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老混凝土結(jié)構(gòu)進行修復(fù)
發(fā)布時間:2014-08-05

現(xiàn)在建筑加固中的材料老化很多都可以進行修復(fù)的。對已有混凝土結(jié)構(gòu)進行修復(fù)的工作人員需要對老的混凝土和鋼筋的設(shè)計值做一定的假設(shè)。最可靠的確定這些性質(zhì)的方法是進行破損和非破損性的現(xiàn)場檢測,但對于初步調(diào)查,這里提供的信息是有幫助的。

混凝土的強度被1910年的設(shè)計規(guī)定限制在2000lbf/in2。2000lbf/in2的混凝土一般根據(jù)1:2:4的比例混合制造,即:1份得水泥對2份得沙子和4份得骨料,都按體積計算(也許是按一鏟量計算)。世紀之交的大量測試表明這樣的混合物總能產(chǎn)出強度超過2000lbf/in2的混凝土。然而,現(xiàn)場混凝土的強度可能會因加了過量的水而被抵消——這是一點在當時沒有被廣泛人事到的小知識。這個時期的鋼筋屈服強度,軟鋼筋30~50klbf/in2,硬鋼筋50~60 klbf/in2。對于廣泛應(yīng)用的屈服點在35~40klbf/in2之間的鋼筋,工作應(yīng)力一般取12~14klbf/in2。

與之相比,在20世紀末期生產(chǎn)的現(xiàn)場澆筑的混凝土可以很容易地達到5000lbf/in2,甚至更高的強度,鋼筋能夠具有60klbf/in2甚至75klbf/in2的屈服強度。在1910~1990年間某個時期生產(chǎn)的混凝土,其強度很可能是在2000~5000lbf/in2之間。

表1列出1935年左右可以得到的等級鋼筋,這些鋼筋是建造于20世紀最初60多年里的許多建筑所特有的。如果不進行詳細的調(diào)查,如例1所示,大約在1968年以前配置的鋼筋可以被保守地推斷最小屈服點為33klbf/in2的鋼筋在一些衛(wèi)生結(jié)構(gòu)中的用作箍筋時仍然持續(xù)使用一段時間)

在對波士頓的一個地鐵站進行修復(fù)的過程中(1917年),遇到了數(shù)種類型的鋼筋。為了顧及已有混凝土可否承受新的荷載,需要檢測7/8in直徑的螺旋鋼筋的屈服強度和抗拉強度。

由于不可能看到表1,設(shè)計者參考了那個時期的一些技術(shù)文獻,根據(jù)1911年版的Sweet的樣本,Inland鋼鐵公司生產(chǎn)屈服強度為50klbf/in2的熱扭鋼筋的設(shè)計屈服強度為50klbf/in2的熱扭鋼筋,根據(jù)ASTMA16—1935,熱扭軌道鋼筋的設(shè)計屈服強度為50klbf/in2。兩個來源都指出抗拉強度為80 klbf/in2,已有鋼筋也可能是冷扭的,這時的屈服強度55 klbf/in2(在冷妞鋼筋中,屈服點猶豫冷拉作用得到了提高)。為保守起見,假設(shè)所使用的是熱扭鋼筋。

第二步,從結(jié)構(gòu)中應(yīng)力較小的部位取下鋼筋樣品在實驗室中進行檢測,確定實際的屈服強度為63 klbf/in2,實際抗拉強度為83 klbf/in2。

這個信息允許設(shè)計工程師用50 klbf/in2的屈服強度去驗算已有的結(jié)構(gòu),而不是33 klbf/in2或40klbf/in2.較高的允許應(yīng)力值允許已有結(jié)構(gòu)繼續(xù)服役,而不是以高昂的代價完全毀掉重建。如果說找到已有鋼筋的屈服強度相對地比較直接,確定它們允許的粘接值或者錨固長度則可能比較困難。現(xiàn)代的規(guī)范只適用于“高粘接”的變形鋼筋,這種鋼筋只是1947年后所有工廠才開始生產(chǎn),盡管此前已有供應(yīng)。使用光面鋼筋的混凝土和使用現(xiàn)代變形鋼筋的混凝土的性能很不一樣,由于沒有可靠的方式在鋼筋與混凝土間傳遞應(yīng)力,整套精巧的鋼筋混凝土性能理論都不能適用,該怎么辦呢?

混凝土鋼筋協(xié)會(CRSI)推薦如下方法分析老的鋼筋,對1947年以前的各種鋼筋,鋼筋可以被認為50%有效。也可以將今天的規(guī)范規(guī)定的錨固長度增加一倍(并乘以現(xiàn)有屈服強度和表列屈服強度的比值)。比如,對于33級鋼筋,可以再根據(jù)現(xiàn)代規(guī)范方法計算出60klbf/in2鋼筋的錨固長度表的數(shù)值上加上10%。這種非常保守的方法的優(yōu)點是它允許對老的鋼筋進行估算而不管它們是光面的、變形的,還是扭曲的。一個很大的缺點是,如果已有建筑中的鋼筋只被假設(shè)50%有效,已有的錨固和拼接長度也被假設(shè)得太短,多數(shù)這種建筑可能會被認定是不安全的。這種方法常常認為大于6號的鋼筋的搭接是低效的。



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