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        固強大講堂文章

          一種新型磚混結構加固修復系統的介紹

          瀏覽次數:2002

          一種新型磚混結構加固修復系統的介紹
           

            摘要:介紹了一種新型的磚混結構的加固修復系統,對其功能、工程應用方面做了較詳細的闡述,可供同類磚混結構加固修復時參考使用。
          1、前言
            對在用的磚混結構進行可靠性鑒定,認為其承載力或抗震性能不滿足現行國家設計規范要求,或進行增層設計時,常常需要對原磚混結構進行加固補強,以滿足安全要求。承載力不滿足要求時,傳統的加固方法包括:增大截面法、組合砌體加固法、FRP加固法、外包鋼加固法、錨桿靜壓樁加固法等。增大截面法和組合砌體加固法占用使用面積較多,影響使用功能,常受到建筑上的限制;外包鋼加固法和FRP加固法則兩端的錨固要求較高;錨桿靜壓樁加固法適用于地基加固或托換處理。本文介紹的是一種新型的磚混結構加固系統:Helifix無應力磚混加固修復系統。無應力磚混加固修復技術能針對磚混結構因開裂、失效及由于地震、環境及荷載引起的應力增加導致的承載力不足進行修復,為磚混結構提供迅速、靈活、經濟的修復技術。Helifix系統可提供磚混結構無應力的水平平縫加固,裂縫修補,多種連接技術,包括新舊墻體的無應力連接技術、不同材料在不同位置的無應力連接技術等。Helifix系統的產品已成功應用在房屋、塔樓、教堂和橋梁等各種類型的磚混結構中,可為磚混結構加固修復和新舊墻體的連接提供經濟和無破損的方案。
          2、功能介紹
            Helifix加固修復系統產品主要包括:修復墻體用的鋼棒:Helibar(奧氏體不銹鋼304級和316級),有4、5、6、8mm四種直徑;修復墻體用的連接件:BowTie(8mm)、CemTie(8mm和10mm)、RetroTie(6mm和8mm)、DryFix(8mm和10mm)、CemenTie(6mm)、ResiTie(6mm);修復墻體用的粘結劑和工具:TE裂縫粘結劑、Helibond水泥漿、PolyPlus樹脂;金屬探測器、內窺鏡、Helibond工具、PolyPlus工具;新建墻體的連接件:TimTie、TurboTie、MorTie、StarTie;不同材料的連接件:InSkew固定件、TurboFast多功能固定件、Terra Cotta Tie陶土連接件、Helibar Staple;墻體的抗震連接器:專門的Helifix Seismic Connector。 2.1磚混結構建筑物無應力加固修復技術
            Helifix系統可為磚混結構提供無應力的水平平縫加固,將螺旋狀不銹鋼棒Helibar埋入磚混結構從而在內部建立可承受荷載的梁,與Helifix其余的連接件和固定件的結合使用,可實現橫向和豎向的抑制使整個結構形成整體,為大部分磚混結構提供全面、無破損和經濟的加固修復技術。Helifix系統對于磚混結構建筑物加固修復的主要功能如下:重新連接縱橫墻; 托梁與磚墻的連接; 修復斷裂的磚墻; 重新連接內外墻;修復磚拱過梁; 修復轉角和洞口處的裂縫; 托梁側面與磚墻連接; 新建磚梁; 裂縫修補; 修復或新建過梁;空心墻連接; 屋頂托梁與磚墻連接;如圖1所示。
            Helifix系統也可用于磚混結構的上部托換,將混凝土墊塊放在結構的轉角處或指定的位置處,Helifix系統就可以在磚石結構中建立多道支撐梁,這樣就能在墊塊間形成明顯的跨度來重分布荷載,這樣可使總體的托換成本相應減少。
            Helifix系統對于磚混結構建筑物加固修復的施工過程:
            在加固修復方案定好之后,Helifix系統的施工是非??旖莸?。在結構砂漿層按照預定的深度和尺寸切割出狹槽,將相同長度的奧氏體不銹鋼HeliBar棒使用HeliBond水泥漿埋入,形成加固的磚混梁,這些不銹鋼棒可以彎曲以適應拐角。我們通常用的粘結劑是HeliBond水泥漿,但在要求強度迅速達到標準,例如在過梁修復的情況下,則可使用PolyPlus樹脂。對很長的墻體,可采用搭接的長不銹鋼棒進行加固。施工結束后建筑物幾乎看不出修復痕跡,在施工過程中建筑物的主人也不用搬出來。

           zwbzm2014.6.12-02.jpg

          2.2 磚混結構橋梁、隧道無應力加固修復技術

            磚混結構橋梁由于年代久遠、氣候侵蝕和荷載引起的應力增加導致出現各種各樣的問題。許多橋梁使用已經超過100年,因此出現了許多問題,包括砌磚碎裂、拱腹開裂和磚拱斷裂等。公路、鐵路隧道也遇到同樣的問題,由于滲水、振動、因地基變動和新增靜荷載引起的荷載變化導致。另外,許多列入保護的結構要求進行合理的、無破損的修復,使結構的外觀不受影響。
            傳統的修復方式,例如噴射混凝土、澆筑混凝土襯砌或拆除重建都耗時昂貴,且影響正常使用,如鐵路和公路的運營。Helifix系統已發展成熟,它可以增加橋梁或隧道的承載力,解決所有常見的問題,實驗證明經過加固后結構承載力可達加固前的兩倍以上['1']。
            Helifix系統對于磚混結構橋梁、隧道加固修復的主要功能如下:拱腹建梁及連接; 橋墩裂縫修補; 橋墩與壓頂石的連接; 建梁與連接; 拱肩的連接; 碎磚的連接; 磚拱斷裂的連接;如圖2所示。
            通過Helifix系統的加固修復,可成功地解決磚混結構失效的問題,包括拱肩側移、磚拱斷裂、磚石分層、磚拱和拱腹膨脹、橋墩和翼墻開裂、磚石松動和開裂、壓頂石松動以及隧道內層失效等問題,修復過程中不產生額外應力,對結構不造成損傷
            Helifix系統對于磚混結構橋梁、隧道加固修復的施工過程:
            加固修復方案定好之后,將Helibar鋼棒用HeliBond水泥漿埋入拱腹和拱肩預先切割好的狹槽內,根據實際要求決定數量。與CemTie連接件或DryFix連接件組合使用,可為磚混橋梁和隧道的失效或承載力不足提供多種可靠的加固修復方案。
            裂縫修補是將Helibar鋼棒穿過裂縫用用HeliBond水泥漿或PloyPlus樹脂埋入狹槽內,這樣可在緊固磚混結構的同時將荷載重分布,防止裂縫再產生。
          2.3磚混結構抗震新技術
            為了滿足磚混結構現在的抗震要求或修復升級現有結構,表面連續加固的方法越來越被常用。Helifix系統提出了一種新的抗震加固技術,將抗震連接器(Seismic Connector)與砂漿層內的DryFix連接件相固定,不銹鐵絲穿過抗震連接器用Helibond水泥漿埋入預先切割好的灰縫中,這樣就形成了灰縫和磚混之間的機械連接,如圖3所示。
            Helifix系統對于磚混結構抗震加固的施工過程:

           

            在磚混結構表面,選擇8mm直徑的DryFix連接件安裝位置,最好選在平縫與豎縫的交叉點處,這樣可盡量減小對結構的破損;鉆定位孔,外部擴大孔直徑至11mm以容納抗震連接器;在砂漿層切槽,建議采用金剛鉆切割機和真空吸塵器,確認沒有砂漿和灰塵留在槽內,然后用清水敷濕;安裝DryFix連接件,然后將抗震連接器與其完全結合,且孔保持水平;將鐵絲穿過相鄰的抗震連接器,用Helibond水泥漿灌入抗震連接器中,將Helibond水泥漿灌入槽內,確保鐵絲被完全植入。

           

          2.4 無應力連接技術
          2.4.1新建墻體的無應力連接技術
            StarTie采用特殊的螺旋式不銹鋼設計,是一種創新的墻體連接件,它可提供新舊墻體的無應力連接技術,無論是增加內外墻、新砌十字墻、拆除破損墻和恢復及延伸舊墻均有效,適用于所有常用的建筑材料。
          StarTie連接技術的施工過程:
            在新建墻體時,如果現有的墻體采用的是輕集料磚,StarTie連接件可直接鉆入現有墻體中,而另一端留在新建墻體的砂漿層內。如果現有墻體采用的是實心磚或混凝土,則必須先在現有墻體上鉆一個6mm的定位孔,然后將StarTie連接件安裝進去,另一端留在新建墻體的砂漿層內。
          2.4.2 多種材料的無應力連接技術  
          Turbofast多功能固定件可以將木材固定到磚混結構和混凝土結構的不同位置上。它通??捎糜诒谀_板、護墻板、相框、門框、窗框、櫥柜壓條、石膏板壓條、干掛面磚和天花板等的固定;InSkew可用于磚混結構屋頂壓條的固定,安裝時依次穿過屋面壓條、保溫層直至深

           


           

          3、工程應用
             問題1:在英國的Hampstead有一座100英尺高的鍋爐煙囪,由于年代久遠和氣候侵蝕,產生了許多豎向裂縫,磚柱也不穩定,石雕也松動了。
             解決辦法:該工程由英國TRAC公司負責施工,施工時采用沿繩滑下法施工,在煙囪四周的磚墻灰縫中自上而下每隔12塊磚埋入一對HeliBar

           


           

               問題2:在英國Seaham的道爾頓泵站是一座二級保護建筑,由于機器嚴重的振動,已經導致了山墻端部的分離和主體結構的開裂,部分地方裂縫寬度達到厘米寬。因此迫切需要對結構采用無破損方案進行修復。
               解決辦法:Helibeam系統是英國遺產協會推薦的中意和劃算的修復方案。為了穩定和加固結構,將HeliBar不銹鋼棒埋入沿主體結構四周不同高度處的磚墻灰縫中,該結構有20m高,底部墻體厚度達900mm,這樣就在磚墻內部建立了能夠承重的梁。對磚墻的裂縫修補采用了可彎角的10mm直徑的Cemties進行。如圖6所示。

              問題3:在英國Chelmsford有一座鐵路高架橋,由于年代久遠、氣候侵蝕及每天330輛火車的加速減速等因素影響,在磚拱部位出現了嚴重的裂縫,部分磚砌體出現了分化,部分灰縫也失效了。
              解決辦法:該工程由英國AC公司負責施工,為修補裂縫、加固磚砌體及重分布結構荷載,大約將4000m長的HeliBar不銹鋼棒埋入16個9.5m跨的磚拱中;為確保結構安全,在橋墩和個別磚拱處安裝了大約3500個Cemties,對有缺陷的灰縫進行了重新勾嵌。如圖7所示。

               4.Helifix無應力磚混加固修復系統是一種新型的磚混結構加固修復系統,它可對磚混結構因開裂、失效及由于地震、環境及荷載引起的應力增加導致的承載力不足進行加固修復,為其提供迅速、靈活、經濟的加固修復技術。該技術在英國已經被廣泛地應用在房屋、塔樓、教堂和橋梁等各種類型磚混結構的加固修復工程中了,是被英國遺產協會推薦的技術。通過本文較詳細的介紹,希望能將此技術應用于國內同類磚混結構的加固修復工程中。


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            一種新型磚混結構加固修復系統的介紹
             

              摘要:介紹了一種新型的磚混結構的加固修復系統,對其功能、工程應用方面做了較詳細的闡述,可供同類磚混結構加固修復時參考使用。
            1、前言
              對在用的磚混結構進行可靠性鑒定,認為其承載力或抗震性能不滿足現行國家設計規范要求,或進行增層設計時,常常需要對原磚混結構進行加固補強,以滿足安全要求。承載力不滿足要求時,傳統的加固方法包括:增大截面法、組合砌體加固法、FRP加固法、外包鋼加固法、錨桿靜壓樁加固法等。增大截面法和組合砌體加固法占用使用面積較多,影響使用功能,常受到建筑上的限制;外包鋼加固法和FRP加固法則兩端的錨固要求較高;錨桿靜壓樁加固法適用于地基加固或托換處理。本文介紹的是一種新型的磚混結構加固系統:Helifix無應力磚混加固修復系統。無應力磚混加固修復技術能針對磚混結構因開裂、失效及由于地震、環境及荷載引起的應力增加導致的承載力不足進行修復,為磚混結構提供迅速、靈活、經濟的修復技術。Helifix系統可提供磚混結構無應力的水平平縫加固,裂縫修補,多種連接技術,包括新舊墻體的無應力連接技術、不同材料在不同位置的無應力連接技術等。Helifix系統的產品已成功應用在房屋、塔樓、教堂和橋梁等各種類型的磚混結構中,可為磚混結構加固修復和新舊墻體的連接提供經濟和無破損的方案。
            2、功能介紹
              Helifix加固修復系統產品主要包括:修復墻體用的鋼棒:Helibar(奧氏體不銹鋼304級和316級),有4、5、6、8mm四種直徑;修復墻體用的連接件:BowTie(8mm)、CemTie(8mm和10mm)、RetroTie(6mm和8mm)、DryFix(8mm和10mm)、CemenTie(6mm)、ResiTie(6mm);修復墻體用的粘結劑和工具:TE裂縫粘結劑、Helibond水泥漿、PolyPlus樹脂;金屬探測器、內窺鏡、Helibond工具、PolyPlus工具;新建墻體的連接件:TimTie、TurboTie、MorTie、StarTie;不同材料的連接件:InSkew固定件、TurboFast多功能固定件、Terra Cotta Tie陶土連接件、Helibar Staple;墻體的抗震連接器:專門的Helifix Seismic Connector。 2.1磚混結構建筑物無應力加固修復技術
              Helifix系統可為磚混結構提供無應力的水平平縫加固,將螺旋狀不銹鋼棒Helibar埋入磚混結構從而在內部建立可承受荷載的梁,與Helifix其余的連接件和固定件的結合使用,可實現橫向和豎向的抑制使整個結構形成整體,為大部分磚混結構提供全面、無破損和經濟的加固修復技術。Helifix系統對于磚混結構建筑物加固修復的主要功能如下:重新連接縱橫墻; 托梁與磚墻的連接; 修復斷裂的磚墻; 重新連接內外墻;修復磚拱過梁; 修復轉角和洞口處的裂縫; 托梁側面與磚墻連接; 新建磚梁; 裂縫修補; 修復或新建過梁;空心墻連接; 屋頂托梁與磚墻連接;如圖1所示。
              Helifix系統也可用于磚混結構的上部托換,將混凝土墊塊放在結構的轉角處或指定的位置處,Helifix系統就可以在磚石結構中建立多道支撐梁,這樣就能在墊塊間形成明顯的跨度來重分布荷載,這樣可使總體的托換成本相應減少。
              Helifix系統對于磚混結構建筑物加固修復的施工過程:
              在加固修復方案定好之后,Helifix系統的施工是非??旖莸?。在結構砂漿層按照預定的深度和尺寸切割出狹槽,將相同長度的奧氏體不銹鋼HeliBar棒使用HeliBond水泥漿埋入,形成加固的磚混梁,這些不銹鋼棒可以彎曲以適應拐角。我們通常用的粘結劑是HeliBond水泥漿,但在要求強度迅速達到標準,例如在過梁修復的情況下,則可使用PolyPlus樹脂。對很長的墻體,可采用搭接的長不銹鋼棒進行加固。施工結束后建筑物幾乎看不出修復痕跡,在施工過程中建筑物的主人也不用搬出來。

             zwbzm2014.6.12-02.jpg

            2.2 磚混結構橋梁、隧道無應力加固修復技術

              磚混結構橋梁由于年代久遠、氣候侵蝕和荷載引起的應力增加導致出現各種各樣的問題。許多橋梁使用已經超過100年,因此出現了許多問題,包括砌磚碎裂、拱腹開裂和磚拱斷裂等。公路、鐵路隧道也遇到同樣的問題,由于滲水、振動、因地基變動和新增靜荷載引起的荷載變化導致。另外,許多列入保護的結構要求進行合理的、無破損的修復,使結構的外觀不受影響。
              傳統的修復方式,例如噴射混凝土、澆筑混凝土襯砌或拆除重建都耗時昂貴,且影響正常使用,如鐵路和公路的運營。Helifix系統已發展成熟,它可以增加橋梁或隧道的承載力,解決所有常見的問題,實驗證明經過加固后結構承載力可達加固前的兩倍以上['1']。
              Helifix系統對于磚混結構橋梁、隧道加固修復的主要功能如下:拱腹建梁及連接; 橋墩裂縫修補; 橋墩與壓頂石的連接; 建梁與連接; 拱肩的連接; 碎磚的連接; 磚拱斷裂的連接;如圖2所示。
              通過Helifix系統的加固修復,可成功地解決磚混結構失效的問題,包括拱肩側移、磚拱斷裂、磚石分層、磚拱和拱腹膨脹、橋墩和翼墻開裂、磚石松動和開裂、壓頂石松動以及隧道內層失效等問題,修復過程中不產生額外應力,對結構不造成損傷
              Helifix系統對于磚混結構橋梁、隧道加固修復的施工過程:
              加固修復方案定好之后,將Helibar鋼棒用HeliBond水泥漿埋入拱腹和拱肩預先切割好的狹槽內,根據實際要求決定數量。與CemTie連接件或DryFix連接件組合使用,可為磚混橋梁和隧道的失效或承載力不足提供多種可靠的加固修復方案。
              裂縫修補是將Helibar鋼棒穿過裂縫用用HeliBond水泥漿或PloyPlus樹脂埋入狹槽內,這樣可在緊固磚混結構的同時將荷載重分布,防止裂縫再產生。
            2.3磚混結構抗震新技術
              為了滿足磚混結構現在的抗震要求或修復升級現有結構,表面連續加固的方法越來越被常用。Helifix系統提出了一種新的抗震加固技術,將抗震連接器(Seismic Connector)與砂漿層內的DryFix連接件相固定,不銹鐵絲穿過抗震連接器用Helibond水泥漿埋入預先切割好的灰縫中,這樣就形成了灰縫和磚混之間的機械連接,如圖3所示。
              Helifix系統對于磚混結構抗震加固的施工過程:

             

              在磚混結構表面,選擇8mm直徑的DryFix連接件安裝位置,最好選在平縫與豎縫的交叉點處,這樣可盡量減小對結構的破損;鉆定位孔,外部擴大孔直徑至11mm以容納抗震連接器;在砂漿層切槽,建議采用金剛鉆切割機和真空吸塵器,確認沒有砂漿和灰塵留在槽內,然后用清水敷濕;安裝DryFix連接件,然后將抗震連接器與其完全結合,且孔保持水平;將鐵絲穿過相鄰的抗震連接器,用Helibond水泥漿灌入抗震連接器中,將Helibond水泥漿灌入槽內,確保鐵絲被完全植入。

             

            2.4 無應力連接技術
            2.4.1新建墻體的無應力連接技術
              StarTie采用特殊的螺旋式不銹鋼設計,是一種創新的墻體連接件,它可提供新舊墻體的無應力連接技術,無論是增加內外墻、新砌十字墻、拆除破損墻和恢復及延伸舊墻均有效,適用于所有常用的建筑材料。
            StarTie連接技術的施工過程:
              在新建墻體時,如果現有的墻體采用的是輕集料磚,StarTie連接件可直接鉆入現有墻體中,而另一端留在新建墻體的砂漿層內。如果現有墻體采用的是實心磚或混凝土,則必須先在現有墻體上鉆一個6mm的定位孔,然后將StarTie連接件安裝進去,另一端留在新建墻體的砂漿層內。
            2.4.2 多種材料的無應力連接技術  
            Turbofast多功能固定件可以將木材固定到磚混結構和混凝土結構的不同位置上。它通??捎糜诒谀_板、護墻板、相框、門框、窗框、櫥柜壓條、石膏板壓條、干掛面磚和天花板等的固定;InSkew可用于磚混結構屋頂壓條的固定,安裝時依次穿過屋面壓條、保溫層直至深

             


             

            3、工程應用
               問題1:在英國的Hampstead有一座100英尺高的鍋爐煙囪,由于年代久遠和氣候侵蝕,產生了許多豎向裂縫,磚柱也不穩定,石雕也松動了。
               解決辦法:該工程由英國TRAC公司負責施工,施工時采用沿繩滑下法施工,在煙囪四周的磚墻灰縫中自上而下每隔12塊磚埋入一對HeliBar

             


             

                 問題2:在英國Seaham的道爾頓泵站是一座二級保護建筑,由于機器嚴重的振動,已經導致了山墻端部的分離和主體結構的開裂,部分地方裂縫寬度達到厘米寬。因此迫切需要對結構采用無破損方案進行修復。
                 解決辦法:Helibeam系統是英國遺產協會推薦的中意和劃算的修復方案。為了穩定和加固結構,將HeliBar不銹鋼棒埋入沿主體結構四周不同高度處的磚墻灰縫中,該結構有20m高,底部墻體厚度達900mm,這樣就在磚墻內部建立了能夠承重的梁。對磚墻的裂縫修補采用了可彎角的10mm直徑的Cemties進行。如圖6所示。

                問題3:在英國Chelmsford有一座鐵路高架橋,由于年代久遠、氣候侵蝕及每天330輛火車的加速減速等因素影響,在磚拱部位出現了嚴重的裂縫,部分磚砌體出現了分化,部分灰縫也失效了。
                解決辦法:該工程由英國AC公司負責施工,為修補裂縫、加固磚砌體及重分布結構荷載,大約將4000m長的HeliBar不銹鋼棒埋入16個9.5m跨的磚拱中;為確保結構安全,在橋墩和個別磚拱處安裝了大約3500個Cemties,對有缺陷的灰縫進行了重新勾嵌。如圖7所示。

                 4.Helifix無應力磚混加固修復系統是一種新型的磚混結構加固修復系統,它可對磚混結構因開裂、失效及由于地震、環境及荷載引起的應力增加導致的承載力不足進行加固修復,為其提供迅速、靈活、經濟的加固修復技術。該技術在英國已經被廣泛地應用在房屋、塔樓、教堂和橋梁等各種類型磚混結構的加固修復工程中了,是被英國遺產協會推薦的技術。通過本文較詳細的介紹,希望能將此技術應用于國內同類磚混結構的加固修復工程中。


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