外包鋼加固鋼筋混凝土梁的實例應(yīng)用研究

劉 宇 隆

(神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司基建工程管理中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)

外包鋼加固鋼筋混凝土梁的實例應(yīng)用研究

劉 宇 隆

(神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司基建工程管理中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)

外包鋼加固法是一種被廣泛使用的鋼筋混凝土構(gòu)件的加固方法，通常采用型鋼或鋼板外包在原構(gòu)件表面，并灌注高強水泥砂漿或建筑結(jié)構(gòu)膠使鋼板與結(jié)構(gòu)件共同作用的一種加固技術(shù)，以準(zhǔn)格爾礦區(qū)選煤廠準(zhǔn)備車間改造工程為實例得出結(jié)論，提出了外包鋼加固法的加固方案、構(gòu)造及施工要求，為此類加固工程提供了技術(shù)支撐和借鑒意義。

外包鋼加固法，加固方案，構(gòu)造及施工要求

0 引言

對既有建筑的加固工程，與新建工程有很多不同之處，它在設(shè)計、施工等方面都有自己的特殊性。首先，加固工程在設(shè)計階段要考慮對原有結(jié)構(gòu)的承載力驗算與加固計算，以及新、舊構(gòu)件的強度、剛度均衡和協(xié)調(diào)工作；其次，加固工程在施工階段常常會受到很多客觀因素的制約，比如工程現(xiàn)場條件擁擠、狹窄，施工機械設(shè)備難以發(fā)揮效用，與此同時，大多數(shù)加固工程還要求在不停產(chǎn)或少停產(chǎn)的條件下進(jìn)行施工。所以針對加固工程的這些特殊性，選擇一個合適的、經(jīng)濟的加固方法對加固工程來說至關(guān)重要。

1 外包鋼加固法簡介

外包鋼加固法是指以型鋼或鋼板外包于構(gòu)件表面，適用于在使用上不增加截面尺寸，又需要大幅度提高截面承載能力和抗震能力的鋼筋混凝土柱及梁的加固。按照其與原構(gòu)件的連接方式，可分為干式外包鋼加固法和濕式外包鋼加固法。干式外包鋼加固法是將型鋼直接外包于構(gòu)件的表面，也就是無粘結(jié)外包鋼加固法。此方法型鋼與混凝土之間沒有粘結(jié)，未形成一個整體，不能確保結(jié)合面的剪力和拉力的有效傳遞，型鋼和原構(gòu)件不能整體工作，彼此是單獨受力的。濕式外包鋼加固法是外粘型鋼加固法，是通過乳膠水泥或結(jié)構(gòu)灌注膠將型鋼粘貼在被加固構(gòu)件上，新加型鋼與原構(gòu)件形成一個整體共同工作的加固方法。加固后的構(gòu)件，由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高，因此截面承載力和剛度大幅提升。它具有以下優(yōu)點：

1)結(jié)構(gòu)膠固化時間短，施工速度快；

2)工藝簡單，對施工環(huán)境要求少，施工方便；

3)加固效果明顯。

2 工程實例

2.1工程概述

內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾礦區(qū)選煤廠為滿足企業(yè)提質(zhì)增效的政策要求，需要對準(zhǔn)備車間的原煤分級篩進(jìn)行弛張篩改造，以提高原煤的篩分效率。準(zhǔn)備車間廠房為4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，由于新更換的弛張篩荷載大幅增加，原有樓面梁承載力不能滿足使用要求，需大幅度提高鋼筋混凝土構(gòu)件的承載能力和剛度，確保結(jié)構(gòu)安全。

2.2加固方案

為了盡可能縮短停產(chǎn)時間，減少經(jīng)濟損失，業(yè)主要求的施工工期很短，所以采用濕式外包鋼加固法對承載力不滿足要求的梁進(jìn)行加固處理。

加固梁截面尺寸為300 mm×600 mm，位于框架結(jié)構(gòu)一層頂部，標(biāo)高為7.48 m，梁兩端與柱剛接，梁頂為混凝土地面，荷載作用點位于梁頂。梁側(cè)面與底面經(jīng)打磨后放置鋼板，鋼板之間采用焊接，鋼板用錨栓固定位置，鋼板與混凝土之間的縫隙灌注結(jié)構(gòu)膠。

加固中所使用的鋼板為16 mm厚的Q235鋼材，錨栓為M16，YG-2型，結(jié)構(gòu)膠為YZJ系列結(jié)構(gòu)膠。

2.3計算方法

此加固設(shè)計方案的承載力計算方法依據(jù)GB 50367—2013混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范中相關(guān)計算公式進(jìn)行計算。

3 外包鋼加固施工

3.1施工工藝流程

打栓孔→表面處理→鋼板拼裝焊接→封縫→配膠→注膠→固化→檢驗→防腐處理。

3.2施工方法

鋼板內(nèi)灌注結(jié)構(gòu)膠。

1)打栓孔。依據(jù)圖紙設(shè)計的栓孔位置在混凝土表面上放出栓孔點位線，用電錘進(jìn)行鉆孔，栓孔應(yīng)垂直于混凝土表面，鉆孔完成后用吹風(fēng)機將混凝土表面浮塵及栓孔洞內(nèi)灰塵吹掉。根據(jù)栓孔的分布，在鋼板相應(yīng)位置用磁力鉆鉆栓孔。

2)表面處理。為使混凝土梁表面與鋼板很好地粘結(jié)在一起，對梁表面用角磨機以鋼絲刷進(jìn)行打磨處理至粗糙并露出混凝土本色。對鋼板用角磨機以砂輪片打磨至金屬光澤，并沿受力方向打磨出紋路，不能有一絲銹痕，并注意成品保護(hù)。

3)鋼板拼裝焊接。在需要包鋼的梁的位置，將處理好的鋼板用錨栓拼裝就位，側(cè)面鋼板與底面鋼板間進(jìn)行焊接，且控制鋼板與混凝土粘結(jié)面的間隙為3 mm～5 mm。

4)封縫。用環(huán)氧膠泥將鋼板四周邊緣及錨栓螺帽處的縫隙封堵密實，以免注膠時漏膠。在封堵時一定要在適當(dāng)位置預(yù)留注膠口。

5)配膠。結(jié)構(gòu)膠采用的是YZJ-3型結(jié)構(gòu)膠，有A級與B級兩種膠體，按照A級∶B級=4∶1的比例配置，將膠放在同一容器內(nèi)攪拌，容器中嚴(yán)禁有水、油污等雜質(zhì)。攪拌時按同一方向攪拌，攪拌約5 min～10 min至色澤均勻為止。

6)注膠。為了使膠能填滿鋼板與混凝土面之間的空間，最好采用壓力注膠。將已經(jīng)配置好的結(jié)構(gòu)膠放在專用注膠器中，注膠器一端與最下面的注膠口連接，另一端與氣泵連接，打開氣泵用氣泵的氣壓力將注膠器中的膠注入，直到上面的注膠口出膠為止，斷開與注膠口連接，將這一注膠口封堵，將注膠器一端與出膠的那一個注膠口連接注膠，依次下去直到注膠完為止。

7)固化。注膠完后最初幾小時應(yīng)注意檢查是否有留膠現(xiàn)象，以防脫膠。常溫下，固化時間不少于72 h。

8)檢驗。先查看鋼板周邊是否有漏膠，觀察膠液的色澤、硬化程度，并以小錘敲擊鋼板檢驗鋼板的有效粘結(jié)面積，不密實區(qū)可補鉆注膠孔進(jìn)行補注。

9)防腐處理。外包鋼施工完后，對所有外露鋼板表面除銹后涂刷結(jié)構(gòu)膠兩道，再做撒砂處理，具備條件的進(jìn)行1∶2水泥砂漿抹面20 mm厚；不具備抹面條件的，刷防腐漆兩遍。

4 外包鋼加固法的構(gòu)造措施及施工要點

1)由于加固是在既有建筑結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的，在加固施工時必然已有不同程度的初始荷載作用于加固構(gòu)件上，原有鋼筋混凝土已經(jīng)產(chǎn)生初始應(yīng)變，外包鋼加固完后，存在應(yīng)變滯后現(xiàn)象，也就是加固是一個二次受力過程。所以在加固施工前，一定要進(jìn)行最大限度的卸載，必要的時候要在梁底使用千斤頂或支撐結(jié)構(gòu)等卸載的措施，然后再進(jìn)行加固處理，避免在鋼板發(fā)揮作用前，梁因撓度過大，從而超出正常使用的極限狀態(tài)。

2)加固用的鋼板一般宜采用16Mn鋼，因為這種類型鋼材的塑性比較好，加工起來也很方便，與大多數(shù)工程中比較常用的Ⅰ級、Ⅱ級鋼筋的性能接近，外包鋼板相當(dāng)于增大了混凝土內(nèi)鋼筋的面積，起到共同作用的目的。特別需要指出的是，一般不建議考慮用高強度鋼板，因為結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)能力有限，不能充分發(fā)揮出高強鋼板的強度優(yōu)勢。

3)鋼板錨固長度除了經(jīng)過計算確定外，還應(yīng)滿足：對于受拉區(qū)不應(yīng)小于200 t(鋼板的厚度)；對于受壓區(qū)，不應(yīng)小于160 t；對于承受動負(fù)荷力為主的構(gòu)件，需要增設(shè)附加錨固措施。

4)外包鋼加固施工前，應(yīng)當(dāng)時刻關(guān)注當(dāng)?shù)氐臏囟纫约皾穸鹊淖兓袛嗍欠裨诮Y(jié)構(gòu)膠施工的允許范圍內(nèi)，如果不滿足，應(yīng)考慮必要的措施，如烤火、加熱等，保證結(jié)構(gòu)膠發(fā)揮最大的粘結(jié)能力。

5 結(jié)語

在現(xiàn)代工程建設(shè)領(lǐng)域，原有建筑服務(wù)年限不斷的增長，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的各方面性能也不斷的下降，造成結(jié)構(gòu)無法滿足設(shè)計承載或者新設(shè)備的承載力要求，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)已經(jīng)越來越成為當(dāng)前行業(yè)里重要的關(guān)注話題和研究點，用最經(jīng)濟和最可靠的加固方法達(dá)到原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力提高的目的成為許多工程技術(shù)人員共同追求的目標(biāo)。本文通過以內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾礦區(qū)選煤廠弛張篩改造工程為實例，同時考慮到現(xiàn)場的生產(chǎn)、施工狀況與條件及改造新設(shè)備后鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的受力特性，采用一種較新穎的外包鋼板加固方法，并對這種技術(shù)的施工方法和技術(shù)要點進(jìn)行了詳細(xì)的論述和表達(dá)。經(jīng)過以上的加固施工，現(xiàn)混凝土梁在新設(shè)備的運行期間受力良好，能有效消化篩子的振動力，為以后本礦區(qū)類似的改造工程提供了寶貴的經(jīng)驗和借鑒指導(dǎo)意義。

[1] GB 50367—2013，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S].

[2] 陳 軒.外包鋼加固鋼筋混凝土梁承載能力研究[D].杭州：浙江大學(xué),2015.

[3] 李殿平.混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計與施工[M].天津：天津大學(xué)出版社，2012.

Exampleapplicationstudyofstrengtheningreinforcedconcretebeamwithsteel

LiuYulong

(ShenhuaZhungerEnergyCompanyLimited,theEngineeringManagementCenterofBasicConstruction,Ordos010300,China)

Steel reinforcement method is a widely used method of reinforcement of reinforced concrete members, usually with steel or steel outsourcing in the original component surface, and filling high-strength cement mortar or building structure glue to a steel plate reinforcement technology and structure interaction. In this paper, the preparation workshop renovation project of Zhungeer mine coal preparation plant as an example to conclude, put forward the reinforcement scheme of steel reinforcement method, structure and construction. It provides technical support and reference for such reinforcement projects.

strengthening method with encased steel, reinforcement scheme, construction and construction requirements

TU755

A

1009-6825(2017)27-0094-02

2017-07-14

劉宇隆(1989- )，男，助理工程師