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及時發現及時解決鋼結構容易發生損壞的因素

隨著鋼結構建筑的廣泛運用,鋼結構在使用過程中應注重其使用壽命,也就是需要及時發現及時解決鋼結構容易發生損壞的因素。這里瀘州鋼結構專家從鋼結構損壞的類型及成因;鋼結構加固方法;鋼結構預應力加固技術研究等方面,介紹如何減少對鋼結構的損壞。

1 鋼結構損壞的類型及成因
  鋼結構也有損壞的時候,我們要及時發現及時解決。鋼結構損壞的主要類型和成因有:
  ①由荷載變化、超期服役、規范和規程改變導致結構承載力不足。
  ②構件由于各種意外產生變形、扭曲、傷殘、凹陷等,致使構件截面削弱,桿件翹曲,連接開裂等。
  ③溫差作用下引起構件或連接變形、開裂和翹曲。
  ④由于化學物質的侵蝕而產生腐蝕以及電化學腐蝕致使鋼結構構件截面削弱。鋼結構在大氣環境構建下,由于受到了大氣當中的水分、氧氣以及對應的其他污染源的化學作用而十分容易被腐蝕。一般說來,在大氣中的水分如果被鋼結構吸附到表面之上,所形成的水膜就是對鋼材造成直接腐蝕的最為關鍵的因素。同理,大氣當中的相對濕度以及對應的空氣污染物含量也會對鋼結構的腐蝕造成很大的影響。
  ⑤其他包括設計、生產、施工中的失誤及服役期中的違規使用和操作等。
  2 鋼結構加固方法
  2.1 主要的加固方法
  根據損害范圍,鋼結構損壞所采用的加固方法主要有局部加固和全面加固。
  局部加固是對某承載能力不足的桿件或連接節點處進行加固,有增加桿件截面法、減小桿件自由長度法和連接節點加固法。
  全面加固是對整體結構進行加固,有不改變結構靜力計算圖形加固法和改變結構靜力計算圖形加固法兩類。
  除此以外,增加或加強支承體系,也是對結構體系加固的有效方法。
  2.2 主要的加固技術措施
  鋼結構的加固技術措施主要有三種:
  ①截面補強法:在局部或沿構件全長以鋼材補強,連成整體使之共同受力;
  ②改變計算簡圖:增設附加支承,調整荷載分布情況,降低內力水平,對超靜定結構支座進行強迫位移,降低應力峰值;
  ③預應力拉索法:利用高強拉索加固結構薄弱環節或提高結構整體承載力、剛度和穩度。
  3 鋼結構預應力加固技術研究
  3.1 預應力加固技術原理
  預應力加固鋼結構包括直接粘貼法和整體加固法。直接粘貼法是將兩端錨固并施加預應力后,通過膠粘劑粘貼在鋼結構的表面,一般適用于構件表面較平整的拉桿,對構件或其局部進行加固。整體加固法是將束作為預應力拉索調整應力,適用于對整個結構進行整體加固。
  3.2 預應力加固的原則
  預應力加固鋼結構除遵守一般鋼結構加固的準則與規定外,還具有以下的特點:
  ①進行靜力計算時必須首先確定一些與調整應力有關的參數,例如輔助平衡力大小、預應力力度、預應力卸載彎矩值、支座標高的位移值等;
  ②要確定調整應力時的合理荷載值或應力水平,換言之,要分析判斷加固結構時是否需要全部卸載,或卸載至某一水平。
  另外,在加固結構的設計計算中應遵守下列原則:
  ①加固件與被加固件皆在材料彈性范圍內受力,兩者在荷載下同時達到材料的強度設計值;
  ②充分發揮材料強度潛力,加固件的預應力度可使被加固件的應力卸載至其反向應力的極值;
  ③預應力加固設計中同樣應當考慮預應力加載系數、預應力損失系數、工作條件系數、荷載系數等。   3.3 加固方法
  3.3.1 選材
  結構加固用碳纖維主要選用PAN基碳纖維,極限強度可達3500MPa,彈性模量約為2.35×109MPa。樹脂體系采用環氧類材料。
  3.3.2 加固工藝
  ①先用粗砂紙打磨構件的粘結區域,清理構件表層,用丙酮或酒精溶液擦洗表面,去除污染物,晾置干燥,用粘結劑浸潤表面;
  ②在設計要求的位置打孔,應遠離待加固部位以免造成二次損傷;
  ③在纖維布表面抹膠,將纖維束間的空隙初步封閉,稍干硬后進行灌膠;
  ④膠稍干后第二次施加預應力至設計的控制應力(利用擠壓效應,提高粘貼質量),用膠將纖維束充分浸透,提高共同工作性能;
  ⑤常溫下48小時后(氣溫較低時應適當延長時間),膠充分硬結后,割除多余的螺桿,根據結構的實際要求進行表面防護處理。


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