sra工艺加固设计原理

SRAP工艺加固设计原理一、SRAP工艺的原理韩国M&S工业株式会社的专利技术SRAP工艺是采用镀锌软钢丝束（简称SR加固材料）对混凝土梁体施加预应力，采用多功能氧化铝聚糖树脂砂浆（简称AP树脂砂浆）对混凝土结构进行修补的综合加固技术。图1SPAP工艺加固示意图镀锌软钢丝束靠锚固于混凝土梁体上的角钢固定，采用螺旋扣环拉紧器进行张拉。为了增强镀锌软钢丝束与修补砂浆的粘着力，在软钢丝束上缠绕弹簧线圈。软钢丝束张拉后，由于预加力的作用，使梁体反向弯曲，在混凝土中产生预压应力。然后，喷注AP树脂砂浆，将预应力钢筋与梁体混凝土连为一体，两者共同工作，使结构的承载能力提高，工作性能改善。SRAP工艺采用的预应力钢筋由镀锌软钢丝束和弹簧线圈构成。镀锌软钢丝束为7×19型，规格为φ3.2mm※1.2(S)、φ4.8mm※1.5(M)、φ6.3mm※1.8(L)、φ8.0mm※2.0（XL）。其试验力学性能指标列于表1。表1：镀锌软钢丝束的试验强度指标胸规贷菜询格殃截面面积蜜（争mm同2街）耀试验损坏荷载狐（廊N许）易试验抗拉极限怨强度骑（色MP俘a承）例φ封3.2mm押※侦1.才2梅（桶S劳）脉5.091睡8000翼1571.4柏φ换4.8mm斧※汪1.乓5挨（笑M友）此10.83伶20000眼1846.7会φ肆6.3mm屈※钳1.改8卫（汗L随）葵18.60分29750亮1599.5舍φ驳8.0mm巩※基2.欲0挤（浙XL辅）斯30.40被45200世1486.8注：※、1.2、1.5、1.8、2.0表示弹簧线圈的螺矩SRAP工艺采用的氧化铝聚糖树脂砂浆是一种强度高，密实性好，抗腐蚀性能强的多功能复合砂浆，其主要试验资料摘录于表2。表2：AP树脂砂浆主要试验结果胃试验项目寒M&筛S丝公司提供的试华验结果晌中国国家建筑幼材料测试中心轨的试验结果陆试验值供试验标准匆试验值送试验标准赛标准指标尸抗压强度银（厉28蹈d脉）枣65.3Mp帝a们韩国标准怨KSF404骡2魄41.8Mp模a茫中国标梦准给GB1844圈5-2001钟≥骑18.0Mp因a羊抗折强度搬（患28掘d手）桃16.8Mp晴a银韩国标准衣KSF404欠2混9.2Mpa食中国标扬准唉GB1844虫5-2001堂≥贡3.5Mpa拉粘结强度帐（图28紧d丹）洗3.16Mp辨a涛韩国标准鼠KSF404买2芝1.2Mpa竹中国标吸准弦GB1844耻5-2001造≥敌1.0Mpa钢收缩率帐0.013%蜓韩国标准腰KSF404西2愿0.3%练中国标准摧JC/T5牢47-199鹅4知＜奸0.5%纹抗碳化能力卷1.4mm镰(奋CO纪2幅5%28d)陡韩国标准杨KSF404夜2从表2给出的试验数据可以看出，AP树脂砂浆的突出优点是：（1）AP树脂砂浆具有较高的抗压强度和弯折强度，特别是其弯折强度约为一般砂浆2~3倍。弯折强度高，即抗拉强度高，表明AP树脂砂浆具有较高的抗裂能力。（2）AP树脂砂浆密实性能好，抗化学腐蚀能力能，抗碳化（中性化）能力强。采用AP树脂砂浆修补和表层保护的混凝土结构的耐久性大大提高。SRAP工艺中，为了进步提高被加固混凝土结构的耐久性，在AP树脂砂浆表面还可再涂一层AP陶瓷保护漆（MS-AP1201），AP陶瓷保护漆是利用粉末状树脂制成的混凝土表面保护阻燃型涂料，具有极强的抗化学腐蚀能力，可以起到防水、耐化学腐蚀和抗气候环境侵蚀等作用，可以极大地提高混凝土结构的耐久性。（3）AP树脂砂浆的粘结强度高，采用喷注方法施工的AP树脂砂浆与被加固梁体混凝土具有较高粘结强度，为两者共同工作提供了可靠的保证。SRAP工艺中，在喷注AP树脂砂浆之前，先在补加固梁体混凝土表面喷洒一层AP底漆（MS-AP1011），底漆渗入梁体混凝土中，即可修补裂缝，又可提高AP树脂砂浆与混凝土之间的粘着力。二、SRAP工艺在桥梁加固工程中的应用榜SRA混P且工艺在韩国的嫁桥梁和建筑工评程加固中已广陵泛应用。韩郊国把M&歇S拾公司本将举SRA胜P宏工艺引进中国弯后，受到中国卖土木工程界同失行的广泛关注缝。掌SRA便P傅工艺采用先进泰的预应力加固恰原理，以其预恒应力张拉方便斗，锚固构造简乡单和结构耐久痰性高的技术优潮势，很快打进早中国市场，在踪修建了试验工愿程咬，罗SRA银P漆工艺在中国的览推广有了一个部良好的开端。池但是垃，掏SRA弱P伏工艺在中国的泪进一步推广，剪还应解醒决缩SRA淘P货工艺加固工程悠的科学设计问由题，在进一步批试验研究的基每础上，给出与顺中国有关设计吐规范设计可靠肉度相适应的材填料强度指标和批设计参数，建假立与中国规范瓜相适应的加固俱设计方法。慢三每、述SRA义P森工艺所用材料挎的强度指标稻新修订更的肠<雅公路钢筋混凝落土及预应力混锐凝土桥涵设计蛾规葵范坊>锯（屯JTGD6盯2-200准4涝）椅[智以下简堪称炎<焰桥振规落>犁（依JTGD6烛2最）柿]吸采用可靠度设领计法，用于结抗构的极限状态盐设计又称为概需率极限状态设由计法。与其相昨对应的材料强怖度指标分为强脾度标准值和强纪度设计值两种拳概念。强度标瞎准值取其概率尿分布冬的诚0.0解5壮分位值确定，矿其保证率裙为观95贯%遥；强度设计值彩由材料的标准咬值除以材料分惊项系数确定。事SRA缎P城工艺所用的镀到锌软钢丝牛和凤A李P葛树脂砂浆的强危度指标应在对届试验资料统计惰分析的基础，字按中国有关规慈范的可靠指标谷确定。在当前缎试验资料不足加的情况，采厘用糊SRA访P泡工艺进行桥梁篮加固设计时，剪镀锌软钢丝霸和住A次P叉树脂砂浆的强各度指标，建议概暂按下规定采蚊用：念镀锌软钢丝：悟啦抗拉强度标准庆值谜贞f征pk大=1470M描pa谁婶榴愉抗拉强度设计温值家嘉f棵pd神=1000M校pa刚腊曾壁弹性模托量脏猴硬筑E绍p晃=1.95×矮10举5友Mpa乘AP尖树脂砂浆：抗歉压强度标准值略馋f傲ck.AP炉识=26.8M闸pa搂夏托址抗压强度设计郑值纠你f离cd.AP宏圆=18.4M怨pa济东尚潮抗拉强度标准取值撒炉f践tk.AP喉街=8Mpa毫乌仙天抗拉强度设计驾值凯独f逢td.AP盒祸=5.5Mp炒a侮晒直欠弹性模坚量蒙静芦略E叛c.AP旬尘=3.25爆×季10鲜4催Mpa魂四司、轧SRA扑P桂工艺加固钢筋粒混凝土受弯构俩件正截面承载睛能力极限状态露计算赌采注用姐SRA愚P遮工艺加固的钢什筋混凝土受弯恼构件一般以正比截面承载力控论制设计，加固融构件的正截面密承载能力极限寄状态计算是加山固设计的核心栽内容。驾SRA碑P境工艺加固钢筋层混凝土受弯构娱件正截面承载饺力计算公式，穿与一般有粘结颂预应力混凝土絮构件具有大致粉相同的表达形挺式，其主要特传点是：循（岁1纹）桥梁加固应轿考虑分阶段受肉力的影响；握（向2逝）加固构件承吓载力一般以原作梁受拉钢筋屈摆服控制设计；扔破（可3脖）对极限状态闹下后加预应力亿钢筋的应力不雀加严格限制，善可以小于其抗敏拉强度设计值兵。瞎坟1漆词承载力计算的或基本方程式长SRA窃P躲加固钢筋混凝窜土受弯构件正累截面承载力计韵算图式如板图栽2挪所示。会图刃2奶腾正截面抗弯承芬载能力计算图挂式谊承载力计算基蹦本方程由力的苍平衡条件求得身：由ΣX=0得袜策笨截（翅1萄）由ΣM=0得只愧量（州2滤）义公式适用条件告是竭相域毯萍河（鸭3批）狸式围中脆斩—窝—披按谨<蛇桥沈规丝>冒（兔JTGD6绢2笨）计算的弯矩扑组合设计值；芦—养—鼓结构重要性系津数；踩—啦—乎原梁混凝土的流抗压强度设计剩值；积—怨—绣原梁纵向受拉扯钢筋的抗拉强并度设计值；狮h腾01虹—乘—误原梁受拉钢筋枕合力作用点至垃截面受压缘的求距离，跨，其中舱a章s染为原梁受拉钢说筋合力作用点标至截面受拉边畏缘的距离；赴—伯—弄后加预应力钢假筋合力作用点亿至截面受压边蹄缘的距离，疗，其中烘为茶A灿P割树脂砂浆层厚输度，额为预应力钢筋懂合力作用点至肿加固后截面受嫁拉边缘的距离里；弹h倦0酱—筒—灾后加预应力钢愚筋和原梁受拉始钢筋合力作用印点至截面受压惹边缘的距离，；湾—宁—归原梁受拉钢筋母的混凝土受压饶区高度界限系碎数，酒对栋R23像5乐钢筋伞（症I渠级钢），冠=0.6唱2童；状对银HRB33导5欢钢筋冰（奸Ⅱ推级钢），州=0.5炮6陆；瓜—飘—疾极限状态下，砖后加预应力钢斧筋的应力。劈极限状态下后帮加预应力钢筋管的应力阵可根据变形条常件确定，并应辉考虑桥梁加固虏构件分阶段受村力的影响，其麻数值与混凝土驻受压区高度疑x乞和一期荷载作答用下原梁的应搜力状态有关。兰参考文某献博[3务]纲的推导，后加蚕预应力钢筋的拒应力转可按下式计算科：当时，取；断当喷时，贩耻让泼（暂4腾）（5）岸茅关（维6柔）具项拨本披（庄7苹）匹式哭中版粉—兴—须预应力钢筋的凤抗拉强度设计锤值；征丑—全—祸极限状态下，歉预应力钢筋的展应变增量；军鹰—漠—葬预应力钢筋的拆弹性模量；割—禾—叮预应力钢筋的钟有效预应力，输，留对面SRA多P粱工艺，建议取侍控制应力鸟，只考虑钢筋液应力松驰损失邮，近似取秀，匹为预应力筋的鸡抗拉强度标准只值。也—巾—躬混凝土的极限节压应变，搭对绿C5纪0歪及以下混凝土扭，取灿；估喇—摄—分混凝土受压区昆矩形应力图高列度系数，业对艰C5郑0亿及以下混凝土戴，取饮。——系数，；摇—辆—士一期荷载作用误下，原梁受拉括钢筋的应变；忧—衡—描一期荷载作用毁下，原梁受压陆翼缘顶面混凝寿土压应变；步—桨—黎分别为按开裂突的钢筋混凝土者计算的原梁换瞧算截面重心轴浊至受压边缘的通距离（即混凝秒土受压区高度哪）和惯性矩。压—麻—娇一期荷载引起中的弯矩设计值斯，酱，此处肥为构件自重及鲁恒载引起弯矩猜标准值。不（仍2辰）实用计算方日法送采械用灵SRA枪P考工艺加固钢筋押混凝土受弯构概件的承载能力摧极限状态设计书可分为配筋设红计和承载力复蔑核两种情况。葵祖（谜1碧）配筋设计惭配筋设计的主杂要内容是根据甲按加固要求的智设计荷载标准秘计算的弯矩组船合设计值笨，按主要控制女截面的正截面份抗弯承载力要触求，确定预应叙力钢筋截面面少积刚。真这时，可首先亿按冷，代入公式碑（垂2梅）解二次方程送，求得混凝土狗受压区高度，式若青，且句时，所得狼x但即为所求，将椅其代入公式倾（意1牵），求得所需政预应力钢筋截文面面积凳A垦p朱。解若所得抄，但政时，应将愿的计算表达式收（拘4滥）和嫂（喷5歇）代入公式欺（刮2膜），解三次方献程，重新计算拴，并将其代入兄公式站（昌4裂）和额（捎5菊）求得道值。然后，将钉所得辱和论值代入公式巧（亿1锤），求得所需垄的预应力筋截烂面面积犯。草（捉2粘）承载力复核喉对已经初步设与计好的截面进讽行承载力复核陕的目的是确定善加固后的截面柄所能承受的弯骄矩设计值，判啄断结构的安全性程度。筛这时，首先取展，代入公式颤（淹1司）求得混凝土止受压区高度眉，若所得浸，且抵时，所得拒即为所求，将申其代入公式诞（居2忘），求得该截火面所能承受的企弯矩设计值恩，若岁，说明该截面渐的承载力满足浅要求。江若所得农，但闻时，应将细的计算表达式叫（垄4迷）和迁（隆5芝）代入公式咐（悔1哄），解二次方掌程，重新计算伏，并将其代入碑公式历（偏4悼）和汁（兔5厉）求得插值。然后，壮将所得俊和互值入公式繁（姜2旗），求得该截骡面所能承受的述弯矩设计值底，若湖，说明该截面蜓的承载力满足笑要求。恭五胀、奏SRA隐P刑工艺加固钢筋芽混凝土受弯构佛件使用荷载作谎用阶段的应力摘验算的基本原圆理朝<州桥抚规午>JTGD负6坡2腊沿用过去的设流计习惯，对预销应力混凝土受颜弯构件，除进夫行承载力计算岸外还需要进行馒使用荷载作用伤下的应力验算桐，并控制其力娃于规范规定的见允许值。副桥梁加固受弯赞构件使用荷载乳作用阶段的应盆力验算，应考挎虑分阶段受力晴特点。采绩用或SRA片P火工艺对钢筋混做凝土受弯构件着（板、梁）正况截面进行加固凯补强，是在被恢加固梁体的外袋部施加预应力牵。在一期荷载刊效应（构件自藏重和恒载效应桌）和预加力作颤用下，具有体名外预应力混凝逝土梁的工作性拥质。喷目注另A昂P郑树脂砂浆保护婆层后，将体外帽预应力筋与被柄加固梁体连为瓣整体。在二期许荷载效应（活惑载效应）作用鼠下，预应力筋耻与被加固混凝浴土梁体共同工丙作，具有一般撤有粘结预应力剖混凝土梁的工魔作性质。丑1伙、一期荷载效蚕应（构件自重制和恒载效应）盖作用下的应力佩计算荡桥梁加固一般胜采用带载加固闻，一期荷载由仁原梁承担，在漆一期荷载作用钱下，原梁受拉稠区已经开裂，悟但构件仍处于单弹性工作阶段棕。一期荷载效及应引起的截面座应力，可采用笨开裂的钢筋混丛凝土换算截面旱几何性质耍，按材料力学针公式计算。泰2剖、预加力和一泪期荷载效应（维活载效应）作炒用下的应力计床算倡预加力和一期虹荷载效应伤脑晓筋征应力计算寨图式与所加所捐预回大大小有益关。滥（灶1害）若原梁的配张筋率较低，所修加预加力较大倘，全截面参加鹊工作。灰预加力引起的易截面应力，可怒采用按原梁全匹截面参加工作衫的换算截面几工何性质（瓶），按材料力午学公式计算。单二期荷载效应伪（活载效应）失引起的截面应沙力，可采用按零加固后的梁全多截面参加工作熄的换算截面的按几何性质（溜），按材料力勇学公式计算。亩计算应力叠回附后应满足全预肿应力混凝土或气部分预应力混袄凝后土派A见类构件的应力欺控制条件，即帝原梁受拉边缘顿不得出现拉应溜力或控制拉应积力小于某一允涉许值。犯（策2周）受原梁配筋便率的限制，所命加预加力较小芹时，部分截面巩参加工作。在挡预加力和二期灌荷载效应（活陵载）作用下的山截面应力应按溪开裂的部分预茎应力混凝洪土捏B寇类构件计算。际部分预应力混诸凝香土陵B代类构件开裂后姓的截面应力计判算方法可参见填参考文毫献藏[1系]智、削[2徒]敢。除六衣、众SRA柴P伞加固设计实例次1等、原梁的基本虾情况及加固设郊计要求般原桥为跨径史12m肚的钢筋混凝土浅空心板梁桥，文全桥胖由蹄1怪0杠块宽度为侄1m闲的钢筋混凝土骗空心板组成。叙设计荷载等级哄为公择路蛛Ⅱ剥级。掠单板跨中截面历的内力为：需恒载弯矩标准茂值是厚M两GK唤=173.0氏6KN.m偶活载弯矩标准乎值具惯M哪QK抵=251.6卡4KN.m撒结构安全等级岛为三级，结构漂重要性系数迷γ奔0进=0.克9先；佛弯矩组合设计千值为：匆=0.9(1滔.2×173军.06+1.母4×251.翅64)=50寒3.97KN镜.m钢原梁采睬用遇C2挨5踏混凝土，迟f霞cd鲁=11.5M朋p屈a简；帽HRB33兽5留（钩Ⅱ颠级钢）钢筋，毙f头sd波=280MP白a处，粘ξ双b.s多=0.5滥6暂。按公锡路办Ⅱ咽级荷载标准（腰γ稿0搅M样d师=503.9勤7KN.板m绍）设计的截面恐尺寸及配筋情琴况示于掌图刮3魄。已图孝3蛛：原梁空心板稻尺寸及配模筋棚丝（图中尺寸霜以泉m些m念为单位）把为了计算方便缓，将空心板截砖面换算为抗弯懒等效的害I爸形截面（亩图羡4易）愧.湾图荷4灭：原梁空心梁烫的等效截面俊（图中尺寸浑以微m棍m闹为单位）岗上翼缘厚安度爬顶mm嘉下翼缘厚粒度移损腹板宽汤度贵动mm芝1债4某φ秩2捞2擦（外径为住25.1mm元），供给的钢茅筋截面面积致A诉s酸=蛇5321.4爆mm友2样，原梁的有效雹高度株m翠m陶。饭因原路改建为叙高速公路的需举要，设计荷载眨等级提高为公恒路一级，结构边安全等级提高宁为二级，结构烤重要性系数病1.煤0摩。提高后的弯径矩组合设计值窝为KN.m。恢要求按提高后窄的荷载标准（知γ窄0哑M橡d叉=667.4好KN.柿m除）进行加固补饮强设计。全2介、加固方法的脖选择（1）方案一舞采漏用杠SRA据P衡工艺加固，在良梁的受拉区增痒设预应力钢筋办，钢筋张拉后禁喷屑注诊A危P馅树脂砂浆保护臂层。争SRA购P念加固设计应以孕原梁钢筋屈服品为限制条件，烈即加固后混凝创土受压区高度姑的最大值为偶哑h殃01尘=0.56×修407.5=顾228.2m牧m叛，将此崭x情值代入公式孔（们2蛋），即可求得拼加固后的梁所伞能承受的最大锤弯矩设计值疗式询中瞧席h棋0抄为后加预应力孙钢筋和原梁受葵拉钢筋合力作既用点至截面受丸压边缘的距离雁，此处假设蚀h响0何=407.5穿+抄8羞≈雾420mm鹅=587.柱45×10疲6哀N.mm=昼587.4捡5KN.m伸<顾γ偶0各M晨d链=667.纪4KN.m驰计算结果表明屡，就本例而言挖，单纯采用在愈原梁受拉区增免设预应力钢筋锁的办法加固是顺不可行的。（2）方案二贴对于原梁建筑锄高度较小，配携筋率较大的情仅况，通常的加荒固方法是：允（钻1洋）采取构造措益施，使桥面铺待装层参与主梁状共同工作，增接加梁的有效高殊度；健（箩2梅）在受拉区增盼设预应力钢筋给（或粘贴钢板齐或其他高强复溉合纤维）。塞现场调查发现丙，原桥桥面铺缴层破损严重，缠需全部拆除重扬修。为了加强著桥面铺装层与满原桥粘结，增橡设抗剪连接件华（栓钉），在童桥面铺层中设址置双层钢筋网贞，以保证桥面守铺层参与主梁酱共同工作。本慧桥新建桥面铺忽装层为闷100mm粒C3姨0屿防水混凝土，嚷偏于安全地取腐50mm授参与主梁工作闲。趋这样，梁的有伟关计算参数为幼h卫01尤=407.5积+50=尾457.5m梨m喝，假设小h哲0牺=420+5卫0=川470mm絮。残h妻'祸f骄=95+舅50=炒145mm鼓，膏b'烫f蒜=民1000mm博，蜘b志=音456mm那。蜓A园s担=嘴5321.4废mm屯2澡。巴按考虑宏50mm酸桥面铺装层参调与主梁工作的戚加固方案，加早固后所参承受同的最大弯矩组摩合设计值为：膝=819.陡93×10素6浆N.mm=屿819.9贸3KN.m匆>剑γ犹0随M旱d丛=667.匀4KN.m却计算结果表明高，方案二是可张行的。狭3