王茹敏
(山西潞安工程有限公司 山西長治 046000)
該建筑建于2004年,受環(huán)境特別是清洗用水的腐蝕影響,另因底板封閉,建成以后多次除銹防腐未處理到位,桁架下部主體受力構(gòu)件(空心球及鋼管)存在防腐現(xiàn)象,銹蝕等級目測預(yù)估為D級(需建設(shè)方委托有資質(zhì)的部門進(jìn)行檢測并鑒定。
目前使用過程中底部彩鋼有局部脫落現(xiàn)象,存在安全隱患。
根據(jù)實地勘察,本建筑物主要存在的問題如下:
(1)棧橋走道板以下部位構(gòu)件防火涂料及防銹漆全部脫落,構(gòu)件存在嚴(yán)重腐蝕。尚未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)件。
(2)棧橋走道板以上部位構(gòu)件防火涂料大部分脫落,防銹漆外露,構(gòu)件均出現(xiàn)輕微銹蝕情況。
(3)底板下節(jié)點空心球存在嚴(yán)重銹蝕,壁厚有減薄現(xiàn)象。
根據(jù)工程實際情況,初步分析認(rèn)為該棧橋整體性良好,徹底除銹防腐后可以繼續(xù)使用。但存在以后正常使用過程中再次腐蝕隱患,由于維檢中不可避免清水沖洗,宜將棧橋底板的鋼制構(gòu)件使用混凝土包裹減少構(gòu)件的腐蝕??紤]到原有鋼制構(gòu)件受力性能降低及底板荷載增加,宜對桁架進(jìn)行除銹并局部進(jìn)行加固,前提是不影響皮帶的正常運轉(zhuǎn)。
方案一、原有構(gòu)件除銹防腐后提高桁架的整體剛度或者構(gòu)件強(qiáng)度,主要途徑為增大構(gòu)件截面法及粘鋼粘布法:
(1)粘鋼或貼碳纖維布:這兩種方案對結(jié)構(gòu)本身損傷比較小,而且這幾年國內(nèi)發(fā)展得比較快,應(yīng)用也逐漸增多,但在鋼結(jié)構(gòu)建筑物加固應(yīng)用相對不多,特別是在正常使用情況下的使用壽命仍然存在問題。而且粘鋼或碳纖維的施工難度比較大,必須要將原結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行處理、磨平、光滑后才能粘貼。結(jié)構(gòu)承受動力荷載或高溫時可能產(chǎn)生脫膠。
(2)外包型鋼或鋼板:具體做法為將原桿件外包薄壁鋼板并使用結(jié)構(gòu)膠粘牢或?qū)摴芡庹承弯撌菇孛嬗射摴茏優(yōu)榉焦?。從理論上講,這種方法安全可靠,但操作性差且費用昂貴。
方案二、改變原桁架傳力途徑,桁架計算高度由2.8m變?yōu)?.0m:
(1)在原桁架下再連接一個小型桁架。此法存在的問題是增加了原結(jié)構(gòu)自重,增大了原混凝土柱、牛腿荷載。經(jīng)模型比較分析,底部框柱增加豎向荷載約10T,剪力及彎矩變化不大,因原柱腿或牛腿側(cè)支座高度有限,施工時要利用原有框架柱固定新的螺栓球節(jié)點,保險起見,應(yīng)對原有框架柱頂部進(jìn)行加固處理。同時在使用過程中觀測基礎(chǔ)沉降及柱頂情況。
(2)具體做法按圖所示,在原棧橋下弦處偏移1.2m做新增桁架下弦(局部施工存在困難,可適當(dāng)加高新增桁架高度)。新增桁架腹桿與原連接空心球節(jié)點焊接連接,同時在新增桁架上布置水平支撐,布置同原有桁架水平支撐布置,所有桿件均采用無縫鋼管或焊接鋼管。
方案一不改變原計算模型,適當(dāng)增加或加固原有構(gòu)件,理論上適合本工程,但存在操作性差,費用高昂等問題,不建議采用。
方案二存在以下特點:
(1)除支座構(gòu)件其他桿件間連接方式均為鉸接,這種計算模型安全儲備度高。
(2)增加了小桁架后,改變了原桁架的受力傳遞方式,釋放了原下弦構(gòu)件的應(yīng)力并將其部分轉(zhuǎn)至新增桁架,該種方法在皮帶廊運行的情況下操作安全可靠。
(3)原桁架腹桿腐蝕程度較低,增加荷載后可以滿足規(guī)范和設(shè)計要求。
方案二位推選方案,在不影響洗煤廠運轉(zhuǎn)的情況下可以施工同時滿足現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計要求。
修復(fù)、加固內(nèi)容:
(1)所有棧橋空心球及桿件均應(yīng)徹底除銹防腐,在制作或修復(fù)前鋼材表面應(yīng)進(jìn)行除銹處理,除銹質(zhì)量等級要求達(dá)到(GB8923-2011)中的Sa2-1/2級標(biāo)準(zhǔn),具體除銹方式根據(jù)現(xiàn)場情況確定,不建議采用手工除銹方式。鋼材經(jīng)除銹處理后立即噴涂保養(yǎng)底漆,然后再涂兩道環(huán)氧富鋅底漆,制作完成后,再涂兩道醇酸磁漆,棧橋所有構(gòu)件涂刷防火涂料,防火等級為二級。
(2)桁架兩側(cè)腹桿、豎向拉桿與下弦連接節(jié)點300mm以內(nèi)存在嚴(yán)重腐蝕,應(yīng)進(jìn)行壁厚檢測,對于壁厚小于3mm的應(yīng)更換,規(guī)格同原有構(gòu)件,其他管件應(yīng)進(jìn)行包裹式加固,采用大于原設(shè)計規(guī)格鋼管進(jìn)行包裹焊接,包裹焊接長度不小于400mm,在替換過程中應(yīng)采取可靠的支撐體系。
(3)在原桁架下增設(shè)鋼管桁架,并根據(jù)要求局部做加固處理。所有新增桁架下弦均為焊接鋼管,節(jié)點球為300×12mm空心球。焊縫高度取焊接部位構(gòu)件較小壁厚+1mm。新增管件應(yīng)進(jìn)行除銹防腐,做法同原有構(gòu)件的除銹防腐做法。
(4)在原棧橋利用原花紋鋼板并澆筑60mm厚混凝土,要求混凝土強(qiáng)度等級C25(抗?jié)BP6),鋼筋HRB400級,混凝土板頂保護(hù)層厚度不小于25mm,配筋雙向圓鋼8@150,因皮帶廊坡道為25°,不利于混凝土的澆筑,在施工過程中應(yīng)利用角鋼50×5mm作為側(cè)向支撐,水平間距不宜大于700mm。角鋼應(yīng)于側(cè)面型鋼或底部鋼板焊牢,焊縫高度不小于5mm,混凝土底板兩端應(yīng)設(shè)80×300(h)擋水臺。
(5)在混凝土表面適當(dāng)位置安裝鋼制臺階,采用5mm厚花紋鋼板,臺階尺寸見下,寬度同原尺寸。臺階兩端采用通長L50×5角鋼焊接連接,焊縫高度不小于5mm。角鋼與預(yù)埋件焊接固定。
(6)更換在修復(fù)過程中損壞的或已經(jīng)喪失維護(hù)功能的夾芯彩鋼板,新的材料應(yīng)滿足國家及地區(qū)防火要求,建議采用夾芯玻璃絲棉彩板。
(7)框架柱頂層牛腿節(jié)點范圍應(yīng)采用碳纖維布纏繞加固,寬200mm,凈距100mm,碳纖維布規(guī)格為Ⅰ型300g。
(8)原桁架下弦節(jié)點球與現(xiàn)有腹桿連接時應(yīng)考慮原牛腿支座處底板的位置影響,不得私自切割原有底板。