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武大巨成结构股份有限公司

WUDAJUCHENG STRUCTURE CO.,LTD

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巨成科技月报道之08 —— 粘接型钢加大截面加固法

1  技术简介

   功能改造是既有建筑物改造中最重要的内容,许多功能改造都需将原有构件成倍、甚至数倍增加刚度和强度。现有混凝土构件粘接加固一般采用粘钢板、粘碳纤维布进行,只能有限提高构件的强度(提高的幅度不超过40%),且无法提高构件的刚度。在实际工程中,经常需要快速、大幅度提升结构承载力,基于此,巨成结构提出了粘接型钢加大截面加固法,适用于各行各业的结构、国防工程和抢险工程等。

         粘接型钢加大截面加固法主要分为两种:

     (1)对于混凝土梁构件,通过粘结与锚接将型钢梁与原混凝土构件连接成整体,通过加大构件的截面,大幅度提高其承载力和刚度。(如图1所示)

    (2)对于板构件,通过板底粘型钢改变传力途径或减小跨度进行加固,包括板底粘接型钢加固为密肋板的加法方法。(如图2所示)

 

 

 

 

2  思想起源

       粘接型钢加大截面加固法的思想起源于铁摩辛柯梁。(如图3)

      当新加梁不能与原梁构件联合工作时,高度为h的两根梁,刚度提高幅度为2h3,当通过截面粘接和锚固的方式使得新加梁与原梁构件联合工作时,高度为h的两根梁的刚度提高幅度是8h3。

 

 

 

3  研究基础


     粘接型钢加大截面加固法的研究已开展二十年以上,巨成结构高作平教授等1999年主编的《混凝土结构粘接加固技术新进展》对此就有描述。

     二十年来,巨成结构科研人员对粘接型钢加大截面加固法开展了相关理论分析、力学性能试验研究和数值分析,包括粘接型钢加大截面加固简支梁抗弯试验研究、粘接型钢加大截面加固缺口梁端部抗剪试验研究、粘接型钢加大截面加固悬挑梁抗弯试验研究、粘接型钢加大截面加固简支梁重载疲劳试验研究、粘接型钢加固混凝土板试验研究等(如图4),取得了丰富的研究成果,具有理论、试验研究分析和大量实际应用基础。

 

 

4  粘接型钢加固应用


      (1)湖北移动通信办公大楼加固改造工程

     本工程于2012年实施。湖北移动通信办公大楼原结构为普通办公楼,楼面使用荷载为2.5kN/m2,改造后部分楼面使用荷载需提高至12kN/m2,荷载等级提高幅度较大,部分梁、板承载力严重不满足要求,需增大梁、板截面尺寸。若采用用常规混凝土增大截面的方法,一来增加的厚度加大、自重较大,导致原结构基础和框架柱需要加固;二来混凝土增大截面加固施工周期长,现场施工时间不允许。故本项目采用外粘型钢加大截面的方式大幅度提高梁、板的承载力。加固处理面积为5000平方米,用时仅38天。

     本工程既在混凝土梁底粘接型钢加大截面加固,又在板底粘接型钢改变传力途径,由此大幅快速提升结构承载力。如图5所示。

 

 

图5(a) 湖北移动通信办公大楼加固改造工程

 

 

图5(b)  湖北移动通信办公大楼加固改造工程

 

       (2)湖南城步县两河口桥加固工程

     本工程于2020年实施。该桥为一孔混凝土空腹式双曲拱桥,桥梁全宽8m,净跨径为51m,加固前桥梁限载20吨,由于运送风电设备需要,荷载需要提高到150吨。巨成结构承接设计施工总承包,采用粘结型钢加大截面法加固(如图6),用时45天。

 

图6   湖南城步县两河口拱桥加固工程