增大截面加固法原理

增大梁截面加固方法與技術(shù)目前，國內(nèi)有相當(dāng)一部分橋梁，在修建年代時，荷載等級僅適應(yīng)當(dāng)年的要求，因而按當(dāng)時荷載等級設(shè)計的橋梁，面對今天交通事業(yè)的發(fā)展，已表現(xiàn)出荷載等級偏低、承載力不足的缺陷，病害逐漸產(chǎn)生和發(fā)展，成為危橋。其主要原因是：原橋鋼筋和截面尺寸偏小，不能滿足當(dāng)今交通需要。當(dāng)梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時，通?？刹捎迷龃髽?gòu)件截面和增加配筋的加固方法。對抗拉強(qiáng)度不足的簡支梁橋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)施工時，可在梁底部或側(cè)面增配補(bǔ)強(qiáng)主筋，或在腹板上增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)箍筋，然后噴涂或澆筑混凝土，從而使梁的抗彎截面增大，以提高梁的承載能力。增大梁截面和配筋加固法的優(yōu)點是，能在橋下施工，不影響交通，加固工作量不大，而且加固的效果也較為顯著。因此，在橋梁結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固中，是一種應(yīng)用較多的方法。增大構(gòu)件截面的途徑有：增大受力鋼筋主筋截面、加大主梁混凝土截面、加厚橋面板和噴錨四種方法。一、 增焊主筋加固法當(dāng)結(jié)構(gòu)因主筋應(yīng)力超過容許范圍，而又受到橋下凈空限制不宜加大截面高度時，可采用只增焊主筋的方法進(jìn)行加固，其加固要點如下。增焊主筋首先鑿開混凝土保護(hù)層，露出主筋，將原箍筋切斷拉直，在把新增鋼筋焊在原主筋上，增焊鋼筋斷頭宜設(shè)在彎矩較小的截面。為減小焊接時的溫度應(yīng)力，應(yīng)采用斷續(xù)雙面焊縫，從跨中向兩端依次施焊。增設(shè)箍筋如果原橋梁的箍筋不足，梁腹出現(xiàn)剪切裂縫，則加固過程中，在增焊主筋的同時，應(yīng)在梁的側(cè)面增加箍筋。具體作法是：在梁腹上埋入銷釘，把補(bǔ)充的箍筋固定起來，并把箍筋埋入橋面板中。卸除部分恒載加固時，為了減少原結(jié)構(gòu)的截面應(yīng)力，是新增加的鋼筋充分發(fā)揮作用，有條件時應(yīng)采取多點頂起措施，將梁頂起或鑿除部分橋面鋪裝，然后再進(jìn)行加固恢復(fù)保護(hù)層鋼筋焊接好并接長箍筋后，應(yīng)重新做好保護(hù)層。材料最好是用環(huán)氧樹脂小石子混凝土（砂漿）或膨脹水泥混凝土（砂漿）。修復(fù)保護(hù)層，通常有三種可供選擇使用的方法：涂抹法、壓力灌注法、噴護(hù)法。采用噴護(hù)法時，應(yīng)采取分層噴護(hù)水泥砂漿，每次噴涂厚度為1-3cm為宜，呆砂漿達(dá)到一定的強(qiáng)度后，最后進(jìn)行表面修整。二、 增大梁肋加固法1、在現(xiàn)有橋梁中，有一部分橋梁是屬于T型截面的橋這類橋常因原截面高度不夠，或面積過小，導(dǎo)致承載力不足，出現(xiàn)了病害。對于這部分橋梁，通常是將梁的下緣加寬加強(qiáng)，擴(kuò)大截面，并在新混凝土截面中增設(shè)受力主筋。在靠近支座處，主筋上彎，與原結(jié)構(gòu)主筋相焊接。在澆筑新混凝土截面時，為了保證新舊混凝土之間有良好的粘結(jié)，須在澆筑混凝土之前，先將結(jié)合部位的舊混凝土鑿毛，露出骨料，清洗干凈。同時每隔一定距離早露出主筋，以便通過錨固鋼筋將新增加的主筋與原結(jié)構(gòu)中的主筋相接。新增加的混凝土一般采用懸掛模板現(xiàn)場澆筑。下面，以一片T形梁加固為例。其方法是在T形梁梁肋下新澆一馬蹄形斷面。馬蹄形兩側(cè)比梁肋寬5cm，其上口高于肋底。馬蹄形斷面內(nèi)新加的4根主筋預(yù)先按設(shè)計圖彎成元寶形，再把上下兩層鋼筋與用5mm鋼筋板彎成的箍筋焊成骨架，并在原梁梁肋下端每隔70cm左右鑿去保護(hù)層，然后把新加上的主筋連同鋼板箍筋電焊在原梁主筋上。新澆的梁肋從距梁端94cm處開始向梁端支點作一斜面。三、 加厚橋面板加固法當(dāng)原橋的承載能力不足，截面面積過小，而墩臺及基礎(chǔ)較好，承載力較大，為了方便施工，有的橋?qū)⒃袠蛎驿佈b層拆除，在橋面板上澆筑一層新的鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層，用以提高橋梁的抗彎度，為這種加固補(bǔ)強(qiáng)方式稱為“加厚法”。為了使新舊混凝土有良好的結(jié)合，應(yīng)把原橋面板表面鑿毛洗凈，每隔一定的距離都要設(shè)置齒形剪力槽或埋設(shè)樁狀（鋼筋柱）剪力鍵T，或用環(huán)氧樹脂作為膠結(jié)層。同時，在橋面板上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，以增強(qiáng)面板的整體性和抗壓能力，防止新澆筑的混凝土補(bǔ)強(qiáng)層開裂。鋼筋網(wǎng)的直徑和間距根據(jù)板的受力要求來確定。加固后重新鋪設(shè)橋面的鋪裝層。這種方法由于加厚部分使梁自重和恒載彎矩增加較多，并且任然是原結(jié)構(gòu)下緣手拉鋼筋應(yīng)力控制設(shè)計，故此加固方法一般只適用于跨徑較小的T形梁橋或板梁橋，而且在加固前應(yīng)對梁板的受力狀況進(jìn)行詳細(xì)內(nèi)分析，在梁板下翼緣強(qiáng)度容許的限度確定橋面的加厚高度。對于有三角墊層的橋面板，可將原作為傳力結(jié)構(gòu)的三角墊層鑿去，代之以與原橋面板結(jié)合為整體，共同受力的鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層，或用鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層取代橋面鋪裝層。這樣在不增加橋梁自中國的情況下進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，效果更為明顯。四、 噴射混凝土加固法當(dāng)原橋橋面積過小，下緣主拉應(yīng)力超過容許值出現(xiàn)裂縫，而橋下凈空又容許時，采用噴射加固法進(jìn)行加固。其加固要點如下：1.采用灌漿法修補(bǔ)裂縫（1）采用灌漿法修補(bǔ)裂縫用化學(xué)材料灌漿修補(bǔ)橋梁的裂縫具有操作簡單、黏結(jié)可靠等優(yōu)點。灌漿使用的膠結(jié)劑可根據(jù)裂縫寬度的大小選用甲凝、環(huán)氧樹脂或水泥漿等。小于0.1mm的裂縫一般是灌注甲凝。甲凝粘滯度小，有很好的滲透性，易于灌入細(xì)微裂縫。大于0.1mm、小于0.4mm的裂縫，通常宜用環(huán)氧樹脂灌注。環(huán)氧樹脂粘滯度較大，用來灌注時應(yīng)適當(dāng)選擇稀釋劑及其配比，以降低其粘滯度，提高可灌性。大小0.4mm的裂縫，目前大都用水泥漿灌注。灌漿工藝流程大概可分六個步驟，即混凝土表面處理、布設(shè)壓漿嘴、裂縫封閉（勾縫）、試氣、壓漿和檢驗。1） 裂縫處混凝土表面的處理。為了保證勾縫即粘貼壓漿時環(huán)氧樹脂膠與混凝土表面的有效黏結(jié)，以形成封閉腔，對混凝土表面的油污和高低不平之處以及松散的混凝土應(yīng)進(jìn)行處理。根據(jù)情況使用小錘、鑿子等對混凝土裂縫兩邊各10mm左右的硬物進(jìn)行剔除，將裂縫鑿成“V”形槽，再用鋼絲刷、砂紙、壓縮空氣等清除槽內(nèi)浮塵，打磨平整，然后用干凈棉花或棉紗醮丙酮、酒精等溶劑，將混凝土表面的油污擦凈。但在清理時不要將裂縫堵塞。一般不宜用水沖洗，因環(huán)氧樹脂膠在有水的情況下不易黏結(jié)。若裂縫中較多的泥沙，不得不用水沖洗干凈時，必須待混凝土表面完全干燥后，才能在涂膠進(jìn)行封閉。2） 布設(shè)壓漿嘴。布設(shè)壓漿嘴的原則是縫端及裂縫交叉處均勻應(yīng)設(shè)嘴，騎縫布嘴，梁內(nèi)外側(cè)灌漿嘴宜錯開布置，灌漿嘴間距一般為30-50cm，并在裂縫交叉處加設(shè)灌漿嘴。通常情況下，由于水平縫較易灌注，如兩嘴太近，易由鄰嘴內(nèi)出漿噴到操作人員身上，所以這種水平縫的嘴距應(yīng)大些，間距以在50cm以上為好。3） 裂縫封閉（勾縫）。一般小縫（縫寬2-3mm以下），均用抹灰刀環(huán)氧膠泥（摻有水泥），直接嵌壓封閉。較大的縫，因灌漿時壓力較大僅簡單勾縫不易封閉，故宜先用環(huán)氧砂漿填平“V”形槽，再用油刷醮稀環(huán)氧樹脂膠涂刷裂縫兩邊各6-7cm處，加貼玻璃布，壓緊，趕出其下的氣泡，最后在玻璃布上涂一層環(huán)氧樹脂膠漿封面。玻璃布條的寬度約為10cm,搭架長度與寬度相同，玻璃布紋以細(xì)密為好。封縫工作必須保證膠漿與混凝土接觸的周邊密貼，防止漏漿。封縫完成后，應(yīng)等兩天左右待膠達(dá)到一定的強(qiáng)度后才能壓漿，以免局部被壓力沖開造成漏漿，影響施工質(zhì)量。4） 試氣。封縫膠凝固后，在正式壓漿前，應(yīng)對裂縫封閉情況進(jìn)行充氣檢查（但不用充水檢查），以檢查縫隙各處有無漏氣現(xiàn)象和壓漿嘴是否暢通，以便及時處理。具體措施是在玻璃布或膠泥勾縫的周邊上涂刷肥皂水，然后向裂縫中充壓縮空氣，檢查是否漏氣。如肥皂水氣泡即為漏氣，對漏氣處應(yīng)再環(huán)氧膠泥進(jìn)行封閉。這樣做看似對了一道手續(xù)，而實際上卻是加快進(jìn)度和保證質(zhì)量的一項積極措施，否則如果造成漏漿停工和漿液浪費等，反而浪費了人力、物力和時間。試氣時，留一個灌漿嘴接充氣管，將其余灌漿嘴縫好。試氣壓力應(yīng)比灌漿壓力略大0.1-0.2MPa。5） 壓漿。壓漿順序一般是按照“自上而下，從縫寬處向縫細(xì)處”的原則，依次連續(xù)進(jìn)行，以保證漿液充滿縫隙，防止夾入空氣。灌注壓力通?？刂圃?.5-0.6MPa。6） 檢驗。壓漿后檢驗飽滿程度是否符合質(zhì)量要求。對于大體積混凝土，可取芯檢查；不宜取樣時，可用超聲波混凝土探傷儀檢查。需要強(qiáng)調(diào)的是，在實施壓漿時壓漿管以短為好，以便于沖洗。每次下班前都應(yīng)用丙酮或其他溶劑沖洗儲漿灌。壓漿操作人員應(yīng)配備手套、眼鏡等防護(hù)工具，注意操作安全。當(dāng)灌注水泥漿時，灌漿前應(yīng)先向裂縫中灌注清水，時混凝土潤濕，以保證水泥漿能充分硬化和黏結(jié)良好。（2）布設(shè)鋼筋網(wǎng)按照提高膜承載能力的需要，在橋梁下緣布設(shè)鋼筋網(wǎng)。通常是按一定的間距將梁底的保護(hù)層鑿露出來，通過連接鋼筋先將部分鋼筋沿橋的縱橫向焊接到原主筋上，構(gòu)成鋼筋骨架；然后根據(jù)加固設(shè)計要求，按一定間距將其余的鋼筋焊接或綁扎在鋼筋骨架上，構(gòu)成鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)的作用在于承受拉應(yīng)力，提高噴層強(qiáng)度，傳遞溫度應(yīng)力，減少收縮裂紋，加強(qiáng)噴射混凝土的整體性等。（3）噴射混凝土噴射混凝土層的厚度根據(jù)設(shè)計需要確定，每次噴護(hù)厚度不宜超過6-8cm；若需加厚，應(yīng)反復(fù)多噴幾次。復(fù)噴混凝土?xí)r間，應(yīng)視水泥品種、施工時的氣溫和速凝劑摻量等因素而定。布設(shè)鋼筋網(wǎng)按照提高承載能力的需要，在橋下緣布設(shè)鋼筋網(wǎng)。通常是按一定的間距將梁底的保護(hù)層鑿除，通過連接鋼筋先將部分鋼筋沿橋面縱橫向焊接到原主筋上，構(gòu)成鋼筋骨架。然后根據(jù)加固設(shè)計要求，按一定間距將其余的鋼筋焊接或綁扎在鋼筋骨架上，夠成鋼筋骨。鋼筋網(wǎng)的作用在于承受拉應(yīng)力，提高噴層強(qiáng)度，傳遞溫度應(yīng)力，減少收縮裂紋，加強(qiáng)噴射混凝土的整體性等。噴射混凝土噴射混凝土層的厚度，根據(jù)設(shè)計需要確定，每次噴射厚度不宜超過3-8cm，若需加厚，應(yīng)反復(fù)多噴幾次，復(fù)噴混凝土?xí)r間，應(yīng)視水泥品種、施工