各类加固方法在某地下车库加固工程中的综合应用.pdf

1、第 54 卷第 20 期 2023 年 10 月Vol.54 No.20 Oct.20232549 建 筑 技 术 Architecture Technology各类加固方法在某地下车库加固工程中的 综合应用宋可加（四川省建筑科学研究院有限公司，610000，成都）摘要：综合运用各类加固方法对某顶板覆土超载的地下车库进行加固设计。考虑到该项目不具备顶板上方卸载条件，且尽量不影响后续使用，经综合分析评估，最终采取直接剪切性锚栓钢板加固法、体外预应力加固法、增设支点法及传统增大截面法相结合的综合加固法。采用结构计算软件对整个施工过程中不同阶段结构内力分布变化加以分析验算。对该加固项目工程概况、设计

2、方案的选择、设计思路、计算分析及施工监测要求进行了论述。关键词：加固；锚栓钢板；体外预应力中图分类号：TU 398 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2023)20-2549-05COMPREHENSIVE APPLICATION OF VARIOUS REINFORCEMENT METHODS IN AN UNDERGROUND GARAGE REINFORCEMENT PROJECTSONG Ke-jia(Sichuan Institute Of Building Research,610000,Chengdu,China)Abstract:Various reinforcem

3、ent methods are comprehensively applied to the reinforcement design of an underground garage with overloaded roof covering soil.Considering that no conditions of unloading above the roof,and the subsequent function would not be affected as far as possible,after comprehensive analysis and evaluation,

4、direct shear bolt steel,externally applied prestressing,adding support and increasing section reinforcement method were finally adopted.The structural calculation software was used to analyze and check the change of internal force distribution in different stages of the whole construction process.Th

5、e general situation of the reinforcement project,the selection of design scheme,design ideas,calculation analysis and construction monitoring requirements were discussed.Keywords:reinforcement;anchor bolt steel plate;external prestressing tendon1 工程概况近年来，地下车库结构出现的质量问题日益增多，其中主要情况为顶板梁出现不同程度的开裂，具体表现为：（

6、1）梁支座斜向裂缝或同时伴随跨中受弯的上窄下宽的竖向裂缝，此类裂缝为受力裂缝，主要是顶板覆土超载（施工阶段或使用阶段）引起的；（2）梁跨中竖向中宽端窄裂缝和箍筋位置处的等宽竖向裂缝，此类裂缝主要是混凝土浇筑后养护不到位、混凝土材料收缩及温差作用引起的。某地下车库共 2 层，采用钢筋混凝土框架结构，修建于 2002 年，抗震设防烈度为 7 度，抗震设防类别为丙类，框架抗震等级为三级，基础采用筏形基础，楼面板及地下室顶板均采用钢筋混凝土现浇板，总长约 90 m，总宽约 80 m，其框架梁主要跨度为 9.0 m 和10.2 m。地下车库一层层高 4.5 m，二层层高 3.6 m，总建筑面积约 11

7、000 m2。2017 年，相关单位在检查过程中发现该地下车库顶板梁有开裂现象，随即对该地下室主体结构进行了安全性鉴定。经现场检查，该地下车库钢筋混凝土顶板梁在梁端支座附近梁侧存在多条斜向裂缝，裂缝宽度由下至上增加，最大裂缝宽度达到 1.2 mm；顶板梁跨中位置存在多条梁侧至梁底的连通缝，裂缝宽度由上至下增加，最大裂缝宽度 0.4 mm。顶板梁典型裂缝如图 1所示。其余检测情况为：该地下室结构构件混凝土强度、截面尺寸、结构布置、钢筋配置情况均符合设计要求，覆土厚度超过设计限值。鉴定结论为：该地下车库安全等级评定为 Dsu级，严重影响整体承载，应采取全面加固、改变用途或更新的处理措施。收稿日期：

8、20230703作者简介：宋可加（1988），男，四川成都人，工程师，硕士，e-mail:.建 筑 技 术第 54 卷第 20 期2550图 1 顶板梁典型裂缝示意2 方案设计2.1 方案选择根据原设计资料、现场检查情况及鉴定报告相关内容对该地下车库进行结构复核验算，验算结果表明：（1）覆土超厚导致顶板框架梁抗剪承载力不满足要求（部分超筋）、抗弯承载力不满足要求（未超筋），部分次梁抗弯承载力不满足要求；（2）板、柱、基础承载力仍满足要求。对于一般承载力不足的梁构件加固，可采取增大截面、粘贴钢板（碳纤维布）等常规方法，但该地下车库加固具有以下特点：一是顶板梁加固后承载力提高幅度特别大，二是加固不

9、具备顶板卸土的条件。经多次论证和分析，最终选择如下方案。（1）在顶板层 x 向 10.2 m 跨度主梁跨内新增 1根或 2 根钢筋混凝土柱以减小梁跨度（增设支点法）。（2）采用直剪锚栓钢板对顶板层 y 向 9.0 m 跨度主梁进行斜截面加固，对梁底粘贴钢板进行正截面加固，部分梁在梁端补充竖向钢板加腋构造（与车道相邻的先增大截面后锚栓钢板加固）。（3）采用体外预应力对顶板层 y 向 9.0 m 跨度次梁加固。（4）采用粘贴碳纤维布抗剪对负一层部分主梁进行加固。（5）加固前在地下室内对顶板梁采取反顶卸载措施。2.2 基本思路2.2.1 增设支点原顶板层 x 向主梁跨度达到 10.2 m，且开裂现象

10、最显著，验算结果也表明，按现有覆土条件，其抗弯、抗剪承载力差值过大，采取粘贴碳纤维或钢板方式已不适用。若采取增大截面法，加宽、加高截面尺寸可解决承载能力提升幅度的限值问题，但由于顶板上方不允许卸土，在顶板下方浇筑混凝土不能满足工艺要求。经与业主单位及建筑专业人员沟通协调，在保证加固后 x 向梁跨内保留 3 个停车位的前提下，采用了增设支点法，即在 x 向主梁跨内增加 2 根混凝土柱以减小跨度，新增柱延伸至筏形基础，为使上部荷载有效传递至新增柱，新增柱浇筑前先采取钢管卸载柱进行反顶。除跨度减小以外，由于 x 向主梁受损比较严重，在其梁端仍采取锚栓钢板抗剪加固措施，以满足后续安全使用要求。x 向主

11、梁增设支点法加固如图 2 所示。0.000新增柱图 2 x 向主梁增设支点法加固示意对于梁下为车行道的，采用了增设 1 根混凝土柱及增大截面的方式，尽可能地兼顾结构安全及使用功能。增设支点结合增大截面加固如图 3 所示。0.000图 3 增设支点结合增大截面加固示意2.2.2 直接剪切型锚栓钢板加固与传统粘贴钢板加固相比，直接剪切型锚栓钢板加固的特点为锚栓侧面与钢板孔壁之间采用特殊构造无间隙接触，从而保证群锚协同受力，确保加固效果。传统方式通过胶粘剂实现界面剪力传递，十分依赖于界面处理施工工艺及使用环境。相比而言，对于承载力提高幅度较高的情况，直接剪切型锚栓钢板加固有明显优势。对于梁抗弯加固，

12、直接剪切型锚栓钢板加固能够有效解决钢板粘接锚固和易剥离的问题，同时通过消除锚栓与钢板孔之间的空隙，实现群锚共同受力的效果，大幅提高抗弯承载力。图 4 为直剪锚栓钢板正截面加固梁后试验得到的荷载 位移曲线1，其中 EJGL1EJGL4 为直剪锚栓钢板抗弯加固试件，ENJGL 为未加固试件。试验表明，构件加固后的抗弯承载力及刚度均大幅提高，其中 EJGL4 的钢板厚度为 20 mm，承载力提高了 196.0%，而 EJGL1的钢板厚度为 10 mm，承载力提高了 122%，远高于 GB 503672013混凝土结构加固设计规范2关于普通粘贴法规定的抗弯承载力提高 40%限值。对于梁抗剪加固3，梁侧

13、的整块钢板自身能够提供抗剪能力，充分发挥组合截面理念的优势。同时，群锚无间隙的共同受力，能够延缓受剪裂缝开展，大幅提高抗剪承载力。图 5 为直剪锚栓钢板斜截面加固梁后试验得到的荷载 剪切角曲线3，其中 SP12023 年 10 月2551宋可加：各类加固方法在某地下车库加固工程中的综合应用荷载/kN位移/mmEJGL4EJGL3EJGL2EJGL1ENJGL10 20 30 40 50 60 70 80 908007006005004003002001000图 4 抗弯加固试件实测荷载 位移曲线SP3分别为3根试件，通过对各试件其中一端进行加固，3根试件抗剪承载力分别提高31.7%、47.8%

14、、40.4%，表明在钢筋混凝土梁侧采用直接剪切型锚栓钢板加固方法是十分可行和有效的，加固效果非常明显。900800700600500400300200100荷载/kN 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014剪切角/radSP1 对比端SP1 加固端SP2 对比端SP2 加固端SP3 对比端SP3 加固端图 5 抗剪加固试件实测荷载 剪切角曲线y 向 9.0 m 跨度主梁的受损情况比 x 向轻，且下方为车行道，不便增设支点。综合比较后，采用了直接剪切型锚栓钢板加固方法。y 向主梁直接剪切型锚栓钢板加固如图 6 所示。0.000直接剪切型锚栓钢板加固图

15、 6 y 向主梁直接剪切型锚栓钢板加固示意考虑到原梁出现过损伤，除保证灌浇混凝土截面完整性、反顶卸载以外，为使传力更加可靠，尽量利用钢板的自身抗剪能力，对原柱顶部采用钢围套方式加固，梁端锚栓钢板再与之连接。2.2.3 体外预应力加固地下车库顶板原设计为交叉次梁双向受力体系，对于 y 向次梁，采用体外预应力加固4主要是为了在加固 y 向次梁的同时，通过主动张拉和变形协调进一步减小 y 向主梁的受力，提高 y 向主梁加固的可靠度。y 向次梁体外预应力加固如图 7 所示。0.000转向块转向块图 7 y 向次梁体外预应力加固示意体外预应力加固设计之初考虑到 y 向通长布线，地下车库两侧外墙之外开挖张

16、拉坑，后因不具备开挖条件，变更为在室内两端均朝内第二跨进行张拉。变更前进行了应力分析，充分考虑了张拉对第一跨梁板的影响，避免张拉过程中将原结构拉裂。3 计算分析由于本项目包含的加固方法较多，方法之间相互关联，且涉及反顶卸载及体外预应力技术，仅单独按构件层次进行承载力复核及加固设计是无意义的，故计算的关键点在于按实际施工顺序进行施工阶段分析。按照先卸载、后加固3及先主后次的原则，研究制订了本加固工程的施工过程，具体如下。（1）浇筑地下二层至地下一层的新增钢筋混凝土柱。（2）对施工组主梁、次梁交点进行反顶，各卸载点反顶力 400 kN。卸载点 1 使用 2 根卸载柱，卸载点 2 使用 1 根卸载柱

17、，卸载柱可采用自锁式千斤顶+钢管柱+2 根支撑柱，每根卸载柱反顶力 200 kN，用油压表控制分级加载。（3）保持反顶状态，浇筑地下一层至顶板新增钢筋混凝土柱，同时按平面图及大样图要求对主梁进行粘钢、钢围套或增大截面（加腋）加固。对主梁加固施工时还应进一步加强支护措施。（4）待地下一层至顶板层新增混凝土柱强度达到设计要求后，卸除反顶力，相邻施工组共用的卸载柱不卸除。（5）张拉钢绞线，对原次梁进行体外预应力加固。（6）对加固材料进行防护处理。采用midas Gen软件进行各施工阶段的内力分析，如图 8 图 12 所示。按不同加固构件分类，梳理出每一阶段的内力图，按规范要求对其进行组合，再对加固材

18、料的尺寸规格等进行细部设计。x 向、y 向主梁不同施工阶段内力建 筑 技 术第 54 卷第 20 期2552X向主梁X向次梁Y向次梁Y向主梁柱x 向主梁x 向次梁y 向次梁y 向主梁图 8 结构现状（一个施工组）卸载点，反向400kN图 9 施工阶段一（施加反顶力卸载）新增柱400400图 10 施工阶段二（新增钢筋混凝土柱及主梁加固）新增柱400400图 11 施工阶段三（卸除反顶）分析见表1、表2。4 施工及监测由于本工程原顶板梁结构存在损伤，故施工过程中的控制尤为重要。对反顶措施做以下具体要求。（1）本工程顶撑系统采用工具柱：钢柱（钢管）和千斤顶（100 t机械千斤顶）。（2）支撑柱采用

19、直径300 mm、壁厚10 mm的Q235无缝钢管。（3）卸载钢管柱顶部安装点位及地面安装点位处进行找平，以钢绞线图 12 施工阶段四（张拉钢绞线）表 1 x 向 10.2 m 跨度主梁施工阶段内力分析施工阶段支座弯矩/（kNm）跨中弯矩/（kNm）支座剪力/kN加固前现状1 283772724施加反顶力528337330新增柱完成589366364预应力张拉615375393可变荷载作用281623内力基本组合1 091660668现有承载力1 3741 035443表 2 y 向 9.0 m 跨度主梁施工阶段内力分析施工阶段 支座弯矩/（kNm）跨中弯矩/（kNm）支座剪力/kN加固前现状

20、730751507施加反顶力331281297新增柱完成640654464预应力张拉534517400可变荷载作用11511182内力基本组合855（调幅 0.4）828，调幅后 1 067633现有承载力630836400确保钢柱垂直。（4）每台千斤顶应安装测力传感器进行反力监测。（5）反顶过程中对梁裂缝宽度变化、传感器测力值及反顶量进行监测，当出现下列任何一种情况时终止反顶：靠近该柱梁端现有裂缝基本闭合，最大裂缝宽度小于0.05 mm；传感器测力值达到本设计反力限值；反顶量达到2 mm限值。（6）使用千斤顶反顶时，每根支撑钢柱配1名操作手填充垫块并将钢楔子抵紧，做到随顶随垫。（7）完成全部

21、加固工序并达到设计要求后，方可拆除支撑。（8）开工前参加施工的管理人员必须熟悉拆除区内各种障碍物、设备管线的具体位置，针对所需要保护的部位，树立明显标志牌。本工程按照设计要求进行了加固施工，效果良好。第 54 卷第 20 期 2023 年 10 月Vol.54 No.20 Oct.20232553 建 筑 技 术 Architecture Technology物联网自动化监测系统在沿海软土地基工程应用研究颜鸿仁，何 锦，李秀飞（中核华泰建设有限公司，518055，广东深圳）摘要：为探究基于物联网自动化监测系统的应用效果，以珠海横琴某公路工程为依托，采用 M2M 物联网技术构建自动化监测系统，主

22、要对地表沉降、深层土体分层沉降、孔隙水压力、地下水水位及深层土体水平位移进行监测。通过 GPRS 网络选择相应的自动监测终端，通过 Internet 网络接收经服务器处理过的数据并控制服务器做相关分析，从而实现自动化监测。通过对比人工测量的数据，验证自动化监测系统在软土地基工程中应用的可靠性。分析表明：基于物联网自动化监测系统在软土地基工程的地表沉降与深层土体分层沉降监测方面稳定性高，在孔隙水压力、地下水水位及深层土体水平位移监测方面稳定性低。关键词：物联网；自动化监测；软土地基中图分类号：TU 447 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2023)20-2553-05RESEARC

23、H ON APPLICATION OF AUTOMATIC MONITORING SYSTEM BASED ON IOT IN COASTAL SOFT SOIL FOUNDATION ENGINEERINGYAN Hong-ren,HE Jin,LI Xiu-fei(China Nuclear Huatai Construction Co.,Ltd.,518055,Shenzhen,Guangdong,China)Abstract:In order to explore the application effects of the automatic monitoring system ba

24、sed on the IoT,the M2M IoT was used to build the automatic monitoring system based on a highway project in Hengqin,Zhuhai,which mainly monitored sedimentation,layered settlement of deep soil,pore-water pressure,water table and deep horizontal displacement.Through GPRS,selected the corresponding auto

25、matic monitoring terminal to receive the data processed by the server through the Internet network and controlled the server for relevant analysis,so as to achieve automatic monitoring.By comparing the data of manual measurement,the reliability of the automatic monitoring system in soft soil foundat

26、ion engineering was verified.The analysis shows that the IoT based automatic monitoring system has high stability in monitoring sedimentation and layered settlement of deep soil mass in soft soil foundation projects,and low stability in monitoring pore-water pressure,water table and deep horizontal

27、displacement.Keywords:IoT;automatic monitoring;soft soil foundation基础处理后的监测手段是确保安全施工的重要前提，人工监测是主要的监测方法。随着基础开挖深度变大，项目的安全风险增大，人工监测的工作量以及间断性已经无法满足施工现场的需求，实时的自动化监测手段也顺应而生。自动化监测的发展基于互联网数据处理与测绘科学的交融1，这种融合给行业带来很多新的应用场景2。金乐乐3将嵌入式与边缘计算结合，实现了无人值守的自动化监测。徐东彪等4基于测量机器人的自收稿日期：20230821作者简介：颜鸿仁（1992），男，湖南衡南人，工程师，硕士

28、e-mail:.5 结束语本工程实践充分证明针对同一项目综合运用各类加固方法可以达到相辅相成、优势互补的效果，能有效兼顾结构安全及建筑使用要求，特别对顶板不卸土条件下的地下车库顶板构件加固项目具有一定参考意义。为真实有效地实现加固设计目标，需对施工阶段全过程进行内力分析，卸载过程中应做好监测工作。参考文献1 张鹏.直接剪切型锚栓钢板加固 RC 梁抗弯承载力研究 D.重庆:重庆大学,2015.2 混凝土结构加固设计规范:GB 503672013S.3 孙川东.直剪型锚栓钢板加固 RC 梁斜截面抗剪承载能力研究D.重庆:重庆大学,2014.4 张瀑,鲁兆红,淡浩.预应力混凝土框架结构实用设计方法 M.北京:中国建筑工业出版社,2012.