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砼結(jié)構(gòu)的裂縫成因及控制方法
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鋼結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重缺陷和損傷或改變使用條件,經(jīng)檢查驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不滿足使用要求時(shí),應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。常見的鋼結(jié)構(gòu)需加固補(bǔ)強(qiáng)的主要原因有:
(1)由于設(shè)計(jì)或施工中造成鋼結(jié)構(gòu)缺陷,如焊縫長(zhǎng)度不足,桿件切口過長(zhǎng),使截面削弱過多等等。
(2)結(jié)構(gòu)經(jīng)長(zhǎng)期使用,出現(xiàn)不同程度的銹蝕、磨損以及操作不正常等,造成結(jié)構(gòu)缺陷,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面嚴(yán)重削弱。
(3)工藝生產(chǎn)條件變化,使結(jié)構(gòu)上荷載增加,原有結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)。
(4)使用的鋼材質(zhì)量不符合要求。
(5)意外、自然災(zāi)害對(duì)結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重。
(6)由于地基基礎(chǔ)下沉,引起結(jié)構(gòu)的變形和損傷。
二、鋼結(jié)構(gòu)加固原則
結(jié)構(gòu)或構(gòu)件加固是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,要考慮的因素很多。加固方法應(yīng)從施工方便、不影響生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)合理、效果好等方面來選擇,一般原則如下:
(1)加固應(yīng)盡可能做到不停產(chǎn)或少停產(chǎn),因停產(chǎn)的損失往往是加固費(fèi)用的幾倍或幾十倍。能否在負(fù)荷下不停產(chǎn)加固,取決于結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。一般構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力小于鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%,且構(gòu)件損壞變形等不是太嚴(yán)重時(shí),可采用負(fù)荷不停產(chǎn)加固方法。
(2)結(jié)構(gòu)加固方案要便于制作、施工,便于檢查。
(3)結(jié)構(gòu)制造組裝應(yīng)盡量在生產(chǎn)區(qū)外進(jìn)行。
(4)連接加固應(yīng)盡可能采用高強(qiáng)螺栓或焊接。
采用高強(qiáng)螺栓加固時(shí),應(yīng)驗(yàn)算鉆孔截面削弱后的承載能力;采用焊接加固時(shí),實(shí)際荷載產(chǎn)生的原有桿件應(yīng)力最好在鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度60%以下,極限不得超過80%,否則應(yīng)采取相應(yīng)的措施才能施焊。
三鋼結(jié)構(gòu)加固方法
(一)、加固方法概述
鋼結(jié)構(gòu)加固的主要方法有:減輕荷載、改變計(jì)算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強(qiáng)度、阻止裂紋擴(kuò)展等。當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí),也可采用其他的加固方法。經(jīng)鑒定需要加固的鋼結(jié)構(gòu),根據(jù)損害范圍一般分為局部加固和全面加固。局部加固是對(duì)某承載能力不足的桿件或連接節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行加固,有增加桿件截面法、減小桿件自由長(zhǎng)度法和連接節(jié)點(diǎn)加固法。全面加固是對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,有不改變結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算圖形加固法和改變結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算圖形加固法兩類。增加或加強(qiáng)支承體系,也是對(duì)結(jié)構(gòu)體系加固的有效方法。增加原有構(gòu)件截面的加固方法是最費(fèi)料最費(fèi)工的方法(但往往是可行的方法);改變計(jì)算簡(jiǎn)圖的方法最有效且多種多樣,其費(fèi)用也大大下降。加固結(jié)構(gòu)的施工方法有:負(fù)荷加固、卸荷加固和從原結(jié)構(gòu)上拆下應(yīng)加固或更新的部件進(jìn)行加固。加固施工方法應(yīng)根據(jù)用戶要求和結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài),在確保質(zhì)量和安全的前提下,由設(shè)計(jì)人員和施工單位協(xié)商確定。
(1)帶負(fù)荷加固。施工最方便,也較經(jīng)濟(jì)。是用于構(gòu)件(或連接)的應(yīng)力小于鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí),或構(gòu)件無甚大損壞(破損、變形、翹曲等)的情況下。此時(shí)為了使新加固桿件參與受力,有時(shí)需要對(duì)被加固桿件采取臨時(shí)卸荷的措施。另外,在加固時(shí)應(yīng)注意不影響其他構(gòu)件的正常使用。
(2)卸荷加固。適用于結(jié)構(gòu)損壞較大或構(gòu)件和連接的應(yīng)力狀態(tài)很高,需要暫時(shí)減輕其負(fù)荷時(shí)。對(duì)某些主要承受可動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)(如吊車梁等),可限制其可動(dòng)荷載,即相當(dāng)于大部分卸荷。
(3)從原結(jié)構(gòu)上拆下應(yīng)加固或更新的部件。當(dāng)結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重或原截面承載力過小,必須在地面進(jìn)行加固或更新時(shí)采用。此時(shí)必須設(shè)置臨時(shí)支撐,使被換構(gòu)件完全卸荷;同時(shí),必須保證被換結(jié)構(gòu)卸下后整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。確定加固方案前,應(yīng)搜集下列資料:
1)原有結(jié)構(gòu)的竣工圖(包括更改圖)及驗(yàn)收記錄。
2)原有鋼材材質(zhì)報(bào)告復(fù)印件或現(xiàn)場(chǎng)材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告。
3)原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、安裝驗(yàn)收記錄。
4)原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書。
5)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破損情況檢查報(bào)告。
6)現(xiàn)有實(shí)際荷載和加固后新增加荷載的數(shù)據(jù)。
(二)、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形加固法
改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形加固法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn)性質(zhì)和邊界條件,增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固過程,除應(yīng)對(duì)被加固結(jié)構(gòu)承載能力和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算外,尚應(yīng)注意對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力和使用功能的影響,考慮在結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)以及支座中的內(nèi)力重分布,對(duì)結(jié)構(gòu)(包括基礎(chǔ))進(jìn)行必要的補(bǔ)充驗(yàn)算,并采用切實(shí)可行的合理構(gòu)造措施。采用改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固方法,設(shè)計(jì)與施工應(yīng)緊密配合,未經(jīng)設(shè)計(jì)允許,不得擅自修改設(shè)計(jì)規(guī)定的施工方法和程序。采用調(diào)整內(nèi)力的方法加固結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)在加固設(shè)計(jì)中規(guī)定調(diào)整內(nèi)力(應(yīng)力)或規(guī)定位移(應(yīng)變)的數(shù)值和允許偏差及檢測(cè)位置和檢驗(yàn)方法。
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