粘钢技术是一门既古老而又年轻的技术,它广泛用于胶合板、纤维加工、建筑、机械、造船、航空及国防等重要领域。在民用建筑工程中,应用粘钢技术对各类新旧建筑件进行连接、补强和加固,其中混凝土梁板常采用外部粘贴钢板的补强方法。粘贴钢板加固就是在混凝土结构的外侧用结构胶粘贴钢板补强以提高其受力强度和结构的安全性。它适用于受弯、受拉、受剪构件,主要原理是利用原构件的承载力,通过后粘钢板和原构件共同作用,大幅提高承载能力。在国内许多典型工程中已普遍采用。粘钢补强方法不仅可用于砼或钢筋砼结构裂缝及其他病害的修补,还可用于设计承载能力不足的改扩建工程。众所周知,砼裂缝是砼及钢筋砼结构工程老化病害中为突出、为普遍的问题。宏观裂缝不仅会降低结构的承载能力或刚度,同时,还将降低结构的防水性、气密性、引起砼内钢筋锈蚀或诱发其他工程病害,从而降低了工程耐久性,并可能酿成工程事故。所以,对于严重的砼构件裂缝,必须及时地采用合理可靠的修补措施进行补强加固,以防止或抑制其裂缝的开展,恢复或提高其承载能力和结构刚度,延长工程使用寿命。
对于粘钢加固梁,在适筋条件下,虽然加固梁钢板比原钢筋有应力滞后的情况,但在破坏时,钢板一般均能达到屈服强度。在粘结锚固满足时,粘钢加固梁的受弯承载力计算可按照现行国家标准进行梁的受弯承载力计算。
2)粘钢加固梁抗剪承载力计算
当构件斜截面抗剪承载力不足时,可采用粘钢板加固,加固的方式有钢围套加固、粘U 型钢板箍加固、粘翼板加固和粘钢板条加固 。其中,使用围套加固的梁(外包整个剪切区)强度提高大,且破坏形式为弯曲型。使用U 型箍、钢板条和翼板加固的梁虽可提高斜截面抗剪承载力,但其破坏型式常常是混凝土表面撕裂的脆性破坏。国内常采用粘贴并联U 型箍板进行加固,其斜截面受剪承载力按下式计算:
粘钢加固当前在工程中的应用主要为混凝土柱和梁,主要应用范围涵盖以下几类:①上世纪早期、中期设计的建筑,一方面当时的设计要求较低,另一方面至今也已经达到或者接近使用年限,在各种使用条件自然条件下已经遭到严重破坏,随时有可能发生倒塌。例如山西纺织印染厂、山西省图书馆旧藏书楼。②设计阶段假设错误或者配筋不足引起的局部破坏结构。例如山西省人大办公大楼、国内一个工程辽阳化纤总厂变电所大楼承载梁裂缝处理。③施工阶段的不当操作引起混凝土强度不足、保护层偏大等问题也越来越多的采用了粘钢加固法。如山阴县七里沟新村小学教学楼。④结构改造也是一个非常重要的方面,结构加层、功能改变,粘钢加固法能够有效的解决这类问题,并且已经越来越多的应用到其中。
粘钢加固技术的优点
在我国,粘钢加固技术自20世纪70年始研究并应用,通过大量试验与工程实践,已被广泛地运用于工程实际中,粘钢加固比较其它加固方法具有下述优点:
(1) 不增加荷载,不改变原设计的结构受力体系。
(2) 具有硬化效率高、施工周期短的特点,不影响正常使用。
(3) 胶粘剂的强度不低于混凝土本体强度,能够使加固体和原构件同时工作,均匀受力。
(4) 粘钢加固不仅补充原构件钢筋性能上的不足,成功提升原构件的承载力,而且经过大面积粘贴,有效保护了原构件,限制混凝土裂缝的出现与发展,提升原构件的刚度与抗裂性能。
(5) 节省成本。粘钢加固技术较其他传统加固方法比降低造价在10%以上。
3 粘钢加固技术的施工工艺及质量标准