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鋼板貼合加固補強在工程中的應用
發布時間:2014-08-09
摘 要   本文通過實例對鋼板貼合加固法加固結構構件進行簡要的說明,并與其他方法進行比較,凸現了該方法的優點。? 
關鍵詞  鋼板貼合加固;構件;固化性;補強?? 
1    鋼板貼合加固法簡介?     
鋼板貼合加固法始于1964年新氵舄地震時的橋梁加固,至今已有40年的歷史。該方法有兩大特點:一是其粘貼工藝采用壓注法;二是其粘貼材料有瞬間固化特性,并有很高的抗拉強度。一般的鋼板貼合是在粘貼表面涂抹粘結材料,加壓粘貼鋼板。但由于粘貼面的空氣不易排凈,很容易在粘貼面內產生空洞,且產生的空洞不易處理排除,從而降低粘貼效果。而本方法采用的是多點壓注法,避免了空洞的產生,保證了鋼板與混凝土的完全貼合。常用的粘結材料的固化過程是逐漸固化,固化時間一般在10~20h。在此期間如果有外力擾動將會大大降低其粘結效果。本方法采用的粘結材料GROUT膠具有瞬間固化的特性,在其化學反應過程進行到臨界點之前,材料一直保持液態,到達臨界點時,膠液會在短短10min左右的時間內固化,并且立即達到標準強度的70%。


 2 鋼板貼合加固的效果?     
采用鋼板貼合法加固后形成的結構是一種復合結構。原混凝土構件承擔恒載,活載由粘貼的鋼板與原混凝土構件共同承擔。簡支梁其恒、活載一般各占50%,而大跨度梁其活載只占20%左右,因此粘貼的鋼板所受到的應力一般不會很大。下面是用鋼板貼合法加固構件的工程實例:? 
例一:三跨(7.5×3)鋼筋混凝土簡支T型梁,梁高66cm、寬16cm。需要加固提高承載能力。 
T梁跨中受到的恒載彎矩為?81.35kN·m,? 
原設計活載彎矩為?97.42kN·m?,相應的鋼筋應力為?114.9MPa;? 
現設計活載彎矩為?191.79kN·m,?相應的鋼筋應力是175.5MPa≮[σs]=120MPa(日本規范),不符合規范要求。 
采用350×100×9mm的A3鋼板補強后,鋼筋應力達到102.1MPa,鋼板應力達到61.7MPa,滿足使用要求。? 
例二:鋼筋混凝土“T”形梁縱向跨度2.5m。行車道梁板加固,板厚15cm。板的橫向跨度?1.3m,?縱向跨度?2.5m。? 
板跨中受到的恒載彎矩為?0.79kN·m,? 
原設計活載彎矩是?9.15kN·m?,相應的鋼筋應力為?107.8MPa,? 
現設計活載彎矩?17.36kN·m,?相應的鋼筋應力為?169.8MPa?≮[σs]=120MPa(日本規范),不符合規范要求。 
采用2000×900×?4.5mm?的A3鋼板補強后,鋼筋應力達到?114.7?MPa,鋼板應力?31.0MPa?。? 
從以上數據可以看出:采用鋼板貼合加固構件可以提高承載力,滿足使用要求。? 
3 鋼板貼合加固與其他工藝的比較?   

  
日本公路界的權威學術機構——道路公團試驗研究所,曾利用從實際使用中的橋梁上切割下來的混凝土橋板進行試驗,分別對狀況相同的各個試件采用不同加固方法進行補強,然后測定各試件的剩余疲勞壽命。這些方法包括:從橋板頂面進行加固的“鋼纖維混凝土增厚頂面”和“粘貼纖維增強板增厚頂面”,從橋板底面進行加固的“增厚板底”和“碳纖維布貼合加固”,以及“鋼板貼合加固”。? 
    試驗結果表明,經過鋼板貼合的試件取得了最好的加固效果。僅僅在板底貼合上4.5mm的薄鋼板,橋板就承受住了240kN車輪動載的往復作用,到試驗結束時,共計反復加載37.1萬次,動載造成的試件跨中撓度卻僅有1mm。相比之下,其他加固方法處理的試件早在十幾萬次甚至更少次數時就已發生破壞。用碳纖維貼合法加固的試件,即使貼合到5層,破壞時也僅達到3萬余次加載。? 
從補強材料的作用機理來看,鋼板較為平整,并有一定的剛度,因此在粘貼后的組合截面在受力初期即可發揮作用。而碳纖維布的纖維在粘貼后處于曲線狀態,需要預拉應力,因此它的受力滯后于加載。 
另一方面,預應力的產生是由于鋼材力學指標的提升。作為補強材料中的高強度材料碳纖維,只有向預加力方向發展才能得到充分的發展。? 
可見經過鋼板貼合加固的構件其疲勞耐久性非常突出,對控制構件撓度作用明顯。 


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