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工程技術

淺談鋼結構的加固方法

來源:admin瀏覽量:發布時間:2018-09-20


江苏快三有什么规律 www.agqnsa.com.cn 【摘 要】鋼結構加固的主要方法有:減輕荷載、改變結構計算圖形、加大原結構構件截面和連接強度、阻止裂紋擴展等。當有成熟經驗時,亦可采用其它加固方法。本文對鋼結構的加固方法進行了詳細的闡述。 

【關鍵詞】鋼結構;加固方法 

1.改變結構計算圖形 改變結構計算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節點性質和邊界條件,增設附加桿件和支撐、施加預應力、考慮空間協同工作等措施對結構進行加固的方法;改變結構計算圖形的一般加固方法:

1.1對結構可采用下列增加結構或構件的剛度的方法進行加固 

1.1.1增加支撐形成空間結構并按空間結構驗算。 

1.1.2加設支撐增加結構剛度,或者調整結構的自振頻率等以提高結構承載力和改善結構動力特性。

1.1.3增設支撐或輔助桿件使結構的長細比減少以提高其穩定性。

1.1.4在排架結構中重點加強某一列柱的剛度,使之承受大部分水平力,以減輕其它柱列負荷。 

1.1.5在塔架等結構中設置拉桿或適度張緊的拉索以加強結構的剛度。

1.2對受彎桿件可采用下列改變其截面內力的方法進行加固

1.2.1改變荷載的分布,例如將一個集中荷載轉化為多個集中荷載。

1.2.2改變端部支承情況,例如變鉸接為剛結。 

1.2.3增加中間支座或將簡支結構端部連接成為連續結構。

1.2.4調整連續結構的支座位置。

1.2.5將結構變為撐桿式結構。

1.2.6施加預應力。

1.3對桁架可采取下列改變其桿件內力的方法進行加固

1.3.1增設撐桿變桁架為撐桿式結構。

1.3.2加設預應力拉桿。

2.加大構件截面的加固 采用加大截面加固鋼構件時,所選截面形式應有利于加固技術要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。 

3.連接的加固與加固件的連接 鋼結構連接方法,即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強度螺栓連接方法的選擇,應根據結構需要加固的原因、目的、受力狀況、構造及施工條件,并考慮結構原有的連接方法確定。 鋼結構加固一般宜采用焊縫連接、摩擦型高強度螺栓連接,有依據時亦可采用焊縫和摩擦型高強度螺栓的混合連接。當采用焊縫連接時,應采用經評定認可的焊接工藝及連接材料。 

4.裂紋的修復與加固 結構因荷載反復作用及材料選擇、構造、制造、施工安裝不當等產生具有擴展性或脆斷傾向性裂紋損傷時,應設法修復。在修復前,必須分析產生裂紋的原因及其影響的嚴重性,有針對性地采取改善結構實際工作或進行加固的措施,對不宜采用修復加固的構件,應予拆除更換。 鋼結構加固的主要方法有:減輕荷載、改變計算圖形、加大原結構構件截面和連接強度、阻止裂紋擴展等。當有成熟經驗時,也可采用其他的加固方法。經鑒定需要加固的鋼結構,根據損害范圍一般分為局部加固和全面加固。局部加固是對某承載能力不足的桿件或連接節點處進行加固,有增加桿件截面法、減小桿件自由長度法和連接節點加固法。全面加固是對整體結構進行加固,有不改變結構靜力計算圖形加固法和改變結構靜力計算圖形加固法兩類。增加或加強支承體系,也是對結構體系加固的有效方法。增加原有構件截面的加固方法是最費料最費工的方法(但往往是可行的方法);改變計算簡圖的方法最有效且多種多樣,其費用也大大下降。

5.步驟/方法

5.1確定加固方案前,應搜集下列資料 

5.1.1原有結構的竣工圖(包括更改圖)及驗收記錄。

5.1.2原有鋼材材質報告復印件或現場材質檢驗報告。 

5.1.3原有結構構件制作、安裝驗收記錄。

5.1.4原有結構設計計算書。

5.1.5結構或構件破損情況檢查報告。

5.1.6現有實際荷載和加固后新增加荷載的數據。

5.2鋼結構損害的主要因素及加固技術措施

5.2.1鋼結構損害的主要因素有:(1)由荷載變化,超期服役,規范和規程改變導致結構承載力不足;(2)構件由于各種意外產生變形、扭曲、傷殘、凹陷等,致使構件截面削弱,桿件翹曲,連接開裂等;(3)溫差作用下引起構件或連接變形、開裂和翹曲;(4)由于化學物質的侵蝕而產生腐蝕以及電化學腐蝕致使鋼結構構件截面削弱;(5)其它包括設計、生產、施工中的失誤及服役期中的違規使用和操作等。

5.2.2鋼結構的加固技術措施主要有三種:(1)截面補強法:在局部或沿構件全長以鋼材補強,連成整體使之共同受力;(2)改變計算簡圖:增設附加支承,調整荷載分布情況,降低內力水平,對超靜定結構支座進行強迫位移,降低應力峰值;(3)預應力拉索法:利用高強拉索加固結構薄弱環節或提高結構整體承載力、剛度和穩度。

5.3預應力加固鋼結構技術 

5.3.1傳統的鋼結構加固存在的問題:焊接加固時,高溫作用使焊接部位的組織及性能劣化;而且焊縫必然存在缺陷,會產生新的裂紋;焊接結構內部存在殘余應力,與其他作用結合可能導致開裂。焊接使結構形成連續的整體,裂縫一旦失穩擴展,就有可能一斷到底,引發重大事故。 采用螺栓連接需要在損傷部位附近的母材上開孔,削弱了截面,形成新的應力集中區;普通螺栓在動載作用下易松動,高強螺栓易發生應力松弛現象,降低了結構的修補效果。粘鋼加固技術是在鋼結構表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板,依靠結構膠使之粘結成整體共同工作,以提高結構承載力。這些加固方法共同的缺點是使結構重量增加很多,鋼板不易制作成各種復雜形狀,運輸和安裝也不方便,且鋼板易銹蝕,影響粘結強度,維護費用高。

5.3.2粘貼加固鋼結構的特點:粘貼加固鋼結構是利用粘結劑將粘貼到鋼結構損傷部位的表面,使一部分荷載通過粘結層傳遞到上,降低了結構損傷部位的應力。粘貼加固技術具有明顯的優勢:(1)比強度和比剛度高,加固后基本不增加原結構的自重和原構件的尺寸;(2)復合材料具有良好的抗疲勞性能和耐腐蝕性能;(3)柔性的復合材料對于任意封閉結構和形狀復雜的被加固結構表面具有特別的優勢。密封性好,減少了滲漏甚至腐蝕的隱患;(4)簡便易行、成本低、效率高,在狹小空間亦可施工,特別適合現場修復;(5)施工過程中無明火,適用于各種特殊環境。 

5.3.3預應力加固的優點:(1)加固工作可在不卸載、不停產的條件下進行;(2)施加預應力可直接減小變形,迅速消除超逾應力和內力峰值;(3)與非預應力方式相比,可消除應力滯后現象,充分利用的高強特性,提高加固效率。(4)結合可靠錨固,可降低粘結界面的剝離應力,避免整體剝落,提高加固的可靠性;(5)降低加固費用和使用成本。

6.總結 建筑工程中的鋼結構不可避免地存在各種缺陷和損傷。在荷載和環境等因素的作用下,材料發生變化,引起宏觀力學性能的劣化,導致鋼結構工程事故。為確保結構安全工作,延長使用壽命就必須對損傷構件進行更換或加固,更換這些構件將造成極大的浪費,而且會影響結構的正常使用。同時,結構損傷具有局部性和多發性特點,這些結構不可能在出現損傷時就立即退役。因此,尋求經濟高效的鋼結構加固技術既是土木工程領域亟待解決的技術問題,又是一個關系到社會可持續發展的問題。