鋼筋混凝土梁加固方法解析

呂圓芳

（隴東學院，甘肅 慶陽 745000）

鋼筋混凝土梁加固方法解析

呂圓芳

（隴東學院，甘肅 慶陽 745000）

建筑物在建造和使用過程中，其結構或構件受到多重因素的作用和影響，不能完全滿足安全性、使用性、耐久性的要求，有時甚至會嚴重危及建筑結構的安全，往往需要采用補強加固的方式來解決上述問題。詳盡闡述了鋼筋混凝土梁構件的傳統加固方法（包括加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、預應力加固法、增設支點加固法和托梁拔柱加固法）以及纖維增強復合材料（F RP）加固方法（包括非預應力FRP和預應力FRP加固方法），通過分析，指出預應力FRP加固方法具有更好的實際應用效果，因而是今后需重點加以研究的鋼筋混凝土梁加固方法。

鋼筋混凝土梁 加固方法 FRP加固

前言

建筑物隨著使用年限的增加，受到多重因素影響，如各類災害影響、環境侵蝕、結構功能改變及設計不良或施工失誤等，其結構和構件的性能已不能繼續滿足功能要求，因而需要進行必要的結構補強加固，使其重新恢復使用功能。因此，對鋼筋混凝土梁加固方法的研究具有重要意義。下面，筆者對鋼筋混凝土梁的傳統加固方法以及纖維增強復合材料（FRP）加固方法的研究情況進行概述，以便為鋼筋混凝土梁的加固提供參考。

1. 筋混凝土梁加固方法的重要性

鋼筋混凝土在正常使用的過程中，常常會暴露在外界環境中，并且受到各種各樣的荷載作用，因此，難免會產生一定程度地損傷。此外，結構在施工或使用過程中由于變更房屋的使用功能也容易導致結構局部相應構件出現損傷甚至破壞，為了充分保證人民群眾生命財產安全，對損傷構件或極易出現損傷的構件進行適當的加固是必需的。鋼筋混凝土梁是鋼筋混凝土結構中的重要承載構件，當其承載力不能滿足預定的承載能力及正常使用要求時，必須進行補強加固，才能保證構件的可靠和安全使用[1]。我國已有建筑的加固方法很多，如加大截面加固法、增設支點加固法、預應力加固法、粘貼鋼板加固法、噴射混凝土技術加固法等，這些方法在我國已經長期大量使用，取得了很多成熟的經驗。在傳統的結構加固方法中，加大截面加固法和粘貼鋼板加固法由于其工藝簡單、適應面廣、操作簡單等優點在實際工程中得到了廣泛運用。此外，由于碳纖維本身具備的非常優良的材料特性，碳纖維布(Carbon Fiber Sheet (CFS))從20世紀90年代開始作為一種新型的材料被成功應用于加固鋼筋混凝土梁、板、柱以及結點，而且還可應用于抗震防災及公路的修補。

2常用傳統加固方法

鋼筋混凝土梁的加固方法種類各異，在決定加固方法時，應充分考慮量的耐久性、可靠性以及使用功能，并結合構件的特點，按加固效果可靠、施工簡便、經濟合理的原則進行綜合分析后確定。當遇到靜力加固時必須考慮構件的二次受力問題，加固重點應該側重于構件承載力的提高，若是抗震加固則不必考慮結構二次受力，加固重點側重于結構的延性和整體性。對于鋼筋混凝土梁的加固主要分為2個方面，一是對已受損鋼筋混凝土梁的加固，使其恢復原有承載力或超過原有承載力，另外是對完好無損的鋼筋混凝土結構梁的加固，使其提高承載力，從而滿足新的功能要求。目前常用的傳統加固方法包括加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、預應力加固法、增設支點加固法和托梁拔柱加固法等。張慎偉等利用AFRP材料加固鋼筋混凝土梁進行抗彎性能靜載試驗，分析了試驗梁的破壞過程、破壞特征、受力特點及影響因素（粘貼層數和配筋率），結果表明，粘貼AFRP材料可以明顯增加鋼筋混凝土梁的抗彎剛度，有效提高鋼筋混凝土梁的抗彎承載能力和構件的延性。魏凝利用AFRP材料加固13根鋼筋混凝土梁進行抗彎性能試驗，結果表明，鋼筋混凝土梁的極限承載力明顯提高，且隨粘貼AFRP材料層數的增加而增加，但提高程度與加固層數呈非線性關系。此外，在AFRP材料粘貼層數相同時，被加固梁的配筋率越低，其加固效果越明顯。

3FRP加固方法

依據纖維類別，可以將FRP材料劃分為以下幾種：玻璃纖維（GFRP）、碳纖維（CFRP）、芳綸纖維（AFRP）和玄武巖纖維（BFRP）等類型。FRP材料因具有良好的比強度、比剛度、無腐蝕性、較好的耐熱性、施工便捷等優點，同時又不增加構件自重和體積，使得該材料廣泛應用于鋼筋混凝土梁結構加固中。FRP加固鋼筋混凝土梁是通過將FRP材料通過膠粘劑粘貼于梁構件表面作為梁的受拉部分或者包裹梁以環向約束的形式提高混凝土梁構件的抗力。FRP加固方法與傳統加固方法相比，其具有如下優勢：施工便捷、適用面廣；加固后不增加構件尺寸且可設計性強；破損安全性好；抗腐蝕性及耐久性好；阻尼減震性好。FRP加固方法可分為非預應力FRP加固和預應力FRP加固。

2.1 非預應力FRP加固方法

非預應力FRP加固法的原理是把FRP材料利用連接膠粘貼到梁的表面，其中最為突出的問題是對高強高性能FRP材料的利用率非常低，FRP高強度的特點僅在梁中主筋屈服后才充分發揮出來，而在主筋屈服前，FRP所起的作用有限。因此，它對提高被加固梁的開裂荷載及屈服荷載作用不是十分明顯，對鋼筋混凝土梁在正常使用階段的性能的改善也有限，其不足之處主要表現在加固利用率低、對梁的剛度等性能提高小、加固效果受梁構件的外觀質量及膠粘劑性能的影響較大。在GFRP材料加固鋼筋混凝土梁研究方面，王文煒利用GFR P材料對19根鋼筋混凝土梁進行加固，試驗結果表明，經GFRP材料加固的鋼筋混凝土梁抗彎承載力提高較多，加固效果明顯；混凝土強度、配筋率、加固量、梁剪跨區或梁端有無錨固條對抗彎承載力有顯著影響；加固量、剪跨比、錨固條、粘貼長度對鋼筋混凝土梁的破壞形態也有影響。

2.2 預應力FRP加固方法

與非預應力FRP加固方法相比較，預應力FRP加固方法表現出更好的應用效果。首先，利用該方法能夠重新調整原梁內力狀態及其應力水平，實現對梁受拉鋼筋的卸荷，部分或全部恢復梁變形，閉合裂縫。其次，利用該技術能夠較大程度地減少FRP材料的應力滯后現象，充分發揮出FRP高強材料的加固效果。此外，從預應力施加情況中能直觀反映出加固效果。目前對預應力FRP加固梁的受力性能已進行了大量試驗研究，研究內容涉及構件的抗彎、抗剪、抗壓、抗震的性能和粘貼方式、錨固技術、粘貼材料、耐久性等方面。亓濤進行了CF RP加固鋼筋混凝土梁抗彎性能的試驗，研究分析了CFRP初始預應變和加固量對梁受力性能的影響。結果表明，采用CFRP加固方法顯著提高了鋼筋混凝土梁的承載力，延緩了裂縫的發展速度，且相同荷載下加固梁的撓度明顯小于未加固梁。程東輝等研究了持荷狀態下CFRP加固鋼筋混凝土梁彎剪區段的性能，試驗結果表明，持荷狀態下CFRP加固鋼筋混凝土梁斜截面能夠抑制裂縫的產生和發展，從而提高斜截面受剪承載力。

4. 結語

隨著加固技術的不斷發展與完善，更多輕質高強的建筑材料被應用到工程中，同時鋼筋混凝土梁加固方法更加成熟，尤其是預應力FRP加固方法可以充分利用FRP的高強度性能，改變了鋼筋混凝土梁的破壞模式并顯著提高其極限承載力，能夠滿足鋼筋混凝土梁正常使用極限狀態的要求，因而具有廣闊的應用前景。今后，需要在粘結界面的剝離破壞機理、合理有效的錨固方法、膠粘劑（結構膠）的性能等方面進一步加強研究，以便使鋼筋混凝土梁加固方法更加完善。

[1]馮杰. CFRP加固鋼筋混凝土梁裂縫寬度與剛度的計算方法[D].鄭州大學,2013.

[2]柯昌君,朱淳釗. 鋼筋混凝土梁加固方法研究[J]. 長江大學學報(自科版),2015,01:66-69+6.

[3]張準. 碳纖維布加固預應力混凝土梁的設計方法研究[D].同濟大學,2007.

[4]鄧朗妮,陳華,張鵬. 預應力CFRP板加固混凝土梁正截面受彎承載力的計算方法研究[J]. 建筑科學,2009,03:74-77.

G322

B

1007-6344（2015）11-0051-01