時間:2023-03-30 10:38:52
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隨著國家經濟的發展,對使用時間較長的水庫來講極容易出現下列病害:大壩壩頂高度過低泄洪建筑能力不足,防洪標準達不到規范要求,主要原因是:水文分析不足以至于泄洪建筑設置不足,隨著時間推移洪水資料與設計初值產生偏差泄洪能力不足。在汛期高水位的作用下大壩極容易出現滲漏問題,許多土石壩或多或少均會有管涌、流土的現象,混凝土壩和漿砌石還容易發生溶濾破壞。多數大壩按現行規范在結構強度、抗震和滑動穩定性上均達不到要求。大壩輸水及泄洪建筑的穩定系數和結構強度也不能滿足現行規范要求。機電設備和金屬結構使用過度,缺少更換和維修。多數水庫缺少足夠的水文測報和大壩觀測裝置,管理設施陳舊落后,防汛道路標準低,有的水庫甚至沒有防汛道路。
2小河口水庫主要存在問題
大壩上游壩坡水位變動區塌陷、破損嚴重;大壩下游壩坡縱橫向排水溝破損;壩右岸下游岸坡坍塌;溢洪道進口段左右側翼墻空箱漏水嚴重,左側翼墻后土體在校核洪水位會發生滲透破壞;泄洪洞泄洪能力不足等。改建方案選?。和ㄟ^查閱文獻對壩坡的加固處理常用的方法有:壩坡拆除重建、對局部破壞區域進行改造、對老化部位進行局部翻新,其中已拆除重建為主。溢洪道加固主要的方法有:局部拆除重建、完全廢棄重建,其中已局部重建為主。輸水洞加固的方式常用的有:拆除重建水塔或對水塔進行加固、對輸水洞洞身進行整體加固、對輸水洞出口消能設施進行加固以及對金屬結構、啟閉系統改建,其中已對水塔、金屬結構、啟閉系統的改造為主。
3改建工程加固設計
3.1壩坡改建
壩坡采取破損段局部維修加固:對大壩上游壩坡水位變動區塌陷、破損嚴重的干砌石護坡進行維修;對大壩下游壩坡縱橫向排水溝破損段進行維修;對大壩右岸下游岸坡坍塌部位采用漿砌石護坡處理。
3.2溢洪道改造
溢洪道部分整體拆除,部分加固改造:本次設計在空箱內設土工布反濾,上鋪植草磚植草固土;本次閘室改建段樁號0+189.6~0+201.6,總長12m,閘室為閘門控制寬頂堰鋼筋砼結構,為了不影響上游交通橋的穩定性,本次設計將現狀閘室拆除至670.4m,以上部分全部拆除重建,新建底板與閘墩為整體結構,進口底高程671.4m,墩頂高程682.5m,底板厚2.5m,邊墩厚1.5~1.2m,中墩厚1.2m,檢修閘門為疊梁門,工作門為平面定輪鋼閘門,閘門尺寸10×6.8m,啟閉平臺高程為690.8m,新建閘室段與上游交通橋及下游泄槽段側墻順接,縫間設BW型膨脹止水條止水;閘室與大壩間采用土料回填交通道路,路面高程682.5m,路面寬8m,斷面為梯形斷面,上下游邊坡均為1:2,要求土料壓實度≥0.95,路面采用200厚C20砼現澆;泄槽底板加固范圍為0+310~0+645,即在原底板上現澆砼結構進行加固處理;側墻0+201.6~0+210段因泄洪時拱橋嚴重阻水,本次設計拆除重建,側墻采用鋼筋砼扶臂擋土墻結構;側墻加高段范圍為0+210~0+295、0+427~0+645,即在原墻頂現澆砼加高;側墻改建段范圍為右0+310~0+467,即將原側墻拆除重建,側墻結構仍采用鋼筋砼懸臂擋土墻結構;側墻加固改建段范圍為左0+320~0+427、左0+450~0+480,即在原側墻后加30cm厚鋼筋砼襯砌;泄洪洞出口側墻延長段范圍為0+340.3~0+359.3,采用鋼筋砼結構,尾部為流線型。
3.3泄洪洞改造
泄洪洞拆除重建:本次設計拆除原檢修平臺及上部啟閉機房,將檢修平臺由670.9m加高至678.65m,啟閉平臺由680.4m加高至686.35m,加高部分均為鋼筋砼結構,啟閉機房為磚混結構,進水塔與壩頂間新建工作橋及支撐排架,橋面高程682.5m,分為5跨,總長78m;更換閘門及啟閉設備;對泄洪洞洞身漏水段0+034~0+104進行洞身反壓灌漿,并對伸縮縫進行維修處理。
3.4輸水洞改造
輸水洞增設水塔,出口增設反濾排水設施等:進口增設進水塔,塔高36.1m,啟閉機平臺高程682.5m,進水塔為C25鋼筋砼結構,進口底高程665.5m,孔口尺寸為1.5×1.5m,塔內設事故檢修閘門,上游止水,施工采用鋼筋砼沉井圍堰,沉井內徑8m,沉井高21.5m,壁厚1.2m;進水塔與壩頂間采用鋼筋砼梁板式工作橋連接,橋長54.0m,橋面寬2.5m,共分四跨,支撐為鋼筋砼排架結構;對輸水洞洞身進行砼回填,并在輸水洞出口增設反濾排水設施。對輸水干渠節制閘及泄水閘的啟閉機進行更換。
3.5機電及金屬結構
溢洪道增設事故檢修門和啟閉設備,工作閘門、埋件、啟閉設備重新設計;泄洪洞事故檢修門、工作閘門、埋件和啟閉機拆除更新,重新設計;輸水洞進口增設事故檢修閘門;輸水干渠節制閘及泄水閘增設啟閉設備。
3.6水情自動化測報系統
為了及時了解工程運行狀態以及運行管理對于洪水預報的要求,本設計增設大壩變形觀測、大壩壩體滲流、壩肩繞壩滲流等觀測設施,并創建水情自動化測報系統。
4本水庫改建目標
橋址區地形較平緩,跨越的溝渠中部局部地段為負地形,大致呈鍋底狀,雨季排水較為不暢通,并經常存有死水灘,隨后幾日,緩慢下滲至地下深處。根據原始勘察資料,橋址區0~10.0m范圍內黃土(粉土)具Ⅱ級非自重濕陷性(中等),濕陷系數δs=0.023~0.080,自重系數δzs=0.015~0.034,自重濕陷量Δzs=6.19cm,總濕陷量Δs=56.88cm,橋臺基礎持力層位于該地層上,雖采用0.5m厚灰土墊層進行地基處理,但處理范圍僅在基礎之下局部范圍內,對基礎周圍地表水的下滲未起防水作用,從而使地表水擴散運移至基礎以下濕陷性黃土之中,在荷載作用下,產生濕陷下沉。其下沉速度較為緩慢,且隨季節具有一定的規律,在雨季期間,下沉較迅速,雨季后地下水下滲至地表深處時,下沉較為緩慢或停止。根據地勘報告,基底附加應力為203kPa,第一層土的平均附加應力+自重應力約為124.5kPa,大于9.4m以上土層的濕陷起始壓力,故第一層土在上部荷載作用和浸水狀態下,0~9.4m范圍內將會產生附加濕陷變形,變形量為56.88-2.46=54.42cm。據以上綜合分析,橋臺地基沉降量主要由濕陷變形量和土層壓縮變形量組成,其總的變形量為54.42+8.223=62.64cm,目前已沉降約33cm,完成總沉降的52.7%,以后還會繼續下沉,因此對其進行加固是非常必要的。
2橋梁的加固設計
本文針對其出現的橋臺整體沉降的病害提出了兩個具體加固方案。
2.1方案一
a)在原兩側橋臺前1.35m加設雙柱式橋墩,形成(1.7+12.6+1.7)m跨徑的雙懸臂板結構,橋臺的支撐作用慢慢消失,新的柱式墩主要起支撐主梁作用,b)鏟除后期養護逐年增加的瀝青混凝土,以減輕上部恒載,利用液壓頂升設備將空心板抬升,恢復原橋面的設計標高。c)在墩頂原鋪裝層增設一層直徑25mm的鋼筋網用以承擔墩頂負彎矩。d)墩蓋梁達到設計強度后,頂升主梁,落梁于墩頂支座上,形成雙懸臂結構,完成體系轉換。e)將原橋的背墻和側墻均相應進行加高,原橋臺基礎周圍需做防水封閉處理,以防止其繼續滲水下沉。
2.2方案二
a)先采用直徑為127mm的鉆頭鉆孔,鉆孔按梅花型布置,孔間距為1m,鉆孔深度為7m,要求鉆孔必須穿透原橋的擴基底部,用直徑為127mm的PVC管做護壁。b)通過PVC管將直徑為110mm,長度為8m鋼管樁垂直擊打到原橋擴大基礎底以下8m處,利用鋼管樁加固原有橋位處的地基,通過樁土復合作用共同承擔橋梁的上部荷載。c)為了減輕上部的自重,鏟除原橋面瀝青混凝土鋪裝25cm,利用液壓頂升設備將主梁進行頂升,梁下墊增高度為25cm焊接好的槽鋼,同時更換原橋支座。d)待主梁放下與支座緊密結合好后,需對橋臺處進行橋面連續的施工,澆筑鋼筋混凝土和瀝青混凝土,重新攤鋪瀝青混凝土鋪裝層。e)原橋臺基礎周圍需做防水封閉處理,以防止其繼續滲水下沉。
3設計方案比對
針對前述橋梁病害以及現行橋梁規范,為徹底消除隱患,保證現有橋梁的正常使用,本文擬定了兩個加固設計方案。
4結論
集灌路分離式立交橋位于廈漳高速公路廈門段,原橋名為官林頭互通I-1橋,為左右幅分離的鋼筋混凝土矮墩連續剛構箱梁,橋跨組合為(20.5+2×21.5+20.5)m,全長88.30m。單幅上部結構采用單箱三室混凝土箱梁,梁高1m,頂寬12.5m,底寬6.5m,腹板厚0.40m,頂底板厚0.25m。下部結構采用薄壁墩、單排3根Φ1.2m鉆孔灌注樁基礎,墩梁固結。橋址區基巖埋深大于40m,基礎按摩擦樁設計。該橋于1997-07月竣工通車,檢測發現該橋混凝土保護層厚度與設計值相比偏薄,梁體出現結構受力的橫向裂縫,加固后粘貼的玻纖布老化,局部出現脫落,技術評定為三類橋。改擴建需要將原有橋梁拼寬至8車道。主要技術標準如下:(1)設計荷載,老橋為汽—超20,掛—120;拼寬新梁為公路Ⅰ級;(2)設計車速為120km/h;(3)橋面寬度:老橋總寬26.0m,雙向4車道,擴建后的橋梁總寬為42.0m,雙向8車道,在老橋兩側各拼寬8.0m。(4)地震基本烈度為Ⅶ度。
2擴建方案
根據老橋現狀調查、橋梁檢測報告及靜、動力荷載試驗結果,經過綜合分析,認為老橋經加固后可以繼續正常運營。橋梁擴建方案為:保留老橋并采取一定的加固措施,新建結構類型相同或相近的新橋,通過翼緣板濕接縫連接新老橋梁,最后形成雙向8車道的橋梁結構。
2.1結構體系分析
鑒于老橋采用墩梁固結矮墩連續剛構體系,在同跨徑橋梁中比較少見,為考察箱梁病害是否結構體系的問題,是否需要利用體系轉換來改善當前結構受力狀態,拼寬新橋采用何種結構形式比較有利,對如下2種不同結構體系進行分析比較:體系1:維持原有結構體系不變,進行加固、拼寬;體系2:解除2個邊墩的墩梁固結,維持中墩固結,進行加固、拼寬。采用midasCivil程序,以老橋為例,建立結構體系對比計算模型,主要考察箱梁邊跨跨中截面、中跨跨中截面、邊墩墩頂截面、中墩墩頂截面的面內彎矩以及邊墩墩底推力的差異。體系1與體系2計算結果的比值為1.012~1.112,結構體系的影響對橋梁上部箱梁結構受力影響并不顯著。因此,老橋加固以及新橋設計仍然采用原有的矮墩連續剛構體系,以避免老橋因體系變化導致次生病害產生,并保證活載作用下新老橋橫向變形比較一致。
2.2新橋結構
新橋采用與老橋相同的跨徑及上下部結構,以保證外觀一致且變形協調。橋跨組合為20.5m+2×21.5m+20.5m,全長88.30m。上部結構采用單箱雙室混凝土箱梁,梁高1m,頂寬8.0m,底寬5.5m,腹板厚0.40m,頂底板厚0.25m。薄壁墻式墩,墩身寬度3.0m,厚度0.6m,單排2根Φ1.2m鉆孔灌注樁基礎,墩梁固結;肋式臺、雙排4根Φ1.2m鉆孔灌注樁基礎。
2.3老橋加固
為確保橋梁能夠安全、正常的運營,在拼寬之前,必須對老橋進行加固,以提高既有結構的承載能力、耐久性。按照“老橋老規范、新橋新規范”的原則進行維修加固,即對原橋的結構驗算仍然采用85年頒布的相關規范(簡稱舊規范),但加固工程中涉及的材料、工藝等部分,執行最新頒布的規范(簡稱新規范)。除一般病害(如非結構性裂縫,混凝土表層破損、脫落,支座老化、破壞等)采用常規處治措施外,對主要病害箱梁腹板、底板裂縫,需進一步研究合理的維修加固措施。
2.3.1老橋主要病害
主要病害為箱梁腹板、底板裂縫、玻纖布老化,第4跨梁底玻纖布局部脫落,梁體出現超限寬的橫向受力裂縫,梁底共13條橫向裂縫,縫寬0.18~0.28mm,共計縫長22.1m。核查以往養護、橋檢資料,該橋在粘貼玻纖布加固之前的主要病害為:梁側腹板存在較多裂縫,均為豎向裂縫,右幅第1~3跨梁側腹板裂縫部分延伸至梁底,左幅第1跨梁側裂縫部分延伸至梁底,最大縫寬0.20mm;左幅第2跨1/4L~3/4L、第3跨1/4L~3/4L存在梁底橫向裂縫,最大縫寬0.10mm。
2.3.2病害成因分析
經過綜合分析,產生上述病害的主要原因如下:(1)施工措施不當,施工中混凝土震搗不密實、鋼筋位置偏差、保護層過薄、養護欠妥當等,造成混凝土質量不均勻,在受到較大荷載時,沿腹板產生的表面裂縫易與受拉區裂縫相連接[。(2)腹板側面裂縫部分從梁底向上開裂,梁底面出現橫向裂縫,均與主筋垂直,屬于梁受拉區出現的彎曲裂縫,說明結構抗力不足。(3)剛構橋屬于超靜定結構,混凝土收縮、徐變、溫度變化等都會對結構產生附加應力,導致混凝土開裂。
2.3.3加固方案
綜合考慮加固效果、施工便利性及加固施工過程中的通車要求等因素,在清理混凝土表面,對裂縫灌漿、封閉后,采用高強不銹鋼鉸線網-滲透性聚合物砂漿技術進行加固,施加預應力高強鋼鉸線網提高結構的承載能力,抗剪與抗彎加固的不銹鋼鉸線分別采用Φ3.2mm和Φ4.8mm規格,種類均為6×7+IWS,同時通過在外表面涂刷3cm厚度的配套高強滲透性砂漿增加結構的耐久性。加固前須拆除梁體表面粘貼的所有玻纖布。箱梁外側面沿腹板全高加固,主要受力鋼鉸線須垂直于橋梁軸線方向,并兜向底板45cm。箱梁底板上的鋼鉸線網需須順橋向布置,每跨內的鋼鉸線網在縱向不宜拼接,必須搭接時,在鋼鉸線受力方向的搭接長度應不小于80cm。施工工藝流程為:定位放線混凝土基層處理裁切鋼鉸線網片鋼鉸線網片的固定與張緊鋼鉸線網片節點的固定涂刷界面劑聚合物砂漿壓抹濕潤養護。其中鋼鉸線網的固定和張緊是其能夠立即和原結構共同受力的關鍵。根據設計確定的錨具位置,通過植入螺栓和粘貼鋼板在構件端部固定錨具。鋼鉸線下料后,用專門的擠壓錨具擠壓套筒使其與鋼絲繩成為一體,在一側鋼絲繩的一端直接穿入錨具,另一端由專門的張拉器預張緊后進行錨固,參考以往工程經驗,預張拉應力取0.25~0.3倍的抗拉強度設計值。用配套專用固定銷釘對鋼鉸線網片的各節點進行逐段鉆孔錨固,使其固定在箱梁上。該項加固技術在國內許多建筑工程、橋梁工程上得到應用,實踐表明加固效果良好,其主要特點如下:(1)由于高強滲透性砂漿基本為無機材料、不銹鋼絞線網耐腐蝕性能好,較好地解決了混凝土結構加固后的耐久性、抗火、耐高溫性能等問題,加固性能可靠;(2)鋼鉸線網為高強不銹鋼鉸線編織成網,運輸及施工方便;(3)高強鋼鉸線強度高,其標準強度約為普通鋼材的5倍,加固后結構自重增加很小,對原結構的自重影響也很?。唬?)對混凝土結構進行抗彎及抗剪加固均可取得良好的加固效果,并且可以顯著地提高構件剛度;(5)混凝土構件加固后的疲勞性能以及鋼網、砂漿的錨固、粘結性能良好;(6)易于大面積施工,在結構加固的過程中不影響建筑物的使用,對被加固的母體表面沒有平整要求,節點處理方便,更適合橋梁和樓板等混凝土結構的加固。
2.4新老橋拼接
經過多階段比選確定箱梁拼寬設計的基本原則為“上連下不連”,其要點如下:(1)新老橋上部結構通過拼接形成整體共同受力,下部結構分離獨立受力。(2)老橋箱梁翼緣板下緣鋼筋無法承受翼緣板剛接后產生的正彎矩,設計采用現澆鉸縫進行拼接。老橋翼緣板切除0.5m,新老箱梁之間預留0.5m的UEA鋼纖維混凝土翼緣板后澆段,新老橋之間通過植筋和鋸縫形成鉸縫,拼接鉸縫構造見圖5,頂板鋸縫填瀝青瑪蹄脂,底板填塞木條。(3)為減小拼寬部分收縮、徐變對老橋的影響,拼寬部分建成后3~6個月,再實施拼接。(4)為減小拼接后新橋基礎沉降對老橋的影響,應嚴格控制該基礎沉降,對新橋進行樁底壓漿。同時,為了降低新橋的后期沉降量,盡量使沉降量發生在拼接前,新橋上部結構施工完畢后,對梁體進行加載預壓,加載量不小于橋面2期恒載的重量,預壓時間控制在2~3個月。
3結構受力分析
3.1分析模型及計算荷載
采用MIDASCivil對老橋加固前后、老橋和拼寬新橋在拼寬前后、拼寬縱橋向相互影響及結構抗震性能進行分析計算,有限元模型見圖6。采用ANSYS進行新老橋翼緣板拼寬前后局部分析??紤]的荷載有施工臨時荷載、恒載、汽車荷載、整體溫差、梯度溫度、基礎變位、收縮、徐變、地震動等。老橋計算考慮了一定的定量退化處理。
3.2主要分析結果
(1)橋梁拼寬前,老橋在承載能力極限狀態下滿足規范要求,正常使用極限狀態下裂縫超限,需要進行加固?,F行公路橋梁加固設計規范未對上述加固方法進行規定,考慮到該方法與粘貼鋼板加固法同屬于復合截面加固法,鋼鉸線網與鋼板的受力方式均設計成僅承受軸向應力作用[4-5],其加固原理、材料性能、計算假定等均類似。參照文獻中2種加固方法的3種計算規定,對老橋加固進行驗算,裂縫通過應變值推算,不考慮主梁側面圍套內鋼鉸線網片對承載力的提高作用,計算結果滿足規范要求。此外,還可采用組合有限元法建立精細模型進行分析計算。(2)橋梁拼寬后,新老橋在承載能力極限狀態和正常使用極限狀態下的結構承載力、裂縫寬度、跨中撓度滿足規范要求。拼寬后老橋的彎矩、剪力值有所增大,新橋的彎矩、剪力峰值下降。(3)新老橋翼緣板拼寬前后局部分析結果表明:拼寬后,新橋的基礎變位導致新、老橋翼緣板出現橫向附加彎矩,彎矩峰值在墩頂處,向跨中及橋臺處逐漸減小。老橋翼緣板(每延米長度)的墩頂橫向彎矩在翼緣根部大于新橋翼緣板根部的橫向彎矩?;A沉降工況對拼接的影響最大,老橋抗剪略有不足,考慮到老橋翼緣板加固困難,設計除適當增加新橋樁基長度外還對樁基底部進行壓漿處理,以減少基礎沉降的影響。同時,為了降低新橋的后期沉降量,盡量使沉降量發生在拼接前,新橋上部結構施工完畢后,對梁體進行加載預壓。(4)采用反應譜法進行抗震性能分析,橋梁采用連續剛構體系,橋墩為薄壁墩、單排樁基礎,剛度適中,各墩臺剛度協調,結構體系抗震性能較好,地震工況不控制設計。
4結語
白水河水庫位于擺所河一級支流源頭河段。白水河水庫建成于1977年,由原縣水電局進行設計并組織當地群眾承擔施工,據黔南州小型水庫數據庫資料記載,水庫壩址以上集水面積1.7km2,最大壩高12m,總庫容50×104m3,工程任務以農田灌溉為主兼防洪功能的小(Ⅱ)型水庫,水庫設計控制灌溉面積46.667hm2。經調查,水庫所在區域巖溶發育,水庫庫尾有兩處大的溶洞水出露。結合地表和地下分水嶺,經本次復核,水庫壩址以上集水面積2.3km2,主河道長3.17km,加權平均坡降34.82‰。
2大壩現狀質量評價
2.1壩基質量評價
根據對壩區地質調查,壩區分布地層為二迭系下統棲霞組第一段(P1q1)石英砂巖,夾黑色頁巖及薄層灰巖。壩址區巖層產狀:281°∠9°,傾下游偏右岸,為橫向河谷。壩區巖石為石英砂巖、黑色頁巖夾薄層灰巖,溢洪道下游及壩腳見基巖,為灰黃色層石英砂巖與黑色頁巖互層,間夾薄層灰巖。壩區地基巖石工程地質條件無大的缺陷。主要工程地質問題是差異風化導致地基均一性差。由于工程修建時間較早,當時歷史背景下施工開挖中對坡積物與全強風化巖可能清理不徹底,未能將有滲漏可能的夾層、風化帶、節理裂隙密集帶等薄弱部分進行適當超挖回填,可能導致接觸不良,形成滲水通道;也未進行壩基灌漿防滲處理,以致壩基及壩肩存在滲漏。根據實地調查及走訪當地居民,在左壩肩岸坡及大壩壩腳棱體下有明顯水漬區;右壩肩存在一處明顯滲漏通道,漏水量在5~10L/s左右。
2.2壩體工程質量評價
大壩為土壩,最大壩高12m,壩頂長度132m,壩頂寬7.5m,壩底寬66.22m,壩頂高程1293.8m,壩底高程1281.8m。上游壩面邊坡1∶2.38,下游壩面邊坡1∶2.5。上游壩面為干砌塊石護坡,下游壩面為草皮護坡。根據資料顯示,白水河水庫建成時間為1977年6月。經現場調查走訪,工程運行以來,存在壩基、肩滲漏問題。推測認為由于建壩時間較早,限于當時的經濟、技術條件,大壩清基不徹底,壩基(肩)未作防滲處理。大壩土料主要為黃色粘土夾風化碎石。壩體填筑材料就地取材,為附近山坡上灰巖、砂頁巖風化的粘土夾碎石,填筑質量差。根據現場對壩體填筑土料勘察,壩體填筑土料粗顆粒含量約為50%,粗徑0.2~10cm不等,粒徑變化大,土料質量較差。建壩時施工機械匱乏,工程技術力量不足,碾壓質量差,大壩填筑土料質量不能滿足要求。根據填筑土料質量,推測壩體滲透系數在7.5×10-4~8.5×10-4cm/s之間,大于1×10-4cm/s。
3大壩除險加固設計
3.1壩體滲漏處理
長順縣白水河水庫工程運行以來,存在壩基、壩肩滲漏問題,推測認為由于建壩時間較早,限于當時的經濟、技術條件,大壩清基不徹底,壩基(肩)未作防滲處理,施工質量較差。針對以上情況,本工程大壩壩體防滲處理采用上游壩面鋪設土工膜結合帷幕灌漿處理;對右壩肩接觸帶漏水通道,拆除原有漿砌石擋水墻,先用埋石砼填塞漏水通道,然后結合壩體和壩基的防滲處理,采取鋪設土工膜和帷幕灌漿的方法進行防滲處理。
3.2防浪墻設計
3.2.1大壩壩頂高程復核
根據安全評價結論可知,大壩現狀條件下溢洪道的泄流能力、大壩抗洪能力不滿足規范要求。本次設計通過改造溢流堰、拓寬溢洪道后,溢洪道下泄能力滿足規范要求。水庫現有壩頂高程為1293.80m,高于水庫最高靜水位,計入相應的安全超高值后,水庫設計洪水位為1294.50m,校核洪水位為1294.43m,均高于現狀壩頂高程,壩頂不滿足超高要求。
3.2.2防浪墻設計
原壩體壩頂高程為1293.80m,壩頂無防浪墻。根據復核結果,在正常運行工況下,防浪墻墻頂部高程應為1294.50m,校核工況下防浪墻頂部高程應為1294.43m。本次加固設計,在壩頂新建防浪墻,防浪墻高80cm,寬60cm,采用C15砼澆筑,兼作壩頂土工膜固墻。
3.3上游壩面護坡設計
3.3.1鋪設
首先將上游壩坡整形,拆除現有干砌塊石,挖除表面浮土,然后按擬定的防滲結構鋪設復合土工膜。防滲體結構由復合土工膜、保護層及護坡組成,為確保反濾、排水系統始終保持正常工作,對表面防護和復合土工膜的固定采取如下措施:為防復合土工膜被刺破,復合土工膜下面先鋪10cm厚的細砂,平整后再鋪復合土工膜,在復合土工膜上再鋪10cm厚的細砂,再用8cm厚的六邊形混凝土預制塊護坡。為防土工膜滑動,壩面設置鍵槽。在坡頂將復合土工膜埋入壩頂砼內;在坡腳處,為了防止土工膜拉裂,將復合土工膜延長回折,做成壓枕,埋入齒墻砼內,選定的復合土工膜為兩布一膜。復合土工膜規格的選擇與下墊層平整度、材料允許拉應力、材料彈性模量、鋪設范圍內的最大水頭及覆蓋層最大粒徑等有關,土工膜厚度設計除應考慮主要由水壓力要求的強度外,尚應考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命等應用條件,并按國家現行有關標準的規定確定設計厚度及實際厚度。復合土工膜的鋪設,是該工程施工的關鍵,土工膜的質量性能關系到防滲的效果。進場的復合土工膜必須有廠家提供的合格證書,性能及特性指標和使用說明書。復合土工膜進場后,隨機抽取復合土工膜對其性能指標委托相關單位進行復測,復測結果全部合格后方能施工。
3.3.2截流墻設計
截流墻設采用C15砼澆筑,設計為矩形結構形式。截流墻分為河床部分與岸坡部分。河床段截流墻寬度為2m,高度最小不低于2.5m,具體高度根據實際地形地質條件決定,截流墻底部須深入到基巖不低于0.5m,若遇基巖較深的不良地質地段,截流墻底部也必須坐落于沉積土之上。
3.4壩區右岸接觸帶滲漏通道處理
針對壩區右壩肩接觸帶存在一處漏水通道問題,拆除原有漿砌石擋水墻,先用埋石砼填塞漏水通道,然后結合壩體和壩基的防滲處理,采取鋪設土工膜和帷幕灌漿的方法進行防滲處理。埋石混凝土埋石率15%。施工時,應先鋪一層混凝土放一層塊石,再振搗密實至塊石沉入混凝土中,不得先擺石再灌混凝土;埋石用塊尺寸不得大于一次澆筑混凝土塊體最小尺寸的1/3,要求質地堅硬新鮮,無風化或裂縫,飽和抗壓強度大于200kg/cm2,清洗干凈。
3.5下游壩面護坡設計
白水河水庫下游壩坡坡比為1∶2.5,壩坡為草皮護坡,局部有塌陷,雜草叢生,壩面排水溝淤塞嚴重,對下游壩面的監測影響極大。本次加固設計,對下游壩坡坡面進行修整,培植草皮;對坡面排水溝進行清淤,并在下游壩腳處設置斷面尺寸為1.0×1.5m(寬×高)的干砌石護腳。
4結語
根據大橋外觀檢測及荷載試驗報告,目前大橋出現了混凝土表面蜂窩、麻面;保護層較薄,箍筋外露;底板混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕,翼緣板間滲水,預應力混凝土T梁梁體裂縫,橫隔板斷裂,蓋梁裂縫和樁基露筋、部分支座出現局部脫空、老化、開裂和剪切變形、鋼板銹蝕、防塵罩破損等現象。
2主要病害原因分析
2.1通行車輛
該橋修建于20世紀80年代,已經運營27年。原橋梁設計為一級公路橋梁,按照交通部《公路工程技術標準》(JTJ001-97)的規定,一般能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量為15000~30000輛。免費通行前交通量已經超過了原設計交通量的60.2%,免費通行后,交通量較免費通行前又增加19.8%。按照交通部《公路工程技術標準》(JTGB01-2003),免費通行后平均日交通量是四車道一級公路能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量上限30000輛的1.92倍,平均日交通量已經達到六車道高速公路能適應的年平均日交通量標準(45000~80000輛)。由上可見,限載前,該公路大橋車流量遠超過當初設計標準,再加上超載車的數量和超載重量都越來越多,對橋面鋪裝、T梁、支座、蓋梁、橋墩等各個承重部位均造成不利影響。
2.2T梁病害
(1)混凝土施工質量較差,施工完成后,混凝土表面出現蜂窩、麻面;保護層較薄,箍筋外露;底板混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕,翼緣板間滲水。此類病害短期內不會引起橋梁承載能力的降低,但對結構耐久性影響較大。如表層混凝土剝落導致內部鋼筋銹蝕,繼而引起混凝土更大面積的銹蝕開裂,長期作用會降低截面剛度、減小鋼筋的有效直徑,對于預應力混凝土橋梁,如果鋼絞線銹蝕后果將很嚴重。
(2)在主梁跨中1/4L~3/4L之間,腹板產生大量由下而上的豎向、斜向裂縫和對稱貫通裂縫。該裂縫的主要成因是:主梁1/4L~3/4L跨附近承受較大彎剪導致梁體腹板混凝土主拉應力超過允許值,進而產生裂縫。而在主梁支點附近,梁體腹板上產生斜向裂縫。該類裂縫的主要成因是:主梁支點附近位置承受較大剪力,當主拉應力過大或腹板抗剪能力不足時會導致斜向剪切裂縫的產生。主梁斜截面強度不足會導致結構產生剪切性破壞,該類破壞屬于脆性破壞,在橋梁結構中不允許發生。
2.3蓋梁病害
由于橋梁運營時間較長,伸縮縫橡膠條破損漏水,蓋梁上建筑垃圾堆積,排水不暢,加上蓋梁混凝土施工缺陷,環境中的水及侵蝕性介質就可能滲入混凝土內部,導致了混凝土碳化和鋼筋銹脹,影響結構的受力性能和耐久性,部分蓋梁的整體承載力降低。
2.4支座病害
橋梁支座已經使用27年,橡膠開始老化,鋼板嚴重銹蝕,支座已經接近使用壽命。
3加固設計
針對此現狀,考慮到原設計T梁抗裂安全儲備較小,T梁間橫向聯系偏弱,考慮進行全面加固。除對出現病害的部位進行維修加固外,另從兩個方面加強橋梁的橫向聯系和承載力:①對尚未出現但未來最可能出現病害的T梁進行整體性加固,提高T梁的承載能力;②對全橋T梁橫隔板進行整體性加固,提高橋梁橫向剛度;③將原有橋面鋪裝鑿除,采用雙層鋼筋網片或并筋橋面鋪裝,加強橋梁的整體性。主要加固方案如下:
(1)對全橋已出現裂縫的所有T梁全部進行加固,考慮到橋梁西半幅未來通行重車的可能,有必要對西半幅未出現裂縫的部分T梁進行整體性加固,如西半幅單跨有2片及2片以上T梁出現裂縫需要加固的,則西半幅4片T梁全部加固。加固基本方案為裂縫封閉、破損修復后進行梁底粘貼鋼板。腹板粘貼鋼板。對梁體豎向裂縫嚴重的T梁增加體外預應力。本次加固中,考慮到20mT梁梁體未出現斜向裂縫,不采用腹板粘貼鋼板加固;40mT梁腹板有豎向裂縫或斜向裂縫,采用腹板粘貼鋼板加固,加固范圍為2~6號橫隔板之間的腹板,其中,跨中6.5m范圍腹板粘貼水平鋼板,其余粘貼斜向鋼板,另1~2和6~7號橫隔板間腹板出現裂縫,則對1~2和6~7號橫隔板間腹板粘貼斜向鋼板加固;50mT梁腹板有豎向裂縫或斜向裂縫,采用腹板粘貼鋼板加固,加固范圍為2~7號橫隔板之間的腹板,其中,4~5號橫隔板間腹板粘貼水平鋼板,其余粘貼斜向鋼板,另1~2和7~8號橫隔板間腹板出現裂縫,則對1~2和7~8號橫隔板間腹板粘貼斜向鋼板加固。T梁自東向西依次為1#、2#、3#-7#T梁。腹板粘鋼除116-1#、123-1#、124-1#、133-1#134-1#、135-1#梁采用方法1加固外,其余均采用方法2。而對于20mT梁、40mT梁和50mT梁梁體出現4條或4條以上豎向裂縫,或梁體出現2條或2條以上豎向貫通裂縫,則對T梁采用體外預應力加固,其余計劃加固的T梁采用梁底粘貼鋼板加固。
(2)對全橋未加固的所有橫隔板進行加固,增大橫隔板截面,加強橫向聯系,避免單梁受力。具體方案為對全橋尚未加固的20m、40m、50m跨T梁橫隔板采取粘貼鋼板加固或整體性加固,鋼板材質采用Q345B,鋼板厚度6mm,鋼板外露表面進行防腐涂裝。并對40m、50m跨T梁橫隔板鏤空的部分植入鋼筋,澆筑快速修補料增大橫隔板跨中截面。
(3)對出現裂縫和大面積銹脹的蓋梁進行加固,對蓋梁出現嚴重銹脹的部位進行處理,首先將銹脹部位混凝土鑿掉,其次對發生銹脹鋼筋進行除銹處理,后澆筑環氧混凝土(在破損區域過大處使用)進行修補,對病害嚴重或出現受力性裂縫的蓋梁進行粘貼鋼板加固。
4加固前后結果對比分析
經體外索加固后,雖然邊梁的抗力值未變,但由于體外預應力索改善了結構的受力性能,邊梁跨中彎矩值降低了4.9%。40mT梁經過粘貼鋼板加固后,中梁的跨中承載能力較設計時提高了8.39%;50mT梁經過粘貼鋼板加固后,中梁的跨中承載能力較設計時提高了53.2%。且加固后所有梁截面抗力R≥計算彎矩Mj,中梁、邊梁的持久狀況和正常使用狀況的各項指標均滿足《公路橋涵設計通用規范》(JTJ021-89)及《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTJ023-85)的要求。
5結語
現狀溢洪道僅局部護砌,出口無消能設施;放水臥管、涵管出口消能設施損毀。上壩道路狹窄,難以滿足防汛搶險要求。經有關部門鑒定,張家溝水庫為三類病險水庫。為確保張家溝水庫安全運行,必須進行除險加固改造。
2除險加固工程方案設計
2.1大壩
2.1.1增設防浪墻防浪墻頂寬0.5m,高1.0m,墻頂高程1022.8m,M7.5水泥砂漿砌石結構。
2.1.2大壩壩體整修壩體的裂縫,主要是因壩體干縮、施工時壩體填筑不均勻、分段接茬處理不當等,從而造成壩基和壩體的不均勻沉降所致??籽ā⑺邮菈误w裂縫在雨水的沖刷下,土層下陷而成。本次壩坡整修,首先把現有壩坡上的雜草、灌木及腐殖土清除干凈,清除厚度0.5m;然后對壩坡按設計斷面進行適當補填及削坡。同時,對壩體上的孔穴、塌坑及裂縫,全斷面徹底挖除并重新回填黏土夯實,壓實度不低于96%。大面積土方回填和夯實采用74kW推土機攤土,8-12t羊腳碾碾壓,邊角處采用2.8kW蛙式打夯機夯實。小面積土方回填采用人工平土,2.8kW蛙式打夯機夯實。壩體經過整修,將上游壩坡恢復至1∶3.0,下游壩坡恢復至1∶2.5。
2.1.3壩坡護砌根據實際情況和防洪要求,擬對大壩上游壩坡清坡整平后鋪設40cm厚的干砌石,下設厚20cm砂礫料墊層及15cm厚的粗砂墊層。護坡坡腳伸入淤積層以下1.0m。大壩下游壩坡采用草皮護坡。
2.1.4貼坡排水壩下游坡腳現無反濾體,本次新增貼坡排水。貼坡頂面高程1014.0m,頂寬2.41m,從外到內依次為干砌塊石、碎石、砂礫料和粗砂,砌筑石塊要求排砌嵌緊。
2.1.5壩坡排水為了防止暴雨沖刷壩肩和下游壩坡,將水流送至壩腳以外,在下游壩坡與岸坡結合處布設橫向排水溝3條,在下游坡腳設一縱向排水溝,并與壩坡橫向排水溝相連。排水溝形式為矩形斷面,采用現澆C15砼澆筑。橫向排水溝斷面尺寸為0.3m×0.3m,坡腳縱向排水溝斷面尺寸為0.5m×0.3m。
2.1.6壩頂道路原壩頂道路為土路面,寬3.0m。雨天泥濘,影響管理人員巡察。本次改造將壩頂拓寬至4.0m,路面采用0.2m厚泥結碎石結構,以1%橫坡向下游傾斜。
2.2溢洪道
本次除險加固改造,將溢洪道分為引渠段、控制段、泄槽段及消力池四部分。由于溢洪道左側為基巖,巖體幾乎垂直,不需襯砌,全段只需對右側(靠壩體一側)側墻和溢洪道底板襯砌。底板為現澆C20砼,各段連接處均設齒墻,齒墻高0.5m,厚0.3m。引渠段全長20.9m,進口底高程1016.79m,縱坡1/100為倒坡,斷面為矩形。引渠段右側側墻緊貼大壩壩坡,為擋土墻式,頂厚0.6m。側墻由地面起逐漸加高至4.8m。控制段長度79.5m,始端底高程1017.0m,末端底高程1015.01m,縱坡1/40。泄槽段斷面為梯形,底寬3.8m,右側側墻坡比1∶0.75。側墻高度4.8-3.1m,為漸變形式。由于泄槽段右側土體單薄,且形狀不規則,本次對其整修成頂寬3m、外坡比1∶1.25與地面連接。消力池全長10m,池深1.0m,池寬3m。側墻高4.1m,為擋土墻形式。消力池出口接5m長鉛絲籠石護坦。
2.3放水臥管
由于臥管管臺砌體老化,剝蝕嚴重,已不能正常運行,本次重修臥管,增設孔塞。
3主要加固改造工程施工要點
3.1大壩加固施工
壩體整修前,首先清除該段的雜草、腐殖土、砂、石等。壩坡培厚段要將原壩坡開挖成平順的邊坡,坡度不陡于1∶1,以便于新舊土層結合。清基采用74kW推土機施工,清基深度為50cm,清基范圍應超出設計邊線30-50cm。壩體上的塌坑、孔洞、裂縫按楔形縫開挖,采用機械和人工配合,回填黏土采用蛙式打夯機和人工石硪夯打相結合,使其壓實度不小于96%。腐殖土、雜草等清除物由1m3挖掘機或3m3裝載機挖裝,8t自卸汽車運至下游棄渣場集中堆放。
3.2下游護坡施工
坡面反濾料回填、干砌石(包括拆除)采用人工施工,篩選并利用部分拆除料。干砌石要自下而上砌筑,每塊塊石重量不小于15kg。護坡應嚴格按照設計要求鋪砌,坡面不允許有游石、孤石、補貼石、小石等現象。砂礫料、碎石、干砌塊石應優先利用原有的壩坡石料,不足部分再適當補充。干砌石護坡要逐層填實,用大石排緊小石塞嚴,無活石,以腳踏不動為準;壩面石選用較大石塊排砌,錯縫豎砌,結合平穩,不得使用墊石;石面接觸嚴密,壩面坡度平整。下游壩坡草皮護坡的植草時間宜在春季或初夏,壩坡整平后,鋪填種植土50-70mm,再鋪植被網,用防滑釘固定,播灑草籽于網內,松土覆蓋,輕輕壓實。
3.3溢洪道施工
施工內容主要為溢洪道襯砌。土方開挖采用1m3挖掘機挖裝,8t自卸汽車運輸至下游壩坡做培厚用土。漿砌石采用砂漿攪拌機拌制砂漿,人工砌筑。混凝土拌和采用0.4m3攪拌機,0.6m3機動翻斗車運輸入倉,倉面內用高頻振搗器振搗。砼施工要求為:砼表面光潔、無蜂窩麻面;在常溫下,砼澆筑完畢36h后即可拆模;用草袋覆蓋灑水養護不少于7d。亦可用砼養生劑養護,但必須噴灑均勻。
4結語
1.1溢洪道泄流量設計的計算問題
在小型水庫溢洪道設計的過程中,溢洪道流量的計算十分重要。由于在不同的水庫中,溢流堰的結構形式存在著區別,導致在溢洪道流量計算過程中,所采用的流量系數不盡相同。因此,這就容易使設計人員在溢洪道流量計算的過程中出現差錯,從而導致水庫的泄洪能力和水庫的設計標準不相符。
1.2布置不合理
在對小型水庫溢洪道加固設計的過程中,由于其地質情況可能存在不同,有時會出現溢洪道布置不合理的情況,使溢洪道在使用過程中,容易受到周圍地質情況的影響,從而出現質量問題。這不僅對水庫的正常使用造成了嚴重的影響,還存在著一定的安全隱患。
1.3水力計算方法不合理
目前,在我國大多數小型水庫除險加固設計的過程中,設計人員并沒有采用科學的設計方法和專業的設計手段進行設計,這就容易導致設計成果不符合水利工程相關標準,嚴重影響水庫工程設施的正常運行。而在溢洪道運行的過程中,由于影響溢洪道結構質量的因素很多,如果設計人員在對其進行設計的過程中,考慮得不夠充分,那么就會使得溢洪道在水力沖擊和周圍環境的影響下出現問題。
1.4泄槽(陡坡)段存在問題
在對溢洪道泄槽段進行設計的過程中,主要存在兩個方面的問題:一是泄槽段的坡度問題,二是泄槽段的轉彎問題。這兩個方面的問題,如果在溢洪道設計的過程中沒有進行有效的處理,那么就會加大水流對溢洪道邊界的沖擊,使得溢洪道在水力沖擊的影響下,其泄槽段存在問題,從而影響水庫的正常運行。
1.5消力池問題
由于歷史原因,受水庫修建時的資金和技術條件限制,相當數量的小型水庫都沒有消能防沖設施,導致幾乎每年汛期都會有溢洪道水毀事故發生。有溢洪道消力池的水庫主要存在以下問題:
①消力池出口水流受阻或受陡坡段彎道影響,水流條件惡化,導致消力池破壞。有的消力池太短、太淺,水流在池內消能不充分,淘刷底板,致使消力池破壞;有的消力墩設置不當,水流紊亂,流速大時,在消力墩上會產生氣蝕。
②消力池下游尾水位過低,泄洪時可能形成遠驅水躍,嚴重沖刷下游海漫;③消能不充分,下游遭受沖刷,嚴重時會發展成沖刷坑,影響溢洪道安全。特別當消力池出口離壩腳較近時,水流沖刷壩腳,危及大壩安全。
2溢洪道優化設計策略
2.1在溢洪道泄流量設計計算中
要正確分清寬頂堰、實用堰、明渠三種水流形態和工作條件,這樣才能正確計算溢洪道的實際過流能力,以避免造成與設計條件不相符的情況。2.2溢洪道的布置應根據地形、地質、工程特點、樞紐布置、施工及運用條件等綜合因素進行全面考慮。如果大壩附近有天然山坳可以布設溢洪道則最為理想,如果地形狹窄無法布置正堰,則可考慮選擇側槽式溢洪道。溢洪道規劃布置的主要原則是:基礎堅硬均一,線路短,無彎道,出口遠離大壩,工程嚴禁布置在滑坡或崩塌體上。
2.3針對眾多小型水庫現狀,對不滿足防洪要求的水庫可進行溢洪道拓寬、拓深
對溢洪道拓寬、拓深均有困難的水庫,也可考慮加高大壩與拓寬溢洪道相結合的方案進行比較,選取較優方案。此外,在洪水復核中,若為滿足防洪要求的泄洪流量與現行泄洪流量相差不大時,也可改變溢洪道形式。
2.4為了使水力計算與工程特性相一致,選擇正確的計算公式十分重要
具體如下:進口段的水力計算可采取自下游控制斷面向上游反推求水面曲線的方法進行,進口段起始端須先計算水位雍高,才能求得泄洪時的庫水位;控制段的泄流計算可根據《溢流堰水力計算設計規范》建議的方法計算,同時正確選用流量系數,使其與實際的堰型相一致;泄槽段水力計算方法較多,如對底寬漸變的陡槽段可用查氏方法分段詳算,陡槽底寬固定不變時,可采用B-Ⅱ型降水曲線方法計算;消能設施的水力計算根據不同的消能方式,采用不同的計算方法,在選定消能設施的尺寸時,應該留有余地。對于一些重要的水庫,其水力計算成果還應通過模型試驗加以驗證。側槽段的水力計算過去常采用“扎馬林法”,但由于該法計算時采用了均勻流假定,而實際水流狀態是沿程變量流,故不符合適用于均勻流的泄流公式,因而與實際泄流情況有較大出入,根據水流動量或能量關系而采用的水面曲線推算的公式比較符合實際泄流情況。由于側槽內實際的流態十分復雜,故在堰頂對面的岸坡水面要比平均水位抬高5%~20%,因此其設計的襯砌的高度、厚度要考慮上述影響。
2.5溢洪道末端的消能設施主要有底流消能、面流消能和挑流消能
對消能存在的問題,土石壩大部分采用修建消力池泄能的方式處理。消力池底板厚度應滿足抗浮穩定要求,由于底板四周邊界的約束作用,一般沒有滑動問題,因此僅需對其抗浮要求進行穩定計算。
3結束語
關鍵詞:工民建結構;加固設計;要點
近年來,隨著廣大人民群眾對改進房屋居住條件的要求不斷提升,促使工民建建設項目不斷擴大,力求全方位滿足人們的實際需求,特別是處在當今建筑市場競爭激烈的大環境背景下,企業想要在行業內屹立不倒,獲得生存發展的機會,就一定要在質量和安全性能方面做到最好,用實際建造出來的工程項目為本企業代言,因此,需要相關建設單位在滿足視覺效果的基礎上,做好結構的加固設計,從根本上保證建筑質量的安全穩定性。
1.建筑結構加固概述
1.1建筑結構加固原則
顧名思義,對工民建結構進行加固的主要目的在于提升建筑整體穩定性。在進行結構加固的階段會涉及到方方面面的內容和一些不穩定因素,所以,具體操作的過程中我們應該遵循下面的原則:第一,首先要勘察了解建筑結構屬于何種類型,做好相應的鑒定工作,要需要加固的范圍內做好相關設計,判斷是加固整體或者局部;第二,加固前要結構施工現場的操作條件,綜合考慮,選擇性價比高而且操作盡量簡單的施工操作方法。因為現在大多數的建筑結構都會選擇鋼筋混凝土結構,因此,我們需要不斷提升混凝土的強度和韌性,才可以起到加固的作用,并且可以很好的協調舊建筑與新建筑混凝土結構的協調性;第三,建筑結構很容易被外界環境因素所影響,像是溫度過高、腐蝕、地震等情況的發生都會產生破壞作用,所以在進行加固方案設計的過程中,要把相關的不利因素充分考慮進去,制定出行之有效的加固對策,保證被加固后的建筑結構可以正常投入使用;第四,進行結構加固的時候還要盡可能的控制施工成本,最好在不停產的條件下進行加固施工,盡可能的降低對舊構件造成毀損;第五,在進行加固操作的時候一旦發現結構損壞嚴重,就要采取停工措施,對存在的安全隱患進行逐個排查工作,保證施工人員的人身安全。
1.2建筑結構加固方案的選擇
在選擇加固方案的過程中,需要考慮的因素有很多,其中最重要的就是保證安全、高效和經濟性施工要點。假如在工程中沒有考慮人員的作業安全和使用技術的合理性,不斷會使工程進展的不順利,還會增加不必要的資金開支,不利于節省成本;與此同時,選擇加固方案還要特別注意,在保證基本加固要求的前提下,盡可能多的采用新工藝和新材料的使用方案。伴隨著科技的進步,社會的發展,在建筑結構中用到的新型材料更加多元化,如此,可以極大的提升建筑的使用壽命。
2.工民建的加固設計
2.1直接加固法
想要做到順利對混凝土建筑結構完成加固操作,我們一般會在表面進行澆筑,如此在提升混凝土截面高度的同時,也會增大截面面積,增大抗剪力。與此同時,考慮到混凝土結構在建筑中運用在存在一些特殊部位,通常會用“環氧樹脂化灌漿”法進行操作,此技術的原理為,把型鋼和被加固的構件有效粘合在一起,提升內部穩定性。像這種直接加固的方法不勝枚舉,它們的操作方法也較為相似,在設計的時候只要根據不同的結構類型做好相應的調整工作就可以了。
2.2間接加固法
我們所說的間接加固方法通常指的就是預應力加固法,其中包含的兩種最主要的加固方法為水平拉桿加固法和下撐拉桿加固法。前者加固產生的效果是能夠及時有效的抵御外界荷載作用下出現的彎矩,能夠有效緩解因為外力產生的荷載效應,實現結構加固;而后者加固的原理是對外力產生的荷載進行抵消,在消除荷載的同時起到加固效果。
2.3砌體結構加固
首先,直接加固。一是,鋼筋混凝土外墻加固方法,該方法適用范圍極廣,可以恰當的應用到不同的砌體類型加固上,并且能夠獲得顯著的加固方法,屬于應用最多的加固方法;二是,采用鋼筋水泥砂漿外層加固方法,此法應為適用范圍廣,在砌體墻加固中受到廣泛歡迎,但是卻無法提升相應結構的承載力,因此,此方法在使用過程中往往會受到諸多局限;三是,增設扶壁柱加固。操作原理與上述相似,除了適應能力強,我們也應看到其本身的劣勢,雖然能夠進行結構加固,但是面對高等級地震卻沒有抵御能力,因此,不適用于地震災害的多發地帶。其次,間接加固。上文已經分析過最常見的預應力加固法,下面不在贅述。另外,還有一種比較常見的加固方法就是無粘結外包型加固。這種加固技術也具有明顯的操作優勢,就是工藝簡單、運作靈活、能夠適應各種類型的加固要求,一般情況下,運用范圍最廣的就是在普通砌體柱加固中。之所以其他類型用到的概率不是很高,主要是由于它的造價成本比較高,最消耗一定的資金,不利于節約工程成本。所以,在各種方案進行具體選擇的過程中,還要結構建筑結構的實際情況決定。不僅如此,還能夠針對具體的施工部位,對構造柱的裂縫和破損位置做好相應的修補與加固措施。此種方法在工民建結構加固操作中經常被用到,占有重要地位。
2.4鋼結構加固
首先,對鋼結構進行加固的前提是要精確計算架構圖形。運用這種加固方法的主要原因,主要是通過觀察分布情況,做好細致的調整工作,使邊界位置和節點按照正確的軌道走向變化。我們可以通過調整截面內力、提升結構剛度、增加中間支座的方法達到良好的加固效果;第二,對構件截面做好加固措施。當然,并不是所有的截面都要用到這種方法,而且要求平整度與規定內容相符合,最重要的是與截面的具體情況要保持一致;最后,對梁柱節點做好加固措施。目前為止,一般來說可用于進行鋼結構連接的方法主要包括焊接、鉚釘連接等。在具體應用的過程中,我們要以現場的具體施工情況,制定出具體的加固方案,保證加固效果。
3.結束語
綜上所述,工民建工程的結構加固設計的好壞,對建筑的整體質量和安全性具有深遠的影響,這就要求相關的工作人員深入分析、了解工民建結構加固設計的重要性,要明白工民建工程對國家和人民生命財產安全方面起到的作用,所以,在設計過程中,必須綜合考慮方案的準確性和合理性,結合建設工程的具體特點,施工現場的情況,選擇最為科學合理的加固方法和技術,從根本上保證工民建項目的施工質量。
作者:鄒建林 單位:吉林省第二建筑有限責任公司
參考文獻
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