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鋼板貼合加固補強在工程中的應用
發(fā)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(xiàn)了該方法的優(yōu)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(nèi)產(chǎn)生空洞,且產(chǎn)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(chǎn)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(tài),到達臨界點時,膠液會在短短10min左右的時間內(nèi)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(xiàn)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(guī)范),不符合規(guī)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(xiàn)設計活載彎矩?17.36kN·m,?相應的鋼筋應力為?169.8MPa?≮[σs]=120MPa(日本規(guī)范),不符合規(guī)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(shù)據(jù)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(jīng)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(shù)時就已發(fā)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(fā)揮作用。而碳纖維布的纖維在粘貼后處于曲線狀態(tài),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(chǎn)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(fā)展才能得到充分的發(fā)展。? 
可見經(jīng)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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