a任务15.4 圬工结构物修理

铁路桥梁与隧道工程教研室项目15铁路桥涵建筑物修理

任务15.4圬工结构物修理主要内容一、混凝土梁裂缝的修补方法二、粘贴钢板（或钢筋）加固法三、粘贴高强复合纤维加固法四、增大截面加固法五、体外预应力加固法一、混凝土梁裂缝的修补方法（一）表面封闭法修补裂缝1.表面涂抹当裂缝宽度较小时，一般可在混凝土的表面上沿着裂缝涂抹树脂保护膜，当裂缝的宽度有可能发生变动时，可以采用具有跟踪性的焦油环氧树脂等材料。在裂缝多而且密集或者混凝土老化、砂浆离析的结构物上，也可大面积涂抹保护膜。一、混凝土梁裂缝的修补方法2.V形或U形槽口充填修补当采用表面涂抹处理不能充分修补裂缝的场合，可以采用下列办法：在混凝土的表面沿裂缝凿出V形或U形的槽口，然后再用树脂砂浆进行充填修补。填补前应当先用钢丝刷将凿后已经浮动的混凝土碎片清除，必要的时候可以先上底层涂料然后再填塞树脂砂浆。一、混凝土梁裂缝的修补方法3.凿深槽予以嵌补先沿着裂缝方向凿出一条深槽，槽形需要依据裂缝位置及填补材料进行确定，然后在槽内嵌补各种黏结材料，比如环氧砂浆、沥青、甲凝等。一、混凝土梁裂缝的修补方法4.表面喷浆喷浆修补是先对裂缝表面进行凿毛处理，然后再喷射一层密实的高强度水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种方法。根据裂缝所在的部位、性质及修补要求与条件，可以采用无筋素喷浆或挂网喷浆结合凿槽嵌补等方法予以修补。一、混凝土梁裂缝的修补方法5.打箍加固封闭法当钢筋混凝土结构出现主应力裂缝时，可以采用在裂缝处加箍的方法使裂缝封闭。箍可以采用扁钢焊成或圆钢制成，可以采用直箍也可以采用斜箍，其方向应当与裂缝的方向垂直。在箍与梁的上下面接触处可以垫以角钢或钢板。角钢或钢板面积以及箍的横截面积，需按照修补加固部位主应力的大小、箍的安全应力以及混凝土的抗压强度等通过计算进行确定。一、混凝土梁裂缝的修补方法（二）压力灌浆法修补裂缝先将结构物的裂缝或孔隙与外界进行封闭，只留进出浆口及排气孔。然后通过压浆泵将配制好的低黏度浆液以一定的压力压入缝隙内，并且使其扩散、胶凝固化，以达到恢复结构物的强度、整体性、耐久性以及抗渗性的目的。一、混凝土梁裂缝的修补方法1.水泥灌浆修补法在进行灌浆修补前应当对修补部位的裂缝再认真仔细的检查一遍，以确保修补数量、范围、钻孔眼位置及浆液数量正确无误。一、混凝土梁裂缝的修补方法采用灌浆修补时，浆液水泥一般采用不低于42.5级的普通水泥，所采用的灌浆压力一般为4.05X105~6.08×105Pa，浆液的浓度一般不小于1.6:1（水与水泥的质量比）。当工程量较大时，灌浆加压设备可以采用灌浆机、灌（压）浆泵，也可以采用风泵加压。当工程量不大时可以采用手压泵进行加压。当工程量很小时，也可以采用类似打气筒等工具改制成的注射器进行加压。一、混凝土梁裂缝的修补方法2.化学灌浆法修补裂缝对于灌浆材料的基本要求是黏结强度高、可灌性好，常采用的灌浆材料有环氧和甲凝两类。环氧灌浆是以环氧树脂为灌浆材料进行灌浆，它的黏结力强、稳定性好、收缩小、耐腐蚀及机械强度高，经常用于修补宽度在0.1mm以上的裂缝。甲凝灌浆是以甲基丙烯酸甲酯为灌浆材料进行灌浆，它具有黏度低、可灌性好、抗拉强度高等特点，经常用于修补宽度在0.1mm以下的细裂缝。一、混凝土梁裂缝的修补方法灌浆一般是采用纯压法灌浆。对于细小的裂缝，一般浆液所需的胶凝时间较长，常采用单液法灌浆。此时在泵前将所用的浆液混在一起，用灌浆机进行灌注。对于较宽的裂缝，一般要求浆液胶凝时间较短，常采用双液法灌浆。此时可以将所用的浆液分为两大部分，用灌浆机分成两路送至灌浆孔口的混合装置再灌入裂缝。一、混凝土梁裂缝的修补方法灌浆可以采用单孔或者群孔同时灌浆，但必须要留有一定数量的排气孔。当在长裂缝上同时布置有几个灌浆孔时，可以按照裂缝的深浅由下而上进行灌浆。用灌浆泵进行灌浆时，压力一般是由小至大逐步升高，当达到设计压力后，再使压力保持稳定，直至灌浆达到一定的要求（吸浆率小于0.01L/min时再延缓几分钟）再将阻塞器上的进浆管阀门关闭，以使裂缝内浆液在受压状态下胶凝固结。一、混凝土梁裂缝的修补方法灌浆完毕待浆液聚合固化后，就可以将灌浆嘴一一予以拆除，并用环氧胶泥抹平。最后再对每一道裂缝表面再刷一层环氧树脂水泥浆，以保证封闭严实，并使其颜色与混凝土结构尽量保持一致。二、粘贴钢板（或钢筋）加固法粘贴钢板加固法是利用环氧树脂或者建筑结构胶，把钢板直接粘贴在混凝土结构物的受拉区或薄弱部位，使其与原有的混凝土成为整体，通过钢板与补强结构的共同作用，改变其受力状态，限制裂缝的发展，从而提高了结构的承载能力。二、粘贴钢板（或钢筋）加固法粘贴钢板加固法主要适合于以下几种情况：（1）在现行使用荷载的作用下，原来的受弯构件或者大偏心受拉主筋不足，或者斜筋的配筋不足；如果是超筋梁构件，则应当同时使受压区的面积增加。（2）当原构件的受拉主筋严重腐蚀或者受损。（3）为了增加构件的抗裂性及刚度。二、粘贴钢板（或钢筋）加固法（4）提高偏心受压构件的承载力，对构件进行封闭围套包钢加固，但对小偏心受压构件不适宜采用单边粘钢板或钢筋予以加固。（5）采用本方法时的适用条件是：环境温度不超过60℃，相对湿度不大于70％，无化学腐蚀，否则就应当采取有效的防护措施。（6）对于混凝土强度低于C15的构件不适宜采用本方法进行加固。二、粘贴钢板（或钢筋）加固法（一）粘贴钢板加固施工工艺根据黏结剂的不同，粘贴钢板的施工工艺也会有所不同。当所使用的黏结剂为液体时，可采用注入法；当所使用黏结剂为胶状时，可采用压粘法。二、粘贴钢板（或钢筋）加固法注入法是通过在混凝土的表面与钢板之间增加垫块等，使钢板与混凝土表面之间存在一定的空隙，同时利用环氧树脂胶泥将四周予以封闭，然后向注入口注入环氧树脂，同时将空隙中的空气排出。因为环氧树脂是从一端注入的，所以在孔隙中容易残留气泡，在施工时应当用木槌随时敲打以确定是否灌实。这种施工方法虽然较为费时，但是即使混凝土的表面不平整也可以进行施工。二、粘贴钢板（或钢筋）加固法压粘法是在混凝土表面与钢板表面各涂上1~2mm厚的环氧树脂，然后利用已经固定在混凝土中的螺栓把钢板压紧到混凝土面上。随着环氧树脂的挤出，粘贴面之间的空气也排出，几乎不会残留气泡，粘结效果也好。这种方法适用于混凝土表面平整的场合。二、粘贴钢板（或钢筋）加固法基本的粘贴工艺流程为：钢板制作→粘贴面处理→加压固定及卸荷系统准备（根据实际情况和设计要求，卸荷步骤有时可省去）→粘结剂配制→涂胶和粘贴→固化→检验→维护。三、粘贴高强复合纤维加固法粘贴高强复合纤维加固法是采用环氧树脂胶（或其他建筑结构胶）将高强复合纤维布直接粘贴在被加固混凝土结构的薄弱部分。与被加固结构形成整体，共同受力，以限制裂缝的开展，调高结构承载力。采用粘贴高强纤维加固法进行受弯构件正截面承载力和斜截面承载力时。纤维布的布置方案与粘贴钢板法基本相同。三、粘贴高强复合纤维加固法采用粘贴高强纤维加固提高的只是结构的强度，对结构的刚度提高不大，因此，该方法不适用于以控制结构变形为主要目的的加固。采用缠绕粘贴高强复合纤维对桥墩等轴向受压结构进行加固可以明显地提升其承载力，其工作机理和钢管混凝土相似：在纵向力的作用下，混凝土受高强度纤维的约束作用处于三向受压状态，故可以较大幅度地提高承载力。同时该加固方法可以明显提高结构的延性，可用于提高结构的抗震性能，用于抗震加固。三、粘贴高强复合纤维加固法贴纤维复合材料加固构件与粘贴钢板加固有所不同，因为纤维复合材料的弹性模量与混凝土及钢材的弹性模量都不同，相当于结构有三种不同材料复合而成。由于加固常用的碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维片的抗拉强度远远大于钢材的抗拉强度，一般情况下要让原受拉钢筋达到屈服后，纤维复合材料的高强性能才能发挥出来，这取决于受拉区混凝土和原配受拉钢筋是否破坏。对铁路桥梁来讲，大部分是由刚度来控制，用碳纤维加固来增强其使用性能是不太合适的，主要是用于桥梁的抗震加固。粘贴碳纤维的基本施工工艺流程为：施工放线-基面处理-刷抹底层胶-用找平胶修补粘贴面-粘贴碳纤维布养护-进行罩面防护处理。四、增大截面加固法增大截面加固法是通过增加原构件的受力钢筋，同时在外侧新浇筑混凝土以增大构件截面的方法，来提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性，在部分情况下也可以用来修补裂缝。它的适用范围较广，可以用以加固混凝土受弯和受压构件，如板、梁、柱、基础、屋架等。四、增大截面加固法可以通过增加受力钢筋主筋的截面、放大主梁混凝土的截面、加厚桥面板和喷锚四种方法来增大结构的截面。对于铁路桥梁，加厚桥面板不太现实，而增加梁肋宽度和喷锚法是比较适合的加固方法。四、增大截面加固法增大截面法加固受弯构件和大偏心受压构件的基本原理，是通过增加受拉区钢筋和受压区混凝土的面积增大截面惯性矩，从而提高结构的抗弯刚度和强度。加固的基本原则是要尽量的增加构件的高度，而尽量少增加或不增加构件的宽度。增大截面法加固小偏心受压构件时，可以全面增大面积，但最好以增加偏心方向的截面为主，通过增加受压或受拉钢筋以增强构件的刚度和强度，提高其承载力和稳定性。四、增大截面加固法根据构件加固的目的以及构件的受力特点、几何尺寸等因素，可以设计成单侧、双侧或者四面包套的加固。对于梁，通常采用上、下侧加厚层予以加固；对于中心受压柱，通常采用四面外包套予以加固；对于偏心受压柱，通常采用单侧或双侧加层予以加固。增大截面加固法又可以分为以加大截面为主的加固和以增加配筋为主的加固，或者两者兼备的加固。四、增大截面加固法为了使后增加的混凝土能够正常工作，采用以加大截面为主的加固法时也需要适当的配置构造钢筋。当采用以加配钢筋为主的加固法时，为了使配筋能够正常工作，也需要按照钢筋的间距和保护层等构造要求，适当的增大截面尺寸。在加固中，对于新旧钢筋应当焊接，以增强新、旧混凝土的结合能力。四、增大截面加固法增大截面加固技术的关键问题在于新、旧材料能否共同工作，核心是结合面上的剪力能否进行有效地传递。为了使新、旧混凝土能够可靠、耐久的共同工作的可靠性，在进行设计时需要对加固结构的结合面进行抗剪验算，同时也应当在施工工艺上采取相应的措施。五、体外预应力加固法

体外预应力加固法是在结构的外侧布置预应力筋，在进行张拉时对梁体形成了偏心预应力，从而可以抵消部分恒载、活载的内力，是提高结构承载力的一种方法。与粘贴钢板法和增大截面法等方法相比，是一种主动加固的方法，它通过调整合适的预应力值达到对原结构的应力状态进行改善的目的，同时也增强了结构的承载能力。五、体外预应力加固法体外预应力筋有