论文阅读总结_10篇论文阅读总结

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一、具有初荷载的钢筋混凝土梁桥粘贴碳纤维布加固试验研究

前言

从已经发表的研究成果看有以下几个特点:①以试验为基础,由试验发现规律,进而寻求理论上的解释。②研究偏重于建筑结构的板、梁、柱,以桥梁结构为加固对象的研究成果较少。③在少数以桥梁为原型的研究中,绝大部分以板梁为模型,针对T型梁桥的很少。④考虑加固结构二次受力的研究报导甚少。应该注意到,大多桥梁结构是不卸载或部分卸载加固,加固之前已经承受恒载或部分恒载作用,而且,跨径越大,恒载所占比例就越大。因此,二次受力对于桥梁结构加固的影响是不可忽视的由此可见,近年来所做的关于纤维材料加固结构的研究在指导桥梁工程实践方面还有待进一步提高。

实验方法与模型

在T梁肋底粘贴长180cm、宽4cm的碳纤维布。粘贴时考虑了不同的纤维布层数和有无初始荷载。具体分为:裸梁,T-1梁,无初始载粘贴T-

2、T-3梁,有初始载(模拟实桥恒载)粘贴T-

4、T-5梁。裸梁和粘贴纤维布梁均属适筋梁。

试验中对各片梁采用两四分点对称逐级加载的方式,在两个对称集中荷载之间形成纯弯段。试验测量内容包括:跨中、加载点、支点的位移和钢筋、混凝土、碳纤维的应变。在每级荷载下,由千斤顶上的传感器测出当前的荷载值,由静态数据采集仪自动扫描获得挠度值和应变值。当梁底开裂后,用刻度放大镜对裂缝的开展做观察,记录裂缝条数、开裂宽度、高度、开裂的形状等。

实验过程与结果 破坏形态

T-1梁为对比梁,没有粘贴碳纤维布；T-2梁与T-3梁为没有初始荷载下分别粘贴一层和两层碳纤维布加固。T梁达到破坏前的临界状态,荷载继续增加时,T-2梁的碳纤维布从中间突然断裂,而T-3梁的碳纤维布从端部剥离,部分保护层混凝土被剥落。

裂缝开展状况

T-4梁与T-5梁先用砝码施加初始荷载,初始荷载按实桥恒载效应与承载力的比值而定,然后分别粘贴一层和两层碳纤维布加固。试验中梁在初始荷载作用下已出现较丰富的裂缝。T-4梁的碳纤维布从中间突然断裂,而T-5梁碳纤维布从端部剥离,部分保护层混凝土被剥落。碳纤维布对梁的屈服荷载和极限荷载均有所贡献,其中极限荷载的增长更为显著。

试验中,粘贴二层碳纤维布对抗弯承载力的提高幅度小于粘贴一层纤维布时的二倍。这是因为破坏形式不同所致,粘贴一层的梁碳纤维布从中间被拉断,充分发挥了其高强特性;粘贴两层的梁碳纤维布从端部剥离,碳纤维布强度没有完全发挥出来。值得注意的是,初始荷载对于纤维布被拉断破坏的极限荷载的影响很小。

加固梁与非加固梁挠度与刚度的变化

模型梁的荷载挠度曲线为三折线(图3),转折点分别发生在开裂和钢筋屈服。第一个转折点是受拉区混凝土开裂导致弯曲刚度突变造成的,由于T梁受拉区混凝土面积相对较小,开裂对刚度的影响不明显,所以第一个转折点不显著。在相同荷载下加固梁的挠度都比未加固梁小。在相同荷载情况下,T-1梁挠度最大,T-2梁和T-4梁次之,T-3梁和T-5梁最小。另外,由于碳纤维布应变滞后,初始荷载使梁破坏时的极限挠度较没有初始荷载的梁大,这点应引起不卸载加固重视。

加载期间碳纤维布应变状况

与未加固梁相比,碳纤维布使梁的刚度显著提高,尤其当钢筋屈服后提高更为显著。试验中碳纤维布断裂时的应变在8000με到11000με之间,小于其极限应变,因此在应用时应考虑对碳纤维布引入有效利用系数。由试验可见,粘贴碳纤维布的梁开裂荷载明显提高,平均裂缝宽度和最大裂缝宽度显著减小,裂缝条数增多。可见碳纤维布显著地抑制了裂缝开展。未加固梁的弯曲裂缝基本上都竖直向上开展,裂缝相互平行,分布较均匀。加固后梁一般地总是先出现几条主裂缝,其宽度和高度都较平均值大,主裂缝之间间距较大。随着荷载的增加,在主裂缝两侧出现斜裂缝,这些斜裂缝斜向上开展,最后与中间的主裂缝交汇。

斜裂缝的产生是由于碳纤维布对梁底的剪切作用,当剪应力较大时,甚至产生水平裂缝。在主裂缝处,剪应力为零;裂缝两侧的一定区域内,混凝土与纤维发生剥离,在此区域内剪应力逐渐增大,到未剥离区域后逐渐减小。

加固梁延性的降低

试验中粘贴碳纤维布后T梁的延性明显低于未加固梁,而且碳纤维布越多,则延性降低的也就越多。碳纤维布对截面延性的影响分两种情况:一是受压区混凝土被压碎,可把碳纤维布换算为钢筋,则加固后梁的等效配筋率比未加固梁高,因此降低了梁的延性。二是碳纤

维布被拉断,设φy、φu为粘贴纤维布梁的屈服曲率和极限曲率,φy1、φu1为未加固梁的屈服曲率和极限曲率。由于屈服前纤维布的作用远不及钢筋,所以φy和φy1可认为相等;而φu小于φu1,因此梁的延性低于未加固梁的延性。

界限破坏状态与承载力计算

界限破坏状态有:①破坏时受压区混凝土被压碎,同时受拉钢筋刚好屈服;②受压区混凝土被压碎,同时纤维布刚好被拉断;③纤维被拉断的同时,混凝土受压区边缘应力刚达到抗压强度。推导出相应破坏形态下的极限承载力。界限破坏状态1：

hl'x''MjRabxh0Rabibhih0EffAfhh0

22界限破坏状态2：

hi'MjRgAgh0RfAf2界限破坏状态3：

hi'h

22xh

32xMjRgAgh0RfAf3经试验和理论研究得出以下结论

(1)粘贴碳纤维布后,混凝土T梁的开裂荷载、屈服荷载、极限承载能力都有明显的提高,其中尤对极限承载能力提高显著。

(2)碳纤维布显著地减小了混凝土裂缝的间距、宽度、高度,抑制了裂缝开展,对提高普通钢筋混凝土构件耐久性有重要意义。

(3)粘贴碳纤维布对钢筋屈服前梁的刚度有一定提高,对钢筋屈服后梁的刚度有显著提高。(4)碳纤维布加固后的混凝土梁延性降低,加固时应注意校核延性指标。并采取可靠措施尽量避免纤维布粘结破坏。

(5)碳纤维布断裂时的平均应变小于其设计极限应变,在应用时应引入有效利用系数。

(6)初始荷载对加固梁的极限承载能力影响较小,但降低了碳纤维布限制裂缝开展的作用,但初始荷载使加固梁的延性比无初始荷载而直接加固梁的大。

(7)计算表明本文建议的承载能力计算式有较高的精度,但计算式中未引入材料安全系数,在实际加固设计时,钢筋和混凝土的材料安全系数可按规范取值;而碳纤维布的设计强度应予以折减,建议折减系数为0.6。

(8)当以提高极限承载力为目的时,对于公路上的RC梁桥,粘贴纤维布加固可不考虑二次受力的影响,即εi=0。

二、植筋法新老混凝土粘结面剪切性能试验研究

前言

目前很多研究是关于无筋法新老混凝土粘结的,关于植筋的试验研究还不多;并且大多是关于植筋的拉拔和粘结锚固性能的,对植筋的施工工艺的探讨也有很多;而对植筋法新老混凝土粘结的研究却较少.而新老混凝土粘结界面剪切性能是衡量新老混凝土加固是否成功的关键指标;并且植筋技术由于施工便捷、可靠灵活的特点已被广泛应用于实际工程加固.因此,研究植筋法新老混凝土粘结的剪切性能是非常必要和具有实际工程意义的.实验准备

老混凝土是采用32.5级普通硅酸盐水泥,砂是中粗河砂,粗骨料的粒径为10～20mm的碎石,浇注的150mm×150mm×75mm的块体,混凝土强度等级为C25,立方体抗压强度为33.5MPa,粘结面为150mm×150mm的正方形面.钢筋采用一级光圆钢筋.按钢筋直径分3种:6mm,8mm,10mm.按植筋率分4种:6mm,0.13%;8mm,0.22%;6mm+8mm,0.35%;2*10mm,0.70%.加固时所用混凝土强度等级,设计时宜比原结构、构件的设计混凝土强度提高一级,且不应低于C20.所以新混凝土设计强度等级选用了C30,且为普通硅酸盐水泥混凝土.把制成的养护2个月的150mm×150mm×75mm的老混凝土试块按要求在水中浸泡6h,然后拿出清洗干净后,放于干燥通风处,使其表面没有明水.然后置于150mm×150mm×150mm钢模中,钢模的内壁与底部涂刷机油.浇注C30的新混凝土.养护28d后进行抗剪性能实验 本试验是在试验室的液压万能压力实验机上进行的.试验步骤进行如下:(1)把做好的试验夹具套在试件上,然后再把试件放在试验机的支座上放稳.对中扶好.(2)开动试验机,当加压头与试件快接触时,再次调整试件使粘结面竖直对中.以0.02～0.05MPa/s的速度连续而均匀地加荷,直至试件破坏,记录破坏荷载

试验过程及分析

新老混凝土粘结的剪切试件均从粘结面破坏,破坏面较平直.说明新老混凝土粘结面是一个薄弱面.荷载增加到一定数值时,在新老混凝土粘结界面出现一条贯穿整个界面的微小裂缝.试件并没有立即发生剪切破坏,而是随着试验继续进行,剪切荷载并未立即下降,裂缝不断加宽,新老混凝土粘结界面发生了肉眼可见的较明显的剪切错动.继续加载一段时间,结束该试验.结果发现,至试验结束,试件也未发生突然的剪切破坏.试件表现为明显的延性破坏.此特点使结构即使在较大裂缝宽度情况下仍具有较大的剪切强度.,即混凝土结构可以带裂缝工作,从而保证加固的有效性和可靠性。无筋法新老混凝土粘结界面的剪切破坏具有明显的脆性.随着植筋率的增大,其粘结抗剪强度也增大，但通过一味提高植筋率的方式来提高新老混凝土粘结抗剪强度是不可行的,也是不经济的。同种条件下,B类即预埋钢筋的粘结剪切强度最大.这是由于预埋钢筋情况下,钢筋与老混凝土的粘结效果几乎等同于一个整体,而使用膨胀水泥的植筋方式A由于受粘合剂质量、试验操作等因素的影响,导致粘结剂粘结不牢,以致于钢筋强度没有被充分的利用,粘合效果自然差于预埋钢筋.对于同一种植筋方式,粘结剪切强度和植筋率基本成线性关系.粘结剪切强度随植筋率的增大而增大, A代表植筋粘结剂为膨胀水泥,B代表植筋方式为预埋钢筋。

用最小二乘法回归分析,可以得到,在老混凝土粘结面粗糙度为1.5mm时,植筋的粘结剪切强度和植筋率的关系表达式如下： A:fst130.12

B：fst62.511

考虑钢筋对截面抗剪的贡献可以得到植筋法新老混凝土粘结的剪切强度计算公式如下： A:fst0.028fc0.546h0.0033fc130.120.9 B:fst0.028fc0.546h0.0033fc62.5110.9

结论

(1)新老混凝土粘结面采用植筋法是可行的:该方法不仅使无筋法新老混凝土的粘结脆性破坏转变为明显的延性破坏,而且对粘结剪切强度也有一定的提高.(2)试验得到加固时选择一定的植筋率是必要的.在今后的实际植筋加固工程中,当老混凝土粗糙度、植筋率与植筋方式与本试验相接近时,新老混凝土粘结的剪切强度计算可参考文中式

三、混凝土旧桥的评估与加固

前言

老龄化桥梁日益增多以及桥梁设计与施工中的处理不善,或桥梁受使用环境等影响,均导致钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁病害不断出现,严重的病害已影响到桥梁的正常使用。铁道部科学研究院铁建所桥梁研究室近年来在现场对病害梁的评估与加固方面开展了一些工作,现将其中部分实例进行简介。

宝成线12号桥钢筋混凝土铁路梁底缘增补钢筋加固

梁底沿主筋方向的裂缝边缘砂浆已全面风化,梁底保护层棍凝土比较疏松,底缘钢筋布置过密,而石子粒径过大,加上混凝土振捣不密实,排水系统年久失修,排水不畅,致使钢筋严重锈蚀。经检测混凝土碳化深度约37mm,钢筋保护层厚度为25~27mm,底缘主筋局部锈蚀深度已达1.5mm,腹板上雨水流经范围内的锈蚀电位大于300mV,梁体压区混凝土强度为33.5MPa,但钢筋应力并不大。

鉴于是在主要干线,列车密度大,应以不中断行车为基本加固原则。又因该梁压区混凝土基本完好,实际强度比设计值高65%,但底缘钢筋严重锈蚀,锈蚀后钢筋的疲劳强度将会大大降低,因此采用底缘增补钢筋加固。同时为增加新旧混凝土之间和新补混凝土与新增钢筋之间的粘结力,减少收缩及温度裂缝,新补混凝土采用了聚合物混凝土。加固步骤如下: ①凿除底缘混凝土,钢筋除锈, ②焊接补强钢筋和箍筋, ③安装模板、灌注聚合物混凝土, ④养生,拆模。

梅七线1号大桥横隔板预应力加固

加固前的动态测试表明,第2孔两片梁横向振动相位差高达170°,接近反相位振动。梁体混凝土实际强度50MPa(设计值为40MPa),除横隔板外,梁体钢筋未发现锈蚀。检查发现横隔板断裂位置均在横隔板主筋与连接角钢相连的钢筋弯曲处,而I级钢筋的塑性较差,当小半径冷弯时易出现裂缝,加之焊接时钢筋严重烧伤,在外荷载作用下引起横隔板断裂。

在不中断列车运行的情况下,整治横隔板断裂病害的可行方法之一是对横隔板施加预应力,修补材料采用快硬聚合物混凝土。这样一方面在新补混凝土起作用前使两片梁基本上连成整体,另一方面新补混凝土在硬化过程中不会被拉裂,也能缩短工期。横向预应力选择合理不致于对梁体截面产生不利影响。加固方法如下: ①孔眼对位及钻孔, ②凿除混凝土,进行表面处理, ③穿筋,施加预应力,灌注快硬聚合物混凝土, ④二次张拉,预应力筋防锈处理。京广线唐庄特大桥受盐害的钢筋混凝土梁的评估

对病害较为严重的第32孔内侧片梁进行比较全面的评估。该梁经400万次疲劳加载,梁体未发现任何形式的疲劳失效,整个疲劳试验过程中,梁体均处于线弹性工作状态,1.4倍超载静压下,梁体仍处于线弹性工作状态,静活载挠跨比为1/4200,钻芯法测得混凝土强度50.6MPa(梁体25天强度29.4MPa);碳化深度在15mm左右;梁底锈蚀钢筋附近氯离子含量为1.28%,距表面23mm范围内氯离子含量大部分大于1.0%,在23~43mm范围内,氯离子含量大部分在0.6%以上,但深层混凝土氯离子含量仅为0.05%,外表面锈蚀电位高于300mV者约占90%,主筋拉力试验对比结果显示,最大锈蚀量为22.3%,平均达15.2%。根据梁体氯离子的分布情况,道碴槽积存水取样分析和运营情况的调查结果,认为盐害来自外界,主要是因桥头设置信号,使得冷藏车经常在桥上停车,造成盐水泄渗,侵害梁体。

虽然盐害程度中等的病害梁,在短期运营过程中尚不致发生疲劳破坏,但氯离子在梁体混凝土中以含量高、面积大、侵入深为分布特征,致使大量钢筋处于严重的腐蚀介质之中,现场调查也发现钢筋锈蚀发展速度很快,因此认为梁体已不能长期运营,应尽快予以更换。

兖石线预应力混凝土病害果的评估与试修补

对两孔32m梁的评估包括四方面内容:(1)梁体制造情况,(2)目前梁体的基本性状:混凝土强度,裂缝分布,裂缝宽度及深度,混凝土碳化深度及保护层厚度,钢筋锈蚀状态,(3)静载试验:在使用荷载下梁体的挠度,截面变形,弹性变形状态,箍筋应力释放等,(4)动载试验:梁体自振频率,冲击系数,振动幅度,相位差,动挠度等。通过评估,得出主要结论为:(1)梁体混凝土沿管道纵向开裂和梁端扩大部网状裂缝发展严重,纵向裂缝已沿管道发展至全梁,裂缝宽一般在0.2~0.4mm间,最大达0.7mm,开裂面已出现台阶;裂缝壁挂有粉状白色沉淀物,裂缝表宽内窄,部分裂缝深度已穿透混凝土保护层,接近普通钢筋表面;(2)根据锈蚀电位、混凝土碳化深度、保护层厚度及凿出的钢筋外观情况,判断钢丝、钢筋尚未发生锈蚀,(3)静、动载试验表明,梁体目前工作性状均属正常,但箍筋中存有较大的残余应力,裂缝处混凝土有局部变形偏大的迹象,(4)由于梁体开裂严重,病害有继续迅速加重的趋势梁,体耐久性问题将会日益突出,故建议尽快整治并加强对病害的跟踪观察。

(1)鉴于病害主要原因是梁体组成材料间的碱集料反应产生了混凝土膨胀,使结构沿受约束方向出现裂纹,同时,该反应是一个较长期的过程,随着时间推移,裂缝还会继续发展。因此,这种来自内部的病害不可能通过整治得到彻底解决。整治目的只是减缓碱集料反应的进程,防止外界因素加剧病害发展,延长病害梁使用寿命。

(2)整治主要措施是杜绝梁体外界水的渗透,以此达到减缓碱集料反应进展的目的,并防止冻胀引起裂缝加剧发展。(3)对已确认钢筋尚未锈蚀、梁体混凝土尚未局部剥落的病害梁,选择干燥季节,采取以下措施,封闭梁体:①对宽度在0.2mm以上的裂缝进行灌浆封堵,喷、刷防水涂层于梁体侧面、底面,密封所有的大、小裂缝。

②对梁端堵头裂缝采取特殊处理、加强密封,防止水分直接渗入,引起锚具及预应力筋锈蚀。③梁体排水畅通,采取接长排水管、封堵挡碴墙断缝等措施,杜绝桥面排水在梁体侧面流淌

广深线准高速铁路改造工程小跨度双片式桥梁的加固

进行了静、动载评估试验。试验中发现,双片式梁由于没有横隔板连接,在行车过程中,不仅截面存在斜向弯曲现象,而且两片梁横向振动有相位差或反相振动现象,为保证高速行车的平稳性,决定对双片式桥梁予以加固。

采用在梁体两端腹板变截面处增设混凝土横隔板,并在横隔板外用张拉横向预应力筋的方法进行加固。横隔板与腹板连接处用锚固钢筋连接,横向预应力筋应尽量靠近横隔板以减小张拉力产生腹板的弯曲应力,为避免预应力对腹板应力产生不利影响,在设计时用有限元法进行了腹板应力分析,在施工时也进行了监测。

某公路桥墩项截面的加固

该桥为四孔跨径(22.7+23.47+23.47+22.7)m连续梁,中间两孔为先期灌注及张拉,待钢束接长后再灌注及张拉端孔梁。梁截面为双肋式n字形梁。该桥在中间两孔梁初张拉拆模后,即发现跨中下缘有数毫米宽的一条竖直裂缝,张拉后仍不能完全闭合,残余裂缝宽度仍达0.7~1.0mm,中间支点截面附近有4条数毫米宽的倾斜裂缝,倾角为50°~90°,张拉后仍残余0.5~6.0mm宽的裂缝。这些裂缝的产生,主要是由于在混凝土灌注时灌注顺序不当以及灌注时膺架受到意外扰动造成的。

跨中截面裂缝处,采用粘贴钢板的方法,对裂缝进行封闭和适当增加截面刚度。在有斜裂缝的墩顶截面处,采用在梁肋两侧钢筋混凝土截面各增加厚度250mm的方法,对局部区段进行了加固。为防止新灌混凝土出现收缩裂缝,采取掺用较大剂量减水剂、小水灰比的混凝土灌注,并加强浇水养护工作,取得了较好的效果。

某公路桥在梁肋下缘增加钢筋混凝土冀续的加固

根据详细的测定表明,全桥普遍存在混凝土截面预应力不足的问题,主要是施工阶段墩柱的收缩约束力以及预施应力时墩柱的约束阻力造成的,对结构使用状态存在如下影响:(1)正弯矩区开裂截面在使用荷载作用下,截面应变比正常截面大15倍以上,预应力钢束和普通钢筋的应力增量达264MPa以上,裂缝宽度由初始的0.400mm增加至0.717mm,截面中性轴随荷载增大而上移,钢筋存在疲劳和腐蚀的间题。

(2)支点负弯矩区的截面应变也与理论值有较大的差别,比理论值大50%~80%。(3)跨中挠度也比理论值大50%~75%,说明裂缝已使内力分配发生了一定的变化。

考虑到本桥裂缝特点(正弯矩区及负弯矩区裂缝均发生在下缘),以及施工方便,加固后结构外型的美观,最短的加固工期等条件,决定采用在梁肋底部两侧增加钢筋混凝土翼缘的方法予以加固,每个翼缘尺寸约为350×420mm,配有15根直径25mm的I级钢筋,设计时按钢筋混凝土计算原则控制钢筋应力增量小于200MPa。

结束语

通过工程实践,对于旧桥的评估和加固有以下一些体会: 1.对于病害梁的处理,必须十分慎重,首先应进行详尽认真的评估。通过相应的试验、测试及调查分析,确认病害梁的工作状态及引起病害的主要原因。

2.在评估工作的基础上采取措施,尽量消除引起病害的外界影响因素。针对病害造成的结构薄弱部位,制订适宜的加固方案、进行详细的加固设计。必须防止因不适宜的加固而造成新的病害。

3.建议铁路系统加强结构耐久性的研究,从设计、施工和使用各个环节上给予改善。4.建议加强桥梁养护部门的检测手段和相应的维修装备,以便及早发现病害加以治理。

四、粘钢加固梁粘结锚固性能的试验研究及建议

前言

粘钢加固是用粘结剂(建筑结构胶)将钢板粘贴到构件需要加固的部位上,以提高构件承力的一种加固方法。1981年,国产JGN型建筑结构胶的问世,对我国粘钢加固技术的发展起到了极大的推动作用。由于这种加固方法具有施工方便,周期短,占用空间不大,对环境影响小,以及加固后不影响结构的外观等优点,10余年来,粘钢技术发展迅速,在我国很多地区的工程中被广泛地采用。显然,在粘钢加固中,钢板与构件的结合性能是保证加固效果的关键。因此,钢板与构件之间的粘结锚固性能,加固构件的锚固破坏机理以及如何采取措施避免锚固破坏等是工程技术人员非常关心的问题。本文通过对16根粘钢加固钢筋混凝土梁的受弯和受剪承载力试验研究,通过观察加固构件的破坏特征,测试钢板应变的变化,分析了在不同加固形式的粘钢加固构件中钢板与构件之间粘结性能变化及其锚固效果,探讨了粘钢加固构件的锚固破坏机理,提出了提高粘钢加固构件锚固性能的建议。

实验准备及过程

本次试验共浇筑了16根梁,其中6根为粘钢加固受弯构件,6根为粘钢加固受剪构件,2根为受弯对比梁,2根为受剪对比梁。被加固梁截面尺寸b×h=200mm×300mm,混凝土抗压强度26.8MPa,钢板厚度4mm,屈服强度235MPa,结构胶采用国产JGN建筑结构胶实测抗剪强度18.11MPa。构件分类见表1。受弯构件采用受拉区通长粘钢加固,截面形式采用了6种,即:(1)单条单层,配钢率10.6%;(2)单层两条,配钢率10.6%;(3)单条双层,配钢率;(4)单层单条,配钢率10.9%;(5)单层两条,配钢率10.9%;(6)单条双层,配11.2%钢率11.8%。

受剪构件的加固形式采用了三种,即:(1)粘贴U型钢板箍,上端端部附加锚固钢板;(2)侧粘贴竖直钢板条,钢板上下端部附加锚固钢板;(3)梁侧粘贴倾斜(45°)钢板条,钢板上下端部附加锚固钢板,其间距均为150mm。而粘贴U型钢板进行斜截面加固是目前应用较多的一种形式[1],但其加工及粘贴施工繁琐;梁侧粘贴钢板条进行加固,钢板加工及粘贴施工容易,但对其锚固性能及加固效果目前尚认识不足,因此应用不很广泛。为了客观地反映钢板与构件之间的粘结性能,观察构件的破坏特征,粘贴钢板时,除在斜截面加固钢板的端部设置附加锚固钢板外,未采取其它附加锚固措施,施工是按照规范[1]要求进行的。同时,在钢板的表面粘贴应变片,以测试钢板应力的变化,分析钢板的锚固性能和强度利用程度等,对受弯加固构件,应变片沿钢板长度方向等距离设置,对受剪加固构件,应变片设置在梁侧钢板条的中间。

试验结果表明,粘钢加固后钢筋混凝土构件除可能产生普通钢筋混凝土构件同样的破坏外,尚有可能产生结合面的粘结锚固破坏,从本文的12个构件最终的破坏特征可以发现,多数构件产生了钢板与混凝土结合面的破坏。对粘钢加固受弯构件,当具有足够的锚固长度时,其破坏过程类似于普通钢筋混凝土构件。值得注意的是,进入破坏阶段后,多数构件钢板与混凝土之间发生局部剥离,沿板与混凝土交接面,出现较长的顺筋裂缝,混凝土被撕裂,因此导致构件破坏,此时其正截面已进入适筋截面的第三阶段,但并未达到第三阶段末,截面延性较差。对于粘钢加固受剪构件,构件的破坏类似于普通钢筋混凝土受剪构件,但是在构件受力过程的后期,明显可以观察到锚固端的局部损伤,甚至剥离。随着荷载的增大,钢板的应力逐渐增大,但随后由于锚固端的粘结滑移或局部锚固破坏,钢板的应力出现下降甚至退出工作,相邻钢板之间产生应力重分布,构件破坏时,多数构件的外贴钢板没有达到屈服强度。

实验分析与结论

钢板和构件的结合效果取决于3个环节,即钢板与胶层之间,胶层自身以及胶层与混凝土之间,试验结果与工程实践表明,一般以胶层与混凝土之间的结合环节最为薄弱。钢板和混凝土之间,不但存在着切向剪应力,同时由于构件的弯曲作用,还存在径向正应力。在切向剪应力和径向正应力共同作用下,在结构胶与构件交接面处的混凝土上产生斜裂缝和水平裂缝,这些裂缝起始于加固钢板的末端,并沿梁长方向延伸,最终导致钢板从混凝土上脱落。足够的锚固长度虽然可以使钢板达到屈服强度,但当钢板屈服后,由于构件弯曲变形明显,钢板应力较大,多数构件在未达到理想的正截面极限状态(即第三阶段末)前,就产生了钢板与混凝土结合面上的混凝土撕裂破坏。因此,对于粘钢加固受弯构件,仅保证钢板的锚固长度是不够的,必须采取附加措施,以提高钢板与混凝土交接面处的抗径向作用能力,例如沿构件均匀地设置一定数量的U型钢板箍或锚固螺栓,以加强对外贴钢板的径向约束能力。

在粘钢加固钢筋混凝土受剪构件中,由于斜裂缝出现的随机性,斜裂缝并不是正好穿过钢板条的中间,钢板的锚固长度很难保证,当一个钢板条由于锚固不足而退出工作后,由于应力转移,斜裂缝穿过的另一钢板条可能随后产生破坏,因此单靠钢板条与构件之间的粘结是不够的。,对于粘钢加固受剪构件,在钢板条的端部必须采取附加锚固措施,可以附加一定数量的剪切螺栓等,另外端部附加锚固钢板的宽度不宜太小,钢板条之间的间距也不应太大,同时计算时应考虑钢板强度的折减。

五、粘贴钢板加固钢筋混凝土结构的几个问题

前言

粘贴钢板加固钢筋混凝土结构有以下明显的优点: 1.不需要破坏原有结构。

2.不增加原结构尺寸,能够保证原结构的空间要求。3.加固施工时间短,不影响结构的使用。4.技术简单,容易保证质量。

5.和其他的加固法相比,经济易行。6.对需要保证原貌的结构更合适。

正因为有这样多的优点,粘钢技术自60年代出现以来,一直倍受工程界的重视,得到了广泛的应用。然而,粘钢技术运用过程中,由于个人对该门技术理解不同,在实践中的具体操作也不同,目前为止,还没有形成统一的规范。另外,其中的有些观点值得进一步探讨。

粘贴钢板加固后的性能

粘钢后结构计算时仍然采用平截面假设,大量实验业已证明平截面假设在粘钢结构中依然成立。因此,粘钢抗弯强度的计算是把所粘的钢板当作外加钢筋进行计算。粘钢后的结构的粘钢部分和没有粘钢部分存在刚度差别，使粘钢结构的刚度变化处有较大的应力和应变突变,结构经常易在接头部分开裂而导致破坏,使钢板不能达到其应有的抗弯强度,因此建议粘贴钢板时钢板的厚度不宜过厚,避免结构在刚度不同的断面处出现裂纹。另外,粘贴钢板的起点应尽可能地靠近支座,以减小其主拉应力,从而减少突变破坏的概率。

结构粘贴钢板进行抗弯加固后,结构的抗剪能力也有一定的提高,试验证明对于不同配筋和采用不同的钢板规格加固的结构,其抗剪强度有所提高,提高幅度从2%~20%不等,抗剪加固设计时应该使粘贴的钢板和结构的主拉应力迹线一致，粘贴在梁的侧面,这样可以减少结构的开裂,使结构中混凝土的抗剪能力得到较为充分的利用。另外,从力学上看,抗剪钢板在粘贴时从底面到两侧面布置成u型更好,减缓裂缝绕过钢板发展,但这可能会增加施工难度。

钢板加固结构时,一般的做法是用环氧树脂作粘结剂,把钢板和混凝土粘在一起。环氧树脂的弹性模量接近于混凝土的弹性模量,而抗拉强度远远大于混凝土的抗拉强度,一般在60~80MPa之间;环氧树脂的抗剪强度一般在7~10MPa之间。钢板加固结构时,用环氧树脂粘结一般都能满足要求:即结构破坏时不会沿着环氧树脂的界面脱离,而是梁底靠近钢板的混凝土首先开裂破坏。在正常的使用状态下,界面的最大剪力小于5MPa,截面粘结处于十分安全的状态。实际施工时,普遍有一种做法是:在钢板的端部钻孔,插人预应力螺栓,通过上紧螺栓对钢板施加预加压应力,以这种方式来保证钢板不和结构脱离。试验证明:用这种方法后,钢板和混凝土之间的剪力随预应力的增加而增加,即使不施加预应力,截面的剪应力也会超过10MPa。这样往往是钢板和混凝土分离后螺栓才被激活、发挥作用,而此时结构已经受到了较大的损害,最终的结果是承载力反而不能提高。因此,建议实践中不采用螺栓锚固钢板的做法。在粘贴钢板的实践中,一般的都在钢板的表面刷上一层防腐的化学溶剂来阻止和减少钢板的腐蚀,这种做法是行之有效的。粘贴钢板加固混凝土结构一般都用环氧树脂作为粘结材料,而环氧树脂的特性是受紫外线照射时,容易发生分解、产生老化。在粘钢加固的结构中环氧树脂处于钢板和混凝土之间,不会受到紫外线的辐射影响,故而粘钢结构的耐久性是比较好的。试验显示,粘钢加固的混凝土结构,在加载状态下,经过12年的耐久性试验,界面粘结良好,并且界面的粘结强度有所提高,使结构的最终承载力也有所提高。另外,在潮湿和腐蚀环境中的试验证明:10年的暴露后,钢板加固的混凝土结构承载力没有降低,尽管钢板的表面有少许腐蚀。因此,可以认为钢板加固混凝土结构的耐久性是令人满意的。

六、双钢板型组合结构

前言

“双钢板”型板制作方法是用垂直于面板的连杆通过旋转摩擦焊焊接在面板上,连接两块面板,并形成一块“半刚性”的板,施工时只需在预制好的板中浇筑混凝土即可。连杆可以承受湿混凝土的压力,保持面板的准确距离。双钢板型组合结构的优缺点与传统组合结构大同小异,不同之处在于双钢板型组合结构可方便地应用于剪力墙和柱中,并且由于不存在裂缝问题,可用于隧道、储水池等对裂缝要求很严格的结构。

双钢板型组合结构简介

两块钢板之间用一系列连杆相连，连杆通过旋转摩擦焊将两端分别焊在两块面板上。面板的厚度、间距和连杆的直径可以调整以适应设计要求。采用这种工艺,既可以做平板,也可以方便地做成曲面板。未填充混凝土的“双钢板”型板有足够的强度和刚度,可以方便地进行运输及现场吊装。浇筑时面板可作为模板,连杆本身可承受湿混凝土的压力,因此竖向板无需额外的模板和支撑,水平板在满足浇筑过程中的挠度限制时也可不用支撑。对“双钢板”型板的质量控制首先是控制面板和连杆的材料特性,其次是采用全自动旋转摩擦焊,焊接前和焊接后的几何尺寸都要在允许误差范围内。面板的材料通常采用低碳钢,也可以采用其他不同材 料,两块面板的厚度也可不一样,这样能更好地适应设计要求。作为水平板时,这种结构可能出现正弯矩区受拉破坏、负弯矩区受压破坏或连杆的滑移破坏,其中连杆破坏又可分为焊接破坏、面板破坏和该处的混凝土破坏。

正弯矩区受拉破坏时延性较好,是理想的破坏形式。受压屈服相对于受拉屈服来说延性较差。在双钢板型组合结构中,连杆起着剪力连接件的作用。连杆与面板连接处的破坏形式取决于连杆直径与面板厚度之比,若连杆较粗、面板较薄则大多发生面板破坏,反之则大多发生焊接破坏。如果连杆与面板都很强而混凝土较弱,则有可能发生混凝土被压坏的情形。

另外,这种结构的抗剪承载力是由混凝土与连杆共同提供的,也即当连杆较少时也可能发生受剪破坏。作为受压构件如桥墩、剪力墙时,这种结构的破坏形式主要是受压破坏,混凝土受压破坏、钢板受压屈服以及局部屈曲都会引起结构的破坏。钢板由于受到连杆和混凝土的约束,其局部屈曲形式复杂。

双钢板型组合结构在强度方面,达到相同强度时,该结构比混凝土结构截面小,比钢结构节省钢材;在刚度方面,虽然钢板与混凝土界面上的滑移会使挠度增大,结构刚度减小,但对设计影响不大,而且在受冲击荷载或地震荷载作用时反而比较有利;在延性方面,这种结构比混凝土结构延性好,由于连杆和混凝土的作用使得钢板比钢结构中钢板的局部稳定性提高;在施工方面,不需要模板,不需要或只需要很少的支撑,大部分工作在工厂完成,施工速度快;在耐久性方面,双钢板型组合结构中混凝土完全被钢板包围,对其耐久性很有利,设计时只需考虑钢板的耐久性,且由于钢板对混凝土的作用使得混凝土耐火时间有所延长,对结构有利,另外该结构自重较轻,且不存在裂缝问题,可用于隧道、储水池等对裂缝要求很严格的结构。双钢板型组合结构最明显的缺点是造价较高,并且对工厂阶段的制作工艺和施工阶段混凝土浇筑的要求都比较严格。

双钢板型组合结构承载力性能及施工控制

承载力性能参考英国钢结构协会于1994年制定了双钢板型组合结构的设计规范,建议设计方法是在传统混凝土结构、钢结构和组合结构的基础上,依据试验研究和双钢板型组合结构的特性做了一定的修正。

双钢板型组合结构采用旋转摩擦焊。因此对焊接质量的控制主要从以下两个方面解决:控制材料性质和控制焊接时连杆的旋转速度。对材料性质的控制要同时控制连杆与面板的材料性质,目前面板与连杆通常采用同样的钢材。连杆的旋转速度之所以重要是因为它决定了焊接时产生的热量,因此也是焊接质量的决定因素之一。双钢板型结构浇注时混凝土流动性要求较高。对于水平板,只能用自密实混凝土进行浇注。浇筑混凝土时必须保证混凝土与上下面板间没有空隙和水。

结语

双钢板型组合结构是一种强度高、防渗性能好、施工速度快的结构,在抗爆、降低裂缝的影响和减小构件尺寸及缩短工期等方面都具有显著的优点,可以广泛应用于工程实践,尤其适于某些具有特殊要求(如抗爆、无裂缝或工期要求很短)的结构工程中。

七、钢板与混凝土组合构件的试验分析

前言

本文通过一批钢板与混凝土组合构件的试验,重点分析了中间支座截面在极限荷载下所需塑性转角和截面的允许极限转角的计算,从而可知塑性铰的转动能力;另外,对连续组合梁内力重分布过程作了介绍与讨论。

试验概况

试验分两批进行。第一批为四根外伸构件((51401~51404),主要研究其塑性铰特性。第二 批为四根双跨等跨连续构件(51301~51304),作为研究连续梁内力重分布之用。根据工程实线应用情况(上、下钢板均可能受拉),各试件截面尺寸和材料特性见表1。为了保证钢板与混凝土之间抗剪粘结强度,按完全剪力连接在试件的全跨范围内上、下钢板各布置了剪力栓钉。其中在跨中布置了直径为13mm、长度为90mm的短栓钉,在两端布置了(0.5h+25)mm的长栓钉;以保证试件的垂直抗剪强度。栓钉连接件的焊接用专门的焊机加工而成。

本批试件采用每跨两点垂直加载,四根外伸构件还在两悬臂。荷载通过稳压装置由油压千斤顶直接加载。所有测点的机械信号通过智能动态应变仪变为电量信号.直接输入电子计算机进行自动数据采集。试验采用分级加载制度,临近破坏前每级荷载再减至原级一半左右,以便较准确地测得破坏荷载值。外伸梁作用在悬臂部分和中间跨的荷载可以采用不同步加载和同步加载两种方式。双跨梁两跨荷载采用同步加载方式。

塑性铰转动能力及内力重分布

本批试件在变形较大的情况下,整个截面的应变为二折线分布,平截面假定已不再成立;所采用的塑性曲率计算公式应根据自身试验结果,以相对受压区高度系数为函数的回归经验公式计算。

对于多跨等跨连续梁,第一个塑性铰一般出现在按弹性计算弯矩最大截面支座处。继续加载，支座塑，性铰产生转动,连续梁变成多跨静定梁,此时跨中弯矩增长速度明显加快。之后截面曲率迅速增加,由于钢板进入强化段,跨中弯矩仍有缓慢增长,直到跨中达到极限弯矩,跨中塑性铰也产生一定的转动,曲率进一步增加,形成可变机构使试件破坏。可以看出,实际极限弯矩值较屈服弯矩大很多,说明这类构件当第一塑性铰形成后尚可较大地提高荷载.直至可变机构出现为止。

八、钢板—混凝土组合在钢筋混凝土梁加固中的应用

前言

混凝土桥梁整体或局部的损坏日益严重。在尽量不影响交通的情况下,如何有效地对混凝土桥梁进行加固和维修是亟待解决的问题。而钢板-混凝土组合加固技术则是解决这一问题的有效手段之一。钢板-混凝土组合是在经典的钢-混凝土组合梁基础上发展起来的一种新的结构形式。钢板位于梁截面底部,可以充分发挥其抗拉强度高的特点。钢板-混凝土组合梁、板中的钢板除布置在梁底外,也可以同时布置在梁的侧表面,以增强混凝土梁的竖向抗剪能力。钢板-混凝土组合加固时,通过在钢板上焊接栓钉、在原混凝土表面植筋、在原结构及加固钢板间浇筑混凝土等措施使加固部分与原结构形成整体,共同工作。加固施工时,钢板可作为混凝土浇筑模板,从而大大加快施工速度;同时由于钢板外不需要保护层,因此不存在混凝土裂缝外露的问题。钢板的防锈问题可以通过表面刷防锈漆来解决。

工程概况及加固方法的确定

北京某立交桥：桥边跨外侧主梁遭到不同程度的撞击。边跨预应力钢筋混凝土梁侧面有明显的斜裂缝,且桥面悬伸部分与外侧主梁连接处有明显的纵向通缝。造成桥梁结构损伤的主要原因是超高车辆的撞击,因此,在对桥梁进行加固时,应在尽量不降低桥梁限高的前提下提高桥梁的抗撞击能力,同时使桥梁恢复至设计时汽-超20的通行标准。西南三环万柳立交桥：桥主梁底面和侧面大量开裂,最大裂缝宽度达0.4～0.5mm,裂缝平均间距为15～20mm;跨中梁底裂缝基本贯通;支座附近梁侧表面有斜裂缝。对该桥进行的静载试验表明,主跨和边跨跨中挠度均满足规范的规定,但校验系数大部分不满足规定,主梁的刚度由于混凝土大量开裂较设计时有所降低。在对该桥进行加固时,应恢复并提高主梁刚度和承载力,同时应控制主梁裂缝的进一步开展。西南三环丰益桥：由于受到车辆撞击,边跨板梁混凝土脱落,部分受拉钢筋及箍筋外露,甚至有些受拉钢筋断裂。板梁跨中裂缝基本贯通,桥面悬伸部分裂缝在支座附近处贯通整个悬伸范围,且最大裂缝宽度达0.3mm。对该桥进行静载试验表明,其整体刚度与横向协同工作性能良好。因此,加固时应在尽量不减小桥梁限高的同时提高桥梁抗撞击能力,并弥补受损部分对结构承载力和刚度造成的不利影响。

根据上述工程概况和对桥梁受损状态的分析,桥梁的加固方法应该满足以下几点要求:(1)尽量避免降低原桥梁的设计净空;(2)提高外侧主梁抗撞击的能力;(3)一定程度上提高桥梁整体刚度与承载能力;(4)有效控制主梁裂缝的发展。

钢板-混凝土组合加固方法可以很好地满足以上几点要求,且具有造价低、施工速度快、施工对道路通行影响较小、加固时对原混凝土表面质量要求不高、不影响结构外观等优点,因此,以上工程均采用钢板-混凝土组合加固的方法。加固方法：在对原结构梁侧进行加固施工时,首先将原混凝土表面凿毛,并用水冲洗干净;在原混凝土中呈梅花状或矩形网格状植筋,植筋时应该注意避开原结构钢筋。在加固钢板上焊栓钉,栓钉位置应与植筋位置错开。加固钢板可在工厂焊接成要求的槽形或其他形状,在施工现场整体安装。然后在植筋与栓钉间布置钢筋网片,钢筋网片可以与植筋在部分位置点焊以固定其位置。最后,加固钢板安装就位后,在加固钢板与原结构间浇筑混凝土,使新老结构成为整体。为了避免增大梁截面高度,梁底与加固钢板间不浇筑混凝土,而是依靠侧面栓钉及底部砂浆与原结构保持共同工作。若不受净空高度限制,梁底的加固方法可与梁侧相似,这样可大幅度提高梁的抗弯刚度和承载能力。沿梁纵向的加固长度可根据实际加固的需要确定,但应尽可能靠近支座。

由于在对混凝土桥梁进行组合加固时采用了使新老混凝土共同工作的措施,在进行加固效果分析时,可以假设加固后梁是一个整体。若加固时桥梁能够做到完全卸载,则加固后梁截面承载力计算可以参考规范上的方法进行。但在对一般桥梁加固施工时,构件所承受的恒载及部分活载仍然存在,所以为部分卸载加固,属于二次受力问题,此时,加固材料同原构件相比存在应变滞后现象。若不考虑二次受力问题,可能会造成设计偏于不安全。结语

介绍了钢板-混凝土组合加固技术在钢筋混凝土桥梁中的应用,提出了钢板最大加固量的计算方法,通过对桥梁加固前后截面性能的对比分析,及加固后桥梁整体状况的观察,证明钢板-混凝土组合加固技术是成功可行的,且该技术具有以下优点:(1)几乎不降低原桥桥下净空高度;(2)不要求原结构表面平整,加固部分可以与原结构共同工作;(3)可大幅度提高梁截面承载力和抗弯刚度;(4)提高了桥梁的抗撞击能力,对裂缝有很好的控制作用,可避免裂缝外露;(5)施工简便,造价较低;(6)加固后结构外观效果好。

九、钢板—混凝土组合技术在桥梁加固中的应用

前言

钢板一混凝土组合加固技术,是近两年来由清华大学建筑设计研究院提出的一种桥梁加固技术。此项技术首次在北京紫竹桥中应用,现对紫竹桥加固的原因、方法和施工过程进行简介。随着北京交通事业的迅猛发展及周边快速路网的建成,原紫竹院立交桥己不能满足社会交通要求,经上级有关部门批准,2002年下半年开始对紫竹院立交道路进行改造:除新建两座定向匝道桥外,现况紫竹桥由原双向六车道改为双向八车道型式,且设计等级由原建的汽超—20级提升为城市—A级。因此须对现况紫竹桥做出鉴定与处理。

现场按城市—A等级加载试验，在荷载作用下,全桥的变形曲线符合实际结构受力变形规律,卸载后桥梁残余变形很小,基本得到恢复,说明箱梁在试验荷载作用下处于弹性工作状态，满足规范要求。在试验荷载作用下,桥台及墩柱几乎没有沉降,说明下部结构有足够的承载力及刚度,完全可以满足当前及改造后的使用要求并有相当大的强度储备。通过对原桥上部结构图纸按城—A等级验算,除引桥边跨配筋不足外,其它基本能够满足要求,但安全储备不足。现况紫竹桥两侧悬臂板已经出现明显的波浪起伏,最大变形13~15cm,同时引桥的腹板多处出现裂纹,桥台前脸儿也出现不同程度的破损。主桥、引桥之间伸缩缝漏水,梁端部分钢筋锈蚀比较厉害,局部混凝土破损严重。基于以上情况,为保证该桥使用的安全性与可靠性,同时为解决桥上的交通堵塞和悬臂部分等级提升问题,决定对该桥进行加固。

加固过程

经专家评议最终决定采用清华大学建筑设计研究院的钢板一混凝土组合技术加固方案。此加固方案共分梁底加固、桥面加固和桥台加固三个部分。梁底加固：为解决荷载等级提高后引桥跨中承载力不足的问题,在引桥边跨跨中2/3处采用钢板一混凝土组合加固技术。把箱梁底板混凝土凿毛5mm,清理干净后,按300mm×300mm间距植筋,胶结材料为DJR建筑结构胶,加工制做10mm厚带栓钉的钢板,通过喷射混凝土与原有结构连接形成新老混凝土及钢板共同工作的钢板一混凝土组合结构,以提高抵抗正弯矩的能力。钢板一混凝土组合结构总厚度150mm。桥面加固：(1)首先拆除全部地袱及栏杆、隔离带、人行道、沥青混凝土桥面铺装以及伸缩缝等桥面附属设施,露出桥面混凝土,将桥面混凝土凿毛,对已经存在缺陷的部位清理至密实处,然后除去浮渣、尘土,按照桥面纵、横坡要求浇注8cm厚C40混凝土面层(后浇层)。(2)后浇层内悬臂部分基本横向配筋为:5.5m悬臂板配中φ20@200mm,3.43m悬臂板配中16@100mm,锚固长度2m,悬臂部分及墩顶负弯矩区在原混凝土表面按400mm×400mm间距植筋,胶结材料为CGM高强无收缩灌浆料,新老混凝土通过植筋及混凝土之间的粘结咬合作用共同工作,形成叠合层桥面,依靠后浇层内的配筋来抵抗悬臂板根部的负弯矩。

(3)引桥部分中间支座后浇层内配置纵向钢筋中18@100mm,伸人两侧的长度为各自跨度的1/3,以提高中间支座处的负弯矩承载力,桥面其它部分配置钢筋双向中12@150mm。

(4)混凝土后浇层之上作APP卷材防水层、SMA—16改性沥青混凝土铺装层,厚度7cm。(5)断开原主、引桥之间连续桥面,以伸缩缝隔断,原齿形钢板伸缩缝更换为SSFB一80伸缩缝,其它桥梁附属设施更新。

桥台加固：由于桥台前脸,特别是翼板以下的部分破损比较严重,故对桥台前脸也采用钢板—混凝土组合技术进行加固。各部分加固的具体过程：

梁底加固：(l)围档、(2)支搭作业平台、(3)原桥钢筋探测、(4)凿毛、(5)植筋定位、(6)钻孔、(7)清孔及孔壁处理、(8)钢筋准备、(9)DJR建筑结构胶的配制、(10)植筋锚固、(11)绑扎钢筋网片、(12)钢板加工、(13)钢板安装、(14)喷射混凝土、(15)钢板外防腐。

桥面加固：桥面交通中断后,开始进行沥青混凝土桥面铺装、防水层、人行步道、栏杆、地袱、伸缩缝等项目的拆除工作。拆除开始至栏杆安装完毕期间,桥边设安全设施,保证社会车辆、行人及施工人员的安全。桥梁翼板上的植筋方法与梁底加固相同,植筋直径φ14,钻孔直径φ18,深度60mm,采用CGM高强无收缩灌浆料,其它加固工作与桥梁常规相同,只不过桥面钢筋较粗,直径为φ

12、φ18,混凝土强度等级为C40。

桥台加固：由于桥台只是局部次要部位破损,主要受力部位情况良好,且荷载储备较大,为节约资金,只对桥台局部进行补强和装饰,其它地方维持原状。

十、钢—高强混凝土组合梁栓钉剪力连接件的设计计算

前言

近年来的工程实践证明,钢混凝土组合结构非常适合我国基本建设的国情,将成为21世纪土木工程中的重要结构体系之一。高强混凝土具有普通混凝土所不具备的一些优点:高强、徐变系数小,持久强度系数高,耐磨、抗渗、抗腐蚀,更适用于恶劣环境。因此,高强混凝土将成为21世纪的重要建筑材料之一,在建筑和桥梁结构中正得到越来越广泛的应用。通过剪力连接件把钢梁和高强混凝土组合在一起,形成钢高强混凝土组合梁,既能发挥钢混凝土组合梁充分利用钢材抗拉和混凝土抗压的特性,弥补高强混凝土延性差的不足,又能充分利用高强混凝土耐久性好的优点。栓钉剪力连接件是保证钢梁与混凝土翼缘共同工作的关键原件,合理安全地确定其抗剪承载力对组合梁的设计和保证其整体工作性能至关重要。用于普通混凝土组合梁的栓钉剪力连接件设计计算方法对高强混凝土组合梁梁是否可行、安全、合理,有待研究。对现有栓钉连接件抗剪承载力计算公式的修正建议

国内外的研究都表明,推出试验得到的栓钉抗剪承载力比组合梁中栓钉的实际抗剪承载力要低。其原因是:栓钉传递剪力主要是依靠其根部附近混凝土的局部受压,而在组合梁中,栓钉根部附近混凝土受到的侧向压应力比推出试件中栓钉根部附近混凝土的要大,这对提高栓钉连接件的抗剪承载力是有利的。因此,推出试验结果为组合梁栓钉连接件抗剪承载力的下限。试验结果表明,随着fcu的提高,栓钉连接件的抗剪承载力也在提高,但并不是无限地提高,存在一个上限值。考虑到栓钉焊缝加强以及钢梁与混凝土板之间摩擦力的有利影响、工程师们使用上的习惯等因素,仍然保留规范给出公式的基本形式,只是对其上限值进行调整,主要依据仍然是推出试验结果。根据现有的推出试验结果,可以将公式的上限控制值适当放宽为纯剪强度的1.2倍。而且对于高强混凝土,且fu≤564MPa时,混凝土相对较强,推出试件均为栓钉自身破坏,公式由上限控制,故只需对公式的上限控制值进行修正即可。因此,在实验所示的41个推出试验结果基础上,对公式修正如下

当fu≤564MPa时，且hst/dst4.0时，Vu0.43Ast，EcfcTAstfu。其中

结论

在次生破坏能够避免发生时,栓钉连接件的剪承载力主要取决于混凝土强度,栓钉栓杆的截面 面积及抗拉强度等。推出试件及组合梁中栓钉连接件的抗剪承载力,随着混凝土强度的提高而提高,但存在一个上限值,它受栓钉极限抗拉强度和混凝土强度等级的交互影响。对于高强混凝土组合梁,我国现行Vu计算公式的上限值有待修正,建议采用式(5)或式(6)。当fu>564MPa并足以保证栓钉连接件本身不会在混凝土被压坏前破坏时,如果fcu≥60MPa,可以偏于安全地取fcu=60MPa为高强混凝土组合梁栓钉承载力计算的上限值。