混凝土结构粘钢补强原理
钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种力学性质差异很大的材料组成的。钢筋的拉压性能,尤其是抗拉性能特别好。而混凝土其抗压性能好,抗拉性能差,混凝土的抗压强度约为抗拉强度的10倍左右。如图3.0.1 所示的简支梁,在载荷作用下,梁中性层以上部分为受压区,中性层以下部分为受拉区。
钢筋的作用
由于混凝土抗拉强度很低,在不大的荷载作用下,素混凝土梁就会以受拉区开裂而破坏,此时受压区混凝土的抗压强度却没有被充分利用。由于钢材的受拉性能较好,如果在梁受拉区下边缘配置适量的钢筋,利用钢筋代替混凝土受拉,使得受压混凝土的抗压强度能充分发
挥,这样就大大提高了梁的承载能力。钢筋混凝土梁不是钢筋和混凝土两种材料的简单组合,要使这两种力学性质不同的材料作为一个统一的构件共同工作,其基本前提就是要保证它们之间的粘结,这里的粘结不仅仅是限于水凝胶体对钢筋表面的粘着力,而是包含着综合力作用,即摩擦作用以及钢筋表面凹凸不平或表面肋纹与周围混凝土之间的机械咬合作用等的粘结作用。这些粘结作用使钢筋和混凝土两种材料共同作用。
粘钢加固技术的优点
在我国,粘钢加固技术自20世纪70年始研究并应用,通过大量试验与工程实践,已被广泛地运用于工程实际中,粘钢加固比较其它加固方法具有下述优点:
(1) 不增加荷载,不改变原设计的结构受力体系。
(2) 具有硬化效率高、施工周期短的特点,不影响正常使用。
(3) 胶粘剂的强度不低于混凝土本体强度,能够使加固体和原构件同时工作,均匀受力。
(4) 粘钢加固不仅补充原构件钢筋性能上的不足,成功提升原构件的承载力,而且经过大面积粘贴,有效保护了原构件,限制混凝土裂缝的出现与发展,提升原构件的刚度与抗裂性能。
(5) 节省成本。粘钢加固技术较其他传统加固方法比降低造价在10%以上。
3 粘钢加固技术的施工工艺及质量标准
钢筋混凝土结构的应用至今已有一百多年的历史,建筑工程技术领域的进步也不断推动着建筑规范的不断完善和提高。在社会经济不断发展的今天,很多已建建筑的老化已导致其承载力和安全性不断下降,远远低于当前规范的要求,钢筋混凝土的加固技术便在这种大背景下应势而出并不断发展。
随着工业的发展以及工艺的不断改革,往往需要对原有的建筑体进行改造加固,或者由于钢筋混凝土构件遭到严重腐蚀,需要对结构构件本身进行加固,以直接提高它的抗力和刚度。一些新建和在建的工程,由于设计或施工不当等因素,有些工程面临功能改变,荷载增加,提高建筑物的抗震设防等级,减小构件过大的变形等等,这些都需要对结构进行加固。通过这些加固措施,可以使企业降低成本,提高经济效益。目前,使用建筑结构胶在混凝土表面粘结钢板来加固混凝土结构,可以改善结构在使用荷载下的运行状况和提高承载力,是目前较为普遍的一种简便而行之有效的加固方法
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