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目
次I
標(biāo)準(zhǔn)化的法律、法規(guī)基礎(chǔ)……………
4應(yīng)遵守的國(guó)家法律、法規(guī)和規(guī)章…
4應(yīng)正確處理的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層次關(guān)系…
10應(yīng)正確理解強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)與強(qiáng)制性條文……………
17結(jié)構(gòu)加固方法概述……
21重點(diǎn)修訂的內(nèi)容………
44必須嚴(yán)格執(zhí)行的強(qiáng)制性條文…………
832續(xù) 目
次4202221233V.8關(guān)于預(yù)張緊鋼絲繩網(wǎng)-聚合物砂漿面層加固法設(shè)計(jì)的若干問題……V.9植筋技術(shù)應(yīng)用的若干問題…………結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中常遇問題的處理……混凝土結(jié)構(gòu)、構(gòu)件施工質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)要求,但滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求時(shí)如何處理的問題……233VI.2砼斜截面受剪承載力的確定問題…23VI.3砼構(gòu)件尺寸不滿足植筋埋深問題的處理…………23VI.4新建房屋加固如何滿足50年使用期要求…………24VI.5植筋破壞性檢驗(yàn)的合格判斷問題…24VI.6膠體熱變形溫度的測(cè)定問題………24I
標(biāo)準(zhǔn)化的法律、法規(guī)基礎(chǔ)5I.1 應(yīng)遵守的國(guó)家法律、法規(guī)和規(guī)章(1)應(yīng)學(xué)習(xí)《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法》第十一條及第十三條至第十六條中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法第十一條 對(duì)需要在全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)一的下列技術(shù)要求,應(yīng)當(dāng)制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):(一)互換配合、通用技術(shù)語言要求;(二)保障人體健康和人身、財(cái)產(chǎn)安全的技術(shù)要求;(三)基本原料、燃料、材料的技術(shù)要求;(四)通用基礎(chǔ)件的技術(shù)要求;6(五)通用的試驗(yàn)、檢驗(yàn)方法;(六)通用的管理技術(shù)要求;(七)工程建設(shè)的重要技術(shù)要求;(八)國(guó)家需要控制的其他重要產(chǎn)品的技術(shù)要求。7第十三條對(duì)沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而又需要在全國(guó)某個(gè)行業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求,可以制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。8第十四條…行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后,自行廢止。第十五條 對(duì)沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而又需要在省、自治區(qū)、直轄市范圍內(nèi)統(tǒng)一的工業(yè)產(chǎn)品的安全、衛(wèi)生要求,可以制定地方標(biāo)準(zhǔn)。第十六條 …地方標(biāo)準(zhǔn)在相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后,自行廢止。9(2)應(yīng)學(xué)習(xí)第25號(hào)建設(shè)部令發(fā)布的《工程建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》第六條及第十條工程建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管理辦法第六條 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不得與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相抵觸。第十條 …行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后,應(yīng)當(dāng)及時(shí)修訂或廢止。10I.2
應(yīng)正確處理的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層次關(guān)系11工程建設(shè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),主要是針對(duì)為保障安全、質(zhì)量、衛(wèi)生、環(huán)保和維護(hù)公共利益所必需達(dá)到的最低要求作出統(tǒng)一的規(guī)定。至于更嚴(yán)質(zhì)量要求、更高技術(shù)水平和更能滿足社會(huì)生產(chǎn)、生活需求的標(biāo)準(zhǔn),則應(yīng)由其他層次的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,如行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、CECS推薦性標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行充實(shí)和提高。然而,在前一段時(shí)間里,這一最基本的標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)系,由于種種原因而沒有得到遵循,出現(xiàn)了有些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安全、質(zhì)量的要求反而低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的不正常情況。在建筑物加固過程中,若遇到上述情況,一定要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化法和建設(shè)部第25號(hào)部令的規(guī)定來處理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之間的層次關(guān)系,以避免違反法律、法規(guī)。12這里需要指出的是:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之間的相互關(guān)系,應(yīng)以通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求應(yīng)高于通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。一般而言:設(shè)計(jì)規(guī)范和施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范均是通用標(biāo)準(zhǔn),也是所有設(shè)計(jì)、施工人員所必須首先遵守和執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。13至于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與“導(dǎo)則”、“通則”的關(guān)系,則較為復(fù)雜,須區(qū)別不同情況予以處理:(1)名為導(dǎo)則,但有標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)和編號(hào),并有批準(zhǔn)發(fā)布機(jī)關(guān)者,應(yīng)按其代號(hào)確定其屬性。如冠以GB的,即是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);冠以JGJ、JTJ、HG等等,即是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);冠以CECS、CCES的,即是協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)W會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。14(2)名為導(dǎo)則,且有行政主管部門文號(hào)者,如住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部以“建村函[2009]69號(hào)函”發(fā)給有關(guān)部門的《農(nóng)村危險(xiǎn)房屋鑒定技術(shù)導(dǎo)則(試行)》,屬于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在特定情況下增發(fā)的指導(dǎo)性文件,不僅應(yīng)結(jié)合本地區(qū)實(shí)際參照?qǐng)?zhí)行,而且其中所涉及的安全性能指標(biāo)和參數(shù),均不得低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。15(3)名為通則,意即通用規(guī)則或原則,實(shí)質(zhì)是某層次的標(biāo)準(zhǔn)。因此,一般均有標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)與編號(hào)。例如:《民用建筑設(shè)計(jì)通則》標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JGJ37,即是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計(jì)通則》標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為CECS160,即是中國(guó)建設(shè)標(biāo)協(xié)的推薦性標(biāo)準(zhǔn)等等。16(4)名為規(guī)則或規(guī)定者,其含義一般與標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程無異。如《鐵路測(cè)量技術(shù)規(guī)則》TBJ101和《鐵路結(jié)合梁設(shè)計(jì)規(guī)定》TBJ24,均為鐵道部的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),與其他行標(biāo)無異。17I.3
應(yīng)正確理解強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)與強(qiáng)制性條文181)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化法第七條規(guī)定:保障人體健康、人身、財(cái)產(chǎn)安全的標(biāo)準(zhǔn)和法律、行政法規(guī)規(guī)定強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)是指直接涉及工程質(zhì)量、安全、衛(wèi)生及環(huán)境保護(hù)等方面的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文(建設(shè)部令第81號(hào))。192)強(qiáng)制性條文與主控項(xiàng)目條文的區(qū)別強(qiáng)制性條文實(shí)施的是事前和事后監(jiān)督檢查并舉的機(jī)制,亦即只要違反強(qiáng)條,不論是否造成后果均應(yīng)進(jìn)行處罰;20主控項(xiàng)目的性質(zhì)雖與強(qiáng)制性條文一致,但它實(shí)施的是事前督查、事后驗(yàn)證處理的機(jī)制,亦即只有造成后果,才能依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定按照有關(guān)法規(guī)進(jìn)行處罰。21II
結(jié)構(gòu)加固方法概述22II.1 增大截面加固法這是通過在構(gòu)件截面外圍新澆混凝土,并加配受力鋼筋或構(gòu)造鋼筋,以達(dá)到提高原構(gòu)件承載力、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性之目的;對(duì)受壓構(gòu)件還可降低其長(zhǎng)細(xì)比和軸壓比。因此,常用于梁、柱、板和基礎(chǔ)等的加固。圖II.1-1
增大截面加固柱、梁示意圖23這種加固方法具有施工工藝簡(jiǎn)單、使用經(jīng)驗(yàn)豐富、受力可靠、加固費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn),很易被人們所接受,很易被人們所接受;但其施工時(shí)濕作業(yè)工作量大,養(yǎng)護(hù)期長(zhǎng),占用建筑空間較多等缺點(diǎn),也使其應(yīng)用受到一定限制。24這種加固方法的施工要點(diǎn),在于如何保證新、舊材料的共同工作,其關(guān)鍵是新舊混凝土界面上的剪應(yīng)力能否有效地傳遞。為此,在施工工藝上應(yīng)充分了解和貫徹設(shè)計(jì)的意圖,采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施,以確保新、舊混凝土共同工作的可靠性。25II.2 鋼筋混凝土面層加固法這是增大混凝土截面加固法在砌體柱、墻中的引用;也稱鋼筋網(wǎng)夾板墻或圍套。具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn);能提高構(gòu)件受壓、受剪承載力和抗震能力,是砌體結(jié)構(gòu)最常用的加固方法。施工簡(jiǎn)單,但濕作業(yè)時(shí)間長(zhǎng),且安裝箍筋和拉結(jié)筋所需的鑿洞工作量大。26圖II-2
增大截面加固砌體柱、墻示意(a)磚柱加固;(b)磚墻加固;(c)帶壁柱磚墻加固27II.3復(fù)合截面加固法通過采用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)或高強(qiáng)聚合物砂漿噴抹,將增強(qiáng)材料粘合于原構(gòu)件表面,使之形成具有整體性的復(fù)合截面,以提高其承載力和延性的一種直接加固法。281)粘鋼加固粘貼鋼板法是在混凝土構(gòu)件表面用結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板,以提高構(gòu)件承載力的一種加固方法。該方法適用于對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件受彎、斜截面受剪、受壓和受拉構(gòu)件的加固,但不適用于素混凝土構(gòu)件,包括縱向受力鋼筋配筋率低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010規(guī)定的最小配筋率的構(gòu)件加固。29圖II.3(1)
粘鋼法加固形式示意圖302)粘貼纖維復(fù)合材加固這種加固法是以結(jié)構(gòu)膠為粘料,將纖維織物或纖維板材外貼于被加固構(gòu)件表面,利用纖維復(fù)合材的高抗拉強(qiáng)度和受拉彈性模量達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載力和延性的目的。目前常用的有三種纖維材料:碳纖維(CFRP)、玻璃纖維(GFRP)和芳綸纖維(AFRP)。它們的施工方法基本一致。31圖II.3(2)-a
碳纖維織物(布)加固混凝土梁32圖II.3(2)-b
板底貼碳纖維布加固33圖II.3(2)-c
梁高(T形截面腹板高)>450mm時(shí)應(yīng)加貼腰壓帶343)外貼型鋼加固這是在混凝土柱的四角包以型鋼,并用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)成整體的一種加固方法。最常用的是在方形或矩形柱的四角粘以角鋼,并在橫向以鋼綴板施加約束的做法。這種加固方法可以大幅度提高原構(gòu)件的承載能力,且無上限的控制,又不影響建筑空間,因而為大跨、重型結(jié)構(gòu)加固所首選,但須由熟練的鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人員施工。35圖II.3(3)
外粘型鋼加固36II.4混凝土構(gòu)件繞絲加固法這是通過纏繞退火鋼絲使被加固的受壓構(gòu)件混凝土受到約束作用,從而提高其極限承載力和延性的一種加固法。在GB50367中,主要用于位移延性不足的混凝土柱的抗震加固。施工單位喜歡在新澆柱的砼強(qiáng)度達(dá)不到要求時(shí)使用。因?yàn)樗商岣咴炷翉?qiáng)度1~2級(jí)。37圖II.4
繞絲構(gòu)造示意圖38II.5鋼絲繩網(wǎng)-聚合物改性水泥砂漿面層加固法這是將小直徑鋼絲繩網(wǎng)片(鋼鉸線網(wǎng)片)敷設(shè)并固定于被加固構(gòu)件部位,再在其表面噴涂約30mm厚聚合物改性水泥砂漿面層,固化后形成整體受力的加固方法。一般用以替代碳纖維復(fù)合材加固砼或砌體構(gòu)件。其優(yōu)點(diǎn)是原構(gòu)件表面處理簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)與碳纖維相近。90年代開始從韓國(guó)引進(jìn),但應(yīng)用不多。39圖II.5-1鋼絲繩網(wǎng)-聚合物改性水泥砂漿外加層構(gòu)件示意圖40圖II.5-2
節(jié)點(diǎn)詳圖之一(a)雙面加固穿實(shí)心樓板節(jié)點(diǎn);(b)雙面加固穿實(shí)心樓板節(jié)點(diǎn)(c)雙面加固穿空心樓板節(jié)點(diǎn)41II.6外加預(yù)應(yīng)力加固法這是通過施加體外預(yù)應(yīng)力,使原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的受力得到改善或調(diào)整的一種間接加固法。近幾年來在江浙一帶經(jīng)常用來提高混凝土構(gòu)件的承載力,減小結(jié)構(gòu)變形或增大結(jié)構(gòu)跨度等目的。42圖II.6-1
預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U構(gòu)造(次梁加固)1-主梁;2-次梁;3-樓板;4-拉桿;5-拉緊螺栓;6-支撐墊板及鋼筋棒;7-擋板;8-鋼套箍;9-錨栓43圖II.6-2
預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U構(gòu)造(主梁加固)1-主梁;2-次梁;3-樓板;4-拉桿;5-拉緊螺栓;6-支撐墊板及鋼筋棒;7-柱;8-鋼套箍;9-錨栓44III
重點(diǎn)修訂的內(nèi)容451關(guān)于結(jié)構(gòu)加固后設(shè)計(jì)使用年限的修訂原規(guī)范從既有建筑結(jié)構(gòu)的使用情況出發(fā),參照歐美有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,作出了以30年為宜的規(guī)定,而現(xiàn)實(shí)的國(guó)情是:有不少新建工程也存在著必須立即加固的問題,并且要求加固后的結(jié)構(gòu)仍能保持50年的設(shè)計(jì)使用年限。這對(duì)使用普通結(jié)構(gòu)膠加固的工程而言,有較大難度。因?yàn)檫@類膠通常是按30年的使用期設(shè)計(jì)的,按國(guó)際上的共識(shí),凡能通過2000h耐濕熱老化檢驗(yàn)者,便可認(rèn)為能滿足30年使用期的要求。如果要求結(jié)構(gòu)膠能安全工作50年,按國(guó)際慣例,就必須以著名的Findley理論為依據(jù),進(jìn)行不少于5000h的耐長(zhǎng)期應(yīng)力作用的檢驗(yàn)。經(jīng)鑒定通過后,才允許用于結(jié)構(gòu)加固工程。據(jù)此,為了及時(shí)處理這一急待解決的實(shí)際問題,本規(guī)范此次修訂作出了相應(yīng)規(guī)定(見第3.1.7條第2款)。462 增加對(duì)增大截面法舊砼界面處理的規(guī)定原規(guī)范未對(duì)原構(gòu)件砼的界面處理作出規(guī)定,而建筑結(jié)構(gòu)加固施工規(guī)范GB50550也僅提出不全面的要求。為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前增大截面加固工程的迫切需求,本規(guī)范此次修訂在第5.5.2條中作出了:“采用增大截面加固法時(shí),原構(gòu)件混凝土表面應(yīng)經(jīng)處理;設(shè)計(jì)文件應(yīng)對(duì)所采用的界面處理方法和處理質(zhì)量提出要求。一般情況下,除混凝土表面應(yīng)予打毛外,尚應(yīng)采取涂布結(jié)構(gòu)界面膠、種植剪切銷釘或增設(shè)剪力鍵等措施,以保證新舊混凝土共同工作”的規(guī)定。47為了執(zhí)行本條規(guī)定,需要注意以下兩點(diǎn):當(dāng)采用結(jié)構(gòu)界面膠時(shí),應(yīng)先了解其適用期,是否能滿足架設(shè)主鋼筋和支模兩個(gè)工序的時(shí)間要求。目前市場(chǎng)供應(yīng)的界面膠,其適用期多在6h~24h;最長(zhǎng)的雖可達(dá)72h,但需訂制,且價(jià)格較昂。對(duì)大面積墻面和板面,除了噴涂界面膠外,還需要布設(shè)剪切銷釘。由于是利用膠與釘布置成傳遞剪應(yīng)力的兩道防線,故一般不經(jīng)計(jì)算。當(dāng)取用釘距為250mm~300mm時(shí),其工作效果已被一些大型工程實(shí)踐所認(rèn)同。因此,可按構(gòu)造要求布置銷釘。483全面改寫了“體外預(yù)應(yīng)力加固法”一章,系統(tǒng)地增加了“無粘結(jié)鋼絞線體外預(yù)應(yīng)力的加固計(jì)算與構(gòu)造規(guī)定”的內(nèi)容。新修訂的第7章,包括三種體外預(yù)應(yīng)力加固法:一是以普通鋼筋施加預(yù)應(yīng)力的加固法;二是以無粘結(jié)高強(qiáng)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力的加固法;三是以角鋼為預(yù)應(yīng)力撐桿的加固法。49采用普通鋼筋施加預(yù)應(yīng)力是一種傳統(tǒng)方法,之所以沿用至今,是因?yàn)檫@種方法無需將原構(gòu)件表層混凝土全部鑿除來補(bǔ)焊鋼筋,而只需在連接節(jié)點(diǎn)處開出孔槽,將補(bǔ)強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力筋錨固即可。因此,具有取材方便,施工簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。近幾年來這種加固方法雖常被無粘結(jié)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力所取代,但在小跨度的工業(yè)廠房和橋梁中仍有不少應(yīng)用。故仍有必要保留在本規(guī)范中。盡管如此,但工程實(shí)踐表明這種方法存在著可建立的預(yù)應(yīng)力值不高,預(yù)應(yīng)力損失所占比例較大,且不易對(duì)連續(xù)跨進(jìn)行加固施工等缺點(diǎn)。50為了克服傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn),自市場(chǎng)上推出無粘結(jié)高強(qiáng)鋼絞線這一產(chǎn)品開始,本規(guī)范的有關(guān)編委便著手開發(fā)這種高效的預(yù)應(yīng)力技術(shù),并在90多項(xiàng)工程中得到試用,收到了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。與傳統(tǒng)方法相比,采用無粘結(jié)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力具有下述優(yōu)點(diǎn):一是張拉應(yīng)力可以加大,一般可達(dá)0.7fptk,且預(yù)應(yīng)力損失所占比例小,長(zhǎng)期預(yù)應(yīng)力效果好;51二是端部錨固有現(xiàn)成錨具產(chǎn)品可以利用,安全可靠,且無需現(xiàn)場(chǎng)電焊;三是鋼絞線很長(zhǎng),可進(jìn)行連續(xù)跨的加固施工。這里需要說明的是,本規(guī)范為什么未納入普通鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力的加固法,主要是因?yàn)樗趶埨霓D(zhuǎn)折點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生很大摩擦力;同時(shí)它的防腐蝕能力也不如無粘結(jié)鋼絞線。52至于以角鋼為預(yù)應(yīng)力撐桿的加固法,它不屬于上述體系,但發(fā)展得也很早。由于它所能提高的柱的承載力可達(dá)1200kN,且安全可靠,一直為歷年加固規(guī)范所保留。由上述可知,以無粘結(jié)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力的加固法,其優(yōu)點(diǎn)最為突出。因此,在本規(guī)范這次修訂中,對(duì)這種加固法的計(jì)算與構(gòu)造作出了系統(tǒng)的規(guī)定。534 對(duì)采用體外預(yù)應(yīng)力加固法的原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度要求做了大幅度的放寬2019版原規(guī)范規(guī)定被加固構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)基本符合現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010的要求,亦即應(yīng)不低于C30。該規(guī)范之所以如此嚴(yán)要求,主要是針對(duì)預(yù)制構(gòu)件而言。例如:橋梁、吊車梁、屋面梁和桁架下弦桿之類的預(yù)制構(gòu)件。54對(duì)這類安裝前以承受自重為主的預(yù)應(yīng)力預(yù)制構(gòu)件,必須考慮兩個(gè)問題:一是施加預(yù)應(yīng)力時(shí)的構(gòu)件截面要能夠承受較大的預(yù)壓應(yīng)力;二是要避免因預(yù)壓應(yīng)力過大而產(chǎn)生過大的由混凝土徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。因此,要求混凝土強(qiáng)度等級(jí),不宜低于C40,且不應(yīng)低于C30是有道理的。55但對(duì)采用預(yù)應(yīng)力加固的原構(gòu)件而言,情況則完全不同。因?yàn)檫@類既有構(gòu)件均已承受過較大的荷載,不僅混凝土的徐變多已完成很大一部分,而且所施加的預(yù)壓應(yīng)力會(huì)同時(shí)減小混凝土截面受壓邊緣的最大壓應(yīng)力和受拉邊緣的最大拉應(yīng)力。因此它反而可以降低對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求;據(jù)此在較大幅度上予以放寬,亦即作出了不宜低于C20的規(guī)定。565從安全和簡(jiǎn)捷考慮出發(fā),對(duì)無粘結(jié)鋼絞線體外預(yù)應(yīng)力加固法的正截面計(jì)算規(guī)定進(jìn)行了修訂迄今對(duì)體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土梁的正截面計(jì)算,均是按壓彎構(gòu)件進(jìn)行。這對(duì)無粘結(jié)鋼絞線施加的預(yù)應(yīng)力而言也不例外,但這次修訂本規(guī)范改為按受彎構(gòu)件計(jì)算,是出于下列考慮:57(1)從混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定可知:對(duì)普通的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁,應(yīng)要求其受壓區(qū)混凝土相對(duì)高度ξ≤ξb。因此對(duì)無粘結(jié)鋼絞線體外預(yù)應(yīng)力加固的鋼筋混凝土梁,也應(yīng)有同樣的要求,以保證加固后的梁仍然是適筋梁而非超筋梁。因此鋼絞線的配置量應(yīng)受到相應(yīng)的限制。58(2)如果按照壓彎構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算,有可能出現(xiàn)大偏心受壓和小偏心受壓兩種情況。如果呈現(xiàn)小偏心受壓狀態(tài),則表明該梁已經(jīng)超筋,這是不容許的。如果呈現(xiàn)大偏心受壓狀態(tài),說明該梁仍然屬于適筋梁,其加固是可行的。根據(jù)壓彎構(gòu)件的M-N相關(guān)曲線可知,在大偏心受壓狀態(tài)下,壓力的存在對(duì)抗彎承載力是有利的,因此不考慮構(gòu)件的縱向壓力是偏于安全的。59(3)對(duì)一般框架梁施加預(yù)應(yīng)力,產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力不全由框架梁?jiǎn)为?dú)承擔(dān),而框架梁實(shí)際承受多少預(yù)壓應(yīng)力是無法準(zhǔn)確判定的。因此,若按壓彎構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,如何確定預(yù)壓應(yīng)力將很困難。再說,一般加固梁施加的預(yù)應(yīng)力也不是很大,在計(jì)算中不予計(jì)入,僅作為安全儲(chǔ)備,不僅可行,而且相應(yīng)的計(jì)算也比較簡(jiǎn)化?;谝陨戏治龊涂紤],作出了這一修訂。606為避免加固量過大,并滿足構(gòu)件工作的延性要求,統(tǒng)一了受彎構(gòu)件加固后的混凝土界限相對(duì)受壓區(qū)高度的確定方法原規(guī)范對(duì)粘鋼加固和纖維復(fù)合材粘貼加固,均分別按重要構(gòu)件與一般構(gòu)件給出了其加固后的混凝土界限相對(duì)受壓區(qū)高度如下表所示:61統(tǒng)一取加固后的混凝土相對(duì)受壓區(qū)高度為0.85ξb。此時(shí),對(duì)采用HRB335級(jí)鋼筋的構(gòu)件,達(dá)到界限時(shí),其鋼筋應(yīng)變約為1.5倍的屈服應(yīng)變,可以滿足構(gòu)件的延性要求。這一規(guī)定對(duì)無粘結(jié)鋼絞線預(yù)應(yīng)力加固的構(gòu)件同樣適用。637 完善了軸壓構(gòu)件采用外粘型鋼法加固的計(jì)算公式原規(guī)范由于驗(yàn)證性試驗(yàn)未完成,略去了混凝土在三向壓應(yīng)力作用下強(qiáng)度的提高。為此,在這次修訂中依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,引入系數(shù) 來提高混凝土的強(qiáng)度。64但應(yīng)注意的是提高程度與截面形狀和尺寸有關(guān)。試驗(yàn)表明,對(duì)圓形截面柱可取為1.15;對(duì)截面高寬比h/b≤1.5.截面高度h≤600mm的矩形截面柱, 取1.1;對(duì)不符合上述規(guī)定的矩形截面柱,則約束效果甚微,只能取 為1.0。658 為確保安全,作出了預(yù)應(yīng)力碳纖維復(fù)合材加固法僅允許使用碳纖維板的規(guī)定在前期時(shí)間由于碳纖維板材價(jià)格較昂,很多單位均致力于研究以碳纖維布作為預(yù)應(yīng)力筋材的加固工藝,但實(shí)踐效果表明,不僅施工難度大,均勻性和可靠性差,并且也不經(jīng)濟(jì);66而采用碳纖維板施加預(yù)應(yīng)力,其工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單,施力均勻而可靠,尤其是其價(jià)格這幾年來不僅下降,而且國(guó)內(nèi)也能成批生產(chǎn)。在這種情況下,我們僅推薦采用預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固法,以確保工程應(yīng)用的安全可靠性。679 為提高鋼絲繩網(wǎng)-聚合物改性砂漿面層加固法的安全可靠性,對(duì)該方法應(yīng)施加的預(yù)張緊力作出定量規(guī)定考慮到這幾年來,各地在應(yīng)用本加固法時(shí),之所以出現(xiàn)褒貶不一的聲音,主要是因?yàn)樵诎惭b鋼絲繩過程中所施加的預(yù)張緊力僅靠手感控制,不同操作者的力度大小相差懸殊。68為了解決這個(gè)問題,編制組委托北京和廈門兩地的編委單位進(jìn)行張緊度與承載力關(guān)系的測(cè)試研究。其結(jié)果一致表明:在最佳張緊度下,這種加固法的承載力可比手感繃緊法提高18%69以上,且破壞的模式有顯著的規(guī)律性和一致性。因此,本規(guī)范作出了預(yù)張緊力應(yīng)予定量,并取為0.3frw(frw為鋼絲繩抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)的規(guī)定。10 為確??拐鹪O(shè)防區(qū)使用錨栓連接具有可靠的抗震能力,對(duì)其計(jì)算與構(gòu)造的規(guī)定進(jìn)行了修訂原規(guī)范的錨栓一章基本上是參照歐洲相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)編制的,其所采用的錨栓品種及其設(shè)計(jì),雖經(jīng)歐洲有關(guān)機(jī)構(gòu)認(rèn)證為“地震區(qū)適用”,但歐洲畢竟缺乏地震災(zāi)害的考驗(yàn)。70因而在經(jīng)歷了5.12強(qiáng)震后,編制組組織專家重新對(duì)原規(guī)定進(jìn)行了評(píng)估。其結(jié)果表明:宜按美國(guó)ACI318標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行必要的充實(shí)。據(jù)此,在這次修訂中,作出了如下新規(guī)定:71(1)僅允許使用4種較為安全可靠的錨栓(見第17.1.3條);(a)自擴(kuò)底錨栓72(b)模擴(kuò)底錨栓73(c)膠粘-模擴(kuò)底錨栓74(d)特殊倒錐形膠粘型錨栓75(2)參照ACI318的規(guī)定,在錨栓承載力計(jì)算中增加了“承載力抗震調(diào)整系數(shù)”(即ACI318的地震影響系數(shù)):——對(duì)錨栓受拉:6度區(qū)及以下, =1.0;7度區(qū), =0.85;8度區(qū), =0.75?!獙?duì)錨栓受剪:6度區(qū)及以下, =1.0;7度區(qū), =0.80;8度區(qū), =0.70。7611適當(dāng)提高植筋連接粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值原規(guī)范對(duì)植筋連接的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值作了編于保守的取值規(guī)定。其理由是我國(guó)施工質(zhì)量不如歐洲,而植筋技術(shù)在當(dāng)時(shí)又是新引進(jìn)的?,F(xiàn)經(jīng)十多年的應(yīng)用已積累了不少數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。在這種情況下,不少單位建議將其粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高到相當(dāng)于歐美的水平。78經(jīng)規(guī)范修訂組研究決定對(duì)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C30的植筋連接,其粘結(jié)抗剪強(qiáng)度平均提高約10%。對(duì)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度低于C30的植筋連接,其粘結(jié)抗剪強(qiáng)度取決于混凝土粘結(jié)性能,與所使用的錨固膠的粘結(jié)強(qiáng)度大小無關(guān)。因而維持原規(guī)定不變。7912考慮到后錨固工程在不少場(chǎng)合需要采用快固結(jié)構(gòu)膠,但現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中尚未包括這類膠。為了解決這個(gè)現(xiàn)實(shí)問題,本規(guī)范給出了錨固型快固膠的安全性能鑒定標(biāo)準(zhǔn)80(第4.4.5條)。Ⅳ
必須嚴(yán)格執(zhí)行的強(qiáng)制性條文84第一條(3.1.8) 未經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計(jì)許可,不得改變加固后結(jié)構(gòu)的用途和使用環(huán)境。制定本條文的依據(jù):結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì),系以委托方提供的結(jié)構(gòu)用途和使用環(huán)境為依據(jù)進(jìn)行的。倘若加固后任意改變其用途或使用環(huán)境,將顯著影響結(jié)構(gòu)加固部分的安全性及耐久性。因此,改變前必須經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計(jì)許可,否則其后果將很嚴(yán)重。第二條(4.3.1) 纖維復(fù)合材用的纖維必須為連續(xù)纖維,其品種和質(zhì)量應(yīng)符合下列要求:承重結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維,應(yīng)選用聚丙烯腈基不大于15k的小絲束纖維。承重結(jié)構(gòu)加固用的芳綸纖維,應(yīng)選用飽和吸水率不大于4.5%的對(duì)位芳香族聚酰胺長(zhǎng)絲纖維。其5000h、1000MPa應(yīng)力作用下的蠕變值不應(yīng)大于0.15mm。853 承重結(jié)構(gòu)加固用的玻璃纖維,應(yīng)選用高強(qiáng)度玻璃纖維、耐堿玻璃纖維或堿金屬氧化物含量低于0.8%的無堿玻璃纖維,嚴(yán)禁使用高堿的玻璃纖維(A纖維)和中堿的玻璃纖維(C纖維)。864 承重結(jié)構(gòu)加固工程,嚴(yán)禁采用預(yù)浸法生產(chǎn)的纖維織物。不同型號(hào)碳纖維織物強(qiáng)度大致分布圖87制定依據(jù):(1)碳纖維按其主原料分為三類,即聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、瀝青(PITCH)基碳纖維和粘膠(RAYON)基碳纖維。從結(jié)構(gòu)加固要求衡量,以PAN基碳纖維為最佳;粘膠基碳纖維最不適用;瀝青基碳纖維只有高模量的長(zhǎng)絲(Ⅰ級(jí)≥6.0×105MPa;Ⅱ級(jí)3.5×105~5.0×105MPa),可用于需要高剛性材料的場(chǎng)合,但目前很少遇到這類用途,故本規(guī)范僅納入聚丙烯腈基(PAN基)碳纖維。88(2)當(dāng)采用聚丙烯腈基碳纖維時(shí),還必須采用15k或15k以下的小絲束;不允許采用大絲束;這主要是因?yàn)樾〗z束的抗拉強(qiáng)度十分穩(wěn)定,其變異系數(shù)均在5%以下,而大絲束則不然,其變異系數(shù)可達(dá)18%,且試驗(yàn)中所表現(xiàn)出的可靠性很差,不能作為承重結(jié)構(gòu)加固材料使用。89(3)k數(shù)大于15,但不大于18的碳纖維,雖仍屬于小絲束的范圍,但由于我國(guó)工程結(jié)構(gòu)使用碳纖維的時(shí)間還很短,所積累的成功經(jīng)驗(yàn)均是從12k和15k碳纖維的試驗(yàn)和工程中取得的。因此,暫時(shí)還只允許使用15k及15k以下的碳纖維,以確保工程安全。90(4)應(yīng)注意的新問題91a 最近市場(chǎng)上陸續(xù)發(fā)現(xiàn)碳纖維布k數(shù)檢測(cè)結(jié)果所反映出來的經(jīng)紗密度N小于界限值的問題,這是由于使用非標(biāo)絲編織的結(jié)果。非標(biāo)絲屬等外品,生產(chǎn)廠家不提供任何質(zhì)量保證,如:抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率保證以及原絲勻質(zhì)性保證等很可能影響工程質(zhì)量和安全。b 應(yīng)謹(jǐn)防摻假產(chǎn)品市場(chǎng)上已發(fā)現(xiàn)摻有黑色滌綸或其他粘膠纖維的碳纖維布,其性能很差,應(yīng)嚴(yán)防混入現(xiàn)場(chǎng)。檢驗(yàn)方法:見參考件。c 應(yīng)拒用假冒的纖維織物如玄武巖纖維布等,其抗拉強(qiáng)度和彈模僅及碳纖維30~42%,不能用以替代碳纖維產(chǎn)品。否則將危及結(jié)構(gòu)的安全。92(5)對(duì)芳綸纖維在承重結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用,必須選用對(duì)位芳香族聚酰胺長(zhǎng)絲纖維;同時(shí),還必須采用線密度不小于3160dtex(分特)的制品;因?yàn)檫@類纖維抗蠕變性較好,且吸水率能控制在4.5%以下,故能確保工程安全。94芳綸纖維韌性好,又耐沖擊、耐疲勞。因而常用于有這方面要求的結(jié)構(gòu)加固。另外,還用于與碳纖維混雜編織,以減少碳纖維脆性的影響。芳綸纖維的缺點(diǎn)是吸水率較大,耐光老化性能較差。為此,在粘貼的表層上應(yīng)采取必要的防護(hù)措施。95(6)對(duì)玻璃纖維在結(jié)構(gòu)加固工程中的應(yīng)用,之所以僅允許選用高強(qiáng)度的S玻璃纖維、耐堿的AR玻璃纖維或堿金屬氧化物含量低于0.8%的E玻璃纖維,主要是因?yàn)楦吆瑝A量的A玻璃纖維和中含堿量的C玻璃纖維,極易受混凝土腐蝕,耐水性差,因而不適于結(jié)構(gòu)加固使用。96(7)預(yù)浸法生產(chǎn)的碳纖維織物,由于存貯期短,且要求低溫冷藏,在現(xiàn)場(chǎng)加固施工條件下很難做到,常常因此而導(dǎo)致預(yù)浸料提前固化。若勉強(qiáng)加以利用,將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)加固的安全和質(zhì)量,故也有必要作出嚴(yán)禁使用這種材料的規(guī)定。97第三條(4.4.3) 纖維復(fù)合材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)根據(jù)置信水平為0.99、保證率為95%的要求確定。不同品種纖維復(fù)合材的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按表4.3.3的規(guī)定采用。98制定依據(jù):表4.3.3的標(biāo)準(zhǔn)值是根據(jù)全國(guó)建筑物鑒定與加固標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)10多年來對(duì)進(jìn)入我國(guó)建設(shè)工程市場(chǎng)各種品牌和型號(hào)纖維復(fù)合材的抽檢結(jié)果,并參照國(guó)外有關(guān)規(guī)程和指南制定的。就每一品種和型號(hào)而言,其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,均具有95%的強(qiáng)度保證率和99%的置信水平。101在這基礎(chǔ)上,通過加權(quán)方法給出了規(guī)范的取值,因而具有較好的包容性和可靠性。其中,需要指出的是Ⅲ級(jí)碳纖維復(fù)合材,由于其強(qiáng)度離散性很大,不適宜采用一般統(tǒng)計(jì)方法確定其標(biāo)準(zhǔn)值,因而改用穩(wěn)健估計(jì)方法進(jìn)行取值。102第四條(4.3.6) 對(duì)符合安全性要求的纖維織物復(fù)合材或纖維復(fù)合板材,當(dāng)與其他非配套供應(yīng)的結(jié)構(gòu)膠粘劑配合使用時(shí),必須按下列項(xiàng)目重新做適配性檢驗(yàn),且檢驗(yàn)結(jié)果必須符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》GB50728-2019第8.2.4條的規(guī)定??估瓘?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;纖維復(fù)合材與混凝土正拉粘結(jié)強(qiáng)度;層間剪切強(qiáng)度。103制定依據(jù):因?yàn)橐环N纖維與一種膠粘劑的配伍通過了安全性及適配性的檢驗(yàn),并不等于它與其他膠粘劑的匹配,也具有同等的安全性及適配性。故必須重新做檢驗(yàn),但檢驗(yàn)項(xiàng)目可以適當(dāng)減少。通過檢驗(yàn)抗拉強(qiáng)度,可以確定纖維與膠粘劑粘結(jié)固化后所形成的復(fù)合材是否具有規(guī)范所要求的整體性。104(3)通過層間剪切強(qiáng)度檢驗(yàn)和纖維與混凝土正拉粘結(jié)強(qiáng)度檢驗(yàn),可以判斷:(a)膠粘劑對(duì)該種纖維的浸潤(rùn)性和滲透性是否良好;(b)膠粘劑的垂流度是否符合施工工藝要求;(c)膠粘劑的流淌性是否會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材出現(xiàn)大面積缺膠現(xiàn)象;(d)剪切強(qiáng)度和正拉粘結(jié)強(qiáng)度是否有顯著的下降。105第五條(4.4.2) 承重結(jié)構(gòu)用的膠粘劑,必須進(jìn)行粘結(jié)抗剪強(qiáng)度檢驗(yàn)。檢驗(yàn)時(shí),其粘結(jié)抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)根據(jù)置信水平為0.90、保證率為95%的要求確定。106制定依據(jù):為了確保使用粘接技術(shù)加固的結(jié)構(gòu)安全,必須要求膠粘劑的粘接抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有足夠高的強(qiáng)度保證率和置信水平(即實(shí)現(xiàn)概率)。本規(guī)范采用的95%保證率,系根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068確定的;其0.90的置信水平是參照美國(guó)ACI355.2選用的。107第六條(4.4.3) 承重結(jié)構(gòu)加固用的膠粘劑,包括粘貼鋼板和纖維復(fù)合材,以及種植鋼筋和錨栓的用膠,其性能均應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》GB50728-2019第4.2.2條的要求。1084.2.2 以混凝土為基材,室溫固化型的結(jié)構(gòu)膠,其安全性鑒定應(yīng)包括基本性能鑒定、長(zhǎng)期使用性能鑒定和耐介質(zhì)侵蝕能力鑒定。鑒定時(shí),應(yīng)遵守下列規(guī)定:109附件:GB 50728第4.2.2條的要求結(jié)構(gòu)膠的基本性能應(yīng)分別符合表4.2.2–1.表4.2.2–2或表4.2.2–3的要求;結(jié)構(gòu)膠的長(zhǎng)期使用性能鑒定應(yīng)符合表4.2.2–4中的下列要求:1)對(duì)設(shè)計(jì)使用年限為30a的結(jié)構(gòu)膠,應(yīng)通過耐濕熱老化能力的檢驗(yàn);110對(duì)設(shè)計(jì)使用年限為50a的結(jié)構(gòu)膠,應(yīng)通過耐濕熱老化能力和耐長(zhǎng)期應(yīng)力作用能力的檢驗(yàn);對(duì)承受動(dòng)荷載作用的結(jié)構(gòu)膠,應(yīng)通過抗疲勞能力檢驗(yàn);對(duì)寒冷地區(qū)使用的結(jié)構(gòu)膠,應(yīng)通過耐凍融能力檢驗(yàn)。3 結(jié)構(gòu)膠的耐介質(zhì)侵蝕能力應(yīng)符合表4.2.2–5的要求。111[提示]若在申請(qǐng)安全性鑒定前已委托有關(guān)科研機(jī)構(gòu)完成該品牌結(jié)構(gòu)膠耐長(zhǎng)期應(yīng)力作用能力的驗(yàn)證性試驗(yàn)與合格評(píng)定工作,且該評(píng)定報(bào)告已通過安全性鑒定機(jī)構(gòu)的審查,則允許免做此項(xiàng)檢驗(yàn),而改做楔子快速測(cè)定。122[楔子快速測(cè)定法簡(jiǎn)介]1 楔子采用不銹鋼制作,其形式及尺寸如下圖所示:楔子形式及尺寸(mm)1232 膠粘的試件由試板加工而成,如下圖所示:試板形式及尺寸1243 在試件非膠接區(qū)端部塞進(jìn)楔子,直至楔子與試件頂端平齊,見下圖。并測(cè)量初始裂縫長(zhǎng)度l。試件與楔塊示意圖1254 經(jīng)濕熱老化240h(10天)后,測(cè)量裂縫發(fā)展的伸長(zhǎng)量:△l=lF-lo≤15mm(合格)裂縫開展示意圖126制定依據(jù):經(jīng)過數(shù)十年的實(shí)踐,如今國(guó)際上已公認(rèn)專門研制的改性環(huán)氧樹脂膠為加固混凝土結(jié)構(gòu)首選的膠粘劑;尤其是對(duì)粘接纖維復(fù)合材和鋼材而言,不論從抗剝離性能、耐環(huán)境作用性能、耐應(yīng)力長(zhǎng)期作用性能,還是抗沖擊、抗疲勞性能來考察,都是其他品種膠粘劑所無法比擬的。 因此,以其為依據(jù)制定安全性鑒定標(biāo)準(zhǔn)。130但應(yīng)注意的是:這些良好的膠粘性能均是通過使用高性能固化劑和其他改性劑進(jìn)行改性和篩選才獲得的,從而也才消除了環(huán)氧樹脂固有的脆性缺陷。因此,在使用前必須按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》GB50728進(jìn)行檢驗(yàn)和鑒定。在確認(rèn)其改性效果后才能保證其粘接的可靠性。131[制定說明]以混凝土為基材的結(jié)構(gòu)膠,其安全性鑒定包括基本性能鑒定、長(zhǎng)期使用132性能鑒定和耐侵蝕性介質(zhì)作用能力的鑒定?,F(xiàn)分別說明如下:1 基本性能鑒定由膠體性能鑒定與粘接性能構(gòu)成(見表4.2.2–1.表4.2.2–2及表4.2.2–3)表的構(gòu)成需要指出兩點(diǎn):(1)在基本性能檢驗(yàn)中,之所以納入了膠體性能檢驗(yàn),是因?yàn)槟z粘劑的應(yīng)用,雖不以膠體的形式出現(xiàn),但膠體的性能卻與膠的粘接能力有著顯著的相關(guān)性。例如:膠體拉伸強(qiáng)度高,其粘接強(qiáng)度也高;膠體的彎曲破壞呈韌性,則粘接的韌性也好;等等。133尤其是膠體檢驗(yàn),由于不涉及被粘物表面處理和粘接工藝的影響問題,更能反映膠的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。(2)本條表列的粘接性能指標(biāo)和要求,是參照國(guó)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)本規(guī)范修訂組所組織的驗(yàn)證性試驗(yàn)復(fù)核與調(diào)整后確定的。尤其是Ⅰ類膠,還經(jīng)過了近五年的實(shí)施,在大量工程實(shí)踐中,驗(yàn)證了其可靠性。134因此,專家論證認(rèn)為:本條所制定的鑒定標(biāo)準(zhǔn)較為穩(wěn)健、安全、可信。2 長(zhǎng)期使用性能由耐環(huán)境作用能力的鑒定與耐長(zhǎng)期應(yīng)力作用能力的鑒定構(gòu)成(見表4.2.2–4),其中需要指出的是:(1)對(duì)膠的熱老化性能鑒定標(biāo)準(zhǔn),是參照航空工業(yè)部HB5398,經(jīng)使用溫度調(diào)整和試驗(yàn)驗(yàn)證后制定的。至于熱老化時(shí)間,135則是根據(jù)工程結(jié)構(gòu)膠使用時(shí)間較長(zhǎng)的特點(diǎn),參照國(guó)外名牌耐溫膠的檢驗(yàn)時(shí)間作了較大幅度的延長(zhǎng),即從200h提升為720h。但試驗(yàn)表明,膠的性能變化仍然較為規(guī)律,且波動(dòng)幅度不大。故認(rèn)為可以按720h的強(qiáng)度降低率重新制定合格指標(biāo)。136(2)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50728之所以十分重視結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能的檢驗(yàn)和鑒定,是由于對(duì)承重結(jié)構(gòu)而言,這項(xiàng)指標(biāo)十分重要:一是因?yàn)榻ㄖ飳?duì)膠粘劑的使用年限要求長(zhǎng)達(dá)30年以上,其后期粘結(jié)強(qiáng)度必須得到保證;二是因?yàn)楸疽?guī)范采用的濕熱老化檢驗(yàn)法,其檢出不良固化劑的能力很強(qiáng),而固化劑的性能又決定著膠粘劑長(zhǎng)期強(qiáng)度。137最近一段時(shí)間,由于價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈,導(dǎo)致了不少?gòu)S商紛紛變更膠粘劑的固化劑成分。盡管固化劑的改變,雖有可能做到不影響膠粘劑的短期粘結(jié)強(qiáng)度,但卻無法制止膠粘劑耐環(huán)境老化能力的急劇下降。故很容易在濕熱老化試驗(yàn)中被檢出。為此,設(shè)計(jì)人員和業(yè)主必須堅(jiān)持進(jìn)行見證抽樣的濕熱老化檢驗(yàn);在任何情況下均不得以其他人工老化試驗(yàn)替代濕熱老化試驗(yàn)。138(3)對(duì)膠的耐長(zhǎng)期應(yīng)力作用能力的檢驗(yàn),雖由于利用了Findley理論和公式,可在5000h完成,但對(duì)安全性檢驗(yàn)來說,還是嫌時(shí)間長(zhǎng)了。為此,在表注中給出了可改做楔子快速檢驗(yàn)法條件。該法是我國(guó)軍用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)參照國(guó)外著名企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提出的。對(duì)耐久性較差的結(jié)構(gòu)膠,具有較強(qiáng)的檢出能力,故本規(guī)范編制組將其引用于工程結(jié)構(gòu)。1393耐介質(zhì)侵蝕性能在膠的耐介質(zhì)侵蝕性能的檢驗(yàn)中,之所以要做耐弱酸作用,是因?yàn)榭紤]到即使處于一般環(huán)境中的膠接構(gòu)件,也會(huì)遇到酸雨、酸霧以及工業(yè)區(qū)大氣污染的作用。另外,應(yīng)注意的是本項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果不能用于有酸性蒸汽的工業(yè)建筑。因?yàn)樗鼈冃枰ㄟ^耐酸結(jié)構(gòu)膠的專門檢驗(yàn)。其鑒定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)由有關(guān)行業(yè)制定。140第七條(4.4.4) 承重結(jié)構(gòu)加固工程中嚴(yán)禁使用不飽和聚酯樹脂和醇酸樹脂作為膠粘劑。制定依據(jù):國(guó)內(nèi)外所有的試驗(yàn)和試用均證明:不飽和聚酯樹脂和醇酸樹脂的耐潮濕、耐水和耐老化性能極差,對(duì)承重結(jié)構(gòu)的膠粘加固危害極大。因此,為確保工程安全,作出了嚴(yán)禁使用這兩種膠的規(guī)定。141調(diào)查表明:盡管國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以強(qiáng)制性條文作出嚴(yán)禁使用的規(guī)定,但還是有不少施工單位伙同國(guó)企基建管理人員作案,不僅大量用于錨固工程,而且還變本加厲地用于粘鋼工程。這是極其嚴(yán)重危及安全的行為,務(wù)必提請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位和質(zhì)監(jiān)單位注意:采取有力措施管好不誠(chéng)信的生產(chǎn)廠家、不負(fù)責(zé)任的監(jiān)理人員和膽大妄為的施工單位。142第八條(4.5.3) 鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值( )應(yīng)按其極限抗拉強(qiáng)度確定,且應(yīng)具有不小于95%的保證率以及不低于90%的置信水平。143制定依據(jù):承重結(jié)構(gòu)用小直徑高強(qiáng)鋼絲繩應(yīng)具有不低于95%的強(qiáng)度保證率。這是根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068作出的規(guī)定。同時(shí),還應(yīng)要求該保證率應(yīng)具有不低于90%的置信水平,是參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》和美國(guó)ACI有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,經(jīng)專家論證和驗(yàn)證性試驗(yàn)后制定的。144制定依據(jù):根據(jù)本規(guī)范第4.5.3條規(guī)定的原則,制定了結(jié)構(gòu)加固用鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值,與原規(guī)范(GB50367-2019)相比,做了如下重要的修訂:1 原規(guī)范當(dāng)時(shí)取樣較少,試驗(yàn)方法也存在問題,以致所取得的強(qiáng)度數(shù)據(jù)偏高。146此次修訂規(guī)范,根據(jù)各地區(qū)的平均水平,對(duì)抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值作了調(diào)低的修正。2 考慮到特細(xì)鋼絲繩在結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用屬于新材料,故在確定其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時(shí),采用了較為穩(wěn)健的分項(xiàng)系數(shù),對(duì)不銹鋼絲繩和鍍鋅鋼絲繩分別取 為1.3和1.5。147第十條(4.5.6) 結(jié)構(gòu)面層加固用的鋼絲繩,其內(nèi)部和表面嚴(yán)禁涂有油脂。制定依據(jù):結(jié)構(gòu)加固用的鋼絲繩,若按一般習(xí)慣內(nèi)外涂以油脂,則鋼絲繩與聚合物改性水泥砂漿之間的粘結(jié)力將嚴(yán)重下降,以致無法傳遞剪切應(yīng)力。因此,本規(guī)范作出嚴(yán)禁涂油脂的規(guī)定。為了在工程上得到實(shí)施,除了應(yīng)在鋼廠訂貨合同上予以明確外,還必須在進(jìn)場(chǎng)檢查時(shí)作為主控項(xiàng)目對(duì)待,才能防止流入工程。148第十一條(15.2.4)植筋用結(jié)構(gòu)膠粘劑的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fbd應(yīng)按
表15.2.4的規(guī)定值采用。當(dāng)基材149混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于C30,且使用的是快固型膠粘劑時(shí),表中的fbd值應(yīng)乘以強(qiáng)度降低系數(shù)0.8。制定依據(jù):151這條規(guī)定基本上是參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)制定的,但根據(jù)我國(guó)鋼材性能和質(zhì)量情況對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)稍作偏于安全的調(diào)整。此外,還在條文內(nèi)容的表達(dá)方式上作了適當(dāng)改變:一是與現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范相協(xié)調(diào),給出錨栓鋼材強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值;二是直接以錨栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fud,v取代歐洲標(biāo)準(zhǔn)公式中的0.5fud,t,使該表達(dá)式在計(jì)算結(jié)果相同的情況下概念較為清晰。Ⅴ
應(yīng)重點(diǎn)學(xué)習(xí)的若干條文規(guī)定152Ⅴ.1 結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)使用年限3.1.7混凝土結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)使用年限,應(yīng)按下列原則確定:1結(jié)構(gòu)加固后的使用年限,應(yīng)由業(yè)主和設(shè)計(jì)單位共同商定;2 當(dāng)結(jié)構(gòu)的加固材料中含有合成樹脂(如常用的結(jié)構(gòu)膠)或其他聚合物成分時(shí),其結(jié)構(gòu)加固后的使用年限宜按30a考慮;若業(yè)主要求結(jié)構(gòu)加固后的使用年限為50a時(shí),其所使用的膠和聚合物的粘結(jié)性能,應(yīng)通過耐長(zhǎng)期應(yīng)力作用能力的檢驗(yàn);153使用年限到期后,若重新進(jìn)行的可靠性鑒定認(rèn)為該結(jié)構(gòu)工作正常,仍可繼續(xù)延長(zhǎng)其使用年限;對(duì)使用膠粘方法或摻有聚合物材料加固的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件,尚應(yīng)定期檢查其工作狀態(tài)。154檢查的時(shí)間間隔可由設(shè)計(jì)單位確定,但第一次檢查時(shí)間不應(yīng)遲于10年。5當(dāng)為局部加固時(shí),應(yīng)考慮原建筑物剩余設(shè)計(jì)使用年限對(duì)結(jié)構(gòu)加固后設(shè)計(jì)使用年限的影響。155從本條規(guī)定可以看出,與原規(guī)范相比,有以下不同:擴(kuò)大了業(yè)主和設(shè)計(jì)單位的權(quán)限;對(duì)30年的使用年限的規(guī)定,僅限于使用結(jié)構(gòu)膠和聚合物的加固。對(duì)局部加固,其設(shè)計(jì)使用年限不應(yīng)獨(dú)立確定。156對(duì)于第1款的規(guī)定,應(yīng)注意的是:盡管專家們認(rèn)定,世界上沒有不能加固的結(jié)構(gòu),但應(yīng)考慮的是:世界上也沒有都值得加固的結(jié)構(gòu)。因此,在設(shè)計(jì)單位與業(yè)主商定時(shí),切勿誤導(dǎo)業(yè)主。157關(guān)于第2款的30年規(guī)定,是由英國(guó)公路局首先提出的。其依據(jù)是基于粘鋼的經(jīng)驗(yàn),并認(rèn)為對(duì)纖維復(fù)合材等的粘結(jié)加固,也是合理和適宜的。這一規(guī)定隨后被美國(guó)和歐洲其他國(guó)家所接受。158當(dāng)以50年為設(shè)計(jì)使用年限時(shí),國(guó)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、指南要求結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)性能,應(yīng)通過耐長(zhǎng)期應(yīng)力作用能力檢驗(yàn)的規(guī)定,是由歐洲首先提出的。其所依據(jù)的是著名的Findley的理論,并通過5000h的驗(yàn)證性試驗(yàn)得到證實(shí)的。159Ⅴ.2
防止結(jié)構(gòu)加固部分意外失效的應(yīng)急規(guī)定160為防止結(jié)構(gòu)加固部分意外失效而導(dǎo)致的坍塌,在使用膠粘劑或摻有聚合物的加固方法時(shí),其加固設(shè)計(jì)除應(yīng)按本規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行外,尚應(yīng)對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算時(shí),應(yīng)要求原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件能承擔(dān)n倍恒載標(biāo)準(zhǔn)值的作用。當(dāng)可變荷載(不含地震作用)標(biāo)準(zhǔn)值與永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值之比值不大于1時(shí),取n=1.2;當(dāng)該比值等于或大于2時(shí),取n=1.5;其間按線性內(nèi)插法確定。制定依據(jù):為防止結(jié)構(gòu)加固部分意外失效(如火災(zāi)或人為破壞等)而導(dǎo)致的建筑物坍塌,英、美等國(guó)有關(guān)結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的規(guī)程和指南要求:當(dāng)使用膠粘劑或其他聚合物的加固方法時(shí),其原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件必須具有一定的承載力,以便在加固部分意外失效時(shí)能繼續(xù)承受永久荷載和少量可變荷載的作用。以便為救援爭(zhēng)取時(shí)間。161Ⅴ.3
受彎構(gòu)件增大截面加固后的相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξb的計(jì)算問題162由于加固后的受彎構(gòu)件正截面承載力可以近似地按照一次受力構(gòu)件計(jì)算,且試驗(yàn)也驗(yàn)證了新增主筋一般能夠屈服。因而可寫出其相對(duì)界限受壓區(qū)高度值如(5.2.4–1)式所示。ξb=(5.2.4-1)εs1=(5.2.4-2)對(duì)該式需要說明的是新增鋼筋位置處的初始應(yīng)變值
計(jì)算公式的如何推導(dǎo)問題。163這個(gè)公式的推導(dǎo),引用了前蘇聯(lián)H.M.OHYФPИEB對(duì)受彎構(gòu)件內(nèi)力臂系數(shù)的取值(即0.85)。規(guī)范修訂組之所以引用該值是因?yàn)樽⒁獾紺ECS25:90規(guī)范早在1990年即已引用,而我國(guó)西南交通大學(xué)和東南大學(xué)也都認(rèn)為該值可以近似地用于計(jì)算加固后構(gòu)件的初始應(yīng)變而不會(huì)有顯著的偏差。況且采用該值偏于安全,故決定用以計(jì) 值。164[關(guān)于 計(jì)算式的推導(dǎo)]在常用的砼強(qiáng)度等級(jí)及配筋率的情況下,可取內(nèi)力臂系數(shù)η=0.85。此時(shí),由內(nèi)力臂z=0.85h01=h01-算得等效距形截面高度x=0.3ho1,而按中和軸到壓區(qū)邊緣確定的受壓區(qū)高度xn=1.25×0.3ho1=0.375ho1。因根據(jù)平截面假設(shè)有:165同時(shí),由:展開并整理得:(5.2.4-2)166Ⅴ.4
受彎構(gòu)件粘貼加固破壞模式的控制問題167以纖維復(fù)合材加固梁、板為例的破壞模式:原縱向受拉鋼筋首先屈服,隨后受壓混凝土壓碎;原縱向受拉鋼筋尚未屈服,受壓區(qū)混凝土已先壓碎;原縱向受拉鋼筋首先屈服,隨后纖維復(fù)合材拉斷;纖維復(fù)合材分離破壞。纖維復(fù)合材分離破壞(FRP
Separation
Failure)——?jiǎng)冸x破壞(Peelingoff)——粘結(jié)失效(Bondfailure)剝離破壞示意圖:粘結(jié)失效示意圖:168第(2)、(3)、(4)種破壞模式均屬脆性破壞,必須采取有效措施予以避免:——對(duì)第(2)種破壞,應(yīng)通過控制受彎構(gòu)件加固后的相對(duì)界限受壓區(qū)高度來避免,即取ξb,f=0.85ξb,以限制最大加固量;——對(duì)第(3)種破壞,應(yīng)通過限制纖維復(fù)合材強(qiáng)度利用系數(shù)來避免,169>1.0時(shí),取 為1.0,以保證最小加固量符合規(guī)范要求;——對(duì)第(4)種破壞,因影響因素十分復(fù)雜,只能通過采用合格的材料、正確的施工工藝和有效的錨固措施來防止其發(fā)生。因此,本規(guī)范僅允許按第(1)種破壞模式確定計(jì)算方法。170Ⅴ.5
統(tǒng)一砼相對(duì)界限受壓區(qū)高度確定方法的補(bǔ)充說明171本規(guī)范此次修訂,對(duì)粘鋼、粘貼纖維復(fù)合材加固后的砼相對(duì)界限受壓區(qū)高度,統(tǒng)一按加固前控制值ξb的0.85倍采用,亦即對(duì)粘鋼取:ξb,sp=0.85ξb(9.2.2)對(duì)纖維復(fù)合材取:ξb,f=0.85ξb(10.2.2)統(tǒng)一取值方法具有下列優(yōu)點(diǎn):對(duì)HRB335級(jí)鋼筋,達(dá)到界限時(shí)的應(yīng)變約為1.5倍屈服應(yīng)變,能滿足構(gòu)件的延性要求;同時(shí),也消除了原規(guī)范對(duì)一般構(gòu)件要求偏低的缺陷。避免了加固過量。因?yàn)榧庸踢^量不僅不能提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,而且在浪費(fèi)材料的同時(shí),還可能導(dǎo)致脆性破壞。這是設(shè)計(jì)者所不愿看到的。172(3)有了本規(guī)定,也就意味著給予設(shè)計(jì)者一個(gè)明確的信息,即:并非所有受彎承載力不足的鋼筋混凝土構(gòu)件都可以任意采用粘貼纖維復(fù)合材進(jìn)行加固。當(dāng)原受彎構(gòu)件的縱向受拉鋼筋配筋率已很高,或者當(dāng)原構(gòu)件本身的相對(duì)界限受壓區(qū)高度已超出上述規(guī)定,就不能采用粘貼纖維復(fù)合材的加固方法。173例如,某單筋矩形截面鋼筋混凝土梁(一般構(gòu)件),其縱向受拉鋼筋配筋率為1.5%(HRB335級(jí)鋼筋,C20混凝土),相應(yīng)的相對(duì)界限受壓區(qū)高度為ξ=0.015174×300/9.6=0.4687(已超出0.85ξb≈0.4675)。因此,如果此受彎構(gòu)件承載力不足,就不能采用粘貼纖維復(fù)合材的方法加固,而應(yīng)改用其他加固方法。Ⅴ.6
框架結(jié)構(gòu)負(fù)彎矩區(qū)加固構(gòu)造及計(jì)算問題1
框架頂層梁柱端節(jié)點(diǎn)(1)過去國(guó)內(nèi)外做法175問題:加固后增加的負(fù)彎矩承載力不大, 且仍然存在著L形板端部易剝離 問題;需要進(jìn)行負(fù)彎矩調(diào)幅,使梁跨中 受拉區(qū)底面也要做無謂的加固;造價(jià)高。176圖9.9.3–2柱頂加貼L形鋼板及U形鋼箍板的錨固構(gòu)造示例177(2)本規(guī)范做法計(jì)算簡(jiǎn)圖之1(mm)178算例:某C40砼框架頂層梁柱端節(jié)點(diǎn),梁截面350×700mm;柱截面500×500mm,加固計(jì)算表明,梁頂面需粘貼4層300g/m2碳纖維布。布總寬350mm,裁成兩條粘貼,選用I級(jí)碳纖維布。179Km=0.661;Afe=Km
Af
=0.661×350×0.167×4=154.6mm;碳纖維布總拉力T=Afe×ff
=154.6×1600=247300N。該拉力T由L形鋼板上的2個(gè)錨栓及U形箍上的6個(gè)錨栓以抗剪方式共同承擔(dān)。(1)計(jì)算L形鋼板上錨栓受剪承載力(砼基材控制)選用2個(gè)6.8級(jí)M22錨栓,其承載力:×1701.5×220.3×1700.2Vc=0.18×2.8×=49880N(2)計(jì)算其所承擔(dān)的剪力F1=49880×2=99760N180(3)計(jì)算U形箍上每個(gè)錨栓承受的剪力設(shè)計(jì)值由U形箍上各錨栓共同承擔(dān)的剪力F2,可按下式計(jì)算:181F2=T-F1=247300-99760=147500N從計(jì)算簡(jiǎn)圖知,由于F2的偏心作用,各錨栓受力不等,故應(yīng)按受力最大的錨栓B1確定剪力設(shè)計(jì)值:VB1=F2/6+M/2L=147500/6+147540×240/(300×2)=24580+59000=83600N(4)計(jì)算U形箍上錨栓受剪承載力選用6.8級(jí)M22錨栓,其承載力因182c1值很大,故應(yīng)由錨栓鋼材強(qiáng)度決定,即:Va=220×πd2/4=83630N;∵VB1<Va,故滿足設(shè)計(jì)要求。2
框架中間層梁柱節(jié)點(diǎn)(1)過去國(guó)內(nèi)外做法183問題:加固后增加的負(fù)彎矩承載力較?。恍枰M(jìn)行負(fù)彎矩調(diào)幅;施工困難,容易與原鋼筋抵觸。184(2)本規(guī)范做法圖9.9.3–3柱中部加貼L形鋼板及U形鋼箍板的錨固構(gòu)造示例185圖9.9.3–3計(jì)算簡(jiǎn)圖186算例:C40框架中間層梁柱節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩區(qū)的加固計(jì)算,需貼4層碳纖維布,其Afe=154.6mm2,由之算得:總拉力T=Afe×ff=154.6×1600=247300N此總拉力T傳給L形鋼板后,由U形鋼187板上間距為170的6個(gè)錨栓承擔(dān)。由于錨栓作用有拉力T及其偏心連接引起的M=T×e=247300×75。因此,應(yīng)按計(jì)算簡(jiǎn)圖所示的合力進(jìn)行驗(yàn)算。受力最大錨栓的剪力設(shè)計(jì)值V ==49400N;錨栓受剪承載力Vc=0.18ψv=49880NV <Vc,滿足設(shè)計(jì)要求。188Ⅴ.7
關(guān)于預(yù)應(yīng)力碳纖維復(fù)合板加固法的若干設(shè)計(jì)問題189碳纖維復(fù)合板(簡(jiǎn)稱碳纖板)由于其抗拉強(qiáng)度高,若不引入預(yù)應(yīng)力技術(shù),不僅良好的受力性能得不到充分的發(fā)揮,而且既不經(jīng)濟(jì),加固效果也很差。因此,在這次修訂中考慮到碳纖板的預(yù)應(yīng)力技術(shù)已很成熟,且有不少橋梁的試點(diǎn)應(yīng)用效果可作為佐證,故修訂組作出了增設(shè)本章的決定。現(xiàn)就若干條文規(guī)定說明如下:1 對(duì)原構(gòu)件質(zhì)量的要求(11.1.1)規(guī)定:“本方法適用于截面偏小或配筋不足的鋼筋混凝土受彎、受拉和大偏心受壓構(gòu)件的加固”。這一規(guī)定表明,本規(guī)范要求被加固的構(gòu)件,其質(zhì)量是基本完好的。因?yàn)樵谟袊?yán)重缺陷或損傷的構(gòu)件上施加預(yù)應(yīng)力是很容易出安全事故的。國(guó)外有關(guān)指南在推廣這種加固方法時(shí)也一再?gòu)?qiáng)調(diào)被加固構(gòu)件本身的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)是好的,只是由于超載、截面偏小或配筋不足才需要加固的。190另外,還應(yīng)指出的是本方法也不適用于素混凝土構(gòu)件(包括一側(cè)配筋率低于0.2%的構(gòu)件)。因?yàn)椤痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》明確指出素砼構(gòu)件僅適用于受壓構(gòu)件及臥置于地基上以及不承受活荷載的情況。至于配筋率低于0.2%的構(gòu)件,其性能已很接近素砼構(gòu)件,容易突然壓潰,且不具有抵抗偶然偏心作用的能力。1912 對(duì)原構(gòu)件混凝土的要求(11.1.2):——外觀密實(shí),現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C25;——表面完整,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的砼正拉粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)不低于2.0MPa。192本條規(guī)定是基于如下認(rèn)識(shí),即對(duì)于需要作預(yù)應(yīng)力碳纖維加固的混凝土構(gòu)件,一般都已作為梁或板使用一段時(shí)間。其平時(shí)已承受了較大的荷載,所施加的預(yù)應(yīng)力不會(huì)產(chǎn)生較大的預(yù)壓應(yīng)力,相反它會(huì)同時(shí)減小截面受壓邊緣的最大壓應(yīng)力和受拉邊緣的最大拉應(yīng)力,從而降低了對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求。因此對(duì)原混凝土強(qiáng)度無需提出特別要求,僅需考慮其密實(shí)性和完整性是否適合施加預(yù)應(yīng)力即可。1933要求碳纖維板應(yīng)貼在經(jīng)處理平整的混凝土表面上;不推薦采用嵌入式粘貼方法(11.1.8)。主要是基于以下兩點(diǎn)考慮:一是刻槽不僅施工困難,易損傷原構(gòu)件,而且其表面處理也不容易做好。二是過去一段時(shí)間所做的測(cè)試均表明嵌入的效果不理想,容易發(fā)生粘結(jié)破壞。1944 采用預(yù)應(yīng)力碳纖維復(fù)合板對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí),其錨具的張拉端和錨固端至少有一端為自由活動(dòng)端(圖11.1.10)。自由活動(dòng)端一般設(shè)在“固定端”較為方便操作。本規(guī)范的示例采用的是圓弧形自由活動(dòng)端。因?yàn)樵囉帽砻?較易調(diào)整張拉中心,能保證碳纖維受力均衡,不致因偏心而導(dǎo)致碳纖維強(qiáng)度下降。195圖11.1.10-1 張拉端平面布置示意圖1—千斤頂反力架;2—張拉高強(qiáng)螺桿;3—千斤頂;4—張拉鎖緊螺母;5—M16螺栓;6—加勁肋;7—張拉固定架;8—張拉螺桿導(dǎo)向座;9—張拉端錨具;10—M12螺栓;11—張拉受力擋塊;12—碳纖維板;13—M12螺栓;14—預(yù)留孔196圖11.1.10-2
張拉端縱向剖面示意圖1—千斤頂反力架;2—千斤頂;3—張拉固定架;4—張拉螺桿導(dǎo)向座;5—張拉高強(qiáng)螺桿;6—張拉受力擋塊;7—碳纖維板197圖11.1.10-3
固定端平面布置示意圖1—碳纖維板;2—固定端錨固板;3—M16螺栓;4—固定端錨具;5—M12螺栓198圖11.1.10-4
固定端縱向剖面示意圖1—碳纖維板;2—固定端錨固板;3—固定端錨具199圖4
鉸式錨構(gòu)造的立體示意圖200圖5
基于鉸式錨的碳纖維板預(yù)應(yīng)力張拉工藝示意圖2015關(guān)于預(yù)應(yīng)力碳纖板加固受彎構(gòu)件的計(jì)算預(yù)應(yīng)力碳纖板加固受彎構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算,基本上與第十章碳纖維復(fù)合材加固相同;唯一的區(qū)別是施加了預(yù)應(yīng)力的碳纖板,其強(qiáng)度取值不考慮強(qiáng)度利用系數(shù)。因?yàn)榇藭r(shí)的碳纖板不存在應(yīng)變滯后的問題,其本身強(qiáng)度完全能充分利用。202Ⅴ.8
關(guān)于預(yù)張緊鋼絲繩網(wǎng)-聚合物砂漿面層加固法設(shè)計(jì)的若干問題203工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和驗(yàn)證性試驗(yàn)均表明,鋼絲繩網(wǎng)片安裝時(shí),若不施加足夠的預(yù)張緊力,就會(huì)大大削弱網(wǎng)片與原結(jié)構(gòu)共同工作的能力。因此,作出了必須按定量施加預(yù)張緊力的規(guī)定,并將其名稱改為“預(yù)張緊鋼絲繩網(wǎng)-聚合物砂漿面層加固法”。同時(shí),還參照北京和廈門的試驗(yàn)數(shù)據(jù),給出了應(yīng)施加的預(yù)張緊力的大小為0.3frw,供設(shè)計(jì)、施工使用?,F(xiàn)就若干條文規(guī)定說明如下:2041 本方法與纖維復(fù)合材加固法相比的優(yōu)缺點(diǎn):本加固方法的優(yōu)點(diǎn)(與碳纖維比較):基材表面處理較簡(jiǎn)便,且要求不高;鋼絲繩具有比碳纖維好的力學(xué)性能;可用于砌體結(jié)構(gòu)加固,且效果好;不易受人為的惡意破壞,可用以替代纖維復(fù)合材。205(2)本加固方法的缺點(diǎn):端部錨固構(gòu)造較耗費(fèi)鋼材;聚合物砂漿的性能和質(zhì)量尚待提高;造價(jià)較高;其防火、耐溫性能一般,但因被人夸大,反而增大風(fēng)險(xiǎn)。評(píng)估認(rèn)為:若碳纖維供應(yīng)受阻于國(guó)外政治氣候時(shí),可考慮以本方法取而代之。2062 本方法的適用范圍本方法適用于梁、柱、墻等構(gòu)件的加固,但本規(guī)范僅對(duì)受彎構(gòu)件的加固作出規(guī)定。因?yàn)楝F(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累,只有受彎構(gòu)件較為充分。對(duì)于墻的抗震加固,采用鋼絲繩網(wǎng)能增大的抗剪承載力,暫時(shí)可參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50702進(jìn)行計(jì)算;原墻的抗震承載力則可按GB50010確定。2073 關(guān)于聚合物砂漿的選用及其面臨的問題(1)對(duì)聚合物品種的選用問題(4.6.1)目前市場(chǎng)上聚合物乳液的品種很多,但大多數(shù)都不能用于配制承重結(jié)構(gòu)加固用的聚合物砂漿。為此,通過驗(yàn)證性試驗(yàn)的篩選結(jié)果,經(jīng)專家論證后作出了選用規(guī)定,以供加固設(shè)計(jì)單位在選材時(shí)使用。208其中應(yīng)注意的是:聚合物砂漿中采用的聚合物材料,應(yīng)有成功的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)(如改性環(huán)氧、改性丙烯酸酯、丁苯、氯丁等),不得使用耐水性差的水溶性聚合物(如聚乙烯醇等),禁止采用可能加速鋼筋銹蝕的氯偏乳液、顯著影響耐久性能的苯丙乳液等。209另外,應(yīng)關(guān)注的是國(guó)外對(duì)聚合物砂漿的研制是分級(jí)進(jìn)行的。不同級(jí)別的聚合物改性水泥砂漿,其所用的聚合物品種、含量和性能有著一定差別,必須在加固設(shè)計(jì)選材時(shí)予以區(qū)分。前一段時(shí)間,有些進(jìn)口產(chǎn)品的代理商只推銷低級(jí)別的產(chǎn)品,并選擇在原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度很低的場(chǎng)合演示其使用效果。一旦得到設(shè)計(jì)單位認(rèn)可后,便不分場(chǎng)合到處推廣使用。210這是一種必須制止的危險(xiǎn)做法。因?yàn)椴捎玫图?jí)別聚合物配制的砂漿,與強(qiáng)度等級(jí)在C30以上的基材混凝土粘結(jié),其效果是很差的,會(huì)給承重結(jié)構(gòu)加固工程留下安全隱患;故設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位和業(yè)主務(wù)必注意,并要求廠商提供其性能符合GB50728規(guī)定的質(zhì)量保證書。211(2)面臨的問題——市售的聚合物砂漿多是采用乙烯-醋酸乙烯共聚物配制的。其粘結(jié)性能和耐老化性能均不符合承重結(jié)構(gòu)的安全使用要求,且乳液的分相問題十分嚴(yán)重;但由于價(jià)格低廉,仍被不法廠商以欺詐手段誤導(dǎo)業(yè)主和設(shè)計(jì)單位同意使用,致使不少加固工程存在著安全隱患。212——中冶建筑研究總院所做的普查發(fā)現(xiàn),未采取防裂措施的聚合物砂漿開裂問題十分普遍。試驗(yàn)研究表明,為了不顯著增加成本,較有效的防裂措施是在砂漿中添加合成短纖維,但尚未受到設(shè)計(jì)和施工單位的重視。2134 關(guān)于受彎構(gòu)件加固的計(jì)算問題(1)應(yīng)保證基本假定(13.2.1)在設(shè)計(jì)中得到實(shí)現(xiàn)主要是第4款關(guān)于“在達(dá)到受彎承載力極限狀態(tài)前,鋼絲繩網(wǎng)與混凝土之間不出現(xiàn)粘結(jié)剝離破壞”的假定,必須通過采取有效的界面粘結(jié)措施予以保證。例如:214——混凝土表面應(yīng)清理潔凈,并噴涂符合GB50728要求的界面膠;——按間距不大于300mm的要求,種植剪切銷釘;若為重要結(jié)構(gòu),其間距還應(yīng)通過計(jì)算確定(參照CECS242第5節(jié))。——鋼絲繩網(wǎng)的端部錨固應(yīng)采用固定結(jié)固定在鋼制固定板上,并使固定板與混凝土原構(gòu)件錨固牢靠。215(2)受彎構(gòu)件加固后的混凝土相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξb,rw,應(yīng)按加固前控制值的0.85倍采用,即:216ξb,rw=0.85ξb(13.2.2)以控制最大加固量,防止出現(xiàn)“超筋”而導(dǎo)致脆性破壞的模式被設(shè)計(jì)誤用。這對(duì)保證加固工程安全而言,是一種很有效的措施。(3)加固后正截面承載力的提高幅度應(yīng)受到限制——不宜超過30%;——不應(yīng)超過40%(當(dāng)有可靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)或工程經(jīng)驗(yàn)時(shí))。217(4)計(jì)算的正確性應(yīng)通過可行的構(gòu)造措施來保證a
鋼絲繩的結(jié)構(gòu)型式圖13.4.1–1
鋼絲繩的結(jié)構(gòu)型式218b
采用“固定結(jié)”緊固鋼絲繩的端部錨固構(gòu)造圖13.4.1–2采用固定結(jié)緊固鋼絲繩的端頭錨固構(gòu)造1—膠粘型錨栓;2—固定結(jié);3—固定板;4—鋼絲繩219c
采用錐形錨頭緊固鋼絲繩的端部錨固構(gòu)造圖13.4.1–3采用錐形錨頭緊固鋼絲繩的端部錨固構(gòu)造1—錨栓或植筋;2—Pm調(diào)節(jié)螺母;3—Pm調(diào)節(jié)螺桿;4—穿繩孔;5—角鋼固定板;6—張拉端角鋼錨固;7—錐形錨頭;8—鋼絲繩220d
主繩接長(zhǎng)處連接錨固構(gòu)造圖13.4.4
主繩連接錨固構(gòu)造示意圖1—固定結(jié)或錐形錨頭;2—鋼絲繩;3—連接型固定板221Ⅴ.9
植筋技術(shù)應(yīng)用的若干問題2221
植筋破壞模式的控制在以上5種破壞模式中,本規(guī)范與其他國(guó)家一樣僅允許按第5種破壞模式進(jìn)行植筋設(shè)計(jì)(見第15.2.1條)。同時(shí),為了確保這一設(shè)計(jì)原則的實(shí)現(xiàn),還須采取措施防止發(fā)生砼劈裂破壞。為此,又在第15.2.3條及第15.3.3條中作出了控制規(guī)定。2232 植筋的用膠植筋用的膠粘劑必須采用改性環(huán)氧類結(jié)構(gòu)膠粘劑或改性乙烯基酯類結(jié)構(gòu)膠粘劑。當(dāng)植筋的直徑大于22mm時(shí),應(yīng)采用A級(jí)膠。錨固用膠粘劑的質(zhì)量和性能應(yīng)符合GB50728及本規(guī)范第4章的
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