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桥梁粘钢加固应用与技术

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桥梁粘钢加固技术

一、粘钢加固的原因
  粘钢在具有强度高 、延性好、重量轻等一系列不可替代优点的同时, 也存在着防锈及防火性能差的弱点。调查研究表明,大气中的水分在钢材上形成的水膜是引起腐蚀的决定因素, 而大气相对温度及侵蚀性介质和二氧化碳等的含量则是影响腐蚀的重要因素。在常温下,一般钢材的腐蚀临界湿度为6 O %一 7 O %——即大气相对湿度超过此临界值,钢材的腐蚀速度会成倍甚至几倍的增加。 而大量的粘钢所处的环境是含二氧化硫的工业大气,有时建筑物所处小环境湿度达百分之9 0以上,或有多种侵蚀介质作用。对粘钢构件进行加固和检测,为了保证粘钢构件的使用安全性能,或满足因为生产工艺改变。

二、粘钢需加固补强的常见原因有以下几点:
  2.1.由于设计或施工中造成粘钢缺陷,使得结构或局部的承载能力达不到设计要求,如焊缝长度不足,杆件切口过长,使截面削弱过多等。
  2. 2结构经长期使用,出现不同程度的锈蚀、磨损或节点受削弱等,达不到设计要求。
  2.3由于使用条件发生变化,结构上荷载增加,原有结构不能适应。
  2.4使用的钢材质量不符合要求。
  2.5意外自然灾害对结构损伤严重。
  2.6由于地基基础下沉,引起结构的变形和损伤。
  2.7有时出现结构损伤事故,需要修复。如果损伤是由于荷载超过设计值或者材料质量低劣,或者是构造处理不当,那么修复工作也带有加固性质。

三、粘钢加固的主要方法
  3.1粘钢加固可以改变结构计算图形对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固: a.增加支撑形成空间结构并按空间结构验算; b.加设支撑增加结构刚度, 或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性; C.增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性; d.在排架结构中重点加强某一列柱的刚度, 使之承受大部分水平力, 以减轻其他柱列负荷; e.在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固: a.改变荷载的分布, 例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载; b.改变端部支承情况, 例如变铰接为刚结; C.增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构; d.调整连续结构的支座位置; e、将结构变为撑杆式结构;f、施加预应力。对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固: a.增设撑杆变桁架为撑杆式结构; b.加设预应力拉杆。
  粘钢的加固方法有,减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。

  3.2改变结构计算图形。改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固。改变结构计算图形的一般加固方法有:(1)对结构可采用:增加支撑形成空间结构并按空间结构验算、加设支撑增加结构刚度,或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其它柱列负荷、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。(2)对受弯杆件可采用:改变荷载的分布,例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载、改变端部支承情况,例如变铰接为刚结、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构、调整连续结构的支座位置、将结构变为撑杆式结构、施加预应力。等的改变其截面内力的方法进行加固。
  3.3加大构件截面的加固:采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。
  3.4连接的加固与加固件的连接:粘钢连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择,应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。粘钢加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。
  3.5裂纹的修复与加固:结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。

四、粘钢加固技术的应用与发展
  4.1.钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固法用钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固钢筋混凝土结构, 虽然已有20 多年的研究历史, 但在土木工程中的应用仍处于开创性研究阶段, 国内在这方面的研究更属刚起步。但用无机复合砂浆(或水泥砂浆)粘贴钢丝网加固钢筋混凝土构件的方法, 比起用有机胶做粘结剂的方法有其独有的优势(砂浆与基材间有更好的相容性、协调性、相互渗透性, 而且比有机加固片材抗老化、耐火、耐久性更好), 其应用前景较好。
  4.2. 纤维复合材料加固法的发展趋势纤维复合材料加固法引入我国时间还很短, 但已显著地显现出其优势, 成为科研院所、大专院校研究的热点, 并得到了广泛的实际应用。尤其是粘贴纤维加固法较成熟, 应用也比预应力纤维加固法及嵌入式纤维加固法广泛。根据研究现状, 这三种纤维加固方法有待解决的共同问题主要有以下几方面: 1)纤维材料加固构件的长期受力性能的深入研究; 2)纤维材料对节点加固性能的研究; 3)用纤维加固的结构在较高温度下强度严重退化, 如何改进加固材料性能和加固构件的防火耐温措施是有待研究的课题; 4)加强非碳纤维(玻璃纤维、芳纶纤维)材料加固构件的试验及理论研究; 5)抗疲劳加固问题的理论研究; 6)如何简化施工工艺,加强质量保证, 降低工程造价是一件十分紧迫的事情。纤维嵌入式加固法在国外研究较多, 在国内则刚刚起步, 其有待研究的问题较多, 主要有加大纤维嵌入式加固法的试验及理论研究、新型粘结材料的研究、粘结材料对界面粘结能力的研究、界面粘结破坏及劈裂破坏时截面受弯承载力的研究等。

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