工程事故分析与处理 第4章 混凝土加固.ppt

第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.1.1 梁板结构承载力不足的原因 施工方面 不按图施工；偷工减料；越级承包工程；材料质量把关不严；不按施工规程施工；不按基本建设程序办事；施工技术问题等。,4.1 混凝土结构承载力不足的原因及表现,钢筋混凝土结构缺陷或损坏的主要表现：承载力不足或变形过大。外观表现为：构件的挠度偏大、裂缝过宽、钢筋严重锈蚀、受压区混凝土有压坏迹象等。,事故概况 影剧院观众厅看台为框架结构，有柱子14根，剖面及断面如图示。底层柱从基础顶起到一层大梁止，高7.5m，断面为740mm740mm。混凝土浇筑后，拆模时发现13根柱有严重的蜂窝、麻面和漏筋现象。事故原因 配合比控制不严；灌筑高度超高；每次浇筑混凝土的厚度太厚；柱中钢筋搭接处钢筋配置太密。处理措施 将蜂窝、孔洞处疏松的混凝土全部凿掉；用水混凝土湿润；用高一级混凝土，并加早强剂，振捣密实；加强养护，保持湿润14昼夜，以防混凝土发生收缩，产生新裂缝；,某框架柱因浇筑质量差而引起的事故,事故概况 某工程框架柱，断面300mm500mm，弯短作用沿长边方向，在短边两侧各配筋525。施I时，钢筋工误认为长边应多放钢筋，将两排525的钢筋放置在长边，而两短边只有325。基础浇筑完毕，混凝土达到一定强度后绑扎柱子钢筋，这时发现基础钢筋与柱子钢筋对不上。处理措施 在柱子的短边各补上225插铁，为保证插铁的锚固，在两短边各加325横向钢筋，将插铁与原325钢筋焊成一整体；将台阶加高500mm，采用高一强度等级的混凝土浇筑。在浇筑新混凝土时基础面凿毛，清洗干净，用水润湿，并在新台阶的面层加铺46200钢筋网一层；原设计柱底钢箍加密区为300mm，现增加至500mm。,某框架柱基础配筋事故,事故概况 某加油站的梁板结构，由四根混凝土柱支承一反井字梁屋盖，共有10根交叉大梁。平面尺寸为14m14m，支撑屋盖的柱子高6.8m，柱间距双向均为9m，1986年1月,在浇筑屋面混凝土时突然塌落,造成5人死亡，1人重伤，3人轻伤的重大事故。浇筑屋盖时采用满堂支模板，梁底部采用的大头撑立柱，间距o.5m。平板部分采用1m1m间距的支撑。因板距地面6.8m，支撑采用杂圆木，均不够长，于是采用双层支模，在4.1m处设一层铺板，其上为第二层支撑，直至梁板底部。,模板问题引发的事故,原因分析 复核发现模板的支承强度不够，模板整体不稳定，从而造成塌倒。杂圆木直径较细，最小梢径仅为35mm，平均只有57mm，而且不直，多有弯曲。施工操作时，上、下层支撑只有一个钉子联结，立柱不够高的下边用红砖垫起，一般为35皮砖，最多达7皮砖。支撑下面的土基未经夯实，受压后有下沉现象。从强度计算，由新浇混凝土，木模自重，施工机重量及施工荷载总计对每一个立柱产生的应力约20Nmm2，而杂木的设计强度约为1113Nmm2，不足以承裁施工时产生的应力，再考虑到各柱受力不均匀，个别柱的应力还会更高一些。,模板问题引发的事故,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,梁板结构承载力不足的原因 设计方面 设计方案不当：房屋过长不设变形缝；地基承载力不同未作处理；质量、刚度不对称；整体稳定性差等。设计计算失误：荷载漏算或少算，采用标准图未结合实际情况复核，甚至任意减小断面，少配钢筋或降低材料强度等级；对复杂结构作了不妥当的简化；盲目相信电算，因输入有误而使计算结果不正确；设计时所取可靠度不足或偏低等等。结构构造细节处置不当,事故概况 某乡镇商店，上部为办公室及职工宿舍，一层为营业大厅。因而上部四层用砖分隔为小间，底层由L1及L2梁支承隔墙及楼盖荷载。因L1为纵向大梁，长39.6m，L2为开间梁，长6.6m。设计者误认为L2是一端支于外柱，另一端支于砖墙(240）上的简支梁。不计L1梁传来的集中力，误认为L1梁对L2梁有支撑作用，忽略不计是偏于安全的。因而造成配筋不足，尤其是梁端抗剪强度严重不足。在楼房铺设顶板及浇筑五层钢筋混凝土檐口时，突然发生例塌，造成重大事故。,设计方案不当引发的事故,事故概况 某市百货商店，主体三层，局部四层，主体结构采用钢筋混凝土框架结构。框架柱横向开间间距6.6m，层高4.5m，采用现浇c30钢筋混凝土，楼板为预应力圆孔板。工程于1982年施工，当主体结构己全部完工，在层面铺防水层时，发生大面积倒塌。经检查，其中有五根柱子被压酥，八根横梁被折断。原因分析 漏算荷载，有些饰面荷载未计算，屋面炉渣找坡少算；框架内力计算未考虑内力不利组合，致使十处横梁计算配筋过少，有一层大梁的支座配筋量仅为正确计算的44一46。计算简化不当。实际结构是预制板支于次梁上，次梁支于框架梁上。次梁为现浇连续梁，计算时按简支梁计算反力，将此反力作为框架梁上的荷载。由次梁传给框架梁的荷载少计了20。,计算错误引发的事故,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,梁板结构承载力不足的原因 使用方面 使用时严重超载，如更改设计、改变功能、增加设备、屋面积灰等；屋面材料因下雨浸水引起荷载增大；随意在墙上打洞也会引起局部破坏和损伤事故。其它方面 地基不均匀沉降，产生附加应力；构件耐久性不足，导致钢筋锈蚀，降低构件承载力；构造方面，锚固不足、搭接长度不够、焊接不牢等，均可能使构件承载力不足。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.1.2 破坏特征 正截面 主要表现为裂缝的发生和开展。在使用阶段钢筋应力的计算公式：斜截面 箍筋配置的数量，对梁的剪切破坏形态和抗剪承载力有很大的影响。斜截面抗剪加固时，可选用加筋法、钢套箍法。,当 0.8fy时，应当进行承载力加固。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.2.1 概述 在梁的中间部位增设支点、增设托梁(架)或将多跨简支梁变为连续梁等。支柱可采用砖柱、钢筋混凝土柱、钢管柱或型钢柱。刚性支柱 支撑件刚度很大，以致被加固结构构件的新支点在外荷载作用下没有竖向位移或位移很小可忽略。,4.2 改变受力体系加固法,刚性支柱,弹性支点 所增设的支杆或托架相对刚度不大，在外荷载作用下，新支点的位移相对于原结构支座较大。不能忽略。预应力撑杆(支柱)在施工时，对支撑杆件施加预压应力，使之对被加固结构构件施加预顶力。它不仅可保证支撑件良好地参加工作，而且可调节被加固结构构件的内力。,施加预顶力的方法：纵向压缩法、横向校直法,弹性支柱,施加预顶力,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.2.2 刚性支点加固的计算 计算步骤 1）计算加固时原构件在剩余荷载作用下的内力图；2）根据所希望的加固后的内力图确定预顶力的大小。按原结构的计算简图绘制在支点预顶力作用下梁的内力图；3）按加固后的计算简图，计算新增荷载及加固时卸除荷载作用下的内力图；4）将上述1)3)步内力迭加，绘出梁各截面内力包络图；5）计算梁各截面实际承载力，绘制梁的抵抗弯矩图；6）调节预顶力值的大小，使梁的内力图小于梁的抵抗弯矩图；7）根据支点的最大支承反力，设计支撑构件。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.2.2 刚性支点加固的计算 计算实例【例4-1】某厂房平台大梁的截面尺寸为250700mm，承受均布恒载g=24kN/m，均布活载q=20kN/m（图4.5a)。现因增加设备，在梁跨的三等分处分别增加2个集中力Q=30kN。经验算，需要加固。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.2.2 刚性支点加固的计算 计算实例（1）加固方法 经论证，采用在梁跨中增设一立柱的加固方法。由于加固后，在新增荷载作用下，梁支柱的变形很小，故将新增支点按刚性支点考虑，加固后的计算简图如下图所示。加固时卸除活载，不施加预顶力。,（2）内力计算1）原梁在恒载g=24kN/m作用下的弯矩图如下图所示：,2）加固后，在新增荷载Q=30kN及卸除的活载q=20kN/m作用下的弯矩图如图所示；,（2）内力计算3）将上两图相迭加，得到加固后的最终弯矩图；,4）根据原梁的配筋，绘制梁的抵抗弯矩图，上图中的虚线。可见，抵抗弯矩图大于迭加弯矩图，说明加固后梁的受弯承载力足够；,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.2.3 弹性支点加固的计算 计算方法 弹性支点要考虑支撑结构的位移，即支撑的内力需要通过原构件与支撑结构之间的变形协调条件求出。,例 承受均布荷载q的简支梁（图4.6a），后因梁上增加了3 个集中力P，需要进行承载力加固。设采用的加固方案是在梁的跨中增设梁式弹性支点。,当用力法计算时，基本体系如图b所示，共有4个未知力，取超静定结构作为基本体系（图c），有1个未知力。力法方程为：求解上式，即可得到支撑结构的截面特征，进而确定其截面尺寸。,计算步骤：,1）计算原梁在原荷载及增加荷载共同作用下的内力；2）确定原梁所需要的卸荷值M，并由此求出相应的弹性支 点反力值X；3）用多余未知力代替支撑结构与原梁之间的多余联系，形成基本体系；4）根据加固后施加的荷载，求出P和1；6）求解方程即可得到加固杆件的截面特征值；7）根据截面特征值及内力，对加固结构按相应规范进行设计。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,增设支柱与原梁(柱)的连接方法 湿式连接支柱用后浇混凝土固定，多用于钢筋混凝土支柱；干式连接法用型钢直接与原梁柱相连接，一般用于钢支撑。,增设的支柱、支撑下端支撑于基础时，按地基基础一般连接构造处理；当支柱、支撑下端支承于梁或柱上时，可参照下图处理。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.3.1 概述 在原受弯构件的上面或下面浇一层新的混凝土并补加相应的钢筋，以提高原构件承载能力。,4.3 增大截面加固法,4.3.2 新旧混凝土独立工作 粘合面粘结强度不足，无法使新旧混凝土结合成一体。因此，构件受力后不能保证二者变形符合平截面假定。,4.3 增大截面加固法,原构件（旧混凝土）截面承受的弯矩为：,新混凝土截面承受的弯矩为：,弯矩分配系数：,求出新旧混凝土截面承受的弯矩，再按受弯构件的设计方法可计算出新浇截面中所需的配筋,4.3.3 新旧混凝土整体工作 保证整体工作的措施 1）将原构件在新旧混凝土粘合部位的表面凿毛；2）将原构件浇筑面凿毛、洗净，并涂覆丙乳水泥浆；3）在后浇层中加配箍筋及负弯矩钢筋（或架立筋），并注意其连接。,4.3 增大截面加固法,4.3.3 新旧混凝土整体工作 受力特征,4.3 增大截面加固法,特点：1）混凝土应变滞后2）钢筋应力超前,4.3.3 新旧混凝土整体工作 承载力计算 在受压区补浇混凝土的构件，其承载力不低于一次整浇混凝土的对应梁。因此，在压区补浇混凝土的构件的正截面承载力计算方法与一般整浇梁相同。,4.3 增大截面加固法,使用阶段钢筋应力的计算及控制 验算使用阶段的钢筋应力，使其不超过允许的应力。,0.9fy,式中：,4.3.3 构造要求,4.3 增大截面加固法,1）新浇混凝土强度等级不低于C20，且比原构件的混凝土等级提高一级。2）新浇混凝土的最小厚度，当独立工作时，不应小于50mm；当整体工作时，不应小于40mm；加固梁时不应小于60mm。3）加固配筋宜优先采用钢筋。板的受力筋直径宜为6、8，分布筋宜为4、5；梁的纵向钢筋应用变形钢筋，最小直径不小于12mm，最大直径不大于25mm，箍筋直径不小于8。4）加固后整体工作的板，支座处应配负钢筋，与跨中分布筋相搭接。分布筋应采用直径4、间距不大于300mm的钢筋网。5）石子用坚硬的卵石或碎石，最大粒径不超过新浇混凝土最小厚度的1/2及钢筋最小间距的3/4。6）浇后浇层之前，原构件表面应保持湿润，但不积水。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.4.1 概述 在梁的受力较大区段补加受拉钢筋（或型钢），以提高梁承载能力的加固方法。,4.4 增补受拉钢筋加固法,钢筋连接方法,全焊接法,半焊接法,粘结法,型钢的连接方法,湿式外包钢,干式外包钢,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.4.2 受力特征 增补筋相对于梁内原筋存在着应力滞后现象，将使增补筋的屈服迟于梁内原筋，并且当增补筋屈服时，梁内出现较大的变形和裂缝。引起应力滞后的原因：增补筋受力之前，恒载和未卸除的荷载已在原筋中产生了一定的应力；焊接点处的局部弯曲变形、增补筋的初始平直度、后补混凝土与原梁表面之间的剪切滑移变形等都有一定的影响。焊接法锚固增补筋加固梁，在焊接点处原筋产生局部弯曲变形。不仅加大增补筋的应力滞后，而且原筋应力在焊点两侧呈现不均匀性，因而降低了原筋的利用率。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.4.3 截面设计 承载力计算 考虑梁内原筋存在着应力滞后，对其强度予以折扣，界面承载力按下式计算：,若用表格法计算：,As1=,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.4.3 截面设计 使用阶段钢筋应力的计算和控制,式中：,0.8,此外，采用全焊接法连接增补筋时，还应对焊点处的截面承载力进行复核。,4.4.4 构造要求,4.3 增大截面加固法,1）增补受力筋直径不小于12mm，最大直径不大于25mm。用混凝土对增补筋进行粘结保护时，增补筋采用变形钢筋。2）增补筋与原筋的净距不小于20mm，用短筋焊接时，短筋直径不小于20mm，长度不小于5d（d为新增纵筋和梁中原筋直径的小值），且不大于120mm。焊接短筋的中距不大于500mm。每根筋的焊点不少于4点。3）采用全焊接法锚固增补筋时，增补筋直径应较与其焊接的原筋直径小4mm。4）当增补筋的应力靠后浇混凝土的粘结来传递时，应将原构件表面凿毛。凹凸不平度不小于6mm，且每隔500mm凿一条7030mm的剪力键；所设的U形箍筋直径不宜小于8mm，U形箍筋与原梁的连接方法及构造要求与前节所述相同。后浇混凝土用坚硬、耐久的碎石或卵石，最大粒径不大于20mm；混凝土等级应比原梁的高一级，宜用喷射法施工。,4.4.4 构造要求,4.3 增大截面加固法,（5）用外包钢加固时，角钢厚度不宜小于3mm，边长不宜小于50mm，U形套箍直径不宜小于10mm，间距不宜大于300mm。扁钢不应小于253mm。外包角钢的两端应有可靠的连接，并应留有一定的锚固长度。（6）用外包钢加固构件时，构件表面应打磨平整，四角磨出小圆角。干式外包钢应在角钢与构件之间用12水泥砂浆坐底。（7）用干式外包钢或全焊接增补钢筋加固构件时，最后用水泥砂浆或防锈漆加以保护。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.1 概述 用胶粘剂将钢板粘贴在构件外部的加固方法。特点：（1）胶粘剂硬化快，工期短。构件加固不必停产或少停产；（2）工艺简单，施工方便；（3）胶粘剂的粘结强度，可以使钢板和构件形成一个良好的整体。受力较均匀，不会在混凝土中产生应力集中现象。（4）粘贴钢板所占的空间小，不影响房屋的使用净空，不改变构件的外形。,4.5 粘贴钢板加固法,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.2 结构胶的性能 组成：环氧树脂具有很高的粘结性、良好的工艺性能；固化剂 乙二胺、乙二醇三胺、多乙醇多胺等；增塑剂邻笨二甲酸二丁酯、磷酸三丁酯等；增韧剂聚酰氨、丁晴橡胶、聚硫橡胶等；稀释剂丙酮、苯、甲苯、二甲苯等。试验：,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.2 结构胶的性能梁的试验结论：1）梁的开裂荷载大幅度的提高。2）抑制了裂缝的开展，使裂缝开展速度较普通梁慢。3）粘贴钢板加固梁的抗弯刚度得到提高，挠度减小。4）加固梁的截面承载力得到提高。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.3 粘贴钢板加固梁的破坏特征 适筋范围内，随着荷载的增加，加固梁在钢板和梁中原筋屈服后，因混凝土被压碎而破坏。部分试验表明，粘结于梁底的钢板未达到屈服强度，钢板端部与混凝土撕脱。,钢板的受力分析：1）粘贴钢板在受力过程中存在应力滞后现象。2）粘贴钢板与混凝土中的钢筋相比，受力较为不利。钢板的合力与粘结应力不在一条直线上，形成一个力偶，起着剥离钢板的作用。粘结层处于不利的剪拉复合应力状态，且粘结剂质量和施工工艺影响粘结效果。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.4 承载力计算,锚固粘结长度：,不满足时，可在钢板端锚固区粘结U形箍板解决，或在钢板端锚固区增设膨胀螺栓。,正截面承载力：,采用U形箍板时，锚固区的长度应满足下列规定：当,当,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.4 承载力计算,斜截面受剪承载力不足时，可采用局部粘贴竖向或斜向钢板的方法加固。,斜截面承载力：,同时要满足：,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.5 构造要求,1）粘贴钢板的基层混凝土强度等级不应低于C15。2）粘贴钢板的厚度以23mm为宜。3）对于受压区粘贴钢板的加固，当采用梁侧粘贴钢板时，钢板宽度不宜大于梁高的三分之一，受拉区梁侧粘贴钢板时，钢板宽度不宜大于100mm。4）在加固点外的粘贴钢板锚固长度：受拉区，不得小于80t（t为钢板厚度），且不小于300mm；受压区，不得小于60t，且不小于250mm；可能经受反复荷载的结构，锚固区宜增设附加锚固措施（如螺栓等）。5）钢板表面用M15水泥砂浆抹面，厚度为：梁不小于20mm，板不小于15mm。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.6 粘贴钢板的施工,1）很旧很脏的混凝土构件，用硬刷刷除油垢污物，在粘合位置打磨至露出新面，然后用15%浓度的盐酸溶液涂于表面停置20分钟。有压冷水冲洗，用2%的氨水中和至中性，再用冷水洗净，完全干燥后即可涂刷胶粘剂。,构件表面处理：,2）新混凝土面，用钢丝刷刷去表面浮渣，用洗涤剂洗刷表面。有压水冲洗，以30%的盐酸溶液涂敷，15分钟后，再冷水冲洗，用3%的氨水中和，用有压水冲洗干净，干燥后即可涂胶粘剂。,3）龄期在3个月以内，或湿度较大的混凝土构件，除应按上述要求处理外，须进行人工干燥处理。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.6 粘贴钢板的施工,钢板粘贴面须进行除锈和粗糙处理，然后用脱脂棉沾丙酮擦拭干净。如钢板未生锈或轻微锈蚀，可用喷砂、砂布或手砂轮打磨，直至出现金属光泽；如钢板锈蚀严重，用适度盐酸浸泡20分钟，使锈层脱落，再用石灰水冲洗，中和酸离子，用砂轮打磨出纹道。打磨纹路应与钢板受力方向垂直。,钢板表面处理：,卸荷：,用千斤顶顶升方式对被加固构件卸载。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.6 粘贴钢板的施工,JGN使用前需进行现场质量检验，合格后方能使用。将甲、乙两组份按规定的配比混合，用搅拌机搅拌至色泽均匀为止。搅拌时应避免雨水进入容器，并按同一方向进行，以免带入空气形成气泡而降低粘结性能。,胶粘剂制备：,钢板粘贴：,用抹刀同时将胶粘剂涂在已处理好的混凝土表面和钢板面上，厚度13mm。粘贴好后，立即用特制的U形夹具夹紧，或用木杆顶撑，压力保持在0.050.1MPa，以胶液刚从边缝中挤出为度。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.5.6 粘贴钢板的施工,常温下固化，一般24h后拆除夹具或支撑，3天后构件即可受力使用。若气温低于150C，应采取人工加温措施。加固结束后，应按设计要求对钢板进行防腐处理。一般采用粉刷砂浆层加以保护。,养护：,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.6.1 加固工艺 在受拉区外面补加预应力筋，对钢筋进行张拉，并将其锚固在梁、板的端部。预应力筋的锚固 1）U型钢板锚固,4.6 预应力加固法,2）高强螺栓锚固,3）扁担式锚固,4）套箍锚固,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.6.1 加固工艺,1）千斤顶张拉法 用千斤顶在预应力筋的端部进行张拉并锚固。,预应力筋的张拉：,2）横向收紧法 在加固筋两端被锚固的情况下，利用简易设施使钢筋由直变弯产生拉伸应变，从而在加固筋中建立预应力。,预应力筋的张拉：,3）竖向张拉法 分为人工张拉和千斤顶张拉两种方法。拧动收紧螺栓的螺帽时，加固筋即向下移动，因此建立预应力。,预应力筋的张拉：,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.6.2 加固效应及内力计算,预应力在原梁中产生的内力与荷载引起的内力方向相反，起到了卸荷作用，所以它会产生使加固梁挠度减小、裂缝闭合的效应。,作用效应：,在L1梁段上产生的有效预应力内力为：,内力分析：,在L2梁段上产生的有效预应力内力为：,施工结束后，截面上的内力为外荷载引起的内力（M0、V0）与预应力引起的内力（Mp、Vp）之差。即：,内力分析：,加固梁的总挠度，等于张拉前的挠度、预应力引起的反拱以及加固后在后加荷载作用下的挠度三者之和。即：,梁的反拱与挠度计算：,式中：,加固前原梁已完成了长期变形，计算未卸除荷载引起的挠度时，应取荷载长期作用下的刚度。,加固结束后，在后加荷载作用下，梁产生挠度。计算时，其刚度可按下式计算：,预应力产生的反向挠度。为了简化计算，刚度取定值：,预应力筋与梁中原筋的变形不同；预应力钢筋的应力增量随荷载的增长率远没有梁中的原筋大；受弯构件变为偏心受压构件。正截面承载力的计算采用等效外荷载法。即用预应力对原梁的作用，作为相应的外荷载等效地作用在原梁上，然后按原梁尺寸及原梁的配筋情况来验算原梁的承载力。,正截面承载力：,计算公式；,加固梁的抗剪承载力较原梁有所提高。对于用直线预应力筋加固的梁，提高的作用决定于预应力产生的纵向力Np。用直线预应力筋加固的梁：,斜截面承载力：,对于用元宝式预应力钢筋的加固梁：,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.6.3 张拉预应力控制和预应力损失计算,张拉控制应力：,4.6.3 张拉预应力控制和预应力损失计算,应力损失计算：,1）锚固损失,2）折点摩擦损失,3）钢筋松弛损失,4）混凝土徐变损失 忽略。,一次张拉：,超张拉：,对碳素钢丝、钢绞线：,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.6.4 构造要求,1）预应力筋的直径一般宜采用1230的钢筋或钢绞线束；采用钢丝时，直径宜取48。2）用预应力法加固板时，应采用柔性钢丝或钢绞线，不宜用粗钢筋。3）直线预应力钢筋或下撑式预应力钢筋的水平段与被加固梁底面间的净距离应小于100mm，宜为3080mm。4）张拉结束后，对外露的加固钢筋用喷涂水泥浆或涂刷防锈漆的方法进行防锈处理。5）采用横向张拉法时，收紧螺栓的直径应不小于16mm，螺帽高度应不小于螺栓直径的1.5倍。,4.6.4 构造要求,6）预应力钢筋的锚固应牢固可靠，不产生位移。7）预应力筋弯折处的原梁底面上，设置支撑钢垫板，厚度不小于10mm，宽度不小于400mm，长度与梁的宽度相等。钢垫板与筋间设置钢垫棒，垫棒直径不小于20mm，长度不小于梁的宽度加上2倍预应力筋直径，再加上40mm。8）用预应力筋加固连续板时，筋的弯折点位置宜设置在反弯点附近，从而起到减小板跨的作用。9）连续板预应力筋弯折点的穿筋斜孔可取为450，孔的位置应避开板内钢筋。从斜孔开始，应沿预应力筋方向分别在板面及板底凿出狭缝，其深度主要根据对弯折点向上托力的大小要求而定。（10）连续板预应力筋的张拉宜采用两端张拉，以减小预应力摩擦损失。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.7.1 梁的斜截面加固 易发生斜截面受剪承载力不足的构件，主要有薄腹梁、T形和I形截面梁。斜截面和正截面承载力都不足，在选择加固方法时，应统筹考虑。斜截面剪切破坏属于脆性破坏，故当斜截面受剪承载力不足时，应及时进行加固处理。,4.7 斜截面及悬挑构件的加固,介绍钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力不足时的加固方法，以及雨蓬、阳台等类构件的加固方法。,腹板加厚法 两侧面加配钢筋并补浇混凝土的方法。1）后补钢筋应采用钢筋网片的形式，钢筋直径宜用(6(8，补浇混凝土强度的等级应比原梁的强度设计值高一级，厚度不应小于30mm。2）应将原梁侧面凿毛、洗净。3）用射钉枪在洗净的梁侧面每隔200mm打入一枚射钉。它既可加强新旧混凝土的连接，又可方便钢筋网片临时固定。4）在钢筋网片绑扎并固定后，涂刷107聚合物水泥浆，然后对原梁喷射细石混凝土。,加斜筋法 两侧面加配斜钢筋的方法。1）对需加固的梁卸载或加设临时支撑；2）在加固区段，打掉原梁上下纵筋附近的混凝土保护层，并在侧边凿出与斜裂缝大致垂直的狭缝；3）将补加的平直钢筋放入狭缝中，并将其两端分别与上下纵筋焊接。为使补加的钢筋真正发挥作用，必须注意补加钢筋的平直度和焊接位置在其两端弯折点的准确度；4）混凝土表面处理后，喷射高标号砂浆或细石混凝土。,增设钢套箍法当斜裂缝较宽时，采用增设钢套箍法加固。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,阳台、雨蓬等悬臂构件的加固,沟槽嵌筋法 在悬臂构件的上表面纵向凿槽，并在槽内补配受拉钢筋的加固方法。,施工步骤：1）将悬臂构件上表面凿毛，凹凸不平度不小于4mm；。2）沿受力钢筋方向，按所需补加钢筋的数量和间距，凿出2525mm的沟槽，直到板端并通过墙体至一块空心板宽度；。3）在阳台根部裂缝处，凿V形沟槽，深度大于裂缝深，以便灌注新混凝土，修补原裂缝；4）清除浮灰砂砾，冲水清洗板面；5）就位主筋，并绑扎分布筋，分布筋用4200或6250；6）在沟槽内和板面上，涂刷丙乳水泥浆或乳胶水泥浆。若原料有困难，应至少刷一道素水泥浆；7）浇捣比原设计强度高一级的细石混凝土（厚度一般取30mm），并压光抹平。,板底加厚法 1）板底凿毛，并涂刷乳胶或丙乳砂浆；2）在板底喷射混凝土。如果喷射一遍达不到厚度要求，可喷射两遍。3）也可采用逐层抹水泥砂浆的办法施工。水泥砂浆强度等级不低于M10，每次抹厚20mm并拉毛，隔12天再抹厚20mm，直至达到设计厚度。,板底加梁增撑法（1）下斜支撑法 在阳台端部下面增设两道斜向撑杆，以支撑小梁的加固方法。将原阳台板整个宽度的外沿混凝土凿掉100mm，清除钢筋表面的粘结物，并弯折900；然后支模，将小梁的钢筋骨架与凿出的板内钢筋以及斜向支撑绑扎在一起，最后浇筑混凝土。使小梁、板及支撑连成一个整体。,板底加梁增撑法（2）上斜拉杆法 在悬臂端上部增设两道斜向拉杆，以悬吊小梁的支撑方法。拉杆的上端在墙上的锚固方法：在墙上钻洞，用膨胀水泥砂浆将钢筋锚入孔洞内。,剥筋重浇法混凝土强度等级应提高一级，并将阳台板加厚10mm。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,原理 利用浸渍树脂将碳纤维布粘贴于混凝土表面，与混凝土一起共同工作，达到对混凝土结构构件的加固补强。特点 高强、高效、施工简便、适用范围广。材料 碳纤维布和粘贴材料。,4.8 碳纤维布加固法,碳纤维布的物理力学性能,2.35,2.35,2.35,4.0,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,受弯加固 1.破坏形态 1）受拉钢筋屈服后，在碳纤维未达到极限强度前受压区混凝土受压破坏；2）受拉钢筋屈服后碳纤维片材拉断，而此时受压区混凝土尚未破坏；3）受拉钢筋达到屈服前压区混凝土压坏；4）碳纤维片材与混凝土产生剥离破坏。,受弯加固 2.计算公式,由于在粘贴碳纤维布加固前，构件已经受力并发生变形。和梁中原配钢筋相比，纤维布应变滞后，若原有构件应力、应变都已经很大，则构件破坏时还纤维布达不到极限应变，因而在设计中一般取（0.81.0）作为碳纤维布的强度设计值。为了避免碳纤维布加固量过大，一般宜使：,受弯加固 3.计算延伸长度,碳纤维片材的切断位置距其充分利用截面的距离不应小于下列公式计算的延伸长度，并应延伸至不需要碳纤维片材截面之外不小于200mm。,充分利用截面处碳纤维片材的拉应变；碳纤维片材与混凝土之间的粘结强度设计值，取0.45MPa。一般将碳纤维布沿梁底全长粘贴，两端加U形箍条，则不必计算。,延伸长度：4.构造措施,（1）当对梁、板正弯矩加固时，片材宜延伸至支座边缘。（2）当碳纤维片材的延伸长度无法满足上述计算要求时，应采取附加锚固措施。对梁，在延伸长度范围内设置碳纤维片材U型箍；对板，可设置垂直于受力碳纤维的方向的压条。（3）在碳纤维片材延伸长度端部和集中荷载作用点两侧宜设置构造碳纤维片材U型箍或横向压条。,5.施工要点,将待加固的梁底表面打磨平整；涂刷一层界面剂，渗透于混凝土内，用于增强碳纤维布与混凝土间的粘结力；待上一层界面剂触干，刮腻子一层，对混凝土表面找平；涂刷粘结胶，粘贴碳纤维布；重复步骤，粘贴第二层碳纤维布，直到贴完加固碳纤维层。,混凝土表面必须打磨平整并清理干净。在构件上粘贴U形箍条位置处的混凝土转角应打磨成光滑的圆弧形，以保证碳纤维布与混凝土的粘结效果和消除此处过大的应力集中现象。碳纤维布的搭接长度必须保证不小于150mm。粘贴碳纤维布时，应用辊筒严密滚压，将空气完全挤出。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,受剪加固 1.加固形式 主要粘贴方式有：全截面封闭粘贴、U形粘贴和梁侧面粘贴。,2.计算公式,加固后，构件斜截面受剪承载力由两部分组成：原混凝土的抗剪承载力和碳纤维布的抗剪承载力。其中：,碳纤维片材受剪加固形式系数，对封闭粘贴，取为1.0；U形粘贴取为0.85；侧面粘贴取为0.70；碳纤维片材纤维方向与构件轴向的夹角。一般采用垂直粘贴，=900；,=,3.构造措施,（1）对于梁，U形粘贴和侧面粘贴得粘贴高度宜粘贴至板底；（2）对于U形粘贴形式，宜在上端粘贴纵向碳纤维片材压条，对侧面粘贴形式，宜在上、下端粘贴纵向碳纤维片材压条。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,柱的破坏特征及原因 破坏特征 1）轴心受压 首先出现大致与荷载作用方向平行的纵向裂缝，而后保护层混凝土起皮、剥落，最后混凝土被压碎，同时受压钢筋屈服凸出。2）小偏心受压 破坏发生在构件截面中压应力大的一侧。受力小的一侧可能受压，也可能受拉。3）大偏心受压 受拉侧先出现横向裂缝，随着荷载增大，裂缝不断开展、延伸。受压区高度不断缩小，最后在受压区出现纵向裂缝，混凝土压碎破坏。,4.9 钢筋混凝土柱的加固,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,柱的破坏特征及原因 承载力不足的原因 1）设计不周或错误 2）施工质量差 3）地基不均匀沉降 4）火灾使混凝土、钢筋强度下降；加层改造、改变功能使柱子承受荷载增加等。,4.9 钢筋混凝土柱的加固,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,4.9.2 增大截面法加固柱 概述 加大原柱的截面及配筋量，不仅可提高原柱的承载力，还可降低柱子的长细比，提高柱子的刚度。加固方法：四周外包混凝土轴心受压及小偏心受压柱；侧面增加混凝土偏心受压柱。,构造及施工要求 1）四周包混凝土时，将柱面凿毛、洗净。箍筋采用封闭型，间距应符合规范规定。2）采用单面或双面增浇混凝土加固时，应将原柱表面凿毛，凹凸不平整度大于6mm，并应采取下述构造措施之一：a.当新浇层较薄时，用短钢筋将加固的受力钢筋焊接在原柱的受力钢筋上。短筋直径不小于20mm，长度不小于5d（d为新增和原有纵筋直径的小者），短钢筋的中距不大于500mm。b.当新浇混凝土较厚时，用U形钢筋固定纵向受力钢筋，U形箍筋与原柱用焊接法或锚固法连接。3）新增混凝土的最小厚度60mm，用喷射混凝土施工时不小于50mm。4）新增纵向受力筋用变形钢筋，最小直径应14mn，最大直径25mm。5）新增纵向筋应锚入基础，柱顶端应有锚固措施。,受力特征 新增部分混凝土的应力、应变有滞后现象。新旧混凝土不能同时达到应力峰值，从而降低了新加部分的作用。新旧柱结合面粘结可靠，在后加荷载作用下，新旧混凝土的应变增量基本一致，整个截面的变形符合平截面假定。基于以上分析，在对混凝土柱进行加固时，应尽可能地卸载或采取措施（如施加预顶力）降低原柱的应力。一般应控制原柱的负荷在其极限承载力的60%之内。,承载力计算 1）轴心受压柱 2）大偏心受压柱（两侧加砼）,承载力计算 2）大偏心受压柱（四周加砼）,3）小偏心受压柱,s、s1取相同值：,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,裂缝的形态与判别 裂缝的种类及形态 1）荷载裂缝 出现在应力最大位置附近。2）沉降裂缝 在墙上多数是斜裂缝，在梁或板上多数出现垂直裂缝，柱上常见的是水平裂缝。3）温度裂缝 表面裂缝是因水泥的水化热引起，一般发生在大体积混凝土中；贯穿裂缝是由于结构降温较大，其收缩受到外界的约束引起。,4.10 混凝土裂缝的处理,裂缝的形态与判别 裂缝的种类及形态 4）收缩裂缝和干缩裂缝 前者是砼结硬过程中因体积收缩而引起的裂缝；后者是因混凝土浇捣时，多余水分的蒸发使混凝土体积缩小所致。5）施工裂缝 模板吸收混凝土中的水分而膨胀，使初凝的混凝土拉裂；在构件翻身、吊运、堆放过程中施工不当引起构件开裂；水泥中的碱性成分和骨料发生化学反应，生成遇水膨胀的硅酸钠，致使混凝土中产生拉应力而开裂；预应力混凝土构件的制作中，由于反拱过大，构件顶面产生裂缝等。,砼收缩裂缝,温度裂缝,支模不当产生裂缝,火灾产生裂缝,荷载产生裂缝,钢筋锈蚀产生裂缝,骨料杂质、水泥性能不良产生裂缝,养护不当产生裂缝,裂缝的形态与判别 裂缝状态的判定 1）裂缝是否稳定的判定 可根据观测和计算判定。2）有害裂缝的种类 a.损害建筑物使用功能的裂缝。b.宽度超过规范限值的裂缝。会引起钢筋锈蚀。c.沿钢筋的纵向裂缝。易导致钢筋锈蚀，体积膨胀，混凝土保护层脱落。d.严重降低结构刚度或影响建筑物整体性的裂缝。e.严重损害建筑物美观的裂缝。,第四章 钢筋混凝土结构事故与处理,灌浆法修补裂缝 对需要恢复承载能力的构件，常采用化学灌浆法修补。就是将化学材料配制的浆液，用压送设备将其灌入混凝土构件的缝隙内，使其扩散、固化。从而增强了构件的整体性，使构件恢复使用功能，提高耐久性，达到防锈补强的目的。,灌浆材料及修补方法 化学浆液主要有两类：一类是以环氧树脂为主体，加入增塑剂、增韧剂、固化剂等形成的环氧树脂浆液；另一类是以甲基丙烯酸甲酯（简称甲凝）为主体，加入适量的引发剂、促进剂和除氧剂等构成的甲凝液。,灌浆法修补裂缝 灌浆材料及修补方法 1）对浅而细，且条数较多的裂缝，宜采用水泥浆液或环氧树脂胶泥进行表面修补。2）对于宽度小于0.2mm的细而深的裂缝，宜采用可灌性好的甲凝浆液或低粘度的环氧树脂浆液灌注补强。3）当裂缝宽度大于0.5mm时，宜用水泥浆液修补。4）对宽度为0.20.5mm的裂缝，宜采用收缩较小的环氧树脂浆液灌注补强。5）对于蜂窝、孔洞、大面积缺损等，宜采用1：2水泥砂浆或C20细石混凝土进行修补。,灌浆施工要求 裂缝处理 1）表面处理法 当裂缝较细小（小于0.2mm）且浅时，可采用表面处理法。即用钢丝刷等工具清除裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物，然后用毛刷蘸甲苯、酒精等有机溶剂，将裂缝两侧2030mm范围擦洗干净，并保持干燥。2）凿槽法 当裂缝比较宽（大于0.2mm）、较深时，应沿裂缝用钢钎凿成“V”形槽，槽宽50100mm，深3050mm。凿槽时先沿裂缝打开，再向两侧加宽，凿完后用钢丝刷和压缩空气将混凝土碎屑、粉尘清除干净。,灌浆施工要求 裂缝处理 3）钻孔法大体积混凝土或大型构筑物上的深裂缝，采用钻孔法。裂缝宽度大于0.5mm时，孔距可取23m；裂缝小于0.5mm时，适当缩小孔距。钻孔后，清除孔内的碎屑和粉尘，并用适当粒径（一般为1020mm）的干净卵石填入孔内。埋设灌浆嘴当裂缝宽度小于1mm时，其间距宜取350500mm；当缝宽大于1mm时，宜取5001000mm，并注意在裂缝的交叉处、较宽处、缝端以及钻孔处布嘴。灌浆嘴用环氧胶泥与基面固定。,灌浆施工要求 封缝及试漏 1）不凿槽的裂缝未凿槽的细小裂缝，用环氧树脂胶泥直接封缝。先在裂缝两侧（宽2030mm）涂一层环氧基液，然后抹一层厚约1mm、宽2030mm的环氧树脂胶泥。当裂缝较宽时，可粘贴玻璃丝布封缝。2）凿“V”形缝的裂缝凿“V”形缝的裂缝，在“V”形槽面上用毛刷涂刷一层12mm厚的环氧基液，涂刷时要平整、均匀，然后用12水泥砂浆封闭。,三天后，进行压力试漏，检查密闭效果。试漏前沿裂缝涂刷一层肥皂水，从灌浆嘴通入压缩空气试验。,灌浆施工要求 配浆与灌浆 1）配浆 浆液配制可根据不同裂缝及环境条件选用合适配方。每次配制的数量不宜过大，以免浆液变稠而影响灌浆质量。2）灌浆 手动灌浆工具是油脂枪。将配制好的浆液装入枪筒，枪头与灌浆嘴相接，扳动操纵杠杆即可把浆液压入缝中。机动灌浆：靠压力设备连续灌浆的机械施工方法。,