里程为番禺方向。该桥为双向四车道。桥梁全长1916m,行车道宽13.0m,两侧人行道宽度均为1.0m。
该桥于1981年开始设计,1984年开工建造,1988年建成通车。桥跨结构由主桥和南、北引桥三部分组成。主桥为不对称连续刚构,跨径组合为65m+125m+180m+110m,桥面铺装原为水泥混凝土,后加铺沥青混凝土桥面。桥面设4.0%双向纵坡。
设计荷载等级:汽-20,挂-100,人群荷载为3.5kN/m2
2 桥梁加固常用的方法
2.1 桥面补强层加固法 在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层,一般先凿除旧桥面,使其与原有主梁形成整体,达到增大主梁有效高度和抗压截面强度,改善桥梁荷载横向分布能力,从而达到提高桥梁的承载能力的目的。
2.2 外包混凝土加固法 外包混凝土加固法又称增大截面加固法,它是通过增大构件的截面和配筋,以提高构件的强度、刚度、稳定性并减少裂缝宽度。对于梁桥、拱桥、刚架桥、墩台、基础等,在条件许可的情况下均可采用该方法加固。外包混凝土将使原结构增加一部分恒载重量,因而在拟定外包混凝土尺寸时,应同时考虑外包构件以下的结构承载能力是否足够,这是外包混凝土方案是否成立的前提。
2.3 钢板粘贴加固法 由于交通量的增加,主梁承载力不足,或纵向主筋出现严重的锈蚀,或梁板桥的主梁出现严重横向裂缝,此时,可用粘结剂及锚栓将钢板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,以钢板代替增设的补强钢筋,提高桥梁的承载能力与耐久性。
2.4 喷锚混凝土加固法 首先是用植筋法将锚筋植入待补强部位的结构内,挂设补强钢筋网,然后再喷射一定厚度的混凝土,形成与原结构共同受力的组合结构。
2.5 改变结构受力体系的加固法 这种加固、改造方法是通过改变桥梁结构受力体系,达到提高桥梁的承载能力的目的。它的基本原理是以减少控制截面的内力为目的进行加固。对于拱桥加固,可通过体系转换法将单纯拱的受力状态改变为拱梁组合体系受力状态,即将拱上建筑变为梁式结构,拱梁组合体系受力状态较单纯拱更为均匀。
2.6 体外预应力加固法 体外预应力加固法主要用于梁式桥(包括简支梁、悬臂梁、连续体系梁桥正常使用极限状态超限的结构,通过对旧桥施加体外预应力,能够达到减少或消除裂缝,减小梁体下挠,改善结构各截面应力状态的目的。
2.7 减轻拱上自重加固法减轻 拱上自重也是一种调整拱上恒载分布的手段,尽管它们的目的都是为了恢复和提高原桥的承载能力,但它们的出发点和适用场合却是不相同的。调整拱上恒载分布是针对主拱圈变形过大,通过调整拱上恒载的办法来调整拱轴线与压力线;采用减轻拱上建筑的自重,则主要是针对某些双曲拱桥的基础承载能力较低,通过这一措施降低对基础承载力的要求。
2.8 碳纤维加固 碳纤维(Carbon Fiber)是纤维状的炭材料,具有高强度和高弹性模量的特点。碳纤维聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)是以碳纤维为组分,以树脂为基体,通过一定的成型方法形成的单向排列的碳纤维的复合片材。它具有高轻质、抗腐蚀、耐老化、物理性能稳定等极其优越的品质。
目前,我国在桥梁加固方面主要是研究应用粘贴CFRP片材(碳布)加固技术。碳布根据纤维方向分为单向布和双向布两种,其中以应用单向布为主,其拉伸强度是等截面普通钢材的10倍或更高,弹性模量在(2.4~6.4)×105Mpa,是一种较理想的混凝土结构加固补强材料,而常用的碳纤维聚合物的片材每平方米只有几百克的重量。同时,根据自然和加速暴露试验表明,碳纤维聚合物的抗拉强度以及与混凝土粘结强度在相当于50年的时间内不发生改变,具有足够的耐候性,而且碳纤维聚合物的疲劳性能优于钢和混凝土材料。
3 洛溪大桥加固应用
3.1 已维修加固部位效果检查 2006年有针对性地对主要构件进行了维修加固,主要包括以下内容:主桥箱梁存在较严重病害的部位均已采取环氧树脂胶液封闭裂缝、粘贴钢板和碳纤维布等措施加固维修,部分孔跨预应力T梁横隔板采用钢板粘贴加固;部分孔跨钢筋混凝土T梁表面采用粘贴碳纤维布加固维修。现场检测结果表明:加固效果较好。
粘贴加固
3.2 建议 ①采用专用裂缝修补剂进行封闭处理的部位。
②对全桥存在破损、露筋的部位进行处理。③对部分构件混凝土保护层偏薄及钢筋锈蚀进行阻锈处理。④及时对破损严重的栏杆和人行道板进行加固维修。⑤由于洛溪大桥设计年代较早,目前洛溪大桥实际承担的交通流量远远超过了它的设计能力,为确保该桥交通顺畅,建议近期优化现有交通管制措施,分流洛溪大桥交通流量,应着重进一步对货运车辆进行管制,减少其对桥梁的影响;同时,建议尽快启动洛溪大桥、广州大桥及大石大桥扩建工程的前期工作。
参考文献:
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[5]郭大进,廖锦翔,张劲泉,吴克文.桥梁加固维修技术应用.公路交通科技.2004年8月第8期.82-83.
课程结业报告
姓
名:X X X 学
号:X X X X X X 研究方向:X X X X X X
《工程改造与加固》学习有感
未听课之前就听师兄说,王老师讲的“工程改造与加固”很值得听一听,加上自己对这方面也比较感兴趣,终于有幸聆听了这短短七周凝练而深刻的教诲,感慨颇多。
这个课程更完整更准确的名字是“土木工程诊治与改造技术”。与以往的“混凝土结构设计原理”、“大跨空间结构”、“钢结构设计原理”等学科不同,这门课程针对的是既有建筑。随着建筑使用年限、自然灾害、原设计估计不足等多方面的因素影响,建筑物易出现不同程度的损伤,传唱着历史文化的古老建筑亦难以抵挡岁月的侵蚀,为了保持建筑物的正常使用功能和文化的延续和传承,对这些结构的加固改造逐渐凸显其重要性。“建筑物的医生”也就是结构工程师发现地基沉降或结构破损等状况时,首先是对结构进行“诊治”,通过实地检测、查找相关文件等,查清造成事故的原因,对事故的危害性作出估计;然后提出合理、经济的加固和改造方案,使结构恢复正常的使用状态。
从“显性知识”到“隐性知识”
虽然在本科时也接触过加固方面的课程,但由于当时的知识体系尚不成熟,学习态度比较随意,很多东西老师讲到了但是没有真正体会到其中的原理,更多的甚至完全没有听进去。听王凤来老师的第一堂课时,老师首先问了我们一个问题“受均布荷载的钢筋混凝土梁的破坏有哪几种形式?”完全蒙掉了,努力回想着本科时学的混凝土结构设计原理课本里的那几段极长极晦涩难懂的话,只记得“超筋、适筋、少筋、剪压、斜拉、斜压”等支离破碎的词语,却不能整合出一个完整的答案,不禁低头一阵惭愧。自觉本科时学过理论力学、材料力学、结构力学等各种力学基础课程,却无不是在考试结束后就扔得一干二净。第一堂课让我意识到必须完全摈弃以前为考试而学习的惯性思维,“把所学知识转换成工程能力”,跳出课本知识的禁锢,同时又不脱离课本的知识体系,培养正确的结构概念体系;“由现象找原因”,看到某一结构的破坏形态,不仅要知道该怎么做,还要知道为什么要这么做,这样在遇到新问题时才不至于不知所措。
对于有些结构上的专有名词我们是初次听说,偶尔会感到有些不知所云,但老师结合PPT图片讲解的授课方式逐渐让我们的理解清晰和深入。王老师总是能用特别通俗易懂的词语让我们理解他想要表达的意思,比如:钢筋就如同人体内的筋骨一样,合理配置了钢筋的混凝土结构即使在地震等灾害的强烈作用下依然会“打断骨头连着筋”,达到大震不倒的设计水准;看到裂缝需要“按图索骥”,即由裂缝的形态特征联想到它的破坏原因从而最大程度地还原结构产生裂缝的过程,寻求合理的加固方法;“积劳成疾”是用来形容结构的损伤累积„„
在废墟中缅怀和省思
倚山而建的学校沦为废墟,一个个鲜活的生命从此离开了这个世界,摆放在废墟旁空地上的花圈无声地表达了孩子的父母的悲戚,我忍不住落泪:地震灾害固然无情,生命固然脆弱,但本该成为人类庇护所的房屋竟也如此不堪一击么?令人不忍直面的死伤究竟是谁的错?
在介绍中国建筑西南设计研究院对汶川地震灾害的调查报告中,我看到学校、政府办公楼、农房和文物等的毁坏或倒塌,一张张图片再现了建筑物当时的破坏状况,在老师的引导下思考其破坏原因和正确的处理方式。
在遭受汶川地震的重灾区,钢筋混凝土结构以多层框架居多,主要的震害形式包括:整体倒塌、局部单元倒塌、局部楼层垮塌、房屋倾斜、构件破坏等。大量多层框架结构设计时由于违背了“强柱弱梁、更多节点”的设计原则,几乎都出现了在底层框架柱上下端形成塑性铰的破坏形式。多层框架结构由于层数不多、柱上轴压力不大,柱截面尺寸及配筋量均较小,而与之相连的框架梁的截面尺寸及配筋量主要由跨度决定,与建筑物的高度关系不大,因此与高层建筑相比,多层建筑中的框架柱更难实现“强柱弱梁”。调查分析表明:即使将抗震设防烈度提高一度,所考察的框架结构的大部分柱的轴压比、最小体积配箍率和大部分梁柱的强度比都满足二级抗震等级的要求,但是框架柱端还是发生了严重破坏,说明设防要求尚存不足。
此外,填充墙布置不当也会引起框架结构严重破坏,但是目前的规范及现有计算手段尚无法准确量化分析填充墙对结构刚度的影响,这是个亟待解决的问题。在问题得到解决之前,由空心砖或轻质墙板构成的轻质填充墙在地震中的良好表现,让我们看到轻质填充墙也是暂时的良策,但同时也因板材的尚不成熟无法推广利用。
“底框结构”还是第一次听说,开始并不明白是什么样的结构,但通过观察图片和文字解释,才恍然大悟,原来这种结构多在底层设置商业用房、上部为五六层的砖砌体结构。在我的家乡的大街上很常见,底层多是服装店、大型超市、仓库等,二层以上则是居民楼,却是直到上了这堂课才知道这种结构的专业名称,可见生活中处处有学问。底部框架结构由于底层抗震墙的变形和耗能能力较上部砖墙要好,而上部砌体抗侧刚度大,属于脆性材料;第二层作为这两种材料和两种承重结构体系的过渡层,受力复杂,容易成为薄弱层,甚至发生垮塌导致结构整体倒塌。因此,严格控制过渡层与底层的刚度比,并关注两者的抗剪承载力储备系数是避免底框结构破坏的关键。
砌体结构中圈梁构造柱所起的抗倒塌作用自不必说,早在本科时的抗震课程上就已熟悉。老师还着重给我们介绍了现浇楼梯对结构整体性能的影响,这对于我来说又是一个很新颖并且很吸引我的问题。一系列的图表数据简洁明了地概括了问题所在:楼梯对与之相连的框架柱的影响很大,并且参与结构整体工作的受力模式不能满足通道的安全。
在地震作用下、发生于结构中的各式各样的破坏形式和破坏机理就这样生动地呈现在我的视野里、嵌刻在我的脑海中,不断汲取不断联想,在缅怀地震中的逝者的同时更加坚定了我将来的职业原则——做个对得起自己良心的土木工作者。
课堂的最后,老师还提到了一个我们对之了解甚少的学科“结构生态学”,讲到竹子靠一个个竹节抵抗风荷载、减小横向位移时,我如醍醐灌顶般地联想到了这几个月所接触到的课题研究对象——拟建于大连的千米级摩天大楼,大约每一百米就设有一个行人平台,大概就是利用了竹节的原理。
关于“规范”
“规范”二字是建筑结构行业里耳熟能详的字眼,在课堂上自然就成了出现频率最高的词汇。2012年8月24日事发于哈尔滨的阳明滩大桥引桥垮塌事件,事故原因和责任人至今未有明确的定音。设计问题、施工问题,抑或规范有误,或者是各方面问题的集合,谁也不能给出绝对的答案,但有一点是明确的:并不是所有的规范都是正确的,完全照搬规范、无视结构实际受力性能的做法毫无疑问是错误的,规范只是一种经验的总结,例如规范规定的设置圈梁和构造柱等构造措施就是在总结国内外历次地震灾害以及广泛深入的科研基础之上,获得的宝贵设计经验。然而经验毕竟是建立在过去的工程应用上,并不一定与时俱进。
现今的建筑质量堪忧,还有一个重要原因就是设计和施工之间微妙的关系。安全系数是为了防止多种不利因素同时发生或者不同程度老化、施工质量有起伏而设置的安全量。以球面网壳的承载力标准值为例,当按弹塑性变形进行全过程分析时,安全系数取为2,按弹性考虑则为4.2。这样大的安全系数再加上折减系数,承载能力按理应该是有很大的富余量的,但是却仍会有安全隐患问题出现。究其原因,是因为设计者不信任施工,为了规避责任,设计时把安全系数取得尽可能大,设计会倾向于设计更安全的方案,即使花费很大;而施工单位知道安全系数很大,勇敢地偷工减料缩减工期,从而导致了由施工造成的承载力减小量远大于考虑较大安全系数引起的承载力增大量,设计和施工于是陷入了走不出来的囚徒困境。
2014年6月的《焦点访谈》就曾曝光河南省南阳市的一些楼盘在施工时违规使用“瘦身钢筋”以从中谋取暴利,所幸的是涉嫌生产、销售这样的伪劣产品的相关工作人员和单位受到了法律的惩处,不幸的是仍然有很多众多违规违法的行业潜规则大行其道,不为建筑物的使用者所知晓。之所以会出现这样的情况,一个很重要的原因就是建筑质量责任划分不清楚,即使出现建筑安全事故,责任也追究不明。有效杜绝这一行业陋习的有效措施就是严格执行建筑工程质量终身责任制,即在建筑物的使用年限内(如普通住宅为50年),施工方都必须承担项目建设过程中施工质量遗留问题产生的维修、赔偿等事宜,如若是设计方面的问题,则需追究该项目设计人的责任„„建筑工程质量终身责任制针对的就是所有利益和责任相关者,从项目负责人、勘察、设计、施工、建设到监理5方单位,一个都逃避不了各自应该承担的责任。随着人们关注和维护自身利益的意识越来越强烈,我们有理由相信建筑工程质量责任制必将落实到每一座工程结构中去。
“德”的教育
王老师在教授我们“技”的同时,更注重对我们“德”的培养。几乎每堂课都能听到一两句极具哲理性的话语,而我总是认真的将这些话抄录在笔记本上,生怕漏记了或漏听了哪怕一句人生哲言。王老师似乎想将自己几十年来从事加固工程的工作经验和人生经验倾囊相授,我们更是恨不能记下老师所说的每一句凝聚着智慧的经典语录。很多知识点都是通过工程事例传授给我们,让我们感受到的不再是抽象难懂的纯理论知识;更重要的是老师很注重培养我们思考问题的能力,在教授一个解决问题的方法时,老师没有简单直接地给出答案,而是引导我们在脑海中构建形象的结构图,想象力如同血液一样在结构中流动和传递,解决问题的思路就这样一点一点清晰明了。其中,“改变传力路径”是我印象中最深刻的一种加固思路,这就如同一条道走不通了,需要换条道路试试。这样蕴含着人生道理的结构知识还有很多,让我们在消化专业知识的同时,领悟到对待生活的正确态度。
一个个动人的故事在讲述着专业知识的同时,更传递着对人生的思考和对职业道德的呼唤。当我听到老师的上司在老师画的节点图上签上自己的名字,而老师却默许了这种不公的做法时,我看到了在职场中做人的智慧和胸襟。是啊,生活总会给予我们或多或少的不公平的待遇,我们应该做的是看看自己所处的社会地位和角色,看看有没有能力回击,回击会不会对将来的道路产生阻碍,如果会,何不坦然放下呢。
结语
我国的水资源较为丰富,为更好地利用水资源,使其为我国的经济发展作贡献,需要合理兴建水利工程。
水利工程主要是为保护和利用地表和地下水资源而建设的工程,其中,防渗加固技术的应用可以有效保证水利工程发挥作用。因此,我们应不断提高水利工程防渗加固技术,促进水利工程事业的发展。
1 堤坝防渗加固技术应用的重要意义
1.1 抵御自然灾害
在水利工程建设中应用防渗加固技术有利于抵御自然灾害。在雨水季节,由于水坝会受到洪水的侵害,如果其建设得不够坚固,就会造成较大的危害。
而利用防渗加固技术有助于减少洪水的对水利工程的侵蚀,从而减轻自然灾害对人们生活的影响程度,保证堤坝周围人们的生命、财产安全。
1.2 提供清洁能源,有利于环保
在水利工程中应用防渗加固技术可提高堤坝的整体轻度,使堤坝能承受更大的水流冲击力,进而通过发电机等相关设施将水流的冲击力转换为电力能源。
水力发电与火力发电不同,具有绿色环保的优点,属于清洁能源之一,有利于环保。
1.3 提升堤坝区域内的综合效益
防渗加固技术的应用提高了堤坝的防护性,不仅使堤坝避免受到洪水的侵害,而且长期使用,还有助于提高区域内的综合效益,主要体现在:
①灌溉周边的农田,降低农民的劳作强度,为农作物提供必需的水资源;
②为周边区域提供优质的水资源,包括饮用水和生产用水等,具有较强的安全性和便利性;
③提供水路运输通道,既方便了人们出行,也方便了货物运输,充分发挥了水利堤坝的贯穿联动作用,进一步提升了周边区域的经济效益。
水利工程区域内综合效益的提升需要稳定的堤坝,而应用防渗加固技术可以提升堤坝的稳定性,因此该技术在我国水利工程中得到了广泛的应用。
2 防渗处理技术的要点和灌浆防渗工艺
2.1 堤坝防渗处理技术的要点
堤坝防渗处理技术的目的是预防堤坝渗漏,因此,需要关注施工过程中的技术要点,主要有:
①为防止渗漏和降低浸润性,一般采用灌浆或修建防渗墙的方式完成操作。
②基于项目工程的稳定性和牢固性,需增强其抗滑性能,这主要通过增加重量或加设防滑桩来实现。在加固工程时,如果发生滑坡,就会加大处理的难度。这时,要分析造成滑坡的原因,然后采取相应的解决措施。一般情况下,处理滑坡的常用方式为降低浸润线或提升土体的强度指标。
目前,随着科技的不断发展和进步,水利工程施工中也应用了较多的新型材料,为其防渗处理提供了良好的条件,例如土工膜和复合土工膜的应用有效提升了其防渗效果,加筋材料的应用提升了土体的安全性、稳定性。
2.2 堤坝工程灌浆防渗工艺
2.2.1 劈裂式帷幕灌浆法
该灌浆方法常用于加固堤坝,增强其抗渗漏性能。应用此方法可有效提升堤坝的整体稳定性,保证堤坝具有较好的抗渗漏能力。在具体施工中,首先要进行钻孔处理。钻孔时,要使用轻便的钻孔工具,依据实际堤坝的类型对照其直线程度选择梅花形或直线形的`方式。
钻孔要在堤顶处进行,并与堤外肩保持1.5 m的距离,以3 m的孔距钻透堤身填土下方1~2 m。然后检查钻孔的尺寸和深度,符合要求后开始灌浆。灌浆要从下往上,缓慢灌浆,期间要多次检查,重复灌浆,并逐渐提高灌浆的泥浆度,防止出现冒浆或串浆现象。此外,施加灌浆压力时要由大到小,保证灌浆的质量,以防出现滑坡或局部隆起现象。
2.2.2 低压速凝式灌浆法
该种灌浆方法常用于抢险工作,当水位过高,即将超出警戒线时,需堵塞管涌进行施工。该方法施工效率较高,依据管涌所处位置的具体地质结构情况,选用30型或50型钻机,按照作业标准钻孔。钻孔完毕后,在孔内加入堵塞材料。一般多选用黄豆、大米等材料,因为这些材料浸水后会发生膨胀。
然后对孔内进行灌浆,在泥浆的调配中,应加入速凝剂,以便其快速凝固。灌浆时的压力一般在49 Pa以下,为保证灌浆效果,其速度不可过快。在膨胀材料的堵塞下,管涌的阻力会增加,水流速度会减缓,再加上速凝剂的作用,泥浆能快速凝固,起到堵塞管涌的作用。
2.2.3 高压填充式灌浆法
该种灌浆方法常用于堤坝基础作业,应用范围较广,还可用于溶洞或其他特殊的孔洞灌浆。使用该方法时,选用的设备为50型工程钻机,在确定好钻孔位置后在堤顶钻孔,孔距为1.5~2 m,深度为2 m。
钻孔完毕后开始灌浆,灌浆时,要从下而上进行,并进行套管,以防受到水的侵蚀,作业压力为127~166 kPa。灌浆时,先在基础砂砾层灌入泥浆,然后至土层,最后用黄泥浆封孔。
2.2.4 混凝土防渗墙施工技术
该技术是堤坝防渗的重要工艺,借助混凝土优越的性能,达到防渗的目的。由于混凝土施工工艺技术较多,因此需要综合考虑选取,保证在满足实际需求的同时,使经济效益最大化。目前,最为先进和应用最广泛的混凝土技术为灌浆强度值灌浆法。
在施工过程中,为了达到防渗加固的目的,需要了解防渗措施的应用,使其浸润线降到最低,提升抗滑稳定性。这就需要应用防滑桩,并采用压重措施,提高其整体安全系数。
3 结束语
技术人员采取的加固方案会直接或间接地影响到钢筋混凝土的加固效果。通常而言, 钢筋混凝土结构经过局部的加固之后, 能够提高部件的安全性, 但这并不能说明整个的承重结构不再存在危险。所以说, 专业人士在对个别部分进行加固的时候, 还应该对整体的固定性进行检查和分析, 以确定最终的最合适的加固方案。
2 钢筋混凝土结构的加固原则
钢筋混凝土结构有一些必须遵守的加固原则, 它是专业人士按照自己对建筑结构的认识、设计、调查以及实际的施工实践总结得出的, 这对指导实际的加固工作尤为重要。
2.1 实际出发原则
对钢筋混凝土进行加固前, 不仅要对钢筋混凝土本身结构的可靠性进行严格的鉴定, 而且还要对钢筋混凝土本身结构的材料以及它的作用力进行实际调查研究, 全方位地分析原有结构存在的缺陷以及被损害和破坏的状态。进行钢筋混凝土结构的加固设计工作时, 要使材料、设备和计算简图尽可能地符合实际条件, 同时, 要尽可能地结合钢筋混凝土结构的加固方案。
2.2 全面比较原则
确定结构的加固方案, 应该对钢筋混凝土自身结构构件的破损程度、自身建筑所占用的空间、各方面的技术因素 (包括功能要求、加固的技术等) 和非技术因素, 以及加固后的效果等各种因素进行评估, 将所有方案方案进行比较分析, 选择出最合适的方案, 而不能仅根据自己的印象以及经验做出选择。
2.3 协同受力原则
对结构加固方案的确定, 除了要全面比较分析外, 还应该保证它的协同受力情况。通常采用的方法是要尽量保证新添加的部件、构件或者截面能与原有钢筋混凝土自身结构构件没有受到破损的部位共同受力、共同工作、共同承受加固后应承受的变形和荷载。如果我们在技术上不能达到让增添部分和自身原有部分协同受力, 那么也必须在连接上让加固的部分能够承受一定的变形及荷载, 使被加固的部分的负荷减轻到可以被允许的程度。
2.4 保留完好原则
在钢筋混凝土结构加固截面、构件、或部件时, 要尽可能地不损伤它的自身结构, 并且能将它有利用价值的部分保留下来, 应该避免不必要的拆卸、更换、凿损等。这样, 一方面能节省经济, 另一方面能保证结构坚硬, 毕竟加固所增添的构件等与它自身结构相连的部分十分薄弱。
3 钢筋混凝土结构的加固方法
当前, 钢筋混凝土的构造复杂多样, 在实际的工程建设中, 它的加固、追加、变更是十分常见的问题。钢筋混凝土结构加固的方法主要分为直接和间接加固两大类, 只有选择合适的加固方法才能确保建筑物的质量和安全。下面对几种主要的加固方法进行比较总结。
3.1 碳纤维布加固法
碳纤维布材料有着抗腐蚀、高强、轻质、温度稳定取得及耐疲劳等特性, 被专业人士所关注, 成为当下研究的热点。实践研究显示:碳纤维布能够对钢筋混凝土结构进行抗震加固, 以提高梁的抗剪、抗弯承载力, 从而达到对梁加固以及改善受力的结果。碳纤维片材强度高、弹性大, 在横向加固时, 可以有效提高结构的伸展性和承载力。它的作用机理主要表现为以下两个方面:其一, 碳纤维布横向包裹 (类似于受剪钢筋) , 与钢筋共同承受剪力。碳纤维具备较强的抗拉强度, 远大于钢筋的抗拉强度, 这就相当于提高了配筋率以及抗剪承载力, 出现开裂后构件的变形程度也能得到一定程度的改善。其二, 碳纤维横向包裹, 还能够对内部的钢筋混凝土起到束缚作用, 受压部分的钢筋混凝土达到最大值应力后, 横向变形也将急剧增大, 使得环向约束力增大, 混凝土的应力应变曲线逐步平缓下降, 以减轻混凝土的破坏程度, 明显改善部件等的延展性。
3.2 粘钢加固法
粘钢加固法的加固机理与碳纤维加固法是类似的。粘钢加固法主要是利用粘结剂把钢板贴在需要加固的已开裂的部分, 以提高构件等的承载力。这种方法的应用已经被研究并持续使用了几十年, 它在国际上已经被较广泛地使用在建筑、公路桥梁上。这项技术与以前的加固方法具有很大的不同:第一, 它只需要处理被加固的构件的表面, 使用粘结剂将他们粘结成整体, 使它们更好的共同工作, 工艺十分简便。第二, 这种加固方法所需要的场地并不大, 对生产生活的影响较小, 十分适合于加急的加固项目。第三, 该方法加固所使用的钢板的厚度较小, 不会影响整体的外观, 重量也不会增加太多。另外, 该方法加固的效果极其明显。
3.3 化学植筋加固法
化学植筋加固法主要是利用高强度的粘合剂, 使螺杆、钢筋等和混凝土之间产生握力, 来达到预期的效果。采用这样方法产生的承载力, 很难被拔出和移位, 并且有良好的密实性, 不需要再进行防水处理。化学粘合固定不仅不会对基材造成破坏, 它还具有补强作用, 它的施工过程简便、环保, 是加固最有效的方法之一, 可以应用在各种螺杆、钢筋的锚定中。该方法主要的特点是具有高承载力、施工简便且不产生破坏力。
3.4 注浆加固法
注浆加固法主要是针对混凝土结构物的开裂, 而采用环氧树脂粘合剂以及密封剂来进行加固修补, 在不影响实际生产的前提下尽量达到预期强度, 以增加结构的使用寿命, 效果安全可靠。这种方法主要有以下特点:第一, 灌浆时应延续且慢速, 保证树脂尽量都注入开缝的部位。第二, 这种方法可控制注入量, 在需要时也能及时增加灌浆料。第三, 可以依据注入的需要、开裂的大小调整注浆压力。第四, 能直接用肉眼观察到注入的情况以及注入量。这种方法主要适用于隧道、桥梁等混凝土结构建筑物的开裂修补上。
3.5 加大截面加固法
该加固方法又被称为外包加固法, 它是采取增加截面面积及其他的措施, 使增加的部分和原有部分可以协调工作, 最大限度地提高承载力。补浇的部位处于变拉区时, 对增加的钢筋起了保护作用和粘结作用, 一方面增加了构件等的有效高度, 使构件等的抗剪、抗弯承载力得到提升, 另外刚度也得以增加, 加固的效果是十分明显的。我们通常采用植筋锚固对新增添的钢筋结构进行加固。这种加固方法经济实惠并且效果明显, 适用的范围较广, 但是施工比较困难复杂, 工作量也较大, 工期的延续时间长, 对房屋的美观、净化会造成一定的影响。
3.6 预应力加固法
预应力加固法将改变结构受力状况、加固和卸荷合为一体, 提高钢筋混凝土结构的抗裂性、承载力和刚度。预应力拉杆加固法主要有三种施工方法:横向张拉、电热张拉以及机械张拉。而横向张拉又有三种主要的拉杆布置方式, 包括水平、下撑式、混合式拉杆。加固承载力不足的正截面主要采用水平式拉杆;受弯承载力不足的斜截面并且加固承载力不足的正截面主要采用下撑式拉杆;而受剪承载力略不足的斜截面和受弯承载力不足的正截面的加固主要采用混合式拉杆。
4 结论
在对建筑物进行维修或者改造的时候, 应该根据它自身的特点并对它进行全面、具体的分析总结, 进而选出最适当的加固方案。
摘要:如今, 钢筋混凝土结构的项目实例越来越多, 该文章对钢筋混凝土结构的加固原则、方法以及作用进行了系统的总结, 结合实践论述了加固的技术特点以及适用范围, 以便日后技术人员更好地完成加固设计。
关键词:钢筋混凝土,加固原则,加固方法
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关键词:桥梁加固技术耐久性
桥梁加固是随着日益增长的交通运输业而产生并随其发展的新课题,它很好地处理了新工程与旧工程的衔接,是实现可持续发展的物质保障。因此,桥梁加固技术的发展意义相当重大。
1.桥梁加固改造基本要求
1)采用加固方案之前,须先考虑经济效益好、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。2)桥梁加固后,无论结构性能、承载能力,还是耐久性方面都能达到使用上的要求。3)桥梁加固一般以不改变原有结构形式为原则,采用加大受力截面或者修复原来桥梁构件,或者采用其他措施来提高桥梁的承载能力。在兼顾经济性的前提下,只有在较复杂的情况下,才可考虑更改结构形式。4)了解和判断桥梁下部结构的承载能力冗余度,以满足加固后所增加桥梁的自重和活载对基础的要求。5)桥梁加固的方式,必须考虑旧桥现状、承载能力减弱的程度以及日后交通量,最好参考已经成功完成补强加固的桥梁的施工。6)在选定桥梁加固方案时,还应考虑到以下因素:加固设施的养护费用、加固时交通阻碍造成运输上的损失、加固技术的耐久性、施工安全性以及对环境的干扰程度等。
2.常用加固技术综述
2.1改变结构体系加固法
通过改变结构的受力体系,改善结构的受力,提高桥梁的承载能力。主要有以下几种方法:(1)八字撑架加固法:在简支桥孔设置钢制或钢筋混凝土制八字撑架,为原桥上部结构增设两个支承,使原一跨简支梁变为三跨连续梁。(2)连续体系加固法:将原多跨简支梁的梁端翼缘连接起来,使受力体系由原来的简支转变为连续,从而改善结构的受力性能。3)改桥为涵加固法:对于跨径较小的桥梁,在不影响通航和排洪能力的情况下,可用改桥为涵的方法加固。
2.2承重构件增减
通过增设纵梁或者拓宽桥面等办法分担原构件的活载,达到提高承载力的目的。包括新增加主梁、增設纵梁拓宽桥面等。拓宽的桥面不仅可以有效的减小单个主梁荷载通行的集度,同时新增纵梁和原主梁之间还可以通过增加辅助横梁来改善荷载的横向分布问题。
2.3增大构件的截面
通常采用的增大构件截面的方法有以下几种:1)桥面补强层加固法,主要用于主梁刚度不够,桥面板承载力不足,或铰接梁、板的铰缝不能有效传力。在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层,一般先凿除旧桥面,使其与原有主梁形成整体,达到增大主梁有效高度和抗压截面强度,改善桥梁荷载横向分布能力,从而达到提高桥梁的承载能力的目的。该法用工量较大,工期较长,并有可能对原结构(如主梁等)造成一定的损伤。2)增大截面与配筋加固法是通过增大构件截面面积或配筋率以提高钢筋混凝土梁的强度、刚度、稳定性的加固方法。该方法一般采用在粱底面或侧面加大尺寸,增配主筋,以提高主梁截面的有效高度,从而达到提高桥梁承载能力的目的。但该方法会使上部结构恒载增加,在施工过程中全部的作业需在梁底进行,施工难度较大且施工质量难以控制,需要现场作业。3)锚喷混凝土加固法,较多用于加固砌体墩台、护坡等砌体工程。锚喷混凝土加固法是从隧道施工中转化而来的加固方法,但由于施工工艺要求较高且存在一个新旧混凝土的衔接问题,加上施工过程中需要封闭交通,施工过程对环境影响较大。
2.4外加预应力体系
外加预应力体系是利用预应力所产生的反向预矩,能较大幅度地减小恒载下的构件变形与应力水平,属一种主动加固法。其优点是在自重增加很小的情况下,能够大幅度改善和调整原结构的受力状况,提高承重结构的刚度、抗裂性能。由于承重结构自重增加小,故对墩台及基础受力状况影响很小。可节省对墩台及基础的加固,对桥梁营运影响较小,可在不限制通行的条件下加固施工。缺点是会导致超静定结构发生内力重分布、转向块和锚固点存在着巨大的集中力、易受环境的影响,需要做防腐处理。
2.5增补加劲材料
采用经济梁高和经济配筋率的混凝土受弯构件,其受压区混凝土比受拉区钢筋具有更多的强度空间,可通过增补拉区加劲材料的办法来实现承载力的提高。传统的外贴加劲材料加固法主要指粘贴钢板法,随着碳纤维,预应力碳纤维材料的出现,采用高强轻质的材料进行外贴加固愈来愈成为工程加固的研究热点。这种加固方法的特点是:不需要破坏被加固的原结构的尺寸,施工工艺简单,施工质量较容易控制,施工工期短。
2.5.1碳纤维布加固的原理
用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能,其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍;但是,碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各碳纤维丝很难完全共同工作,在承受较低的荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,以此类推,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏。而使用粘结剂后,各碳纤维丝能很好地共同工作,大大提高碳纤维布的抗拉强度,故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作,因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用,它既要确保各碳纤维丝共同工作,同时又确保碳纤维布与结构共同工作,从而达到加固的目的。
2.5.2碳纤维布结构加固技术
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使两者共同工作,提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力,由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。
碳纤维增强聚合物(Carbon FibreReinforced Poly mer简称CFRP,也称为碳纤维增强塑料)是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。使用碳纤维布加固具有以下几个优点:a、强度高(强度约为普通钢材的10倍),效果好;b、加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性;c、自重轻(约200g/m2),基本不增加结构自重及截面尺寸;柔性好,易于裁剪,适用范围广;d、施工简便(不需大型施工机构及周转材料),易于操作,经济性好;e、施工工期短(本工程实例仅用一周);因此,碳纤维结构加固技术在混凝土结构方面已产生较大的效应。碳纤维加固技术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、简体、壳体等结构,要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可;另外,砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。
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