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1、新型式泵站构件机组加强固化整治和载荷受力剖析（ 1）裂缝灌浆材料。本次工程的灌浆材料为武汉长江加固技术有限公司生产的 YZJ 5 型结构胶，其性能指标如 1 所示。 1 灌缝胶性能指标检验项目检验数量检验结果/ M Pa 试验方法或条件抗压强度 5 60. 90 GB/ T2569 1995 抗拉强度 5 10. 10 GB/ T2568 1995 抗剪强度 5 9. 50 GB7124 86 粘结正拉强度（钢混凝土）6 3. 30 碳纤维规程附录 A（ 2）粘贴钢板。本次工程使用的粘贴钢板为武汉钢铁公司生产的 Q235 钢板，其性能指标如 2 所示。2 Q235 钢板主要力学性能指标 MPa
2、 抗拉强度设计值抗压强度设计值 210（ 3）粘钢用结构胶。本次工程的粘钢用结构胶为武汉长江加固技术有限公司生产的 YZJ 型结构胶，其性能指标如 3 所示。3 结构胶性能指标 MPa 抗压强度抗拉强度粘结正拉强度粘结拉剪强度 65 20 15补强加固方案本工程的补强加固方案主要为封堵裂缝、粘贴钢板与钢箍等。封堵电机大梁裂缝，修复混凝土局部缺陷电机大梁裂缝将使结构刚度降低，增大梁的跨中挠度，使截面应力发生重分布，导致电机大梁截面上下缘法向压应力和拉应力加大并超出材料的容许范围，从而使电机大梁出现新的裂缝或混凝土局部出现脆性破坏。应尽快修复混凝土缺陷，凿补疏松混凝土，封堵电机大梁腹板、翼板裂缝，
3、恢复结构刚度和整体性。大梁的混凝土表面缺陷如孔洞、蜂窝、麻面等采用具微膨胀性的水泥砂浆修补。大梁的混凝土裂缝选用粘度低、可灌性好、韧性好、固化后体积收缩小、固化时间可按施工工艺要求调节及耐久性好的树脂类灌缝材料进行灌浆。开裂区段的腹板及顶板补强根据现场观测，电机大梁腹板及顶板开裂，表明开裂区段混凝土应力已超过混凝土抗拉强度；梁柱节点处裂缝较多，可知梁柱节点处是薄弱点，仅对现有裂缝进行封堵不能提高该区段混凝土的抗拉能力，也不能阻止该区段出现新的裂缝，必须对开裂区段进行粘钢补强。具体方法是在电机大梁底面通长粘贴钢板以提高电机大梁抗弯强度，在梁柱交接处即梁端剪力较大区域布置 U 型箍以提高梁两端抗剪
4、能力，从而提高电机大梁的承载能力。采用粘钢加固是考虑到其施工简单、快速，对生产、生活影响较小，所需费用较低等主要优点。对于粘贴钢板处混凝土表面出现的剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应先予以剔除，对较大面积的劣质层，在剔除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。用混凝土角磨机、砂轮（砂纸）等工具，除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质。构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸出部位要磨平，转角处要进行倒角处理。对于裂缝部位，应先进行灌浆封堵处理，要求材料浆液固化后有较高的强度，能恢复混凝土结构的整体性。混凝土表面的处理工作完毕后，在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘结钢板，并用膨胀螺栓钉锚，使混凝土和钢板共同
5、受力，从而提高结构的整体性及承载能力。在电机大梁底部通长粘贴 7. 5 mm 厚、同梁宽的钢板，每隔一定间距锚固 M 12 螺栓。因电机大梁中部有电机定位螺栓，甲方指示不能动，所以只有在大梁底部钢板中间切割两个 200 mm 200 mm的孔，钢板粘贴定位后，再四边焊接处理，并在局部灌注结构胶进行补充粘结。根据混凝土结构加固设计规范 （ GB50367 2006） 10. 2. 4 条，通过计算，在对电机大梁正弯矩区的正截面加固时，受拉钢板的截断位置距其充分利用截面的距离小于规范所确定的粘贴长度，故根据该规范 10. 6. 3 条，在梁柱端处粘贴 3. 5 mm 厚、100 mm 宽、间距 1
6、60 mm 的钢板 U 形箍，且 U 形箍的粘贴高度应为梁的截面高度。若梁有翼缘（或有现浇楼板） ，应伸至其底面。U 形箍的上端应设置纵向钢压条，压条下面的空隙应加胶粘钢垫块填平。具体布置见 1 所示。承载力分析粘钢加固梁计算方法的理论基础由于在加载过程中钢板与混凝土梁满足变形协调条件，破坏前可假定两者是作为一个整体工作，满足平截面假定，两者的粘结力由钢板与混凝土梁之间的粘结剪应力来提供。因此，可作出如下假定：（ 1）粘钢加固梁截面应变仍满足平截面假定，受拉区混凝土及胶粘层不参与受拉工作；（ 2）受压区混凝土的法向应力图形在弹性状态时按三角形分布；（ 3）忽略钢板与混凝土梁之间的相对滑移，钢筋
7、采用理想弹塑性应力应变关系；（ 4）不考虑混凝土梁和胶粘剂的收缩、徐变及温度应力的影响；（ 5）在达到受弯承载能力极限状态前，外贴钢板与混凝土之间不出现粘结剥离破坏。加固前承载力设计值对于梁跨中截面：根据现场检测，得到受拉筋 6 36+ 2 25， A s = 7 089 mm 2， f y = 300 MPa，受压筋 4 25， A s = 1 964 mm 2， f y = 300 MPa.具体配筋示意图见 2.混凝土当前强度等级相当于C20， f c= 9. 6 M Pa.由 1 f c bx+ f y A s = f y A s 得到混凝土受压区高度 x 满足：2a x b h 0，根
8、据规范，其承载力设计值为 M 0 = 1 f c bx h 0 - x 2 + f y A s（h 0 - a s）= 1. 869 10 9 MPa 对于梁端剪力区截面：经现场检测，梁端剪力区箍筋为 8 100， f y = 210 M Pa，此处混凝土当前强度等级亦相当于 C20， f c = 9. 6 M Pa， f t = 1. 10 M Pa，则斜截面受剪承载力设计值为 V 0 = 0. 7f t bh 0 + 1. 25f yv A sv S h 0 = 704 293 N加固后承载力设计值梁跨中截面梁底粘钢后，混凝土和钢板协同承受拉力作用，梁的中和轴下移。由，根据力平衡条件有 1
9、 f c bx = sp f sp A sp + f y A s - f y A s（ 1）根据混凝土结构加固设计规范 （ GB50367 2006） ，因受压面没有粘贴钢板，故其加固后承载力设计值为 M 1 = 1 f c bx h - x 2 + f / y A / s（ h- a s） - f y A s（h - h 0） = 2. 688 10 9 M Pa（ 2）式（1） （ 2）中： x 为混凝土受压区等效矩形应力图形的高度； b、h 为截面宽度和高度； f sp 为加固钢板的抗拉强度设计值； A sp 为加固的受拉钢板的截面面积； a s 为纵向受压钢筋合力点至截面边缘的距离；
10、h0 为加固前的截面有效高度；sp 为考虑二次受力影响时，受拉钢筋抗拉强度有可能达不到设计值而引用的折减系数，当 sp 1 时，取 sp= 1. 0.由式（1）计算出混凝土受压区高度 x，且有 x 2as.将 x 值代入公式（2） ，求解得加固后电机大梁的承载力设计值： M 1= 2. 688 10 9MPa.对于梁端剪力区截面在梁端采用加锚 U 形箍对混凝土梁进行抗剪加固后，其斜截面承载力设计值为 V 1 = vb f sp A sp h sp / S sp（3）其中：vb 为与钢板的粘贴方式及受力条件有关的抗剪强度折减系数，按相关规范选取； A sp 为配置在同一截面处箍板的全部截面面积：
11、 A sp = 2b sp t sp，此处 b sp 和 t sp 分别为箍板的宽度和箍板厚度； h sp 为梁侧面粘贴箍板的竖向高度； S sp 为箍板的间距。代入数据，通过计算求得 V 1 = 1 055 453 MPa.3. 4 加固效果由 M 1 - M 0 M 0 100% = 43. 82%及 V 1 - V 0 V 0 100% = 49.86%可知： 1 号梁采用钢板补强加固后，其抗弯承载能力及抗剪承载能力分别比加固前提高了 43. 82%、49.86%以上，可见该加固方法效果明显。结语（ 1）采用粘贴钢板加固电机大梁，根据构件的受力分析给出了相应的承载力计算公式，计算结果表明用钢板加固电机大梁能大幅提高梁的受弯承载力。（ 2）通过混凝土表面裂缝的封堵和对电机大梁的粘钢加固，提高了梁的整体刚度，控制了其挠度和裂缝开展，增强了梁抗弯强度和梁两端抗剪强度，从而提高了其承载能力，加大了安全度。（ 3）加固后的构件经过多方验收均符合要求。并在投入使用运行一年后再次进行复查，结构状况良好，表明该加固方法合理有效，可供同类工程设计参考。
