钢混凝土组合结构的耐久性维修需结合损伤评估、材料性能恢复和结构加固三方面技术,以下是具体方法及要点:
一、损伤评估
二、材料性能恢复
钢构件修复:
局部屈曲矫正:使用液压千斤顶和校准模具(精度±1mm)进行矫正。切割屈曲部位两侧各500mm范围混凝土保护层,加热钢构件至200℃后逐步矫正,矫正后喷涂铝基防腐涂料(厚度≥80μm)。
栓钉断裂:更换高强栓钉(10.9级),植入深度≥3d(d为栓钉直径)。
焊接节点裂纹:采用碳弧气刨清除裂纹,补焊E5016低氢焊条(预热150℃)。修复后节点承载力需通过超声波检测(合格率≥95%)。
混凝土修复:
材料选择:使用高强聚合物砂浆(抗压强度≥60MPa,粘结强度≥3MPa)。
修复步骤:清除松动混凝土至坚实界面(深度≥20mm),涂刷界面剂(浓度15%水泥浆),分层压入聚合物砂浆(每层厚度≤15mm)。
案例:港珠澳大桥桥面板爆裂修复,修补后耐久性提升50%。
三、结构加固
灌浆修复:采用超细水泥(粒径<5μm)压力灌浆,填充孔隙率>15%区域。
碳纤维加固:粘贴U型碳纤维布(宽度200mm,厚度0.167mm),间距300mm。修复后混凝土抗压强度恢复至原设计值的90%以上。
栓钉剪断处理:在原位置两侧200mm处增设新栓钉(数量增加50%)。
粘结退化处理:涂刷环氧树脂粘结剂(厚度0.5mm),加压固化72小时。修复后界面滑移量需≤0.2mm(100kN荷载下)。
防火隔离:在钢梁与混凝土墙连接处设置50mm厚硅酸钙板防火隔离带,涂刷隔热涂料(导热系数≤0.05W/m·K)。修复后连接部位温升降低40%。
四、验证与监测
加载制度:分级加载至设计荷载的1.2倍,持荷2小时。合格标准为钢构件残余变形<L/300,混凝土裂缝宽度<0.2mm。
频率测量:采用环境振动法(EVM)测量结构自振频率,修复后频率降低率需<5%(与健康结构对比)。
耐火测试:按ISO 834曲线升温,持续2小时。要求钢构件温度<500℃,混凝土无爆裂,连接无失效。
五、创新技术
智能监测:嵌入光纤光栅传感器,实时监测修复部位应力与温度。
3D打印修复:采用金属3D打印技术修复复杂节点,减少热影响区。
自修复材料:研发微胶囊自修复聚合物,用于混凝土裂缝自动修补。