評論鋼筋混凝土結構加固新技術
發布時間:2014-08-05
論文關鍵詞:RC結構,
抗震加固, 應用評述, 論文摘要:對RC
結構加固新技術(FRP加固、鋼絲網水泥砂漿加固、預應力
加固技術以及消能減震加固)加固特點、應用範圍以及應用前景進行詳細評述,指出
加固方案確定應根據不同結構、構件特點並充分考慮結構和構件的性能水平和性能目標,其結論可供類似工程借鑒。
1 研究背景
當工程結構遭受地震破壞,或由於結構設計與施工失誤、建築物使用功能變更與增層、老舊建築設防標準過低、
抗震規範條款變動等因素都必須對結構進行
抗震加固,以提高結構的
抗震性能。對於大量既有建築,特別是GBJ11-89
抗震規範實施以前建造的建築,均需要進行
抗震鑒定與加固。因此,為了有效減輕地震災害,在研究結構
抗震設計理論與方法的同時,還應該加強對既有建築
抗震加固方法的研究。
2 RC
結構加固新技術研究進展。
以往
抗震加固是以結構的安全性為重點,而對建築外觀、使用功能甚至施工周期很少顧及。隨著我國經濟實力的增強,
抗震加固新技術的出現,
抗震加jia固gu手shou段duan愈yu來lai愈yu多duo,給gei工gong程cheng師shi以yi充chong分fen發fa揮hui的de餘yu地di,現xian將jiang有you代dai表biao性xing幾ji種zhong加jia固gu方fang式shi進jin行xing綜zong述shu,著zhe重zhong論lun述shu其qi適shi用yong範fan圍wei以yi及ji應ying用yong前qian景jing,以yi便bian為wei相xiang關guan工gong程cheng提ti供gong借jie鑒jian。
2.1FRP
抗震加固技術。
纖維增強塑料(FRP)近年來利用航天、航(hang)空(kong)工(gong)業(ye)取(qu)得(de)的(de)成(cheng)就(jiu),在(zai)民(min)用(yong)建(jian)築(zhu)領(ling)域(yu)的(de)開(kai)發(fa)和(he)應(ying)用(yong)中(zhong)受(shou)到(dao)很(hen)大(da)重(zhong)視(shi),進(jin)行(xing)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)研(yan)究(jiu),取(qu)得(de)了(le)很(hen)大(da)的(de)進(jin)展(zhan)。具(ju)有(you)許(xu)多(duo)優(you)點(dian),作(zuo)為(wei)混(hun)凝(ning)土(tu)
結構加固和修補材料,得到廣泛應用,開辟了一條高效、方便、經濟的加固修補
混凝土結構的新途徑。
2.1.1 FRP加固特點。
FRP具有強度高(2500~3550MPa)、性能好(抗蝕)、重量輕(比重1.8g/cm3)、厚度薄(每層厚0.1~0.21mm)的優點,基本不增加結構尺寸、結構自重以及不影響結構外觀,在結構的修補和加固中得到越來越廣泛的應用,尤其具有以下技術優勢:gaoqianggaoxiao,shigongjianjie,shigongzhouqiduan,shigongjijushao,caozuojiandan,juyoujijiadenaifushixinghenaijiuxing,shiyongmianguang,shigongzhiliangrongyibaozheng,duijiegoudeyingxiangxiao。
不足之處:(1)彈性模量低 (2)環氧樹脂的耐火性與耐高溫性能差(3)延性不足(4)環氧樹脂層傳遞的剪力有限。
2.1.2 FRP
加固技術研究方向。
FRP加(jia)固(gu)中(zhong)的(de)缺(que)陷(xian)在(zai)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)限(xian)製(zhi)了(le)它(ta)在(zai)加(jia)固(gu)領(ling)域(yu)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong),尤(you)其(qi)是(shi)彈(dan)性(xing)模(mo)量(liang)與(yu)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)層(ceng)傳(chuan)遞(di)的(de)剪(jian)力(li)兩(liang)方(fang)麵(mian)。因(yin)為(wei)結(jie)構(gou)往(wang)往(wang)不(bu)僅(jin)要(yao)求(qiu)強(qiang)度(du)加(jia)固(gu),還(hai)需(xu)要(yao)剛(gang)度(du)加(jia)固(gu),因(yin)此(ci)應(ying)采(cai)用(yong)預(yu)應(ying)力(li)的(de)
加固方法,即先對FRP施加預應力再外貼到結構上對結構進行加固,能克服FRP材性上的缺點,對結構同時進行有效的強度與剛度加固,並能充分發揮FRP的高強性能,防止發生粘結破壞,從而使得FRP能更廣泛地應用於
結構加固領域。預應力FRP加固受彎構件的試驗及理論研究結果表明,構件開裂荷載與抗彎剛度較非預應力FRP加固的受彎構件有明顯提高,屈服荷載下的撓度與極限荷載下的撓度較非預應力
碳纖維布構件有明顯減小,FRP最大應變較非預應力FRP加固構件有明顯增大,且破壞時沒有粘結破壞跡象,控製適當的預應力水平,並不會引起構件延性不足。
2.2 鋼絲(筋)網水泥砂漿
抗震加固技術。
鋼絲(筋)網水泥砂漿是以鋼絲網或鋼筋網和加筋為增強材料,水泥砂漿為基材組成的薄層結構,鋼絲(筋)網也可以用其他合適的金屬材料代替。與混凝土相比,鋼絲(筋)網水泥砂漿的主要特點是配筋分散性好和骨料顆粒粒徑小,因此,具有更好的抗裂、抗滲和韌性。
2.2.1 鋼絲(筋)網水泥砂漿加固優勢
其技術優勢主要表現在:
(1)施工便捷,施工工效高,不需大型施工機具,無需現場固定設施,施工占用場地少。
(2)具有極佳的耐腐蝕性能及耐久性能。試驗表明,鋼絲(筋)網水泥砂漿加固修補
混凝土結構有良好的耐腐蝕性及耐久性,可以抗拒建築物經常遇到的各種酸、堿、鹽對結構物的腐蝕。
(3)適用麵廣。鋼絲(筋)網水泥砂漿加固修補
混凝土結構可廣泛適用於多種結構類型、結構形狀及多個結構部位的加固修補。
(4)施工質量易保證。由於鋼絲(筋)網比較柔軟,即使加固的結構表麵不是非常平整,也基本可以保證有效粘貼率。
(5)對結構形狀和外觀影響不大。水泥砂漿是一薄層,一般隻有15~25mm左右,基本不增加原結構質量及幾何尺寸。
(6)經濟效益好,價格便宜。每m2鋼絲網價格是FRP的1/15~1/30。
(7)具有很好的耐火性與耐高溫性能。鋼絲(筋)網水泥砂漿是無機材料,解決了FRP加固因使用有機環氧化物而產生的問題。
2.2.2 鋼絲(筋)網水泥砂漿
加固技術研究方向
鋼絲(筋)網水泥砂漿加固的研究在近年來已取得了一定的進展,但與其他許多成熟領域相比,還有許多問題沒有解決。
(1)鋼絲(筋)網水泥砂漿加固研究的一個重大問題是試驗數據仍很缺乏,尤其是在國內,這一問題更加突出。現有的研究大多是集中在對混凝土
梁加固的靜載抗彎性能研究,而對混凝土梁抗剪、hunningtuzhudejingzaishiyanyijidonglixingnenghepilaoxingnengyanjiujishao,shenzhimeiyou。erqiexianyoudeyanjiudoushiyicishouliyanjiu,meiyoukaolvshijijiagudeercishoulixingneng。
(2)雖然有些學者對鋼絲網水泥這種構件本身承載力的計算提出了一些方法,但對於加固後構件的計算沒有係統的研究和分析,限製了這種
加固方法的實際應用。
2.3 預應力
抗震加固技術。zaiqiaolianghejianzhuwujiagulingyuzhong,tiwaiyuyinglijiagufayiyulaiyushoudaorenmendeguanzhu,takefulecaiyongqitafangfajiagucailiaozhongpubiancunzaideyinglizhihouderuodian,baozhenglexinjiucailiaohejiegoudezhengtixingyuxietonggongzuo。gongchengshijianbiaomingcaiyongyuyinglifajiaguqiaolianghejianzhuwubujinnengtigaoqichengzaili,haikeyijianxiaonaoduheliefengkuandu,tigaojiegoudedanxinghuifuli,bingqiejuyoushigongfangbian,buzhanyongkongjiandengtedian。
體外預應力技術在設計理論還是材料設備、
施工工藝上都取得了一定的進展,應用範圍從早期PC橋梁拓展到了
建築結構,從新建結構拓展到了結構的
加固改造和臨時性預應力結構或施工臨時性鋼索。除此之外,體外預應力的應用範圍還不僅僅局限於
混凝土結構。pingjiajiegoushejidejibenyuanzezhiyijiushikangaijiegouxingshishifounenggouchongfenfahuicailiaodelixuetexing,tongguoyunyongtiwaiyuyinglisuo,renhejuyouheliyasuotexingdecailiaodoukeyibeilianjieqilai,zaishidangdeyingyonghuanjingzhongshiyizhonghelidejiegouxingshi。zaigongchengshijianzhong,tiwaiyuyinglijicongdanchunyingyongyu
混凝土結構拓展到了鋼結構,木結構,磚石結構等等,充分證明了其在結構體係方麵的優勢。
2.4 消能減震
加固技術。
由姚冶平提出的該技術目前已被成功地應用於工程中,至今已開始消能減震研究的國家超過25個,工程應用例子已超過300多例。結果表明,消能減震具有較大經濟效益和社會效益,必將成為21世紀主要的結構
抗震體係之一。
xiaonengjianzhenshizaijiegoukangceligoujianzhongshezhixiaonengbujian,tongchangyouzuniqidengzucheng,tongguoqijububianxingtigongfujiazuniyihaosanhuoxishouyoudizhenshurujiegouzhongdenengliang,jianshaozhutijiegoudizhenfanying,dadaoyuqi
抗震加固的目的。在消能減震結構體係中,消能(阻尼)裝zhuang置zhi或huo元yuan件jian在zai主zhu體ti結jie構gou進jin入ru非fei彈dan性xing狀zhuang態tai前qian率lv先xian進jin入ru耗hao能neng工gong作zuo狀zhuang態tai,充chong分fen發fa揮hui耗hao能neng作zuo用yong,耗hao散san大da量liang輸shu入ru結jie構gou體ti係xi的de地di震zhen能neng量liang,從cong而er有you效xiao地di保bao護hu主zhu體ti結jie構gou使shi其qi不bu再zai受shou到dao損sun傷shang或huo破po壞huai。試shi驗yan表biao明ming,消xiao能neng減jian震zhen裝zhuang置zhi可ke以yi有you效xiao消xiao耗hao地di震zhen總zong輸shu入ru能neng量liang,這zhe種zhong設she計ji減jian震zhen機ji理li明ming確que,效xiao果guo顯xian著zhu,安an全quan可ke靠kao,經jing濟ji合he理li,適shi用yong範fan圍wei廣guang和he維wei護hu方fang便bian等deng特te點dian。消xiao能neng減jian震zhen技ji術shu既ji適shi用yong於yu新xin建jian
建築結構,又可用於已有建築物的
抗震加固、維修。
消能器的布置應考慮結構的工作性能、建jian築zhu功gong能neng和he經jing濟ji等deng要yao求qiu,綜zong合he比bi較jiao選xuan擇ze相xiang對dui較jiao好hao的de方fang案an。對dui於yu給gei定ding的de結jie構gou,在zai消xiao能neng數shu量liang一yi定ding的de情qing況kuang下xia,可ke根gen據ju可ke控kong度du的de概gai念nian,采cai用yong最zui優you放fang置zhi的de順shun序xu逼bi進jin法fa來lai確que定ding消xiao能neng支zhi撐cheng的de最zui優you布bu置zhi方fang案an。將jiang層ceng間jian變bian形xing的de均jun方fang值zhi定ding義yi為wei最zui優you位wei置zhi指zhi數shu。
2.5 隔震
加固技術。
該方法是隔震技術在
抗震加固領域中的應用,通過隔震層的設置將地震變形集中到隔震層上,以減小上部結構地震反應 。