钢结构加固的主要方法有:
可以进行减轻荷载的操作,也可以改变计算图形,还可以加大原结构构件的截面以及连接强度,并且阻止裂纹扩展等。当存在成熟经验的时候,还能够采用其他的加固方法。经过鉴定需要进行加固的钢结构,依据损害的范围通常分为局部加固和全面加固。
局部加固针对某承载能力不足的杆件或连接节点处进行加固。它包含增加杆件截面法、减小杆件自由长度法以及连接节点加固法。
全面加固是针对整体结构进行的加固。加固方法分为两类,一类是不改变结构静力计算图形的加固法,另一类是改变结构静力计算图形的加固法。
增加或加强支承体系也是对结构体系加固的有效方法。
增加原有构件截面这种加固方法钢结构加固方法,它是最费料且最费工的方法,不过往往是可行的;而改变计算简图的方法,它最为有效,并且方法多种多样,其费用也有了很大程度的下降。
确定加固方案前,应搜集下列资料
1)原有结构的竣工图(包括更改图)及验收记录。
2)原有钢材材质报告复印件或现场材质检验报告。
3)原有结构构件制作、安装验收记录。
4)原有结构设计计算书。
5)结构或构件破损情况检查报告。
6)现有实际荷载和加固后新增加荷载的数据。
钢结构损害的主要因素及加固技术措施
钢结构损害的主要因素有:
荷载发生变化会导致结构承载力不足;超期服役会致使结构承载力不足;规范和规程改变也会造成结构承载力不足。
构件因各种意外而出现变形、扭曲、伤残以及凹陷等情况,这会导致构件的截面被削弱,杆件发生翘曲,连接出现开裂等现象。
3)温差作用下引起构件或连接变形、开裂和翘曲;
化学物质侵蚀会产生腐蚀,电化学腐蚀也会致使钢结构构件截面削弱。
其它方面包含设计过程中的失误、生产过程中的失误、施工过程中的失误,以及在服役期中出现的违规使用和违规操作等情况。
钢结构的加固技术措施主要有三种:
截面补强法是在局部进行钢材补强,或者沿构件全长进行钢材补强,将其连成整体,让它们共同受力。
改变计算简图的方式如下:增设附加支承,以此来调整荷载的分布情况,进而降低内力水平。同时,对超静定结构的支座进行强迫位移,以达到降低应力峰值的目的。
预应力拉索法的作用在于,通过利用高强拉索来加固结构的薄弱环节,同时也能够提高结构的整体承载力、刚度和稳度。
预应力加固钢结构技术
传统的钢结构加固存在的问题:
焊接进行加固时,高温的作用会让焊接部位的组织以及性能变差。并且焊缝肯定存在缺陷,进而会产生新的裂纹。焊接结构的内部存在着残余应力,这种残余应力与其他作用相结合的话,就有可能引发开裂。焊接使得结构形成了连续的整体,一旦裂缝出现失稳扩展的情况,就有很大可能会一直断裂到底,从而引发重大事故。
采用螺栓连接时,需在损伤部位附近的母材上开孔,这会削弱截面,进而形成新的应力集中区;普通螺栓在动载作用下容易松动,高强螺栓容易发生应力松弛现象,这会降低结构的修补效果。粘钢加固技术是在钢结构表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板,通过结构胶使钢板粘结成整体并共同工作,以此来提高结构承载力。这些加固方法有一个共同的缺点,那就是会使结构的重量大幅增加。同时,钢板不容易被制作成各种复杂的形状,在运输和安装方面也存在不便之处。此外,钢板容易发生锈蚀钢结构加固方法,这会影响粘结强度,并且维护费用较高。
预应力加固的优点:
1)加固工作可在不卸载、不停产的条件下进行;
2)施加预应力可直接减小变形,迅速消除超逾应力和内力峰值;
与非预应力的方式相比,能够消除应力滞后这种现象,能够充分利用高强的特性,进而提高加固的效率。
结合可靠的锚固方式,能够降低粘结界面的剥离应力,这样就可以避免整体剥落的情况发生,从而提高加固的可靠性。
5)降低加固费用和使用成本。
预应力加固钢结构施工工艺及步骤
预应力加固钢结构方案可分为两种,
一是采用直接粘贴法,先将两端进行锚固并施加预应力,接着通过胶粘剂把它粘贴在钢结构的表面;这种方法通常适用于构件表面较为平整的拉杆,可对构件或其局部进行加固;
二是把束当作预应力拉索来调整应力,这种方式通常适用于对整个结构进行整体加固。
选材方面,在进行结构加固时,主要选用的是 PAN 基碳纤维。这种碳纤维的极限强度能够达到 3500MPa,其弹性模量大约为 2.35×109MPa。而树脂体系则采用的是环氧类材料。
设计时,要依据待修补结构的受力特点、传力路径以及应力 - 应变场,来明确布的用量、尺寸以及铺设方向等。需让纤维方向尽可能与损伤构件中最大受力方向保持相同。倘若损伤部位处于复杂应力状态,那么纤维取向和铺层顺序就应尽量与控制主应力方向保持一致。
嵌入式预应力张拉技术具有特殊性,钢结构加固需要简便的预应力施加方式。传统预应力施加方式为先张拉后锚固,需相对复杂的张拉机具和相应反力装置,锚固时预应力损失较大。而嵌入式预应力张拉技术的特点是先锚固后张拉,以构件本身和先前的锚固作为张拉受力装置,无需复杂张拉机具。嵌入式预应力张拉技术能够分次进行预应力的施加。它可以对粘结层产生挤压的效果,进而提升粘贴的可靠性。并且,由于采用了先锚固后张拉的技术,预应力的损失较小,这种方法既简便又有效。
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