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【轉】什么是磚石結構體內隱形修復加固技術?

來源:中國建筑加固改造與病害處理網 瀏覽:521次 發布日期: 2018-05-22 14:10

體內隱形修復,顧名思義,是在建筑構件體內實施,且構件表面不受改變的修復方法。其修復的目的,是在保護建筑原立面風貌的基礎上,增強原構件的承載能力,提升建筑物的使用荷載、提高建筑物的抗震等級以及延續原建筑的使用壽命。


修復加固技術的
載體:錨桿


錨桿,常用于礦山巷道的支護,工程技術中也會用于隧道、壩體的加固。此類錨栓一端與工程構筑物連接,另一端深入地層,利用與土層的粘結摩擦作用,增加錨固體的承壓能力,防止錨固體滑動、坍塌,起到加固作用。


修復加固方法


1、落架大修,整體拆除,對破損構件進行置換。


2、增大截面法;置換混凝土法;粘貼鋼板(外粘型鋼)法;粘貼纖維復合材料法;體外預應力法;增設支點法等。


以上這兩大類修復加固方法均需要對原建筑外立面進行改變,我們可以統稱為建筑體表修復加固技術。

技術應用原理

體內隱形修復錨桿加固技術,是將錨桿植入到原建筑磚石構件體內,改變原磚石結構的受力形式,不破壞或改變原建筑立面,同時增強了原構件的整體承載能力和抗震能力。


體內隱形修復錨桿加固技術為保護原建筑外觀、延續建筑物壽命提供了切實可行的實施辦法,對有著嚴格要求保護外觀歷史風貌的文物古跡尤為適合。


錨桿修補墻體斷裂處示意


使用材料


1、水泥灌漿料


原材料產自德國,含有經過篩選的級配骨料和其它成分混合的水泥材料,在與水混合后形成泵送漿液,可以自由流動,能有效的穿透襯套,使漿液與原磚石材料緊密結合,在混合材料中添加有反收縮添加劑,使得該材料具有強度高、不收縮的特點。



水泥灌漿料凝固、硬化后,在錨桿系統中起到了化學粘結和機械錨固的雙重受力效果,大大提升了桿件在原磚石構件里的受力性能,提高了原建筑構件整體的抗拉、抗剪強度。


2、襯套


襯套是由一種特殊的聚酯纖維編制而成的柔性管狀材料,擁有良好的膨脹性能,適用于各種鉆孔直徑和孔底深度。襯套的網狀設計可以將水泥灌漿料中粗骨料很好的包裹,同時允許飽含水泥的漿液充分穿過網眼,填滿孔洞,與磚石有效粘結,提升了原磚石結構的整體強度。


襯套的直徑從20mm到300mm,可以滿足不同設計的需求。



3、 金屬桿件


錨桿系統的抗剪能力大小取決于使用的金屬桿件材料。金屬桿件材料可選擇不銹鋼或碳素鋼材質,其形狀可以是獨立的桿件或鋼筋籠。如錨桿是圓形的,一定要選擇使用螺紋鋼或全牙螺桿。如果是方形截面材料,需要在錨桿的兩端各焊接一塊與鉆孔孔洞同樣大小的鋼板,以保證受力均勻。


實施步驟及安裝方式


1、對原建筑進行測繪、原構件強度進行檢測;


2、通過軟件進行分析、計算,擬定修復、補強設計方案,確定需要采用的桿件材料、尺寸;


3、根據現場情況,以及設計方案要求,擬定原建筑構件的支撐方案,以保證工程實施過程中不產生結構坍塌;


4、根據設計方案要求,明確鉆孔施工位置,采用無水干鉆、無錘擊應力的空心鉆孔;


5、將錨桿和襯套、排氣導管、光纖監測傳感器(根據項目監測需要)一并放入孔內;


6、將水泥灌漿料用水攪拌均勻,用壓力泵注入襯套內,直至漿液滿溢出洞口。


7、待漿液完全凝固后,拆除支護,實施完成。


應用范圍


體內隱形修復錨桿加固技術的運用范圍相當廣泛,可以運用在磚石結構建筑(包括空心斗墻結構、磚木結構)、近現代磚混建筑、磚石橋梁、磚石城墻、磚石古塔、石像、石碑、護坡擋墻。

應用實例

磚木結構修復

實例:中國臺灣旱溪樂成宮(媽祖廟)——1999年震后修復


A、震后災害說明


(1)承重山墻的破壞模式

承重山墻的水平側向應力破壞模式。山墻頂端與桁檁的結合點附近有裂紋產生。究其主因,主要是桁檁受到屋頂的荷重,當地震來臨時震波會造成桁檁與山墻同時發生位移;但是山墻與擺動的幅度、頻率與桁檁、山墻皆不同,在此情況下桁檁與山墻的結合點便容易造成脫榫,進而造成應力集中現象,產生裂紋。


不同結構體的分裂、破壞模式。不同的結構體同時受到地震波,由于搖擺幅度不同,因此構造上容易產生破壞。這些現象在山川殿與兩廊、正殿與拜殿、護龍與過廊之間特別明顯。



水平力造成角隅開裂現象。地震所帶來的水平力直接落在山墻,山墻會有左右搖晃的狀況發生。但是山墻的構造為紅磚疊砌,結構本身并無抗拉能力;因此結構體在搖晃時,灰漿的黏著力極易被破壞,角隅便會發生開裂,此現象特別嚴重。


(2)木構架位移現象

柱體側向移動。樂成宮內產生移動的柱體,以木柱與石柱不同材質結合為主。由于為不同材質的組合形式,大多采用公母榫頭接合或平置無榫頭的模式組合;這樣的組合方式,在遭遇較大的側向力時,容易造成位移發生,進而會促使柱身傾斜以及整體構架歪斜。


次間位置木構架與山墻接合部位。當柱體位移、柱身傾斜、整體構架歪斜時,木構架便容易與山墻產生脫離于位移。此現象為地震力對于傳統建筑造成破壞的常見現象,也為主要的因素;然而,這些狀況卻是造成頂部屋面塌陷的主因。


B、修復辦法


桁檁與山墻接頭部位:34 處。磚構造水平部分243m,磚構造垂直部分543m,總計:786m。


紅色為植入錨桿位置


磚石拱橋修復

實例:Pont telpyn橋——洪水后修復


A、災害說明


(1)橋墩與基礎接觸部位因洪水沖拭,導致土體流失,橋面產生塌陷。



(2)因水流水平推力影響,且橋墩處土體流失引起橋面應力破壞,導致橋面中間部位產生貫穿裂縫。



B、修復辦法


(1)  穩固土體,在橋墩和土體連接部位橫向植入錨桿;

(2) 為增強橋面水平方向承載,沿橋面傾斜向下植入錨桿;

(3)為增強拱面方向承載,在拱橋內向上植入錨桿。


通過英國交通檢測部門所做的TRL試驗,體內隱形修復錨桿加固技術在磚石拱橋上的運用,可有效的將原橋面承載20噸提升至45噸。


拱形模型的負荷和唯一比較顯示出強度得到明顯提升


磚石城墻修復

實例:英國切斯特城墻——修繕保護


A、修繕說明:對墻體進行穩固處理



B、修復辦法:對墻體磚石進行水平和垂直方向貫穿式植入錨桿

 

技術優勢


1、不同的項目定制設計,根據項目實際情況,具體分析,確定實施方案;


2、快速施工,且施工后不可見,適合文物古跡立面保護要求


3、無水、無錘擊應力鉆孔,不會對強度已經較弱的基材帶來二次損毀


4、使用壽命持久,具有防火能力;


5、具備水泥漿的特性,和原磚石構件粘接緊密


6、磚石基材強度較弱時,仍可以較好的固定,提高了基材的整體強度;


7、水泥漿體流淌速度和攔截制,保證實施的有效性;


8、適用性廣,對建筑和橋梁、城墻、石塔、石像、擋墻護坡均可有效使用;


9、高精度品質監控。在整個補強實施過程中,以及項目完成交付后,均可通過探測儀器和內置光纖傳感器進行實時監測其安全性和有效性


10、已被世界遺產組織官方認可,能有效的進行結構修補。



體內隱形修復錨桿加固技術,是針對文物古跡保護、修復所研發的防震補強技術。可有效的將建筑構件內部已遭破壞的結構受力體系重新調整,以此提升原構件的承載、抗震能力。該技術所采用的錨桿材料完全隱藏于建筑構件體內部,是一種對于建筑物外觀完全無需顧慮的結構補強工法。完全適用于我國磚石結構文物古跡的修復、保護領域,如古建筑(包括民國建筑)、古塔、古石拱橋梁等,相比現階段國內所使用的結構體表修復保護技術,體內隱形修復錨桿加固技術真正達到了梁思成先生所說“修舊如舊”保護中華文化遺產的理念。



(文稿支持 / 江蘇筑镹營造科技有限公司   汪方勇)





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