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      老混凝土結構進行修復
      發布時間:2014-08-05

      現在建筑加固中的材料老化很多都可以進行修復的。對已有混凝土結構進行修復的工作人員需要對老的混凝土和鋼筋的設計值做一定的假設。最可靠的確定這些性質的方法是進行破損和非破損性的現場檢測,但對于初步調查,這里提供的信息是有幫助的。

      混凝土的強度被1910年的設計規定限制在2000lbf/in2。2000lbf/in2的混凝土一般根據1:2:4的比例混合制造,即:1份得水泥對2份得沙子和4份得骨料,都按體積計算(也許是按一鏟量計算)。世紀之交的大量測試表明這樣的混合物總能產出強度超過2000lbf/in2的混凝土。然而,現場混凝土的強度可能會因加了過量的水而被抵消——這是一點在當時沒有被廣泛人事到的小知識。這個時期的鋼筋屈服強度,軟鋼筋30~50klbf/in2,硬鋼筋50~60 klbf/in2。對于廣泛應用的屈服點在35~40klbf/in2之間的鋼筋,工作應力一般取12~14klbf/in2。

      與之相比,在20世紀末期生產的現場澆筑的混凝土可以很容易地達到5000lbf/in2,甚至更高的強度,鋼筋能夠具有60klbf/in2甚至75klbf/in2的屈服強度。在1910~1990年間某個時期生產的混凝土,其強度很可能是在2000~5000lbf/in2之間。

      表1列出1935年左右可以得到的等級鋼筋,這些鋼筋是建造于20世紀最初60多年里的許多建筑所特有的。如果不進行詳細的調查,如例1所示,大約在1968年以前配置的鋼筋可以被保守地推斷最小屈服點為33klbf/in2的鋼筋在一些衛生結構中的用作箍筋時仍然持續使用一段時間)

      在對波士頓的一個地鐵站進行修復的過程中(1917年),遇到了數種類型的鋼筋。為了顧及已有混凝土可否承受新的荷載,需要檢測7/8in直徑的螺旋鋼筋的屈服強度和抗拉強度。

      由于不可能看到表1,設計者參考了那個時期的一些技術文獻,根據1911年版的Sweet的樣本,Inland鋼鐵公司生產屈服強度為50klbf/in2的熱扭鋼筋的設計屈服強度為50klbf/in2的熱扭鋼筋,根據ASTMA16—1935,熱扭軌道鋼筋的設計屈服強度為50klbf/in2。兩個來源都指出抗拉強度為80 klbf/in2,已有鋼筋也可能是冷扭的,這時的屈服強度55 klbf/in2(在冷妞鋼筋中,屈服點猶豫冷拉作用得到了提高)。為保守起見,假設所使用的是熱扭鋼筋。

      第二步,從結構中應力較小的部位取下鋼筋樣品在實驗室中進行檢測,確定實際的屈服強度為63 klbf/in2,實際抗拉強度為83 klbf/in2。

      這個信息允許設計工程師用50 klbf/in2的屈服強度去驗算已有的結構,而不是33 klbf/in2或40klbf/in2.較高的允許應力值允許已有結構繼續服役,而不是以高昂的代價完全毀掉重建。如果說找到已有鋼筋的屈服強度相對地比較直接,確定它們允許的粘接值或者錨固長度則可能比較困難,F代的規范只適用于“高粘接”的變形鋼筋,這種鋼筋只是1947年后所有工廠才開始生產,盡管此前已有供應。使用光面鋼筋的混凝土和使用現代變形鋼筋的混凝土的性能很不一樣,由于沒有可靠的方式在鋼筋與混凝土間傳遞應力,整套精巧的鋼筋混凝土性能理論都不能適用,該怎么辦呢?

      混凝土鋼筋協會(CRSI)推薦如下方法分析老的鋼筋,對1947年以前的各種鋼筋,鋼筋可以被認為50%有效。也可以將今天的規范規定的錨固長度增加一倍(并乘以現有屈服強度和表列屈服強度的比值)。比如,對于33級鋼筋,可以再根據現代規范方法計算出60klbf/in2鋼筋的錨固長度表的數值上加上10%。這種非常保守的方法的優點是它允許對老的鋼筋進行估算而不管它們是光面的、變形的,還是扭曲的。一個很大的缺點是,如果已有建筑中的鋼筋只被假設50%有效,已有的錨固和拼接長度也被假設得太短,多數這種建筑可能會被認定是不安全的。這種方法常常認為大于6號的鋼筋的搭接是低效的。



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