水工混凝土结构修补加固关键技术探析

我国多数水库大坝建设年代早,水工混凝土结构存在各种老化安全问题,亟待采取修补加固处理。针对水工混凝土结构缺陷类型较多,缺陷修补加固技术复杂,本文根据水工混凝土结构的运行环境和常见缺陷类型,对其修补加固方案、加固材料及施工工艺等进行了技术总结,结合漳河水库水工混凝土结构缺陷问题,详细阐述混凝土裂缝、混凝土表面剥蚀、局部结构强度不足等缺陷产生原因和最新加固技术,相关研究成果和实践经验可供类似工程借鉴。

既有建筑结构加固改造原则及技术分析

目前,大量既有建筑已难以满足人们对建筑环境的要求,对其环境进行改造提升或改变其使用功能的需求日益增加。环境提升及使用功能改变,应以保障结构安全为前提。文章围绕既有建筑结构加固工程进行研究,分析了既有建筑结构加固改造的基本原则,阐述了既有建筑结构加固改造期间常见的碳纤维加固技术、粘贴钢板加固技术、外包角钢加固技术操作要点。旨在完善既有建筑结构加固改造技术体系,实现标准化作业目标,保证建筑加固改造效果。

胶栓组合连接加固钢板疲劳性能试验研究

为了对比高强螺栓栓接加固和胶栓组合连接加固带初始缺陷钢板的疲劳性能,制作9个试件,试验采用MTS进行压弯疲劳加载,对加载过程中的应力变化和试件的破坏模式进行监测和分析。研究表明:胶栓组合连接加固中胶体的存在可有效降低螺栓孔附近的应力水平,延缓疲劳裂纹的产生;单侧栓接加固使带初始缺陷钢板的疲劳寿命增加了11.5倍,而单侧胶栓组合连接加固增加了15.3倍,单侧胶栓组合连接加固较单侧栓接加固提升了30%。

运营隧道围岩失稳原因及快速处治研究

依托大广高速武吉段九岭山隧道,首先分析了该隧道发生围岩坍塌病害的原因,然后介绍针对于围岩坍塌病害加固措施的确定,通过采用自动化监测的方法对波纹钢板套衬加固效果做出评价。得出主要结论如下:由于烟道横洞下移,原有锚杆设计长度3.0 m偏短,无法锚固大体积岩块,造成主横洞交叉处发生局部坍塌;通过监测数据表明,波纹钢板最大应力发生在拱脚和拱腰位置,拱顶应力最小;采用波纹钢板和化学锚栓能使波纹钢板套衬与原有衬砌有效连接,发挥钢结构的承载能力,对原有衬砌结构有较好的补强作用。

粘钢加固施工技术在建筑工程中的具体应用

一直以来,建筑工程安全问题备受重视,尤其是在地震等自然灾害频发的背景下。粘钢加固作为一项关键的结构加固技术,在提高建筑物抗震性能和结构稳定性方面具有重要作用。目前该领域存在许多挑战和难点,本文旨在综合探讨粘钢加固技术的应用与实践,以期为建筑工程领域的从业者提供有益的指导和建议。

Reinforcement and numerical analysis on the corbel of a halfthrough arch bridge

Corbels support the crossbeams of half-through arch bridges. They are prone to cracking easily due to their characteristics and complicated loading conditions. Based on a practical diagnosis of a bridge crossbeam, we bonded steel plates onto bridge corbels to strengthen them. We carried out a numerical analysis on the effectiveness of the reinforcement by using the commercial sof^are ANSYS. The numerical analysis shows that the stresses near the section break increased slightly, but the variation amplitude was small and all the stresses were within an allowable range. The loading test indicates that it is feasible to strengthen the corbel with vertical bonded steel plates. Therefore, the reinforcement is effective and economical. This reinforcement method is suitable for this type of corbel and can be applied in similar cases.

不同损伤程度下公路隧道粘钢加固效果试验研究

衬砌裂损是隧道常见病害形式,直接影响到结构承载力,粘钢加固作为结构补强的方式应用较多,但公路隧道粘钢加固后结构的承载性能和不同损伤程度下的粘钢加固效果研究较少。采用1∶10模型加载试验,研究了公路隧道在不同损伤程度下加固后结构的承载性能、受力变形特征和破坏过程,分析了粘钢加固效果、加固时机。研究结果表明:(1)原结构和加固结构在松动荷载作用下的变形过程均可分为4个阶段,但破坏特征及形态存在差异。(2)剩余承载力为50%F,30%F(F为原结构极限承载力)时加固,破坏荷载相对原结构提升50%,51%。在结构失效前施作钢板可有效提升其极限承载力,且受加固点荷载影响较小。剩余承载力为50%F,30%F时加固,最终变形量比原结构增加59%,56%,可降低脆性破坏风险。(3)加固结构破坏模式为拱顶大偏心受压破坏。(4)加固过晚时,钢板会因衬砌的表面裂缝及变形速度而难以有效黏结或长时间协同变形,导致加速破坏。建议将结构剩余承载力介于62%F至50%F作为公路隧道合理加固时机。

盾构隧道钢板加固黏结面作用机制与参数影响分析

钢板加固为盾构常用的加固方法,但是目前对钢板与管片黏结面作用机制认识不足,导致钢板加固设计盲目性较强。为此,采用ABAQUS软件中的cohesive单元和trace单元来模拟钢板加固及黏结面损伤行为,建立可反映钢板-管片黏结面损伤特征的钢板加固衬砌三维实体非线性模型,并通过模型试验验证其合理性。结合数值计算和理论分析,揭示外荷载作用下钢板-混凝土黏结面的作用机制,定量分析加固参数对黏钢加固效果的影响,提炼钢板加固效果的关键影响因素。研究结果表明:当钢板-混凝土黏结面出现损伤时,结构承载能力损失65%以上;当黏结损伤区域面积占比超过8%时,结构承载能力损失80%以上并且承载力急剧减小;当黏结损伤区域面积占比超过56%时,结构基本丧失承载能力。加固结构的承载能力对钢板厚度最敏感,抗剪黏结强度次之;加固结构的延性对抗剪黏结强度最敏感,钢板厚度次之;钢板厚度和抗剪黏结强度对加固结构各项性能的综合影响最大,应作为钢板加固设计关键参数。

CFRP板-钢黏结界面的疲劳性能

开展了碳纤维增强聚合物(CFRP)板-钢双搭接试件的疲劳试验,考虑荷载水平的影响,分析了黏结界面的疲劳性能,比较了基于平均黏结应力幅或局部黏结应力幅的中值及设计疲劳曲线(S-N曲线)的适用性.结果表明:疲劳荷载下CFRP板-钢接头的主要破坏模式为钢-胶层界面剥离或钢-胶层/CFRP板-胶层界面剥离的混合破坏模式;不同荷载水平下荷载-位移曲线斜率的变化趋势大致相同;界面损伤从界面黏结应力较大的加载端开始,逐渐向自由端扩展,扩展至一定程度后界面突然断裂;采用幂函数公式预测试件的疲劳寿命时,基于平均黏结应力幅S-N曲线的拟合优越性更为显著,疲劳极限为1.88 MPa;最后,给出了具有95%可靠度的设计S-N曲线.

对称外粘钢板偏心受压RC柱N_(u)-M_(u)曲线特性及应用

采用对称配筋的偏心受压钢筋混凝土柱(RC柱),极限弯矩值Mu与极限轴力值N_(u)存在一定函数关系,据此函数关系式得到的柱N_(u)-M_(u)曲线在工程设计与加固改造中得到广泛应用。当对称配筋RC柱承载力不能满足要求时,可以在其受力方向对称配置一定厚度钢板进行加强。为研究对称外粘钢板偏心受压RC柱加固效果,首先推导出对称外粘钢板RC柱M_(u)与N_(u)函数关系式并得到其N_(u)-M_(u)曲线,然后研究了钢板厚度与强度对N_(u)-M_(u)曲线的影响,最后借助ANSYS软件研究持续静力荷载下外粘不同厚度钢板偏心受压RC柱变形与破坏特征。研究发现,对称外粘钢板RC柱的N_(u)-M_(u)曲线随着钢板厚度与强度的增大而增大。钢板厚度每增加1mm,M_(u)增大约20%,N_(u)增大约10%。根据数值模拟结果并结合对不同参考点曲线进行分析可知,对称粘贴一定厚度钢板的RC柱较未粘贴钢板的普通柱承载力明显提高,破坏程度明显降低。

基于Midas FEA的某简支空心板梁桥钢板加固仿真分析

以宝成铁路上某立交通道的简支空心板梁桥为工程背景,利用Midas FEA建立加固施工全过程有限元模型,考虑混凝土的材料非线性,计算得到了简支空心板梁桥加固前后及加固过程中关键施工阶段的结构受力,对比分析了简支空心板梁桥加固前后的结构变形、应力、裂缝宽度,同时讨论了顶升对加固效果的影响。计算结果表明:简支空心板梁桥粘贴钢板加固后,结构挠度、应力、裂缝宽度及钢筋应力均有一定幅度下降,但降低幅度较小;建议在粘贴钢板前对简支空心板梁桥进行顶升,增加钢板协同受力的程度,提高加固效果。

在役刚架拱桥病害分析及加固设计研究

基于某在役刚架拱桥次拱腿断裂及横向连杆脱落等病害问题,通过建立多种工况有限元分析模型,对比分析了不同工况下的内力,进一步了解病害产生原因,提出了对应的加固措施,并开展了桥梁荷载试验。结果表明:该桥病害中破损及缺失构件并非主要受力构件,可以采用粘贴钢板的加固方案对桥梁病害出现的位置及主要受力部分进行加固,以此满足公路Ⅱ级荷载标准。

粘钢法加固RC梁受弯与受剪承载力公式的工程应用

粘钢法是一种常用的加固方法,其设计依据为《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2013)。首先,以规范为基础,分析了粘钢法加固RC梁受弯承载力公式在不同加固阶段中的应用,推导出了受拉钢板厚度t1与受压钢板厚度t2满足的函数关系,探讨了粘钢法加固RC梁在不同加固阶段的受弯承载力。然后,借助拱形空间桁架模型建立了粘钢法加固RC梁的受剪承载力公式,分析了粘钢法加固RC梁受剪承载力的提高程度。最后,借助有限元分析软件ANSYS研究了粘钢法加固RC梁在弯矩与剪力作用下的破坏形态。研究结果表明:粘贴厚度为4.2 mm的钢板后,RC梁的受弯承载力提高约33%;侧面粘贴厚度为1 mm的钢板后,RC梁的受剪承载力提高约57%。通过对有限元模型不同参考点的时程曲线进行分析可知,相比较未加固RC梁,粘钢法加固RC梁的受弯与受剪破坏程度明显降低,其承载力均有较大的提高。

框架结构房屋加固改造设计与应用

以福州市某框架结构房屋改造项目为例,首先阐述了项目概况、鉴定内容、改造方案,其次给出针对该项目的各加固措施(柱外粘型钢、梁粘贴钢板、板粘贴纤维复合材、梁板柱增大截面)典型构件计算方法,并简化规范公式进而得到增大截面柱原有纵筋折减系数、外粘型钢柱新增型钢面积换算系数等参数的建议值,从而为类似加固改造项目提供参考。

锈蚀钢筋混凝土梁粘贴钢板加固试验研究

制作了7根配筋率为0.81%的钢筋混凝土适筋梁,模拟既有钢筋混凝土结构在受荷后的实际状况,对其中的6根梁经预裂加载后采用电化学方法进行快速锈蚀,锈蚀试验按钢筋锈蚀率3%、6%和9%分为3组。采用粘贴钢板法对每组中的1根锈蚀钢筋混凝土梁进行了加固处理。通过加载对比试验研究表明:粘贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁的正截面应变符合平截面假定,且正常使用性能得到明显改善、承载力达到了预期增强效果。粘贴钢板有效地减小了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝宽度和延伸高度,挠度变化呈现弹塑性变形特征,延性破坏特征明显。加固梁基本上发生钢筋钢板屈服后的受压区混凝土压碎破坏,其承载力受钢筋锈蚀率的影响较小。采用U型钢板箍辅以螺栓锚固梁底的粘贴钢板,是保证粘贴钢板与锈蚀钢筋混凝土梁协同工作的必要措施。

粘钢加固梁粘结锚固性能的试验研究及建议

通过对１６ 根外部粘钢加固钢筋混凝土梁正截面受弯和斜截面受剪的试验观察，分析研究了粘钢加固梁的破坏特征和粘结锚固性能，试验结果表明：仅具有足够的锚固长度，虽可以保证外贴钢板与构件的共同工作，发挥钢板的强度，但构件的延性较差，钢板与混凝土交接面易产生破坏，导致钢板脱落。由于钢板与构件间不仅存在着切向的剪应力，同时由于构件的弯曲作用，还存在着径向的正应力，因此在粘钢加固设计时，不仅要保证足够的锚固长度，尚应采取附加措施，避免在径向正应力的作用下产生破坏。

粘钢加固钢筋混凝土梁可靠性分析

为了按照《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068-2001)要求的可靠指标进行钢筋混凝土梁的粘钢加固设计,根据现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)和Chen-Teng模型建立了钢筋混凝土粘钢加固梁的极限状态方程,通过一次二阶矩法计算了由使用功能改变引起的粘钢加固混凝土梁抗弯可靠性指标.计算结果表明按此方程设计的粘钢加固混凝土梁可靠指标基本大于3.7,满足《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068-2001)的要求,可以按此方法进行混凝土梁的粘钢加固.

粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的试验研究

进行了不同的钢板厚度、锚固措施和结构胶种类对粘贴钢板加固钢筋混凝土梁承载能力、变形特性和破坏形式的试验研究 .选取合适的钢板厚度和锚固措施 ,可使粘贴钢板加固梁的效果达到最佳 .

钢筋混凝土梁抗剪加固试验研究

介绍了三种钢筋混凝土梁斜截面抗剪加固方法──包玻璃钢法、粘钢板法和绕丝法．在不同的剪跨比情况下，分别针对完好梁和损坏梁，采用上述三种不同的加固方法进行对比试验，得到了非常满意的结果．

粘钢加固钢筋混凝土轴心受压构件中粘钢利用程度及承载力研究

在粘钢加固的钢筋混凝土结构轴心受压柱中,粘钢的利用程度和承载力与初始加载大小、粘钢种类以及混凝土强度等级有关.本文根据我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中假定的混凝土应力 应变关系和极限应变值,推导了粘钢能被充分利用的界限条件,并且提出了粘钢加固钢筋混凝土轴心受压柱承载力计算公式.