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某涵洞盖板加固处理

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浏览:- 发布日期:2018-03-13 11:34:26【

【摘要】本文介绍了采用GFRP 加固盖板涵的原理、方法和操作工艺, 对于工程中同类问题的处理具有一 定的借鉴意义。 【关键词】涵洞盖板涵加固FRP


1 . 盖板涵病害简介、原因分析 现场观察发现: 位于贵州省国道上的某涵洞, 在盖板中出现了 与盖板纵向垂直的横向裂纹。 裂纹的位置和数量: 部分盖板上有一条裂纹, 部分盖板上有两 条裂纹, 部分盖板上有三条裂纹。有一条裂纹的情况是: 裂纹处于1/ 3 跨或者跨中; 两条裂纹的情况是: 在1/3 跨和跨中各有一条裂纹; 三条裂纹的情况是: 两个1/3 跨处各有一条裂纹、同时跨中也有裂纹。 产生裂纹的原因: 现场观察发现, 裂纹属于受力裂纹。但参与 建设的各方在涵洞完工验收时并未发现裂纹。 推究原因, 可能是: 由于该处涵顶填土较高, 路基填土按要求 需重夯夯实, 因此在路基施工过程中出现了较大的冲击荷载, 从而 导致了盖板开裂。 裂纹的发展情况: 现场观察发现裂纹处于稳定状态; 基本不影 响盖板的受力。 但是, 裂纹的出现会引起行人的不安全感; 会导致雨水等腐蚀 介质到达钢筋表面, 从而引发结构的耐久性问题; 另外通车后的行 车也会引起裂纹的进一步发展。 基于以上情况和原因, 决定对盖板进行粘贴FRP 进行加固。下 面将加固的相关原理作简单的介绍:


2 .FRP 加固钢筋混凝土结构的力学原理

纤维复合材料( FRP) 由于具有重量轻、强度高、易于施工及耐 腐蚀等优点, 作为一种新型的钢筋混凝土结构补强加固材料在我国 逐渐兴起[1][2][3]。 文献[2]对玻璃钢( GFRP) 加固钢筋混凝土梁进行的理论分析, 并 对目前的进展进行了综述。 从文献[2]可以看出, 不论是大梁还是小梁, 粘贴玻璃纤维加固 后的梁承载力均有较大的提高, 同时结构刚度也有较大的提高, 在 同样的荷载作用下, 加固梁的跨中位移明显减小。 加固后的普通梁由于玻璃纤维能够代替钢筋承担一部分拉力 的作用, 使得结构的极限承载力也得到了很大程度的提高。 加固后的普通梁实际上不仅是上面所涉及的一些力学性能得 到了显著的改善, 其它的一些力学性能如梁的抗剪能力, 破坏时的 延性等也得到了较大的提高。 粘贴玻璃纤维并封闭裂缝加固后的钢筋混凝土梁与未加固的 梁相比, 梁的整体刚度和极限承载力都得到了很大程度地提高, 特 别是梁的裂缝指标得到了更为明显地改善, 裂缝的再次开裂比初次 开裂要难很多, 而且同等荷载级别下的裂缝宽度和裂缝发展高度成 倍减小。 因此, 粘贴玻璃纤维并封闭裂缝加固后的钢筋混凝土梁完全能 够满足结构的正常使用要求。


3 . 加固方案 基于以上原理和实验结果, 对盖板采用粘贴玻璃钢并进行灌缝 加固。 考虑到现场情况, 加固分两步进行: 一、首先粘贴玻璃钢阻止 裂纹进一步发展; 二、到天气干燥时再进行灌浆加固。具体如下:

3.1. 盖板粘贴加固处理 ( 1) 粘贴处理范围 盖板为4 米×1 米, 两侧各留3 厘米, 其余部分满贴玻璃钢, 如 图1 所示。留出的3 厘米, 一方面用做后期的灌浆孔, 另一方面布设 测点, 监测裂纹的宽度, 看裂纹是否处于发展状态。 ( 2) 材料选择与施工工艺 选择环氧树脂为粘贴剂, 以玻璃纤维布为增强材料。 板加固处理采用二布三涂结构。涂环氧基液以环氧树脂为主料, 加 入稀释剂、增韧剂、固化剂配制而成。工艺流程为: 混凝土基底处理 涂底层涂料粘贴玻璃纤维布涂外层涂料。

1 ) 基底表面处理。先用砂轮机将盖板表面打毛。其中如果有缺 陷要修复平整。露出原结构层, 在涂刷底胶前表面再用丙酮清洗一遍。

2 ) 涂底胶。根据气温及施工粘接构件的具体情况决定涂敷的厚 度, 使底胶渗入混凝土表面孔隙中, 以确保构件与片材充分粘合。底 胶自然风干, 做好保护避免被水污染。 涂刷工作应在5oC 一35oC、相对湿度85%以下的环境中进行。先 称量环氧树脂, 加入稀释剂、增韧剂搅拌均匀, 最后加入固化剂搅拌 均匀。用刮刀均匀地涂刮底层涂料

3 ) 粘贴玻璃纤维布。首先根据需要剪裁所需尺寸和形状的片 材, 再配制胶渍。粘贴时尽量不使空气进入粘贴玻璃纤维片和胶粘 剂之间, 用特制的滚筒沿纤维片材方向多次碾压, 挤出气泡. 滚压时 不得损伤玻璃纤维布, 最终使片材与粘结树脂密实。 注意先按玻璃纤维布宽度和粘贴顺序涂刷粘结树脂, 涂层厚度 0.3mm~0.5mm。粘贴第一层玻璃纤维布, 使其紧密粘结到基层上。再 在玻璃纤维布上面均匀涂刷涂料, 粘贴第二层玻璃纤维布。

4 ) 涂外层涂料。最后一层玻璃纤维布上涂刷涂料厚度为1.5mm 左右, 表面不得露玻璃纤维布。

5 ) 养护。粘贴玻璃纤维布后, 需自然养护1h 一2h 以达到初期固 化, 固化期间要保证不受外界干扰和碰撞。


3.2. 盖板灌浆处理 该项工作, 在天气干燥时进行。 ( 1 ) 灌浆处理范围。盖板的全部裂缝。由于先期进行粘贴纤维布 加固处理, 已经预留了灌浆孔道和排气孔道, 故此次处理无须进行 封闭裂缝处理和布孔。 ( 2 ) 灌浆。采用低压、定量、多次、灌注环氧树脂乳液。灌浆以排 气孔观察是否有乳液流出为准。

3.3 裂缝跟踪观测 粘贴加固处理完成后, 裂缝的两侧做一对标记, 读出该处裂纹的 初始宽度。对裂缝长期跟踪观测, 观察裂缝宽度在填土、车辆荷载作 用下的发展情况。


4 . 加固效果评价

对裂缝长期跟踪观测表明, 本文的加固措施有效。 但由于裂纹被封闭在GFRP 内部, 其发展与否需要有更多的明 证, 为此拟定了以下方案进行验证, 目前这部分工作正在进行中。 为验证加固效果, 拟进行以下结构试验。按照盖板的结构配筋 和实际尺寸, 制作1 : 1 的模型, 在实验室针对加固情况对其效果进 行考察, 分别考察只粘贴不灌缝、粘贴且灌缝的加固效果。 具体的, 在试验室制作三组板: ① 组板: 粘贴玻璃纤维布不灌 浆; ②组板: 粘贴玻璃纤维布后灌浆; ③组板: 未粘贴加固的板( 对比板) 。 试验采用和现场完全相同的材料及工艺。 加载对比, 分析承载力提高、裂纹发展改善方面的规律。进而 正确评价加固的效果。


5 . 结论 本文介绍的GFRP 加固原理、方法和操作工艺, 对于工程中类似的问题具有明显的适用性, 对于缺陷结构的加固的处理具有一定的借鉴意义。


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