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1某鋼鐵廠1號(hào)高爐出鐵場(chǎng)主廠房是80年代末建成投入使用,主廠房為單層單跨排架結(jié)構(gòu),主廠房排架柱是鋼筋混凝土工字形截面,屋架,天窗架,支撐,檁條均為鋼結(jié)構(gòu),吊車(chē)梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。無(wú)圍護(hù)結(jié)構(gòu),局部有雨遮。現(xiàn)因環(huán)保除塵要求,需將1號(hào)高爐出鐵主廠房封閉和安裝除塵設(shè)備。
2現(xiàn)場(chǎng)勘察
現(xiàn)有建筑物的抗力取決于材料性能、幾何參數(shù)和計(jì)算模型。它隨著時(shí)間推移而衰退,其主要原因是混凝土老化、鋼筋銹蝕導(dǎo)致截面減小和鋼筋與混凝土握裹力的下降而引起結(jié)構(gòu)抗力下降,結(jié)構(gòu)承受持續(xù)震動(dòng)荷載而產(chǎn)生的疲勞損傷逐步發(fā)展而導(dǎo)致抗力下降。因此要準(zhǔn)確計(jì)算既有建筑物抗力,就必須以結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有條件為基礎(chǔ)?，F(xiàn)以有代表性的排架柱(PZ4)為對(duì)象,分析其承載能力。
(1)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,廠房排架柱為預(yù)制工字形柱,混凝土等級(jí)為300號(hào)(相當(dāng)于C28) ,受力鋼筋為25MnSi(相當(dāng)于三級(jí)鋼)。
(2)截面尺寸測(cè)量和鋼筋位置探測(cè)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,排架柱截面尺寸基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求(具體尺寸見(jiàn)圖1)。鋼筋探測(cè)無(wú)損檢測(cè)方法是一種新的檢測(cè)技術(shù)。
目前主要有兩種鋼筋檢測(cè)方法:一是利用電磁波波動(dòng)原理的雷達(dá)檢測(cè),二是利用電磁感應(yīng)原理的鋼筋檢測(cè)儀檢測(cè)。前一種方法由于設(shè)備較為昂貴、定量性較差,應(yīng)用面較小,目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行檢測(cè)。儀器通過(guò)傳感器在被測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部局部范圍發(fā)射電磁場(chǎng),同時(shí)接收在發(fā)射電磁場(chǎng)內(nèi)金屬介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場(chǎng),并轉(zhuǎn)換為電信號(hào),主機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析處理數(shù)字化的電信號(hào),從而判定鋼筋位置、保護(hù)層厚度和鋼筋直徑。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),并結(jié)合圖紙,略去由于施工因素的影響,為研究問(wèn)題的方便,取保護(hù)層厚度為30mm
3材料強(qiáng)度檢測(cè)
考慮到混凝土鉆芯檢測(cè)對(duì)結(jié)構(gòu)有所損傷,且混凝土齡期已超過(guò)1000天,按一般回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度已不適用。所以排架柱采用回彈超聲綜合法無(wú)損檢測(cè)方法檢測(cè)混凝土材料的強(qiáng)度。
3. 1超聲波檢測(cè)
采用超聲波檢測(cè)混凝土質(zhì)量,一般是根據(jù)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的幾何形狀、所處環(huán)境、尺寸大小以及所能提供的測(cè)試表面等條件,選用不同的測(cè)試方法。一般常用的檢測(cè)方法有以下幾種:
(1)對(duì)測(cè)法當(dāng)混凝土被測(cè)部位能提供一對(duì)相互
平行的測(cè)試表面時(shí),可采用對(duì)測(cè)法檢測(cè)。即將一對(duì)厚度振動(dòng)式換能器(發(fā)射簡(jiǎn)稱(chēng)F換能器,接收簡(jiǎn)稱(chēng)S換能器),分別耦合于被測(cè)構(gòu)件同一測(cè)區(qū)兩個(gè)相互平行的表面逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試, F、S換能器的軸線始終位于同一直線上;(2)角測(cè)法當(dāng)混凝土被測(cè)部位只能提供2個(gè)相鄰表面時(shí),無(wú)法進(jìn)行對(duì)測(cè),可以采用丁角方法檢測(cè)。即將一對(duì)F、S換能器分別耦合于被測(cè)構(gòu)件的2個(gè)相鄰表面進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試,兩個(gè)換能器的軸線形成90度夾角;(3)平測(cè)法當(dāng)混凝土被測(cè)部位只能提供一個(gè)測(cè)試表面時(shí),可采用平測(cè)法檢測(cè)。將一對(duì)F、S換能器置于被測(cè)結(jié)構(gòu)同一個(gè)表面,以一定測(cè)試距離進(jìn)行逐點(diǎn)檢測(cè)。由于排架柱截面為工字形截面,為了能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度,在工字形的腹板處采用對(duì)測(cè)方面,在翼緣處采用對(duì)測(cè)和平測(cè)2種方法。

3. 2碳化深度和回彈
在正常情況下,如果空氣中保持一定的溫度和濕度,混凝土水泥砂漿的強(qiáng)度仍能不斷的增長(zhǎng)。只要不在酸性、高溫、高濕環(huán)境中工作,其耐久性是極好的。但是只要有工業(yè)生產(chǎn),有人類(lèi)活動(dòng),混凝土就要在二氧化碳的環(huán)境中工作,隨著其年齡增長(zhǎng),混凝土就要受到“碳化”。碳化測(cè)量,先根據(jù)碳化與時(shí)間的關(guān)系預(yù)估其碳化值。目前能反映碳化深度的公式是以時(shí)間的1?2次方表示的。采用同濟(jì)大學(xué)黃仕元教授推薦的公式
X = 2501R- 0. 04 t1?2
式中, X為碳化深度(mm ) ; t為時(shí)間(年) ; R為混凝土強(qiáng)度(M Pa)。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,先假定混凝土強(qiáng)度為R =20
M Pa, t= 37。代入上式,可得碳化深度X = 15. 21mm。碳化深度值測(cè)量,可采用適當(dāng)?shù)墓ぞ咴跍y(cè)區(qū)表面形成直徑約15mm的孔洞,其深度應(yīng)大于預(yù)估的混凝土碳化深度?？锥粗械姆勰┖退樾紤?yīng)除凈,并不得用水擦洗。同時(shí),應(yīng)采用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁的邊緣處,當(dāng)已碳化與未碳化界線清楚時(shí),用游標(biāo)卡尺測(cè)量已碳化與未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距離,測(cè)量不應(yīng)少于3次,取其平均值,每次讀數(shù)至0.5 mm。
依據(jù)《超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(CECS02:2005)要求,對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析要剔除異常點(diǎn)的。排架柱(PZ4)混凝土平均碳化深度為17. 1 mm,排架柱混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為18. 1MPa。荷載統(tǒng)計(jì)荷載取值和荷載效應(yīng)組合應(yīng)考慮建筑物的實(shí)際情況。建筑物經(jīng)使用后其剩余使用年限減少,確定各種作用基準(zhǔn)期相應(yīng)減少。因此一些可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值可以降低。既有建筑是客觀存在的實(shí)體,結(jié)構(gòu)幾何特征和材料特性可通過(guò)測(cè)量得到,一些荷載如性荷載和持續(xù)性活載也可實(shí)測(cè)獲得。由于不確定性的變化,對(duì)于同一荷載其分析概率模型可能有所不同。所以荷載的確定簡(jiǎn)單采用國(guó)家荷載規(guī)范是不符合既有建筑物實(shí)際情況的,應(yīng)根據(jù)不同條件予以修正。根據(jù)文獻(xiàn)的研究結(jié)果,在不同基準(zhǔn)期(重現(xiàn)期)下樓面活載標(biāo)準(zhǔn)期值、風(fēng)載和雪載的修正系數(shù)見(jiàn)表1。
結(jié)　論
( 1)超聲回彈綜合檢測(cè)混凝土強(qiáng)度為18. 1M Pa,而設(shè)計(jì)圖紙混凝土強(qiáng)度為18. 71M Pa(相當(dāng)于C28)。所以超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度基本準(zhǔn)確。
(2)排架柱有限元分析表明,排架柱的壓應(yīng)力遠(yuǎn)小于混凝土強(qiáng)度,故可認(rèn)為排架柱結(jié)構(gòu)承載能力是可靠的。
(3)由于PZ4底部個(gè)別鋼筋外露,鋼筋銹蝕嚴(yán)重,該排架柱評(píng)定等級(jí)為d級(jí)。