新老混凝土加固PPT

1、桥梁诊断与加固 之新老混凝土加固法汇报人：组员：目录1 绪论2 新旧混凝土粘结性能的影响因素及粘结机理3 新旧混凝土组合构件结构设计原理4工程实例 绪 论 在人为和自然环境作用下，混凝土结构物难免会出现各种各样的问题，比如混凝土压碎、破损、空洞等，这就需要对构件进行修补；而且，随着使用荷载的不断增加及荷载等级的提高或原构件由于长期运营造成承载能力的降低，原构件已无法满足现在或未来承载能力的需求，这就需要对原构件进行加固，以保持或提高构件的承载能力。 在原混凝土构件上补加适当钢筋并现浇混凝土，从而增大混凝土构件的截面，提高构件的承载能力，这种方法在混凝土结构加固中称为增大截面加固法。无论哪一方面

2、都涉及到新旧混凝土粘结问题，新旧混凝土粘结性能是保证两者共同受力、协同工作以及耐久性的关键。1.绪论绪论新旧混凝土粘结性能的影响因素及粘结机理2.新旧混凝土粘结性能的影响因素及粘结机理粘结微结构模型及粘结机理影响因素新旧混新旧混凝土影凝土影响因素响因素界面粗糙度界面剂、粘结方位新旧混凝土技术性能及龄期植筋2.1 新旧混凝土的影响因素新旧混凝土的影响因素界面粗糙度是影响新旧混凝土粘结性能的主要因素，界面粗糙度取决于界面处理方式，目前界面处理方法除了常用的人工凿毛法、钢丝刷毛法、机械凿毛法，还有喷砂法、铣刨法、高压水射法、化学酸蚀法以及最近提出的切槽法等。根据试验研究，在一定的粗糙度范围内，结合面

3、粘结强度随着界面粗糙度的增大而不断增大，但当界面粗糙度超过一定限值之后，构件容易在界面产生剪断，因此，应控制界面的粗糙度在一个合适的范围之内。界面粗糙度一般以灌砂法测定界面平均深度作为评价指标，具有相同结果但测量复杂的方法还有凹凸仪法等方法，另外还有极少应用的分数维法等方法。2.11 界面粗糙度界面粗糙度界面处理后，涂刷合适的界面剂可以有效地提高界面的粘结强度，目前使用的界面剂主要有水泥净浆、水泥砂浆、膨浆、粉煤灰改性水泥砂浆等。2.12 界面剂、粘结方位界面剂、粘结方位新旧混凝土粘结方位对界面粘结性能有较大影响，根据试验研究，在旧混凝土顶面粘结新混凝土其强度明显要高于侧面、斜上、斜下面，而底

4、面粘结的效果最差。旧混凝土本身的技术性能是保证新旧混凝土粘结质量的前提，若旧混凝土本身质量较差，粘结面破坏就容易出现在旧混凝土一侧，旧混凝土从而成为薄弱环节。新混凝土强度等级宜比旧混凝土提高一级，根据试验研究，通过提高新混凝土的强度来提高界面粘结强度是不经济的。另外，对于修补的旧混凝土结构来说，一般龄期都比较长，新旧混凝土之间有较长的龄期差，两结构之间必然产生粘结收缩应力，该应力甚至会将粘结面撕开，建议采用碳纤维混凝土、钢纤维混凝土或采用微膨胀混凝土等特殊混凝土来减少新旧混凝土的收缩徐变差，降低收缩徐变错动力。2.13 新旧混凝土技术性能及龄期新旧混凝土技术性能及龄期无论采用何种界面剂、何种界

5、面处理方法，没有植筋的粘结面粘结强度一般均低于整体浇筑构件，而且常常出现粘结面分层破坏现象，通过粘结面植筋可以增强新旧混凝土的机械粘结力，限制界面的分层破坏。纯新旧混凝土粘结界面的破坏为脆性破坏，植筋达到一定深度并锚固后，新旧混凝土粘结破坏为延性破坏，其承载能力也明显提高。2.14 植筋植筋植筋构件的粘结能力除与前述因素有关外，还与植筋深度、植筋强度、植筋与混凝土的粘结、植筋率等因素有关。2.2 新旧混凝土的粘结微结构模型及粘结机理新旧混凝土的粘结微结构模型及粘结机理Emmons，P.H.等人提出的三区粘结模型，粘结界面分为三个层次：新混凝土区、界面区、老混凝土区。如下图所示：2.2 新旧混凝

6、土的粘结微结构模型及粘结机理新旧混凝土的粘结微结构模型及粘结机理李庚英，谢慧才等人提出的三区粘结模型，粘结界面分为三个层次：渗透层、反应层、渐变层。如下图所示：2.2 新旧混凝土的粘结微结构模型及粘结机理新旧混凝土的粘结微结构模型及粘结机理赵志方，周厚贵等人提出双界面多层区粘结模型，该模型分为三个区：新混凝土区、老混凝土区、新旧混泥土粘结过渡区。如下图所示：2.2 新旧混凝土的粘结微结构模型及粘结机理新旧混凝土的粘结微结构模型及粘结机理王振领等人提出五区三层粘结模型，该模型考虑了植筋的影响，将新旧混凝土粘结构件分为五个区：老混凝土区、老混凝土植筋影响区、新旧混泥土过渡区、新混凝土植筋影响区和新

7、混凝土区。如下图所示：2.21 无植筋新旧混凝土粘结机理无植筋新旧混凝土粘结机理无植筋新旧混凝土粘结界面，其结合面粘结力的来源主要有3种：机械咬合力、范德华力和化学作用力。机械咬合力主要来源于两个方面：界面层的水化产物在旧混凝土中生长，或伸入到旧混凝土的空隙中从而形成致密结构，以及旧混凝土中未水化或未完全水化部分在新混凝土生长。由于旧混凝土表面非常粗糙而形成的机械咬合力。范德华力主要是由新旧混凝土中的晶体之间分子相互作用而引起的。化学作用力主要来源是由旧混凝土中的水泥水化产物与界面剂反应，生成新的物质将新旧混凝土粘结在一起。2.21 植筋新旧混凝土粘结机理植筋新旧混凝土粘结机理对于界面植筋的新

8、旧混凝土粘结构件，在荷载初期、新旧混凝土粘结界面未开裂之前，界面粘结力同无植筋界面；当粘结面破坏后，界面粘结力基本靠植筋来承担，由于破坏面具有一定的粗糙度，因此界面出现平行于粘结面和垂直于粘结面的滑移趋势，植筋产生拉力来限制界面的张开，并通过产生界面摩擦力来抵抗粘结面剪力，同时植筋也承担一部分剪力。新旧混凝土组合构件结构设计原理3.新旧混凝土组合构件结构设计原理新旧混凝土组合构件结构设计原理新旧混凝土粘结构件的抗剪性能是保证受弯构件共同工作、整体受力的关键，但目前新混凝土粘结面抗剪能力计算公式均是通过试验获得的，而且大部分试验是通过小构件试验获得的，构件的数量比较少，且考虑的因素不一样。3.1

9、 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算对于界面植筋的新旧混凝土粘结构件，由于植筋粘结性能与植筋深度、植筋强度、植筋与混凝土的粘结以及植筋率有关，其粘结面抗剪承载能力往往难以准确计算，特别是植筋深度在构件较薄的时候难以保证。对于界面植筋的新旧混凝土粘结构件，由于植筋粘结性能与植筋深度、植筋强度、植筋与混凝土的粘结以及植筋率有关，其粘结面抗剪承载能力往往难以准确计算，特别是植筋深度在构件较薄的时候难以保证。3.11新旧混凝土抗剪计算公式新旧混凝土抗剪计算公式计算公式一：国内规范给出的结合面抗剪强度计算式目前规范认为：影响组合梁结合面受剪承载力的主要因素为混凝土强度、箍筋

10、配筋率、钢筋抗拉强度，当配筋率大于或等于0.001时，结合面抗剪强度试验回归式为：3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算计算公式二：王少波、张雷顺等人提出的结合面抗剪强度计算式3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算计算公式三：王振领等人提出的结合面抗剪强度计算式3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算3.12新旧混凝土抗剪计算理论新旧混凝土抗剪计算理论计

11、算基本假定3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算截面受压混凝土的应力图形简化为等效矩形应力块，当强度等级为 C50及以下的混凝土取 =0.8，强度等级为 C80 的混凝土取 =0.74，中间强度等级按直线内插取得；矩形应力块等效应力强度取混凝土轴心抗压强度设计值fcd ；截面受拉混凝土的抗拉强度不予考虑；平截面假定，即构件弯曲后其截面仍保持平面。受压区混凝土的极限压应变cu ，当强度等级为 C50 及以下的混凝土取cu =0.0033，强度等级为 C80 的混凝土取cu =0.003，中间强度等级按直线内插取得；极限状态计算时，受拉区钢筋应力取其抗拉强度设计值

12、fsd或fpd（小偏心受压构件除外）；受压区或受压较大边钢筋应力取其抗压强度设计值fsd 或fpd； 新增钢筋应变按截面平截面假定确定，新增钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但是不大于其强度设计值；3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算偏安全地取新旧混凝土组合构件的正截面相对界限受压区高度与整体截面的相对界限受压区高度相同，即正截面相对界限受压区高度 b取公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范表 5.2.1 规定。3.12新旧混凝土抗剪计算理论新旧混凝土抗剪计算理论作用效应组合注意事项3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪

13、计算第二阶段：在新浇混凝土层达到强度标准值之后，作用由新旧混凝土组合构件承担，新旧混凝土组合构件按整体构件计算，作用应考虑组合构件自重、二期荷载以及使用阶段可变作用等。第一阶段：在新浇混凝土层达到强度标准值之前，作用主要由旧混凝土构件承担，作用应考虑旧混凝土构件自重、新浇混凝土自重、施工荷载以及其它附加荷载；3.12新旧混凝土抗剪计算理论新旧混凝土抗剪计算理论加固截面位于受弯构件受压区3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪

14、计算3.12新旧混凝土抗剪计算理论新旧混凝土抗剪计算理论加固截面位于受弯构件受拉区3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算3.13构造要求构造要求材料及尺寸要求3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算采用植筋技术时，桥梁主要构件的混凝土强度等级不得低于 C25，其它构件混凝土强度等级不得低于 C20；新混凝土强度宜比旧混凝土高一个等级，且不低于 C25；新浇混凝土层最小厚度对梁和受压构件不

15、宜小于 150mm，对板不宜小于100mm；当新浇混凝土层厚度小于 100mm 时，可采用细石混凝土或高性能抗拉复合砂浆，在结构尺寸复杂或新浇混凝土施工条件差的情况下，可采用自密实或微膨胀混凝土; 3.13构造要求构造要求结合面处理要求3.1 新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算新旧混凝土组合构件结合面抗剪计算结合面处理效果应满足所选用结合面计算公式的使用条件。植筋计算应在设计和构造上防止混凝土出现压碎破坏，但是目前已有的植筋计算方法并未考虑新旧混凝土粘结抗剪的问题，对此也未有充分可用的研究成果。在植筋深度达到钢筋屈服破坏的条件下，对于植入钢筋配筋率小于 0.3%的新旧混凝土结合抗剪试件，其破坏形式为植入钢筋屈服破坏；植入钢筋配筋率高于 0.3%的新旧混凝土结合抗剪试件，其破坏形式为剪切面的混凝土压碎破坏。