鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)探討

吳祖達(dá)

(廈門(mén)市工程檢測(cè)中心有限公司，福建廈門(mén) 361000)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)探討

吳祖達(dá)

(廈門(mén)市工程檢測(cè)中心有限公司，福建廈門(mén) 361000)

本文介紹了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固常用的幾種方法，并對(duì)不同方法的適用情況及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，以利于工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)加固方法的選擇。

混凝土結(jié)構(gòu)；加固方法；加固技術(shù)

1、引言

建設(shè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量達(dá)不到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，震害、火災(zāi)、水災(zāi)、材料老化、化學(xué)侵蝕、長(zhǎng)期疲勞以及建筑使用功能的改變等都會(huì)直接造成建筑結(jié)構(gòu)可靠度下降，需要進(jìn)行加固處理，才能保證建筑結(jié)構(gòu)的可靠度。

2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常用加固方法

2.1 加大截面加固法

加大截面加固的方法就是通過(guò)在原混凝土構(gòu)件外澆注新的混凝土，增加構(gòu)件截面積和配筋，提高構(gòu)件承載力和剛度，降低構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比。加大截面法有單面、雙面、四面加大三種情況，按規(guī)范要求最小加大厚度不小60mm，但實(shí)際施工中往往采用不小于 100mm。其最大優(yōu)點(diǎn)是概念清楚、計(jì)算公式詳盡。并且施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)；適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固。但其缺陷也很多，主要有以下幾點(diǎn):(1)構(gòu)件斷面積和剛度在加固前后有如此大的變化，首先是有礙觀(guān)瞻和使用；其次，構(gòu)件剛度的變化將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分配，從而發(fā)生連鎖反應(yīng)，這在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中產(chǎn)生的副作用不可忽略不計(jì)，該因素造成的影響還需通過(guò)采取相應(yīng)措施來(lái)處理。(2)在彈性階段結(jié)合面的剪應(yīng)力和法向拉應(yīng)力主要是靠結(jié)合面兩邊新舊混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度承擔(dān)，開(kāi)裂后及極限狀態(tài)下則主要是通過(guò)貫穿結(jié)合面的錨筋或錨栓所產(chǎn)生的被動(dòng)剪切摩擦力傳遞，由于結(jié)合面混凝土的粘結(jié)抗剪強(qiáng)度及法向抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于混凝土法向粘結(jié)強(qiáng)度本身。因此結(jié)合面成為加固結(jié)構(gòu)受力時(shí)的薄弱環(huán)節(jié)。特別是對(duì)于偏壓、壓彎、彎扭、扭剪等復(fù)雜受力情況構(gòu)件來(lái)說(shuō)，能否協(xié)同受力更值得懷疑。比如在受彎條件下，首先受力的是外層鋼筋，只有在外層鋼筋屈服以后，“退居第二線(xiàn)”的內(nèi)層鋼筋才受力。這樣就有了各個(gè)受力構(gòu)件被擊破或遭到連續(xù)破壞的危險(xiǎn)。在加固設(shè)計(jì)時(shí)就放棄原有鋼筋，使之退出工作，卻又未免過(guò)于浪費(fèi)[4]。

2.2 外包鋼加固法

外包鋼加固法就是采用橫向接板或套箍作為加固的鏈接條件，將鋼板等材料放在建筑結(jié)構(gòu)的表面，有效的減輕原構(gòu)件的受力，從而起到加固的效果。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的受力柱，需要滿(mǎn)足建筑設(shè)計(jì)的要求，達(dá)到相應(yīng)的減震效果，對(duì)于加固的承受力還需要大大的提高，對(duì)于受力構(gòu)件加固中如果采用粘鋼板加固方法，對(duì)其承受壓力的柱子也就起到十分重要的作用，很大一部分的應(yīng)力在鋼板和混凝土之間，大大降低加固效果。因此，我們也就需要找到一種既能夠提高承載力，又能給在混凝土結(jié)構(gòu)加固之后不增加結(jié)構(gòu)的截面，對(duì)建筑物的延續(xù)性和整體作用得到提高的加固方法，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，對(duì)于混凝土加固技術(shù)也不短的得到提高，運(yùn)用濕包鋼灌注外粘鋼加固提高相應(yīng)的承載能力，這種方法在工程界得到廣泛的運(yùn)用。對(duì)于外包鋼加固方法的有點(diǎn)也就是對(duì)于結(jié)構(gòu)承載面的尺寸會(huì)不增加太多，同時(shí)對(duì)于承載力和抗震能力也得到了很大的提升，對(duì)其結(jié)構(gòu)延性也有很大的提高，加固施工的效率相對(duì)較快。同時(shí)對(duì)于這種加固方法的受力可靠，能夠有效的改善結(jié)構(gòu)的性能，對(duì)其空間的影響較小，施工也十分的簡(jiǎn)便。

2.3 外部粘貼鋼板加固法

外部粘貼鋼板加固法是在構(gòu)件承載力不足區(qū)段（正截面受拉區(qū)、正截面或斜截面受壓區(qū))的表面粘貼強(qiáng)度高的鋼板，使原有混凝土和鋼板作為一個(gè)新的整體共同受力，并約束混凝土變形，進(jìn)而提高了加固構(gòu)件的剛度和抗裂度，有效發(fā)揮了粘貼鋼板的抗彎、抗剪、抗壓性能，且不會(huì)在混凝土中產(chǎn)生應(yīng)力集中。對(duì)于這種方法主要就是運(yùn)用在鋼筋混凝土彎曲和受力的構(gòu)件加固，同時(shí)還要求原混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C15，且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5MPa。采用粘貼鋼板混凝土結(jié)構(gòu)加固的時(shí)候，我們要采用對(duì)原結(jié)構(gòu)的荷載進(jìn)行卸載，同時(shí)對(duì)于相應(yīng)的加固鋼板的錨固十分重要，我們必須采用相對(duì)可靠的鋼板的部位進(jìn)行粘貼，因而這種加固方法施工工藝要求較高，施工操作程序較復(fù)雜，一般應(yīng)由專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍施工。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)能夠有效的加以改善，對(duì)生產(chǎn)生活影響較小，同時(shí)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的空間沒(méi)有影響。

2.4 粘貼碳纖維復(fù)合材料加固法

粘纖維復(fù)合材加固混凝土技術(shù)是通過(guò)樹(shù)脂膠結(jié)構(gòu)材料將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)表面，能夠有效的改善混凝土受力的性能，加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)外部加固的技術(shù)，在建筑施工中通常都是采用復(fù)合型材料，也就是對(duì)樹(shù)脂基體和連續(xù)性的復(fù)合材料。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料最突出的優(yōu)點(diǎn)是具有輕質(zhì)高強(qiáng)，高比強(qiáng)度，加固基本不影響結(jié)構(gòu)外形，不增加原結(jié)構(gòu)重量，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有良好的耐久性和耐腐蝕性，同時(shí)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性，對(duì)于這些特點(diǎn)在日常建筑施工中運(yùn)用十分廣泛。與傳統(tǒng)的加固技術(shù)相比，采用粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固方法具有重要的意義。對(duì)于這種加固方法適用于鋼筋混凝土彎曲以及受到拉力的構(gòu)件加固，很多時(shí)候不能用于混凝土構(gòu)件和較小的混凝土結(jié)構(gòu)的加固，當(dāng)前粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固技術(shù)研究相對(duì)較成熟，加固的應(yīng)用十分廣泛，其中碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用更為普遍。

2.5 預(yù)應(yīng)力加固法

用預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)梁、板進(jìn)行加固的方法，稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力加固法，主要有預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固法和下?lián)问嚼瓧U加固法兩種。預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固方法對(duì)混凝土受力彎曲構(gòu)件可以有效的得到改善，同時(shí)也提高了構(gòu)件的抗彎能力，減少了外荷載的應(yīng)力，同時(shí)也有效的緩解了構(gòu)件裂縫的發(fā)展，斜截面抗剪承載力能很好的提高。預(yù)應(yīng)力下?lián)卫瓧U加固法。鋼筋混凝土構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U加固后，形成一個(gè)由被加固構(gòu)件和下?lián)问嚼瓧U組成的復(fù)合超靜定結(jié)構(gòu)體系，在外荷載和預(yù)應(yīng)力共同作用下，拉桿中產(chǎn)生軸向力并通過(guò)與構(gòu)件的結(jié)合點(diǎn)(下?lián)吸c(diǎn)和桿端錨固點(diǎn))傳遞給被加固構(gòu)件，抵消了部分外荷載，改變了原構(gòu)件截面內(nèi)力特征，從而提高了構(gòu)件的承載能力，該法能降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力，不僅使加固效果好，而且還能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力，但加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀(guān)有一定影響。

預(yù)應(yīng)力加固法適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固。預(yù)應(yīng)力加固法是一種加固效果好而且費(fèi)用低的加固方法。但該法的缺點(diǎn)是增加了施加預(yù)應(yīng)力的工序和設(shè)備。施工工藝復(fù)雜，維護(hù)困難，耐久性差，而且還占有一定空間，影響外觀(guān)與使用，不能用于溫度在60℃以上環(huán)境中，也不宜用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)中，這樣顯著的缺點(diǎn)導(dǎo)致這種方法現(xiàn)已不受歡迎。

2.6 增設(shè)支點(diǎn)加固法

增設(shè)支點(diǎn)加固法是通過(guò)在梁和板等水平構(gòu)件上增設(shè)支點(diǎn)，有效的減小構(gòu)件的計(jì)算跨度，減少作用在構(gòu)件上的荷載效應(yīng)，有效的提高承載力的水平。增加支承加固法適用于梁、板、柑架、網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)的加固。該法簡(jiǎn)單可靠，由于支承結(jié)構(gòu)本身的變形不能忽略不計(jì)，故支承結(jié)構(gòu)只能按彈性支點(diǎn)考慮，內(nèi)力分析較為復(fù)雜。該方法主要缺點(diǎn)是影響原結(jié)構(gòu)的建筑布局或使用空間減少，易損害建筑物的原貌和使用功能，使用功能受到一定限制，并對(duì)生產(chǎn)和生活的影響較大[4]。

3、結(jié)語(yǔ)

混凝上結(jié)構(gòu)加固的方法可能還有很多，以上只是總結(jié)了幾種工程實(shí)踐中常見(jiàn)和應(yīng)用比較廣泛、效果比較明顯的方法。在工程實(shí)踐中，應(yīng)比較多種加固方法，并選用最簡(jiǎn)便、加固性能最好的方法應(yīng)用于實(shí)際上作中。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固過(guò)程中，還需要設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)各部門(mén)加強(qiáng)協(xié)作，進(jìn)行更深入的研究，以達(dá)到預(yù)期加固效果。

[1]周繼和.混凝土結(jié)構(gòu)加固方法的研究與討論[J].吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2012（06）

[2]朱純宜.既有建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析[D].華東交通大學(xué),2012

[3]穆衛(wèi)平.混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)的應(yīng)用研究[D].西安建筑科技大學(xué),2012

[4]鄭仁亮，王逢朝，王全鳳，混凝土結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)加固技術(shù)特性及缺陷分析，福建建設(shè)科技2010. No. 4

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