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芳纶纤维板加固技术的应用现状
随着时代经济的快速发展与进步,许多旧时建造的建筑物的稳定性和牢固性能都在慢慢地减弱。因此需要加固处理的项目也越来越多。本文将介绍芳纶纤维板材在现实应用中的现状。
芳纶纤维板具有高强度、耐久性好、耐酸碱化学腐蚀性能强、抗压抗剪强度大这些优异的性能,其力学性能与碳纤维板相似。本应在工业与民用建筑物的梁、板、柱、墙,天路公路桥梁,隧道,烟囱,塔结构等设施的加固补强得到广泛应用。然而粘贴芳纶纤维板材的加固实例不仅少之又少,其在钢筋混凝土梁的抗弯性能研究也是凤毛麟角。在国外,芳纶纤维板的研究与应用虽已趋于成熟,相关学术研究成果较多,而国内对于芳纶纤维板的研究尚刚起步,并且由于芳纶纤维价格较高,而其力学性能却与碳纤维相近,综上,芳纶纤维板的性价比不如碳纤维板,相关研究成果又少,使得芳纶纤维并未得到广泛的应用。
、建筑加固基本知识对于房屋结构加固工程,可分为房屋结构体系加固和构件加固。体系加固是针对房屋结构整体抗震性能不足现行抗震鉴定标准而进行的加固;构件加固是针对局部构件承载力不足而进行的局部构件的加固。
既有建筑抗震加固的设计原则应符合下列要求:
1、加固方案应根据抗震鉴定结果经综合分析后确定,分别采用房屋整体加固、区段加固或构件加固,加强整体性、改善构件的受力状况、提高综合抗震能力;
2、加固或新增构件的布置,应消除或减少不利因素,防止局部加强导致结构刚度或强度突变;
3、新增构件与原有构件之间应有可靠连接;新增的抗震墙、柱等竖向构件应有可靠的基础;
4、加固所用材料类型与原结构相同时,其强度等级不应低于原结构材料的实际强度等级;
5、加固设计应注重节点连接构造设计。
砌体结构加固
对可靠性不足或业主要求提高可靠度的砌体结构及其相关部分采取增强、局部更换或调整其内力等措施,使其具有现行设计规范及业主要求的安全性、耐久性和适用性。
抗震承载力不满足时,宜采用的加固方法
1)拆砌或增设抗震墙
2)修补和灌浆
3)面层或板墙加固
4)外加柱加固
5)包角或镶边加固
6)支撑或支架加固
整体性不满足时,宜采用的加固方法
1)当墙体布置在平面内不闭合时,可增设墙段或在开口处增设现浇钢筋混凝土框形成闭合。
2)当纵横强连接较差时,可采用钢拉杆、长锚杆、外加柱和外加圈梁等加固。
3)楼、屋盖构件支撑长度不满足要求时,可增设托梁或采取增强楼、屋盖整体性等的措施;对腐蚀变质的构件应更换;对无下弦的人字屋架应增设下弦拉杆。
4)当构造柱或芯柱设置不符合鉴定要求时,应增设外加柱;当墙体采用双面钢筋网砂浆面层或钢筋混凝土板墙加固,且在墙体交接处增设互相可靠拉结的配筋加强带时,可不另设构造柱。
5)当圈梁设置不符合鉴定要求时,应增设圈梁;外墙圈梁宜采用现浇钢筋混凝土,内墙圈梁可用钢拉杆或在进深端加锚杆代替;当采用双面钢筋网砂浆面层或钢筋混凝土板墙加固,且在上下两端增设配筋加强带时,可不另设圈梁。
6)当预制楼、屋不满足抗震鉴定要求时,可增设钢筋混凝土现浇层或增设托梁加固楼、屋盖。
薄弱易倒部位,宜采用的加固方法
1)窗间墙宽度过小或抗震能力不满足要求时,可增设钢筋混凝土窗框或采用钢筋网砂浆面层、板墙等方法加固。
2)支撑大梁等的墙段抗震能力不满足要求时,可增设砌体柱、组合柱、钢筋混凝土柱或采用钢筋网砂浆面层、板墙等方法加固。
3)支撑悬挑构件的墙体不符合鉴定要求时,宜在悬挑构件端部增设钢筋混凝土柱或砌体组合柱加固。
4)隔墙无拉结或拉结不牢,可采用镶边、埋设钢夹套、锚筋或钢拉杆加固;当隔墙过长,过高时,可采用钢筋网砂浆面层进行加固。
5)出屋面的楼梯间、电梯间和水箱间不符合鉴定要求时,可采用面层或外加柱加固,其上部应与屋盖构件有可靠连接,下部应与主体结构的加固措施相连。
6)出屋面的烟囱、无拉结女儿墙、门脸等超过规定的高度时,宜拆除、降低高度或采用型钢、钢拉杆加固。
7)悬挑构件的锚固长度不满足要求时,可加拉杆或采取减少悬挑长度的措施。
钢筋混凝土结构加固
钢筋混凝土房屋结构体系和抗震承载力不满足要求时,宜采用以下加固方法:
1)单向框架应加固,或改为双向框架,或采取加强楼、屋盖整体性且同时增设抗震墙、抗震支撑等抗侧力构件的措施。
2)单跨框架不符合鉴定要求时,应在大于框架-抗震墙结构的抗震墙大间距且不大于24m的间距内增设抗震墙、翼墙、抗震支撑等抗侧力构件或将对应轴线的单跨框架改为多跨框架。
3)框架梁柱配筋或承载力不符合鉴定要求时,可采用外包型钢、增大截面法、粘钢板或粘碳布等加固方法进行加固。
4)框架柱轴压比不符合鉴定要求时,可采用增大截面法进行加固。
5)房屋刚度较弱、明显不均匀或有明显的扭转效应时,可赠送钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固,也可设置支撑加固。
6)钢筋混凝土抗震墙配筋不符合鉴定要求时,可加厚原有墙体或增设端柱、墙体等。
7)楼梯构件不符合鉴定要求时,可采用粘贴钢板、碳布或增大截面法进行加固。
四、环氧树脂玄武岩纤维复合筋的应用
1、应用于防腐蚀建筑
由于环氧树脂玄武岩纤维复合筋具有良好的抗化学腐蚀性、高耐久性,可在混凝土桥梁阶段、混凝土公路、海港码头、灯塔、游泳池、石油化工设备厂、污水处理厂、设备、氮气罐等容易被腐蚀的建筑物中应用。一方面,环氧树脂玄武岩纤维复合筋的耐腐蚀性能明显优于钢筋,可以增强建筑物的耐盐性和耐久性;另一方面中环氧树脂玄武岩纤维复合筋的耐腐蚀性可以抵抗冬季为防止冰冻二铺散在混凝土桥梁路面的大量工业***,减少或避免芫荽腐蚀混凝土结构,从而降低了每年应用于桥面的维修成本,并在很大程度上上延长了施工基体的使用寿命。
2、应用于地下工程
地下工程,如地下停车场,地下行人通道、地铁车站、隧道等场所对建筑的强度要求比一般的高。因此,环氧树脂玄武岩纤维复合筋优于钢筋的抗拉强度、弹性模量使其成为地下工程的加固补强的不二之选,同时在隧道混凝土补强、地下石油储备设施中也得到了广泛的应用。
3、应用于费磁性、低导电要求建筑工程
环氧树脂玄武岩纤维复合筋的良好易透电磁波性、电绝缘性使其广泛应用于电子设备厂、通讯大楼、机场、***的磁共振设备、太、磁悬浮列车、电信塔等敏感电子通讯设备建筑。使用环氧树脂玄武岩纤维复合筋加固,可以防止建筑物因电应或漏电造成不必要的人身安全。
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锚杆静压桩施工工艺流程
施工准备→挖开基础→引孔→安装鱼尾锚杆→静压钢管桩→注浆→封桩→回填基础夯实
1、施工准备:施工准备期做好居民的安抚工作,清理出工作面,配置2台锚杆静压桩机,2台风泵,2台注浆泵、风镐、铁钎、铁锤、电焊机、及相应的鱼尾锚杆,150mm×5mm的钢管桩,18mm钢筋及普硅42.5级水泥,硫磺胶泥等,锚杆静压桩机。
2、挖开基础:根据加固的房屋基础,在施工场地内放出挖基础边线及标高。由于场地所限,土方必须及时运出,基础挖开后,量测基础实际标高及尺寸,做好基础记录,基础表面浮土及杂物要清理干净并在基础测定的位置上引出150mm的孔。
3、安装鱼尾锚杆及压桩孔,在基础内按锚杆静压桩的布置图开呈倒锥形压桩圆孔,上口直径150mm,下口直径200mm。在距钢管桩孔口中心15cm的位置上,用手持风枪凿出4个25mm孔径,深30cm的锚杆孔,用预先熬制好的硫磺胶泥将鱼尾锚杆锚进孔内,待24h强度达25MPa之后,再进行下道工序施工,锚杆上的螺纹及螺距根据施工机具及反力架来确定。
4、静压钢管桩:在锚杆上安装静压桩龙门架,龙门架必须铅垂,保证钢管桩垂直入土,将带有尖头封端的钢管扶正入引口内,在龙门架上安装油压千斤顶及顶梁,开动高压泵,开始静压,钢管桩在基础顶部0.5m时停机,连接下一节钢管桩再静压,如此循环,直到满足压力和桩长两项控制指标即可停机,压下一根钢管。
注浆封桩:注浆采用普硅42.5级水泥,单浆液,水灰比0.5,注浆压力控制在0.3~0.5MPa,主要目的是使浆液充填在钢管桩内部及周围部分土体中,以提高静压钢管桩的摩擦力和抗弯性能,注浆结束后在桩头上部用微膨C30钢筋砼(UEA外加剂)浇筑桩帽,桩帽高250mm,长×宽为500mm×500mm,以便使桩与基础连成整体共同承担楼房上部荷载。
建筑地基基础事故的补救与预防
设计、施工或使用不当引起事故的补救
(一)对于建造在软土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施:
1由于建筑体型复杂或荷载差异较大,引起不均匀沉降,而造成建筑物损坏者,可根据损坏程度选用局部卸荷、增加上部结构或基础刚度、加深基础、锚杆静压桩、树根桩或注浆加固等补救措施;
2由于局部软弱土层或暗塘、暗沟等引起差异沉降过大,而造成建筑物损坏者,可选用锚杆静压桩、树根桩或旋喷桩等进行局部加固;
3由于基础承受荷载过大、或加荷速率过快,引起大量沉降或不均匀沉降,而造成建筑物损坏者,可选用卸除部分荷载、加大基础底面积或加深基础等;
4由于大面积地面荷载或大面积填土引起柱基、墙基不均匀沉降、地面大量凹陷、或柱身、墙身断裂者,可选用锚杆静压或树根桩加固等;5由于地质条件复杂或荷载分布不均,引起建筑物过大倾斜者,可按本规范第9章有关规定选用纠倾措施。
(二)对于建造在湿陷性黄土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 :
1、对非自重湿陷性黄土场地,当湿陷性土层不厚、湿陷变形已趋稳定、或估计再次浸水产生的湿陷量不大时,可选用上部结构加固措施;当湿陷性土层较厚、湿陷变形较大、或估计再次浸水产生的湿陷量较大时,可选用石灰桩、灰土挤密桩、坑式静压桩、铺杆静压桩、树根桩、硅化法或碱液法等,加固深度宜达到基础压缩层下限;
2、对自重湿陷性黄土场地,可选用灰土井、坑式静压桩、锚杆静压桩、树根桩或灌注桩加固等。加固深度宜穿透全部湿陷性土层。
(三)对于建造在人工填土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 :
1、对于素填土地基由于浸水引起过大的不均匀沉降而造成建筑物损坏者,可选用锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩、石灰桩或注浆加固等。加固深度应穿透素填土层;
2、对于杂填土地基上损坏的建筑,可根据损坏程度选用加强上部结构和基础刚度、铺杆静压桩、树根桩、旋喷桩、石灰桩或注浆加固等;
3、对于冲填土地基上损坏的建筑,可按(一)的有关规定选用加固方法。
(四)对于建造在膨胀土地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 :
1、对建筑物损坏轻微,且胀缩等级为I级的膨胀土地基,可采用设置宽散水及在周围种植草皮等措施;
2、对建筑物损坏程度中等,且胀缩等级为I、II级的膨胀土地基,可采用加强结构刚度和设置宽散水等措施;
3、对建筑物损坏程度较严重,或胀缩等级Ⅲ级的膨胀土地基,可采用锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩或加深基础等方法。桩端或基底应埋置在非膨胀土层中或伸入到大气影响深度以下的土层中;
4、建造在坡地上的损坏建筑,除可选用相应的地基或基础加固方法外,尚应在坡地周围采取保湿措施,防止多向失水造成的危害。
(五)对于建造在土岩组合地基上出现损坏的建筑,可采取下列补救措施 :
1、由于土岩交界部位出现过大的差异沉降,而造成建筑物损坏者,可根据损坏程度,采用局部加深基础、锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩或旋喷桩加固等措施;
2、由于局部软弱地基引起差异沉降过大,而造成建筑物损坏者,可根据损坏程度,采用局部加深基础或桩基加固等措施;
3、由于基底下局部基岩出露或存在大块孤石,而造成建筑物损坏者,可将局部基岩或孤石凿去,铺设褥垫,或采用在土层部位加深基础或桩基加固等。
施工技术措施
1、锚杆静压桩施工前进行两根试桩,确定压桩力和桩长标准,作为后续压桩的控制标准。首先压桩力不得大于强度允许值。其次,当达到桩长后,压桩力小于标准值5MPa以上,接长桩长,当未达到桩长而连续0.5m的压桩力超过标准值5MPa可截桩。
2、建筑物基础静压钢管桩采取跳打法,间隔施工,防止应力集中产生附加破,在锚杆静压桩封桩前,先对桩内注浆,在隧道内拱部同时注浆,静压桩注浆压力控制在0.3~0.5MPa,地下隧道注浆压力控制在0.8~1.0MPa,通过注浆加固土体,使基础上升2~5mm后,再立即用C30砼(内掺速凝剂快速凝结)封桩,待砼达到设计强度70%(3d)后停止洞内注浆,使基础开始借自重产生下沉趋势,这样,会对锚杆静压桩产生预加应力,对今后建筑物沉降控制效果显著。
在静压桩施工过程中,建立监测网络系统,实现信息化施工。压桩顺序及进度由沉降观测数据确定,沉降大的部位先压桩,沉降小的部位后压桩,甚至不压桩。采用水准仪监测基础沉降,用游标卡尺量测裂缝宽度变化,采用差异沉降法量测房屋倾斜。