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粘贴钢板加固设计

为了提高桥梁结构的抗弯能力, 一般在构件的受拉缘的表面粘贴钢板, 使钢板与原结构形成整体来受力, 此时以钢板与混凝土粘结处的混凝土局部抗剪切强度控制设计。 合理与安全的设计应控制在钢板发生屈服变形前, 粘结处混凝土不出现剪切破坏。 当桥梁结构的主拉应力区斜筋不足, 为了加固和增加结构的抗剪切强度时, 可将钢板粘贴在结构的侧面, 并垂直于剪切裂缝的方向斜向粘贴(斜度一般为 45°~60°), 以承受主拉应力。 补强设计时, 钢板可作为钢筋的断面来考虑, 将钢板换算成钢筋, 原有构件承受恒载与活载, 增加的钢板承受原有构件承受不了的那部分活载。 在构件设计时, 加固用的钢板可按实际需要采用不同的形状, 但钢板的厚度必须比计算出的厚度大些。 用于抗弯能力补强的钢板尺寸应尽可能薄而宽、 厚度一般为 4~6 mm, 较薄的钢板可有足够的弹性来适应构件表面形状。

用于抗剪能力提高的钢板厚度宜厚点, 可依设计而定, 一般采用 10~15 mm。设计钢板长度时, 应将钢板的两端延伸到低应力区, 以减少钢板锚固端的粘结应力集中, 防止粘结部位构件出现裂缝或粘贴钢板被拉脱现象的发生。 粘钢法加固桥梁, 如何确保钢板和外加固构件形成整体受力是加固成功与否的关键, 所以,在补强设计时, 除应考虑钢板具有足够的锚固长度、 粘结剂具有足够的粘结强度和耐久性外, 为避免钢板在自由端脱胶拉开, 端部可用夹紧螺栓固定, 或设置 U型箍板、 水平锚固板等, 并在钢板上按一定的距离用螺栓固定, 确保钢板与混凝土之间的粘结力满足抗拉或抗剪强度的需要。


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多层粘钢加固应用探讨结构由于使用年限增长、使用功能的改变,会出现耐久性降低、承载力不足的情况,终产生结构病害。近年来,随着我国建筑的老龄化的加剧,包括房屋、桥梁、隧道等结构在内,病害发生率正呈现上升的趋势。结构加固的兴起,为病害结构带来了解决方案,对资源的可持续发展有着重要意义。

粘钢加固是当前结构加固中常用的方法之一,它利用高强度结构胶粘剂,将钢板粘贴至混凝土表面,与混凝土共同受力达到加固补强的目的。粘钢加固优点多,适用范围广,在各个领域中都有应用。长久以来,由于利用钢板与碳纤维布加固有较高的相似程度,因此二者经常被互相参照、对比。碳纤维布加固中,存在多层运用的情况,粘钢加固是否同样适用呢?

粘钢厚度的确定

在粘钢加固中,加固钢板的厚度与截面承载力提高幅度有直接的关联。钢板厚度的计算过程,类似于钢筋混凝土结构中钢筋的用量计算。当采用钢板对混凝土受弯构件加固例如混凝土梁加固时,首先需要通过加固后构件弯矩值求出混凝土受压区高度,再通过受压区高度计算出加固钢板所需截面面积,后根据梁体宽度确定合理钢板宽度,算出所需钢板厚度。

经过上述计算过程,便可以求证出钢板的厚度,结构加固方案,但并不能够代表可以增加钢板厚度来制的提高结构承载力。钢板过厚,易导致钢板与混凝土基材间发生粘结的劈裂破坏,使加固失效;另一方面考虑到结构整体的安全性,以及控制加固后构件的裂缝与变形,钢板的厚度不应大于10mm。

多层粘钢加固分析

从钢板厚度的要求我们可以看出,多层钢板要比多层碳布限制更多,而对于钢板来说,无论是单层钢板还是多层钢板,厚度上同样都有10mm的高限制,为何还要采用多层钢板?这是由于根据大量工程经验来看,厚度较高的钢板,不宜采用人工施工的方式,规范也要求,采用人工涂胶粘贴钢板的厚度不应大于5mm,大于5mm的情况下,应采用压力注胶的形式,与外粘型钢加固法较为类似。

也就是说,当我们根据计算,得出5mm厚钢板无法满足加固需求时,若要采用单层钢板的形式,就需要采用注胶机进行注胶施工,相对常规粘钢加固来说要稍显繁琐。多层粘钢,便在一定程度上弥补了这样的问题,在实际操作中,也有较多的使用。

然而,多层粘钢是否能够起到理想效果,还是有待商榷的。类似于多层碳布,多层粘钢从第二层起(包含第二层),钢板提供的强度便会发生折减,造成同样10mm厚,南山加固,多层粘钢提供强度低于单层粘钢提供强度的现象;受弯构件粘贴钢板时,钢板两端由于边缘效应会产生应力集中,是粘钢中薄弱的部位,尤其对于多层粘钢更是如此,因此在多层粘钢加固中,必须高度重视钢板端部锚固措施,防止发生剥离破坏。

多层粘钢加固,对于所用粘钢胶,也是一种考验。胶体性能直接影响到钢板是否能与基材形成整体,以及钢板与钢板间不发生剥离破坏有直接关系。


粘钢加固的两大特点

1、粘钢加固能够在不改变原有结构尺寸的情况下,顺利进行施工,并且可以在重量方面不增加也同样能改变原来建筑结构的承载力,可以进行简单的施工。在施工过程中可以保证简单快捷,全提升加工的效率。

2、粘钢加固可以是钢结构和混凝土进行充分的粘合,融为一体,基本上可以试想两者的行者进行相互交融,因而一般固化的时间较短,可以在短的时间投入使用。所以粘钢加固也是一种比较快速并且可行度比较高的建筑加固方案。



除了以上两点之外,粘钢加固还有很多的特点:

(1)设计方法简单,施工操作安全有效,加固效果可靠

(2)可根据需要对构件的抗弯等能力进行补强,显著提高强度韧性,恢复承载能力,结构加固公司,延长使用寿命。

(3)粘合材料早起强度提高快,养护24小时后即可达到终强度的百分之九十,4天达到大的强度。

(4)钢板粘合部位的混凝土体受到约束,能控制已经有的裂纹的扩展,防止新的裂纹产生。


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