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1試驗(yàn)方案
1.1加固方案試驗(yàn)板帶1通長(zhǎng)更換肋梁底部原有1根直徑16mm的竹節(jié)鋼筋為1根HRB400級(jí)直徑為16mm的鋼筋,為加強(qiáng)通長(zhǎng)更換鋼筋的錨固,在肋梁端部墻體剔鑿120mm(平行于肋梁方向)×60mm(垂直于肋梁方向)×60mm(高度方向),將通長(zhǎng)鋼筋彎折90°后錨入支座120mm并采用C35級(jí)灌漿料澆筑密實(shí)。沿肋梁方向設(shè)置剪力銷準(zhǔn)6mm@500mm(200mm),剪力銷從原肋梁底面算起植筋深度為120mm,植筋采用改性環(huán)氧類A級(jí)結(jié)構(gòu)膠粘劑。通長(zhǎng)鋼筋更換完畢后在肋梁底部壓抹I級(jí)聚合物砂漿。試驗(yàn)板帶1加固方案見(jiàn)圖3。試驗(yàn)板帶2局部更換支座附近存在混凝土保護(hù)層剝落及鋼筋銹蝕現(xiàn)象區(qū)域肋梁底部原有直徑16mm的竹節(jié)鋼筋為HRB400級(jí)直徑為16mm的鋼筋。局部更換鋼筋與原有鋼筋采用雙面焊接連接,搭接長(zhǎng)度為100mm,其他構(gòu)造同試驗(yàn)板帶1。試驗(yàn)板帶2加固方案見(jiàn)圖4。
1.2加載方案采用砂袋對(duì)試驗(yàn)板帶進(jìn)行加載,每級(jí)荷載均為8袋50kg(共400kg,等效為1.2kN/m2的均布荷載)的砂袋。砂袋分層碼放。每級(jí)荷載加載或卸載完成后均靜停15min,加載全部完成后靜停12h。試驗(yàn)板帶加固施工完成28d后進(jìn)行加固后的現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)板帶加載1加固前加載至第五級(jí)荷載(6.0kN/m2),試驗(yàn)板帶1、2加固后均加載至第七級(jí)荷載(8.4kN/m2)。
1.3量測(cè)方案采用位移計(jì)對(duì)加載及卸載過(guò)程中試驗(yàn)板帶的撓度進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)板帶1及試驗(yàn)板帶2均在3個(gè)肋梁底部支座及跨中分別布置1個(gè)位移計(jì),中間肋梁底部?jī)蓚?cè)1/3跨分別布置一個(gè)位移計(jì)。采用電阻應(yīng)變片對(duì)加載及卸載過(guò)程中試驗(yàn)板帶肋梁底部原有鋼筋、通長(zhǎng)更換或局部更換受力鋼筋的應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)板帶電阻應(yīng)變片布置見(jiàn)圖5。
2材料強(qiáng)度檢測(cè)情況
現(xiàn)場(chǎng)截取試驗(yàn)板帶肋梁底部原有竹節(jié)鋼筋,對(duì)其進(jìn)行抗拉試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn),試驗(yàn)板帶肋梁底部原有竹節(jié)鋼筋材料性能指標(biāo)接近于HPB235級(jí)鋼筋。依據(jù)JG/T289—2010《混凝土結(jié)構(gòu)加固用聚合物砂漿》、GB/T17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》對(duì)該聚合物砂漿的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)試塊抗壓強(qiáng)度分別為40.4、40.3、43.6MPa,抗折強(qiáng)度分別為8.1、8.6、7.5MPa。對(duì)聚合物砂漿與肋梁混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè),試驗(yàn)結(jié)果表明,聚合物砂漿與肋梁混凝土粘結(jié)強(qiáng)度主要介于1.01~1.19MPa,個(gè)別為1.54、1.93MPa。
3試驗(yàn)結(jié)果
3.1試驗(yàn)現(xiàn)象1)試驗(yàn)板帶1加固前。第二級(jí)荷載(2.4kN/m2)加載完成后西側(cè)邊肋距C軸支座0.5m處出現(xiàn)剪切斜裂縫,最大裂縫寬度為3mm,裂縫長(zhǎng)度為0.3m(以下稱為1號(hào)裂縫);東側(cè)邊肋距D軸支座0.3m處剪切裂縫,最大裂縫寬度為2mm,裂縫長(zhǎng)度為0.3m(以下稱為2號(hào)裂縫);東側(cè)邊肋距C軸支座1.2m處剪切裂縫,最大裂縫寬度1.5mm,裂縫長(zhǎng)度0.3m;第四級(jí)荷載(4.8kN/m2)加載完成西側(cè)邊肋跨中掉小空心磚磚塊、掉渣;第五級(jí)荷載(6.0kN/m2)加載完成后板底掉渣明顯,1號(hào)裂縫最大裂縫寬度為4mm。靜停12h后,1號(hào)裂縫向支座延伸0.7m,最大裂縫寬度為0.3mm;2號(hào)裂縫長(zhǎng)度為0.5m;西側(cè)邊肋D軸支座處出現(xiàn)剪切斜裂縫,最大裂縫寬度為2mm,裂縫長(zhǎng)度為0.9m。試驗(yàn)板帶1加固前荷載試驗(yàn)現(xiàn)象詳見(jiàn)圖9a。由試驗(yàn)現(xiàn)象可見(jiàn),密肋空心磚樓板加固前肋梁內(nèi)未配置抗剪鋼筋,在較大荷載作用下易產(chǎn)生剪切裂縫。2)試驗(yàn)板帶1加固后。試驗(yàn)板帶1加固后荷載試驗(yàn)加載及卸載過(guò)程中肋梁混凝土及后抹聚合砂漿無(wú)開(kāi)裂及剝落現(xiàn)象,試驗(yàn)板帶1加固前荷載試驗(yàn)肋梁出現(xiàn)的裂縫也未發(fā)展。試驗(yàn)板帶1加固后荷載試驗(yàn)現(xiàn)象見(jiàn)圖9b。3)試驗(yàn)板帶2加固后。第三級(jí)荷載(3.6kN/m2)加載完成后西側(cè)小肋靠C軸支座處肋梁出現(xiàn)沿鋼筋鋪設(shè)方向混凝土開(kāi)裂現(xiàn)象,最大裂縫寬度為0.25mm,裂縫長(zhǎng)度為0.45m;第四級(jí)荷載(4.8kN/m2)加載完成后中間肋梁跨中底部混凝土沿鋼筋鋪設(shè)方向出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象,最大裂縫寬度為0.2mm,裂縫長(zhǎng)度為0.1m。
3.2荷載-撓度曲線試驗(yàn)板帶荷載-跨中撓度曲線見(jiàn)圖6,圖6括號(hào)內(nèi)荷載等級(jí)適用于試驗(yàn)板帶1加固前的情況。由圖10可見(jiàn),對(duì)于試驗(yàn)板帶1加固前后而言,第一級(jí)荷載(1.2kN/m2)加載至第四級(jí)(4.8kN/m2)的荷載-跨中撓度曲線呈直線且基本一致,表明試驗(yàn)板帶1處于彈性階段且加固前后剛度基本一致;加載至第五級(jí)荷載(6.0kN/m2)時(shí),試驗(yàn)板帶1加固前后的跨中撓度分別為3.43、3.02mm,試驗(yàn)板帶1加固后跨中撓度比加固前降低了12%,表明試驗(yàn)板帶1加固后的剛度有所提高。對(duì)于試驗(yàn)板帶1加固后與試驗(yàn)板帶2加固后而言,整個(gè)加載過(guò)程中,試驗(yàn)板帶2加固后的跨中撓度均明顯小于試驗(yàn)板帶1加固后的跨中撓度,加載過(guò)程中試驗(yàn)板帶2加固后的跨中撓度比試驗(yàn)板帶1加固后分別降低了43.2%~55.3%,表明試驗(yàn)板帶2加固后的剛度較試驗(yàn)板帶1加固后有明顯提高,原因是試驗(yàn)板帶1加固時(shí)通長(zhǎng)更換的鋼筋與肋梁混凝土的粘結(jié)力較試驗(yàn)板帶2未更換鋼筋區(qū)域的粘結(jié)力有所降低,試驗(yàn)板帶1加固后的通長(zhǎng)更換鋼筋與肋梁混凝土的共同作用效果較試驗(yàn)板帶2加固后有所下降,進(jìn)而影響了試驗(yàn)板帶1加固后的剛度。
3.3鋼筋應(yīng)變?cè)囼?yàn)板帶荷載試驗(yàn)肋梁底部受力鋼筋應(yīng)變變化情況見(jiàn)圖7。由圖7可見(jiàn),加載過(guò)程中,試驗(yàn)板帶跨中肋梁底部受力鋼筋一直處于受拉狀態(tài)且應(yīng)變逐級(jí)增大,表明加固后通長(zhǎng)或局部更換鋼筋能夠有效傳力;試驗(yàn)板帶1加固后及試驗(yàn)板帶2加固后支座附近處的肋梁底部縱向鋼筋在加載及卸載過(guò)程中一直處于受壓狀態(tài),表明支座對(duì)樓板的約束作用較強(qiáng)。
4試驗(yàn)結(jié)論
1)密肋空心磚樓板加固前肋梁內(nèi)未配置抗剪鋼筋,在較大荷載作用下易產(chǎn)生剪切裂縫。2)支座對(duì)密肋空心樓板的約束作用較強(qiáng)。3)后抹聚合物砂漿與原肋梁混凝土粘結(jié)效果好,能有效阻止加固后密肋空心磚樓板開(kāi)裂。4)針對(duì)于肋梁底部局部存在混凝土保護(hù)層嚴(yán)重剝落、鋼筋存在明顯外露、嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象的密肋空心磚樓板可采用局部更換鋼筋并增設(shè)剪力銷后抹聚合物砂漿的方法進(jìn)行加固。局部更換鋼筋能夠與原鋼筋連接成為整體并能在荷載作用下有效傳力。采用此方法加固后,樓板的承載力及剛度均有所提高。5)針對(duì)于沿跨度范圍內(nèi)普遍存在肋梁底部混凝土保護(hù)層嚴(yán)重剝落、鋼筋存在明顯外露、嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象的密肋空心磚樓板可采用通長(zhǎng)更換鋼筋并增設(shè)剪力銷后抹聚合物砂漿的方法進(jìn)行加固。
作者:李軍華劉剛武啟明單位:天津市公用公房經(jīng)營(yíng)管理處天津住宅科學(xué)研究院有限公司