混凝土結構梁、板加固的一般方法

【摘 要】結構在長期的自然環境和使用環境的作用下，其功能必然逐漸減弱，我們結構工程的任務不單要作好建筑物前期的設計工作，還要能科學的評估結構損傷的客觀規律和程度，并采取有效的方法保證結構安全的使用，那么，結構的加固將成為一項重要的工作。現階段混凝土結構仍然是發展的主力方向，其中梁、板作為主要的承力構件若承載力不足必導致嚴重的后果，因此應有針對性的研究其適用的加固方法。

【關鍵詞】混凝土結構；梁；預應力；加固技術

在高度工業化的今天，人們對建筑物的功能要求越來越高，結構的形式越來越復雜，所處的使用環境更加惡劣。目前，對已有建筑物進行加固改造是一個極其復雜的系統工程。這需要復責技術決策的有關人員具有高水平綜合解決問題的能力，不但要精通建筑結構理論，掌握各種修補材料的物理力學性能和耐久性能，需要懂得結構和結構材料劣化損壞的機理，同時還必須了解與使用環境有關的各種影響因素。

梁板的承載力不足，主要是指梁、板的承載力不能滿足預定的或改變用途后所需要的承載能力的要求。承載力不足的外觀表現是構件的撓度偏大，裂縫過寬、過長、鋼筋嚴重銹蝕或受壓區混凝土有壓壞跡象等。根據梁板等受彎構件的性質，常采用的加固方法有以下幾種：

1 加大截面加固法

也稱為外包混凝土加固法，可增大構件的截面和配筋，用以提高構件的強度、剛度、穩定性和抗裂性，也可用來修補裂縫等。加大截面加固法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設計和施工經驗；適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土加固；但現場施工的濕作業時間長，對生產和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

根據構件受力特點和加固目的、構件幾何尺寸等可設計成單側、雙側或三側加固，或四面包套加固。對梁等受彎構件常采用上、下側加厚層加固，可增加截面有效高度，擴大截面面積，從而提高構件正截面抗彎，斜截面抗剪能力和截面剛度，起到加固補強的作用。在適筋范圍內，混凝土彎變構件正截面承載力隨鋼筋面積和強度的增大而提高。在原構件正截面配筋率不太高的情況下，增大主筋面積可有效地提高原構件正截面抗彎承載力。在截面的受拉區加現澆混凝土圍套增加構件截面，通過新加部分和原構件共同工作，可有效地提高構件承載力，改善正常使用性能。

加大截面加固法的混凝土一般為普通的混凝土，強度等級不低于C20.當加厚層較薄，鋼筋較密時，可用細石混凝土，在條件許可的情況下還可采用鋼纖維混凝土加固，配置的鋼筋除普通鋼筋外還可采用型鋼和鋼板等。對于以加配鋼筋為主的加固，為保證配筋的正常工作，需按鋼筋的間距和保護層等構造要求適當增大截面尺寸。加固中應將新、舊鋼筋加以焊接，使新、舊混凝土很好結合。

2 改變受力體系——增設支點加固法

改變受力體系加固法是指通過增設支點的辦法使結構受力體系得以改變的加固方法。

在梁、板跨中增設支點后，減少了計算跨度，從而較大幅度的提高了承載力，并同時減小梁、板的撓曲變形。其優點是施工簡單，受力傳力可靠；但是使用空間受到一定影響。該加固法適用于梁、板、桁架等結構。

按增設支點的支撐情況不同，支點分為剛性支點和彈性支點。

2.1 剛性支點：新增設的支撐件剛度強度很大，以致于被加固構件的新支點在外荷載作用下沒有豎向變位或可忽略，所受的荷載直接傳給基礎或其他豎向支承構件。這種支承結構受力比較明確，計算比較簡單。

2.2 彈性支點：所增設的支桿和托架的相對剛度不大，在外荷載作用下，新支點的變形相對原支座較大。如受彎構件作為支承件時便以受彎等變形作用來間接傳遞荷載。不過彈性支點加固結構的內力必須通過變形協調關系方能求得。

3 預應力加固法

預應力加固法，是指采用預應力筋對建筑物的梁或板進行加固的方法。該方法不僅施工簡便，而且可在基本不增加梁、板截面高度和不影響結構使用空間的條件下，提高梁、板的抗彎、抗剪承載力和改善其在使用階段的性能。主要原理是預應力產生的負彎矩可以抵消一部分荷載產生的彎矩，使梁、板的彎矩減小、裂縫寬度減小。

預應力加固法的基本工藝是：在需要加固的受拉區段外補加預應力筋并進行張拉。再將其錨固在梁、板的端部。預應力筋的張拉方法常用的有千斤頂張拉法、橫向收緊法、豎向張拉法、電熱張拉法等。預應力筋的錨固方法主要有U形鋼板錨固、高強度螺栓摩擦—粘結錨固、焊接粘結錨固、扁擔式錨固、利用原預埋件錨固、套箍錨固等。

4 粘鋼加固法

粘鋼加固法是在混凝土構件表面用特制的建筑結構膠粘貼鋼板，以提高結構承載力的一種加固方法。該技術的優點是簡單、快速、不影響結構外形，施工時對生產生活影響較小，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。它是一種適用面較廣的先進的加固方法，不僅用于建筑工程，還用于公路橋梁。

由于對粘鋼膠的試驗不夠全面，該方法目前還限于承受靜載作用的一般受彎及受拉構件加固，且環境溫度不超過60℃及相對濕度較小的地區。不過，目前，該技術在快速發展中，適應性更強的粘鋼膠也在研發中。

研究結果表明，單純以膠粘結鋼板加固的梁，抗疲勞性能不理想，若附加膨脹螺栓等輔助錨固措施，可應用于中、輕級工作制吊車梁加固。

由于粘鋼加固結合面的粘結強度主要取決于混凝土強度，因此，被加固物體的混凝土強度不能太低，強度等級不應低于C15.同時水分、月光、大氣（氧）、鹽霧、溫度及應力作用，會使膠層逐漸老化，使粘結強度逐漸降低，使鋼板逐漸銹蝕。為延緩膠層老化，防止鋼板銹蝕，在鋼板及其鄰接的混凝土表面，應進行密封防水防腐處理。一般采用M15水泥砂漿或聚合物防水砂漿封面。對梁厚度不應小于20mm，對板不應小于15mm。

最后，粘鋼加固的效果主要取決于粘結施工質量，因此粘鋼加固施工應嚴格按照下列工藝流程由專業化施工隊伍施工：表面處理（被粘結構打磨至新面）；卸荷；配膠；粘貼鋼板；固定、加壓；固化三天；檢驗（以儀器為主的檢測）；加固面的防腐處理。

5 其他方法

5.1 焊接補筋加固法

該方法是指在梁受力較大區段補加受拉鋼筋以提高承載力的方法。后補的鋼筋直接焊接在梁原鋼筋上。焊接補筋分為全焊接補筋和半焊接補筋。前者指焊好補筋后不再澆筑混凝土保護，補筋最后是裸露的。后者指補筋焊好后，再補澆一層混凝土保護層，這樣補澆的混凝土將補筋粘結在原梁上，使補筋的受力特征與原筋接近，這種處理方法使補筋受力更可靠，但由于梁底補澆混凝土一般比較困難，所以全焊接補筋仍是一種易被工程單位接受的簡便加固方法。

5.2 噴射混凝土加固法

噴射混凝土與普通現澆混凝土相比具有設備簡單，占地面積小，節省勞動力的優點，而且可不用或只用單面模板。噴射混凝土的水灰比較低，并由于噴射施工使其具有良好的物理力學性能，并具有凝結快、早期強度高的特點。

采用噴射法施工，由于高速高壓作用，噴射混凝土能射入寬度在2mm以上的裂縫，并與被加固的結構緊密結合，形成整體，共同工作。因此用該方法加固不僅速度快而且效果好。

5.3 化學灌漿加固法

化學灌漿，就是用壓送設備將化學材料配制的漿液灌入混凝土構件的裂縫內，使其擴散、固化。固化后的化學漿液具有較高的粘結強度，與混凝土能較好的粘結，從而增強了構件的整體性，使構件恢復使用功能，提高耐久性，達到防銹補強的目的。

用于結構修補的化學漿液主要有兩類：一類是環氧樹脂漿液，另一類是甲凝液。用于防滲堵漏的化學漿液主要有：水玻璃、丙稀酸鹽、聚氨酯、丙烯酰胺等。這些不溶物可填充縫隙，使之不透水并增加強度。

目前，常用的灌漿方法分為手動和機械兩類。在灌漿前應對裂縫進行處理。處理的方法視裂縫情況不同而異，主要有表面處理法、鑿槽法、鉆孔法等。

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