粘貼鋼板加固法在提高碼頭承載能力中的應(yīng)用

邱明喜，李亞閣，劉文鋒

(1.武漢港灣工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，武漢 430400 ；2.海工結(jié)構(gòu)新材料及維護(hù)加固技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430400)

粘貼鋼板加固法在提高碼頭承載能力中的應(yīng)用

邱明喜1，2，李亞閣1，2，劉文鋒1，2

(1.武漢港灣工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，武漢 430400 ；
2.海工結(jié)構(gòu)新材料及維護(hù)加固技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430400)

結(jié)合碼頭結(jié)構(gòu)形式，采用粘貼鋼板加固法對(duì)碼頭軌道梁進(jìn)行加固，提高碼頭軌道梁承載力，使軌道梁能滿足新門機(jī)的荷載使用要求。介紹了粘貼鋼板加固法的工藝流程及對(duì)加固前后軌道梁承載力進(jìn)行了對(duì)比分析。

粘貼鋼板； 加固； 提高承載力

為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，船舶大型化發(fā)展成為水路運(yùn)輸?shù)内厔?shì)，為岸線資源使用發(fā)揮最大效益，提升碼頭能力，保證港口作業(yè)安全，對(duì)老舊碼頭加固改造成為必要。粘貼鋼板加固法有效提高結(jié)構(gòu)承載力，該方法操作簡(jiǎn)單，工期短，對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)外形和施工過(guò)程中的生產(chǎn)影響均較小。

1 工程概況

某泊位為高樁梁板結(jié)構(gòu)，共長(zhǎng)792.77 m、寬28.45 m，分為16個(gè)結(jié)構(gòu)段，共計(jì)139個(gè)排架。為了提高碼頭的裝卸能力及效率,某公司擬將該泊位現(xiàn)有的門機(jī)進(jìn)行更換，由現(xiàn)有的Mh-4-25(吊重10 t，最大幅度30 m)門機(jī)更換為(25 t-35 m)門機(jī)(最大起重量40 t，最大幅度35 m)。經(jīng)核算，更換為(25 t-35 m)門機(jī)后，該泊位的軌道梁的承載力不滿足使用要求，須采用粘貼鋼板法對(duì)該泊位軌道梁進(jìn)行加固。

2 粘貼鋼板工藝

軌道梁側(cè)面與底部采用粘貼鋼板的方法加固。粘貼鋼板施工在構(gòu)件混凝土缺陷修復(fù)完成后進(jìn)行，施工順序依次為對(duì)粘貼鋼板的部位打磨平整、清除表面浮塵、涂底膠、對(duì)貼碳鋼板進(jìn)行修補(bǔ)找平、粘貼鋼板并養(yǎng)護(hù)24 h達(dá)到固化。

軌道梁加固使用的鋼板，應(yīng)在加固工程現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行檢驗(yàn)，并應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

1)錨栓的植入深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，鉆孔深度偏差不應(yīng)大于5 mm。

2)目測(cè)鋼板邊緣的溢膠，色澤應(yīng)均勻，膠體應(yīng)固化。

3) 鋼板的有效黏結(jié)面積應(yīng)不小于95%。

3 正截面加固計(jì)算

1)軌道梁設(shè)計(jì)參數(shù)

下部為：5Φ22(預(yù)應(yīng)力)+2Φ22，As1=1 900 mm2，As2=760 mm2，as=60 mm，h0=1 440 mm；

箍筋：4Φ10@125，Asv=314 mm2，fyv=210 MPa；

水平鋼筋：Φ12@250，fyv=210 MPa；

前軌道梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，ft=1.27 MPa；

根據(jù)竣工圖， 軌道梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，α1=1.0，fc=11.9 MPa。

2)荷載

門機(jī)采用M25-35時(shí)，軌道梁跨中彎矩Mmax=2 401 kN·m。

3)抗彎承載力驗(yàn)算

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50367—2013)的規(guī)定，在矩形截面受彎構(gòu)件的受拉面粘貼鋼板進(jìn)行加固時(shí)，其正截面承載力應(yīng)符合下規(guī)定

(1)

(2)

(3)

x≥2a′

(4)

(5)

4)抗剪承載力驗(yàn)算

采用在前軌道梁側(cè)面增大截面的方法，增設(shè)1Φ12豎向鋼筋間距100 mm，新增混凝土截面面積54 500 mm2。

集中荷載作用下，前軌道梁的抗剪承載力為

(6)

其中，γd為結(jié)構(gòu)系數(shù)，取1.1；l0/h為高跨比；b為矩形截面的寬度；h0為截面有效高度；fyv為豎向分布鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；sh為豎向分布鋼筋間距；Asv為豎向分布鋼筋截面面積；fyh為橫向分布鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；sv為水平分布鋼筋間距；Ash為配置在同一水平截面內(nèi)水平分布鋼筋的全部截面面積；λ為剪跨比；αc為新增混凝土強(qiáng)度利用系數(shù)，取0.7；ft0為新混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fyv0為新箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；αs為新箍筋強(qiáng)度利用系數(shù)；S0為新箍筋間距。

4 加固前后對(duì)比

采用粘貼鋼板加固法對(duì)碼頭軌道梁加固后截面如圖2所示。

軌道梁跨中處采用粘貼Q345，5 mm厚，600 mm寬鋼板的方法進(jìn)行加固，加固前后荷載值與抗力比較見(jiàn)表1。

表1 加固前后荷載值(M25-35門機(jī))與抗力值列表

由表1可知，加固前軌道梁抗彎承載力為1 379 kN·m，加固后，抗彎承載力為2 509 kN·m，抗力提高幅度為81.9%；加固前軌道梁抗剪承載力為1 679 kN，加固后，抗剪承載力為2 124 kN，抗力提高幅度為51.6%。軌道梁加固后的抗彎及抗剪承載力提高顯著。M25-35門機(jī)荷載對(duì)軌道梁產(chǎn)生的彎矩及剪力分別為2 401 kN·m和1 817 kN，加固后的軌道梁結(jié)構(gòu)安全富裕分別為4.5%和16.9%，能滿足M25-35門機(jī)荷載使用要求。可見(jiàn)該粘貼鋼板加固方案取得了良好的加固效果。

5 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐證明：粘貼鋼板加固法是一種工期短、成本低、易操作、效果顯著、有針對(duì)性的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方法， 在不改變碼頭的使用功能和結(jié)構(gòu)外觀的情形下，最大化的程度上滿足碼頭的安全運(yùn)營(yíng)和生產(chǎn)效益。此加固方法值得在水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)加固中廣泛推廣。

[1] GB 50367—2013，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[2] 肖曉明,牛自立,鄭 浩.粘貼鋼板加固法的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].城市建設(shè),2009(24):329.

[3] 鄭曉華,魏洪昌.橋梁結(jié)構(gòu)粘貼鋼板加固法系統(tǒng)研究[J].公路交通科技, 2006,23(4):77-80.

Application of Improving the Wharf Bearing Capacity with Pasting the Steel Plate Reinforced Method

QIU Ming-xi1，2，LI Ya-ge1，2，LIU Wen-feng1，2

(1.Wuhan Harbour Engineering Quality Detection Co, Ltd, Wuhan 430400,China; 2.Hubei Key Laboratory of Advanced Materials & Reinforcement Technology Research for Marine Environment Structures,Wuhan 430400,China)

In combination with the wharf structure form, the pasting steel plate reinforced method is adopted for track beams reinforcement to improve the bearing capacity of track beam.The track beam can satisfy the requirement of the new gantry crane load using. In this paper, the technological process of the pasting steel plate reinforced method were introduced and track beam bearing capacity before and after the reinforcement were analyzed in comparison.

pasting steel plate; reinforcement; improve the bearing capacity

10.3963/j.issn.1674-6066.2015.01.009

2014-12-20.

邱明喜(1983-)，碩士，工程師.E-mail:45080686@qq.com