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建筑結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)都有哪些方式
結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)在新建結(jié)構(gòu)物的設(shè)計過程中,所有的材料及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)均由專業(yè)工程帥事先選定,且新建結(jié)構(gòu)物的沒計與施工已有完條的規(guī)范可供遵循.故對新建的結(jié)構(gòu)工程,結(jié)構(gòu)工程師只需選定材料及結(jié)構(gòu)系統(tǒng),依照既打的規(guī)范設(shè)汁并我現(xiàn)于設(shè)計圖中,施工單位即可據(jù)以完成施工。但在既有結(jié)構(gòu)物的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)沒汁中,所有材料及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)均已存在,因此構(gòu)工程師除了新建工程的分析設(shè)計能之外.尚須具備以下四項專業(yè)隸養(yǎng):
1.豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗.能確實勘查現(xiàn)況。
2.充分了解現(xiàn)有檢測技術(shù)的內(nèi)涵,以求得具代表性的既有結(jié)構(gòu)物力學(xué)特性
3.深厚的結(jié)構(gòu)力學(xué)家養(yǎng),以分析判斷既有結(jié)構(gòu)物的安全性。
4.詳盡地廣解各種補(bǔ)強(qiáng)材料與施工方案.充分地考慮工程成本與使用機(jī)能間的最佳平衡點,以設(shè)計出最佳的補(bǔ)強(qiáng)方案。
由上所述可知,結(jié)構(gòu)修復(fù)與補(bǔ)強(qiáng)的困難度遠(yuǎn)高于新建工程的設(shè)計與施工。又因各個既有結(jié)構(gòu)物的受損現(xiàn)況及條件均不相同,因此如何利用充分的專業(yè)素養(yǎng),使結(jié)構(gòu)物的終復(fù)補(bǔ);地達(dá)成安全、經(jīng)濟(jì)、美觀及不影響使用機(jī)能的多重目的,實為一兼具工程藝術(shù)的艱難任務(wù)。
1.現(xiàn)況勘察
此階段除要充分了解觀察結(jié)構(gòu)物的受損表征.并初步分析造成損傷的可能原因,再據(jù)以規(guī)劃合宜的檢查調(diào)査項目。
2.檢測
檢測的方法極多,一般針對綱筋混凝上構(gòu)造物的檢測.可大概分為混凝土強(qiáng)度(如鉆心試體、強(qiáng)度沖錘等、混凝土耐久性(如氯離子、中性化等)、鋼筋耐久性(如腐拽電位及腐蝕速率)及總體性檢測(如載重試驗、微震檢測)等項目。由不同檢測方法所得的資料代表性及其可靠度均不相同。故在規(guī)劃檢測項目及引用檢測結(jié)果時,應(yīng)特別注意不可隨意根據(jù)檢脷就據(jù)以作出推斷(如僅以反彈錘敲擊求硬度來推論混凝土強(qiáng)度否則可能造成嚴(yán)重不良后果。
3.結(jié)構(gòu)分析評估
經(jīng)由檢測的結(jié)果(注意引用資料的可靠度),應(yīng)確實要根據(jù)可靠的結(jié)構(gòu)力學(xué)理論加以分,折評估,以了解現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)安全性,再據(jù)以擬定修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)對策,否則可能使補(bǔ)強(qiáng)方案不具效益甚或有害。
4.修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)方案規(guī)劃
由結(jié)抅分析評估的結(jié)果,可得知既有結(jié)構(gòu)物的安全性,若有不足則可據(jù)以擬定修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)對策。由于前常見的修復(fù)與補(bǔ)強(qiáng)材料及施工方案極多,其成效各饤不同。其中部分補(bǔ)強(qiáng)施工方案仍停留在僅憑直覺判斷而實際上不一定有效。因此在選用修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)施工方案時,應(yīng)盡量選用較為可靠的補(bǔ)強(qiáng)方法。
5.確認(rèn)補(bǔ)強(qiáng)效果
修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的材料與施工方法種類繁多,何拖工完成后大部分尚無確切可樣的檢驗方法,可證實施工的有效性,故結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)施工方案時,也應(yīng)考慮施工過程中及施工完成后的檢驗工作,以確保結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的效果。
臺灣地區(qū)如同其他先進(jìn)地方,橋梁陶件的劣化、老化極其嚴(yán)重,因此現(xiàn)有橋粱構(gòu)件的修補(bǔ)、補(bǔ)強(qiáng)有迫切需求,F(xiàn)將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物需要補(bǔ)強(qiáng)的時機(jī)簡述如下:
1. 結(jié)構(gòu)功能改變
因結(jié)構(gòu)的使用箱求改變,導(dǎo)致荷載隨之而變,因此結(jié)構(gòu)某牲構(gòu)件的受力,超過原先設(shè)計,這些構(gòu)件即需補(bǔ)強(qiáng)以符合,使用安全及使用功能,如車輛超載嚴(yán)重或重車軸重增加等。
2. 混凝土劣化、老化
因環(huán)境因素(如酸性、堿性)配比設(shè)計不良、澆注施工養(yǎng)護(hù)不當(dāng)、或時間久遠(yuǎn)而造成混凝土強(qiáng)度不足,此部分的構(gòu)件需予修復(fù)。
3. 腐蝕防護(hù)及修補(bǔ)
臺灣地區(qū)屬海島型其后區(qū),夏季天氣熾熱,冬季風(fēng)勢強(qiáng)勁,日夜溫差強(qiáng)勁,日夜溫差差大,濕度偏高,沿海區(qū)域空氣中甚至夾帶鹽分,很易造成嚴(yán)重氯化物與服飾侵蝕等類似“海砂屋”癥狀。若缺乏定期檢查及維護(hù)工作,則結(jié)構(gòu)物極易產(chǎn)生龜裂、剝落等缺陷,嚴(yán)重者可能導(dǎo)致傾倒、崩跨危機(jī)公共安全,為保護(hù)鋼筋混凝土(RC)結(jié)構(gòu)物鋼筋免受外界環(huán)境服飾,并可補(bǔ)足受腐蝕鋼筋損失強(qiáng)度,增加RC結(jié)構(gòu)物的安全性,因此需要防蝕補(bǔ)強(qiáng)。
4.結(jié)構(gòu)設(shè)計或施工不當(dāng)
在結(jié)構(gòu)設(shè)計時,因力學(xué)分折失當(dāng)或構(gòu)件斷面或配筋設(shè)計錯誤,或施工時未依施工說明書故設(shè)計圖施工,導(dǎo)致完工后結(jié)構(gòu)無法發(fā)揮楨明功能;或是混凝土澆注后隨即發(fā)生地震.造成握裹力不足、構(gòu)件勁度減少等。
5.配合規(guī)范修正
由于對地震的更加了解,例如臺灣地區(qū)內(nèi)集集大地旌與日本阪神地煤后的敉訓(xùn),耐震設(shè)計的規(guī)范重新修正.使得舊有結(jié)構(gòu)物不符合新的安全標(biāo)準(zhǔn),因此需要補(bǔ)強(qiáng)。
而鋼筋混凝土橋梁常見的補(bǔ)強(qiáng)方式大致可分以下三大類:
1.劣化補(bǔ)強(qiáng)
筋混凝土因受環(huán)境因子作用,而造成鋼筋或混凝土表面的腐濁、瀏離,在初期并未使?jié)旱膹?qiáng)度減弱,只需做表面處理、保護(hù)的工作:如鋼筋混凝土的陰極防蝕法、增加保護(hù)層厚度與用水泥及環(huán)氧樹脂修復(fù)等施工方案,其主要的目的在于阻止橋梁的繼續(xù)劣化。
2.耐震補(bǔ)強(qiáng)
橋梁本身雖未有任何損傷,但因時空的變遷、規(guī)范的更新,而使得該橋梁未能符合鼉新耐震規(guī)范的要求,此時可增設(shè)隔、減震組件、或改變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)增加韌性的耐震補(bǔ)強(qiáng)方式,如鋼扳、擴(kuò)大鋼筋混凝土構(gòu)件斷面或復(fù)合材料包覆補(bǔ)強(qiáng)橋柱等(Steel Jackteing,RC Jacketing,F(xiàn)RP Jacketing),使橋梁達(dá)到最新耐震規(guī)范的安全標(biāo)準(zhǔn)。
3.強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)
當(dāng)橋梁因某些原因而使得本身強(qiáng)度減弱時,此時的補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)刻不容緩,利用鋼板、預(yù)應(yīng)力桿件或者符合材料來進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),以提高橋梁的強(qiáng)度。強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)的方式一般可分為改變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力強(qiáng)度或韌性兩種方式。在改變整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組件的受力分配 ,以增設(shè)承墻、剪力墻或斜撐方式來分擔(dān)原構(gòu)件力量,深圳利用加柱等方式,使力量傳遞系統(tǒng)作一總體性的改變,以達(dá)到分擔(dān)原結(jié)構(gòu)桿件力量的目的,進(jìn)而增加原總體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在增加結(jié)構(gòu)組件的構(gòu)件強(qiáng)度或韌性方面則較為單純,尤其以鋼板及復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng),最被業(yè)界及學(xué)術(shù)界所接受。