钢结构加固方法大揭秘:局部与全面加固,改变计算图形最有效

   日期:2024-10-17     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:386    
核心提示:钢结构加固的主要方法有:增加或加强支承体系,也是对结构体系加固的有效方法。二、钢结构损害的主要因素及加固技术措施2.2钢结构的加固技术措施主要有三种:3.1传统的钢结构加固存在的问题:因此,寻求经济高效的钢结构加固技术既是土木工程领域亟待解决的技术问题,又是一个关系到社会可持续发展的问题。

钢结构加固的主要方法有:

减轻荷载、改变计算图形、增加原结构构件的截面和连接强度、防止裂纹扩展等。

当有成熟的经验时,也可以采用其他加固方法。确定需要加固的钢结构,根据损伤范围一般分为局部加固和全面加固。

局部加固是对承载能力不足的杆件或连接节点进行加固。有增加杆件截面、减少杆件自由长度、加强连接节点等方法。

综合加固是加强整体结构。加固方法有两种:不改变结构静力计算的图解加固法和改变结构静力计算的图解加固法。

增设或强化支撑体系也是强化结构体系的有效方法。

增加原构件截面的加固方法是最费材料和劳力的方法(但往往是可行的方法);改变计算图的方法是最有效且多样的,成本也大大降低

1、确定加固方案前,应收集以下信息:

(一)原结构竣工图(含修改图)及验收记录。

(2)钢材材质报告原件或现场材质检验报告复印件。

(三)原结构件的制作、安装及验收记录。

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(4)原始结构设计计算表。

(五)结构或者构件损坏情况的检验报告。

(6)现有实际荷载和加固后新增荷载数据。

2、钢结构损坏的主要因素及加固技术措施

2.1 造成钢结构损坏的主要因素有:

(1)荷载变化、超期服役、规格和工艺变更等造成的结构承载力不足;

(2)构件因各种事故而变形、扭曲、损坏、凹陷等,造成构件断面弱化、杆件翘曲、连接处开裂等;

(3)因温差引起的部件或连接件的变形、开裂、翘曲;

(4)化学物质侵蚀和电化学腐蚀导致钢结构件截面弱化;

(5)其他包括设计、生产、施工中的错误,以及使用过程中的违规使用和操作等。本文来自钢结构联盟

2.2 钢结构加固技术措施主要有以下三项:

(1)截面加固法:用钢材对零件或沿构件全长进行加固钢结构加固技术,将它们连接成一个整体,使它们共同承受受力;

(2)改变计算图:增加附加支撑,调整荷载分布,降低超静定结构支撑的内力水平、力位移,降低应力峰值;

(3)预应力拉索法:采用高强拉索对结构中的薄弱环节进行加固或提高结构的整体承载力、刚度和稳定性。

3、预应力钢筋钢结构技术

3.1传统钢结构加固存在的问题:

焊接加固时,高温效应会降低焊件的组织和性能;而且焊缝难免会出现缺陷,产生新的裂纹;焊接结构内部会存在残余应力,结合其他影响可能会导致裂纹。焊接使结构形成一个连续的整体。一旦裂缝变得不稳定并扩大,就可能破裂到底,引发重大事故。

采用螺栓连接需要在破损区域附近的基材上开孔,削弱了截面并形成新的应力集中区域;普通螺栓在动载作用下容易松动,高强度螺栓容易出现应力松弛,降低了结构的修复效果。 。粘钢加固技术是利用专用建筑结构胶将钢板粘贴在钢结构表面,依靠结构胶将它们粘结成一个整体,共同作用,提高结构的承载能力。这些加固方法的共同缺点是结构重量增加较多,钢板难以制成各种复杂形状,运输和安装不方便。钢板容易生锈,影响粘结强度,维护成本高。

3.2粘贴钢筋钢结构的特点:

粘贴加固钢结构是利用粘合剂粘贴在钢结构破损部位的表面,使部分荷载通过粘合剂层转移到表面,减少结构破损部位的应力。粘贴加固技术具有明显的优势:

比强度、比刚度高,加固后原结构自重和原构件尺寸基本不增加;

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复合材料具有良好的抗疲劳性和耐腐蚀性能;

柔性复合材料对于任何封闭结构和形状复杂的增强结构表面具有独特的优势。良好的密封性能降低了泄漏甚至腐蚀的风险;

其简单、易实现、成本低、效率高。也可在狭小的空间内施工,特别适合现场维修;

施工过程中无明火,适合各种特殊环境。

3.3预应力钢筋的优点:

无需卸货、无需停产即可进行加固工作;

施加预应力可以直接减少变形,快速消除多余应力和内力峰值;

与非预应力方法相比,可以消除应力滞后现象,充分利用高强度的特点,提高加固效率。

与可靠的锚固结合,可减少粘结界面的剥离应力,避免整体剥离,提高加固的可靠性;

降低加固成本和使用成本。

4、纤维布安装流程

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4.1 表面处理:

(1)先用粗砂纸打磨元件的粘接区域,清洁元件表面,用丙酮或酒精溶液擦洗表面,除去污染物,让其干燥,用粘合剂浸润表面。

(2)在设计要求的位置钻孔,并远离待加固部位,以免造成二次损坏;

(3)在纤维布表面涂上胶水,初步密封纤维束之间的缝隙,待胶水稍干后,再浇注;

(4)待胶水稍干后,第二次施加预应力至设计的控制应力(利用挤压效应提高粘接质量),并用胶水充分浸湿纤维束,提高接头工作性能。

(5)常温下放置48小时(温度较低时应适当延长时间),待胶水完全硬化后,剪掉多余的螺丝钢结构加固技术,并根据结构的实际要求进行表面保护处理。本文来自钢结构联盟

4.2 预应力钢筋的设计计算原则预应力钢筋钢结构除符合一般钢结构加固导则和规定外,还具有以下特点:

(1)进行静力计算时,首先必须确定一些与调整应力有关的参数,如辅助平衡力的大小、预应力的大小、预应力卸载弯矩的值、预应力的位移值等。支撑标高等;

(2)调整应力时需要确定合理的载荷值或应力水平。也就是说,在加固结构时,需要分析判断是否需要将结构完全卸载,或者卸载到一定程度。

4.3 加固结构设计计算应遵循下列原则:

(1)增强部分和被增强部分均在材料的弹性范围内受力,并同时达到材料在载荷作用下的强度设计值;

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(2)充分发挥材料的强度潜力,钢筋的预应力程度可以将钢筋部分的应力卸载至其反向应力的极值;

(3)预应力筋设计时还应考虑预应力荷载系数、预应力损失系数、工况系数、荷载系数等。

5、预应力钢筋钢结构施工工艺及步骤

预应力钢筋钢结构解决方案可分为两种:

第一种是直接粘贴法。两端锚固、预应力后,通过粘合剂粘贴在钢结构表面。一般适用于表面比较平整的拉杆,用于对构件或其部分进行加固;

第二种是用束作为预应力拉索来调节应力,一般适用于整个结构的整体加固。

5.1材料选择:PAN基碳纤维主要用于结构加固。极限强度可达3500MPa,弹性模量约为2.35×109MPa。树脂体系采用环氧材料。

5.2设计:根据待修复结构的受力特性、力传递路径和应力应变场,确定布的数量、尺寸和铺设方向。纤维方向应与受损构件最大应力方向一致。如果损伤区域处于复杂应力状态,则纤维取向和铺放顺序应与受控主应力方向一致。

5.3嵌入式预应力张拉技术:钢结构加固的特殊性,需要简单的预应力应用方法。传统的预应力应用方法往往是先张拉后锚固,需要相对复杂的张拉设备和相应的反力装置。锚固过程中预应力损失也比较大。嵌入式预应力张拉技术的特点是先锚固后张拉。采用构件本身和前期锚固作为张拉力装置,无需复杂的张拉设备。嵌入式预应力张拉技术可分级施加预应力,对粘结层产生挤压作用,提高粘结的可靠性。同时,由于采用先锚固后张拉技术,预应力损失小,方法简单有效。

总结:

建筑工程中的钢结构不可避免地存在各种缺陷和损坏。在荷载、环境等因素的影响下,材料发生变化,引起宏观力学性能恶化,导致钢结构工程事故的发生。为了保证结构的安全运行并延长其使用寿命,必须对损坏的构件进行更换或加固。更换这些部件会造成很大的浪费,影响结构的正常使用。同时,结构损伤具有局部性、多发性,这些结构在损伤发生时不可能立即退役。因此,寻求高性价比的钢结构加固技术不仅是土木工程领域亟待解决的技术问题,也是关系到社会可持续发展的问题。

 
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