大跨度拱棚加固施工方案

大跨度拱棚加固施工方案一、工程概况1.1项目背景本项目为大跨度拱棚结构加固工程，原拱棚采用镀锌钢管骨架结构，跨度30米，长度60米，檐口高度4.5米，主要用于农业种植及物资存储。由于长期受风雨荷载及材料老化影响，结构出现局部变形、节点松动等问题，经检测评估需进行系统性加固处理，以提升结构安全性和耐久性。1.2结构现状经现场勘查，拱棚主要存在以下问题：主拱架跨中挠度最大值达180mm，超出规范允许值南北向支撑间距8米，侧向刚度不足顶部连接件锈蚀率达35%，部分螺栓松动基础埋深仅0.4米，存在不均匀沉降迹象覆盖材料局部破损，影响整体受力协同性1.3加固目标通过系统性加固，使拱棚结构达到以下性能指标：承载力提升40%，满足0.55kN/m²雪荷载及0.35kN/m²风荷载要求最大挠度控制在L/250（120mm）以内节点连接强度达到原设计标准1.2倍结构耐久性延长15年以上二、加固设计方案2.1结构加固体系采用"三位一体"加固体系，包括：主结构强化：增设桁架式加强层节点加固：采用外包钢+高强螺栓组合连接基础补强：扩大基础截面+注浆加固2.2主要加固方法2.2.1主拱架加固桁架式加强层在原拱架内侧增设三角形桁架，上下弦采用∠80×6角钢，腹杆采用∠50×5角钢桁架间距2米，通过节点板与原拱架焊接连接跨中设置三道横向刚性系杆，形成空间受力体系碳纤维布加固在原拱架上表面粘贴2层300g/m²碳纤维布纤维方向沿拱轴线方向，搭接长度不小于200mm采用改性环氧树脂胶粘剂，粘结强度≥3.5MPa2.2.2支撑系统加固纵向支撑加密原8米间距支撑调整为4米，采用Φ89×4.5无缝钢管支撑与地面连接采用锚固螺栓，埋深≥600mm增设斜向支撑，形成K形支撑体系，提升侧向刚度端部加强处理拱棚两端设置钢筋混凝土端墙，厚度300mm端墙内设置Φ12@200双向钢筋网端墙与拱架连接处设置预埋件，采用焊接连接2.2.3节点加固螺栓连接节点原有螺栓全部更换为8.8级高强螺栓，直径加大2mm螺栓孔采用扩孔处理，安装扭矩控制在450-500N·m节点处增设防松装置，采用双螺母+弹簧垫圈焊接节点处理对原有焊缝进行无损检测，不合格焊缝重新焊接关键节点采用围焊处理，焊脚高度≥8mm焊接完成后进行24小时自然时效，消除焊接应力2.2.4基础加固扩大基础原独立基础扩大为条形基础，宽度800mm，高度600mm基础混凝土强度等级C30，配置Φ10@200双向钢筋新旧基础连接处设置植筋，植入深度≥15d注浆加固采用高压注浆技术，注入水泥浆+水玻璃混合液注浆孔间距1.5米，梅花形布置，孔径50mm注浆压力控制在0.3-0.5MPa，确保地基承载力特征值≥180kPa三、施工准备3.1技术准备组织施工人员进行图纸会审，编制详细施工技术交底文件进行碳纤维布粘贴、钢结构焊接等关键工序的工艺试验建立BIM模型，进行施工过程模拟，优化施工顺序3.2材料准备材料名称规格型号技术指标检验标准角钢∠80×6Q235B，抗拉强度≥375MPaGB/T700-2006碳纤维布300g/m²抗拉强度≥3400MPa，弹性模量≥2.3×10⁵MPaGB50367-2013结构胶改性环氧树脂粘结强度≥30MPa，弹性模量≥3.5GPaGB50728-2011高强螺栓M20×80，8.8级抗拉强度≥800MPa，屈服强度≥640MPaGB/T1228-2006注浆材料水泥浆+水玻璃初凝时间120min，抗压强度≥20MPaJGJ/T258-20113.3机械设备主要施工设备配置：电弧焊机：ZX7-500，3台碳纤维布专用粘贴工具：套装，2套液压扭矩扳手：QL-2000，2台注浆机：HJB-3，1台全站仪：TS06，1台超声波探伤仪：PXUT-350B，1台3.4现场准备清理拱棚内物资，划分施工区域搭设满堂脚手架，立杆间距1.5×1.5米，步距1.8米设置安全防护网，高度不低于1.2米安装临时照明系统，照度不低于50lux划分材料堆放区、加工区、检测区，三区分离四、施工工艺流程4.1总体施工顺序基础加固→主拱架加固→节点处理→支撑系统安装→碳纤维布粘贴→涂装防护→竣工验收4.2关键工序施工工艺4.2.1基础加固施工基坑开挖采用机械开挖，深度至原基础底面以下500mm坑壁坡度1:0.5，设置轻型井点降水基底铺设100mm厚级配砂石垫层钢筋工程绑扎Φ10@200双向钢筋网，保护层厚度40mm新旧基础连接采用植筋工艺，植入Φ12钢筋，间距300mm植筋胶采用A级环氧型，固化时间≥72小时混凝土浇筑采用C30商品混凝土，坍落度180±20mm分层浇筑，厚度不大于500mm，振捣密实浇筑完成后覆盖养护，养护期不少于14天高压注浆采用分段注浆工艺，注浆管埋深3米注浆压力从0.3MPa逐步提升至0.5MPa单孔注浆量达到设计值80%且压力稳定10分钟后停止4.2.2钢结构加固施工桁架制作与安装工厂预制桁架单元，长度6米，现场拼接采用汽车吊吊装，吊装点设置在桁架节点处安装偏差控制：轴线偏差≤5mm，标高偏差≤3mm焊接施工采用E43型焊条，焊接电流90-120A角焊缝焊脚高度8mm，采用多层多道焊焊接顺序：先焊主焊缝，后焊次要焊缝；先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝高强螺栓施工螺栓安装前进行摩擦面处理，抗滑移系数≥0.45采用扭矩法施工，初拧扭矩为终拧扭矩的50%终拧后进行扭矩检查，偏差控制在±10%以内4.2.3碳纤维布粘贴施工基层处理打磨混凝土表面，露出新鲜骨料修补裂缝，宽度≥0.2mm的裂缝采用压力注浆处理涂刷底胶，厚度0.2-0.3mm，固化时间4-8小时碳纤维布粘贴配置结构胶，甲组份:乙组份=3:1，搅拌时间≥3分钟涂刷结构胶，厚度1-2mm，铺贴碳纤维布采用专用滚筒碾压，排出气泡，使胶液充分浸润纤维固化养护常温养护7天，环境温度不低于5℃养护期间严禁扰动，避免阳光直射固化后采用小锤敲击法检查粘贴质量，空鼓面积不大于5%4.3节点详图与构造要求主拱架与桁架连接节点采用6mm厚节点板，四周满焊设置4个M16高强螺栓辅助固定节点域涂刷防锈底漆+面漆两道横向系杆连接节点采用套筒式连接，套筒长度200mm套筒与杆件间隙采用无收缩灌浆料填充两端各设置2个限位螺栓五、质量控制标准5.1材料质量控制主要材料进场需提供出厂合格证、质保书，并按规定进行抽样送检碳纤维布拉伸强度标准值≥3000MPa，弹性模量≥2.1×10⁵MPa结构胶粘结强度：钢-钢拉伸抗剪强度≥14MPa，钢-混凝土正拉粘结强度≥3.5MPa5.2施工过程控制测量控制建立三级测量控制网，控制点精度达到二级导线标准结构变形监测频率：施工期间每3天1次，竣工后1个月内每周1次允许偏差：轴线位置±5mm，标高±3mm，截面尺寸±10mm焊接质量控制焊缝外观质量：无裂纹、气孔、夹渣等缺陷超声波探伤：一级焊缝100%检测，二级焊缝20%抽检焊接工艺评定：每种焊接方法开工前进行工艺评定试验螺栓连接控制扭矩系数：0.11-0.15，每批螺栓抽检8套终拧扭矩：M20螺栓为460-500N·m抗滑移系数试验：每2000套螺栓做一组试验5.3验收标准分项工程验收基础工程：混凝土强度达到设计值100%，尺寸偏差符合GB50204要求钢结构工程：焊缝探伤合格率100%，节点刚度测试符合设计要求碳纤维加固：粘结面积合格率≥95%，厚度偏差±0.1mm结构性能检验荷载试验：分级加载至设计荷载1.2倍，持荷1小时挠度测试：最大挠度≤120mm，卸载后残余变形≤20%振动测试：自振频率变化率≤10%六、安全文明施工6.1安全管理措施安全教育培训施工人员进场前进行三级安全教育，考核合格后方可上岗特种作业人员持证上岗，证书在有效期内每日开展班前安全技术交底，并有书面记录高空作业防护搭设满堂脚手架，设置1.2米高防护栏杆作业人员佩戴双钩安全带，安全带高挂低用设置安全通道，宽度不小于1.2米，满铺脚手板用电安全采用TN-S接零保护系统，设置三级配电两级保护配电箱配备漏电保护器，动作电流≤30mA，动作时间≤0.1s电动工具使用前进行绝缘检测，绝缘电阻≥2MΩ6.2文明施工措施现场管理材料堆放整齐，设置标识牌，注明名称、规格、数量施工道路硬化处理，设置排水沟，保持畅通施工现场洒水降尘，PM10浓度控制在0.5mg/m³以下环境保护施工垃圾集中堆放，分类处理，回收率≥90%噪声控制：昼间≤70dB，夜间≤55dB施工现场设置洗车平台，车辆冲洗干净后方可出场6.3应急预案应急组织成立应急小组，项目经理任组长，配备专职安全员编制应急救援预案，每季度组织一次应急演练配备急救箱、担架、灭火器等应急物资常见险情处置脚手架坍塌：立即停止施工，组织人员疏散，设置警戒区高空坠落：立即启动急救程序，拨打120，同时保护现场火灾事故：立即切断电源，组织灭火，疏散人员七、施工进度计划7.1进度计划安排总工期：45天，具体安排如下：施工准备阶段：5天基础加固阶段：10天钢结构安装阶段：15天碳纤维布粘贴阶段：5天涂装及收尾阶段：5天验收阶段：5天7.2进度保证措施采用BIM技术进行进度模拟，优化施工顺序配置足够的施工人员和机械设备，高峰期投入劳动力60人实行周进度计划考核，延误超过3天及时采取赶工措施准备备用材料，确保主要材料储备量满足10天施工需求八、验收标准与流程8.1验收依据《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2020《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS146-2011本项目加固设计图纸及技术文件8.2验收流程分项工程验收基础工程验收：混凝土强度、尺寸偏差、钢筋保护层厚度钢结构工程验收：焊缝质量、螺栓扭矩、构件安装精度碳纤维加固验收：粘贴质量、厚度、粘结强度竣工验收施工单位自检合格后提交竣工验收申请监理单位组织初步验收，提出整改意见建设单位组织设计、施工、监理等单位进行竣工验收验收合格后签署竣工验收证书，办理移交手续8.3竣工资料竣工资料应包括：施工组织设计及审批文件材料出厂合格证及检验报告施工记录及隐蔽工程验收记录检测试验报告竣工图及设计变更文件竣工验收报告九、维护保养建议9.1日常维护定期检查每月检查一次节点连接情况，每季度检查一次结构变形每年进行一次全面检测，包括锈蚀情况、螺栓扭矩等极端天气后及时检查结构状况防腐处理每年涂刷一次防锈漆，涂层厚度≥80μm节点部位重点防护，采用重防腐涂料发现锈蚀及时处理，打磨除锈后重新涂装9.2定期检测