淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法

鄧光

摘 要：當(dāng)前， 各種類型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造是復(fù)雜多樣的，在建筑工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的變更、追加、加固也成為很平常的問題。本文主要針對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土;結(jié)構(gòu)加固;方法;加大截面;預(yù)應(yīng)力

一、直接加固法

1、加大截面加固法

加大截面加固法是在鋼筋混凝土構(gòu)件外部外包混凝土，增大構(gòu)件截面積和配筋量，增加截面有效高度，從而提高構(gòu)件正截面抗彎、斜截面抗剪能力和截面剛度，起到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。在適筋范圍內(nèi)，由于混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力隨著鋼筋截面積和強(qiáng)度的增大而提高。在原構(gòu)件正截面配筋率不太高的情況下，增大主筋截面積或強(qiáng)度，增加現(xiàn)澆鋼筋混凝土圍套增大構(gòu)件截面，通過新加部分和原構(gòu)件共同工作，可有效地提高原構(gòu)件正截面抗彎、斜截面抗剪承載力和截面剛度，改善正常使用性能。

該方法優(yōu)點(diǎn)在于施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)， 柱子鋼度增大，耐久性強(qiáng)， 維護(hù)費(fèi)用低，并具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn); 適用于梁、板、柱、墻等構(gòu)件和一般構(gòu)造物的鋼筋混凝土加固。但是，加大截面加固法現(xiàn)場(chǎng)施工的濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定的影響，而且加固后構(gòu)件的截面增大，對(duì)建筑物的凈空和外觀有不小影響。更為重要的是增加的外包混凝土與原有構(gòu)件的混凝土材齡相差較大，要解決好新加部分與原有部分混凝土的整體工作共同受力，是一個(gè)很復(fù)雜的問題，并且受制的因素較多，現(xiàn)階段只能增加有利的構(gòu)造措施。

2、外包鋼加固法

外包鋼材加固法通過采用具有良好粘結(jié)性能的高強(qiáng)度建筑結(jié)構(gòu)膠，將鋼板牢固地粘貼在混凝土表面，形成混凝土——膠——鋼板這樣一種復(fù)合受力體系，有效傳遞應(yīng)力，使構(gòu)件聯(lián)合工作，從而達(dá)到恢復(fù)或提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及承載能力的目的。該方法具有工期短、工藝簡(jiǎn)單、施工方便、施工時(shí)對(duì)生產(chǎn)生活影響較小、加固后整體性好、受力均勻， 不會(huì)在混凝土中產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象、粘貼鋼板所占的空間小、不影響房屋的使用空間、不改變構(gòu)件的外形等優(yōu)點(diǎn)。該方法將鋼板粘貼到混凝土構(gòu)件表面， 相當(dāng)于對(duì)被加固構(gòu)件進(jìn)行了體外配筋， 不僅提高了被加固構(gòu)件的強(qiáng)度， 對(duì)裂縫的開展及撓度均有抑制作用。該加固技術(shù)主要適用于承受靜力作用的一般受彎、受拉大偏心受壓構(gòu)件的加固。

3、粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法是采用粘結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼固定于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或其它薄弱部位，使鋼板與加固混凝土構(gòu)件形成結(jié)構(gòu)整體，來達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載能力的目的。該方法近些年來被公路部門廣泛采納，多用于鋼筋混凝土橋梁的加固維修，同時(shí)在建筑工程梁、板構(gòu)件的加固中也較為常見。其主要缺點(diǎn)表現(xiàn)為：使用環(huán)境的溫度有限制，耐腐蝕性差。節(jié)點(diǎn)部位不易處理等。然而，易被腐蝕是該加固方法面臨的突出問題，粘貼鋼板加固后表面均需進(jìn)行必要的防護(hù)處理，如水泥砂漿保護(hù)或環(huán)氧砂漿層，但是鋼板長(zhǎng)期使用過程中的銹蝕程度較難估計(jì)，一定程度上降低了加固構(gòu)件的可靠性，增加了后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。此外，為便于施工過程中對(duì)粘貼鋼板加壓及防治鋼板剝離，粘貼鋼板時(shí)需采用必要的螺栓固定錨固措施，不可避免會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成一定的損傷，故通常不宜用于鋼筋密度較大且走向復(fù)雜的構(gòu)件結(jié)點(diǎn)部位加固。

4、粘貼纖維復(fù)合材加固法

纖維復(fù)合材主要包括碳纖維（CFRP）、芳綸纖維（AFRP）和玻璃纖維（GFRP）三種，而目前加固市場(chǎng)上主要采用碳纖維材料。碳纖維加固法是近年來以迅速發(fā)展起來的一種混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它通過將高強(qiáng)度碳纖維織物或預(yù)成型板材通過改性環(huán)氧樹脂粘貼于被加固構(gòu)件表面達(dá)到改善結(jié)構(gòu)受力性能的目的。碳纖維布具有起稿的抗拉強(qiáng)度和彈性模量，并具有比鋼材更好的抗疲勞性能，質(zhì)量比鋼材小很多，碳纖維材料具有優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕能力和耐久性，且能適用各種復(fù)雜形狀混凝土的粘貼要求，因此被廣泛應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等各種結(jié)構(gòu)形式的加固，主要用于受拉和受彎構(gòu)件承載力不足的加固，而用其進(jìn)行纏繞約束作用時(shí)，也可用于受壓構(gòu)件的加固，可以有效增強(qiáng)被加固構(gòu)件的延性，適用于結(jié)構(gòu)抗震加固。在施工方面，粘貼后對(duì)原結(jié)構(gòu)自重和構(gòu)件尺寸的影響較小，功效高，不需要大型施工機(jī)具。

5、繞絲加固法

繞絲加固法直接在原混凝土構(gòu)件外饒上高強(qiáng)鋼絲（鋼絞線）。常用于構(gòu)件斜截面承載力不足以及需要對(duì)受壓構(gòu)件施加橫向約束力加固。對(duì)有較高防腐要求的構(gòu)件加固時(shí)，利用鍍鋅鋼絞線和防腐砂漿共同組成的復(fù)合材料對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。鍍鋅鋼絞線和防腐砂漿在加固中起的作用是不同的，鍍鋅鋼絞線起的是抱箍的作用，而防腐砂漿起到保護(hù)層和錨固鋼絲的作用。

二、間接加固方法

1、增設(shè)支點(diǎn)法

增設(shè)支點(diǎn)可以減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算跨度，大幅度提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，減小撓度，縮小裂縫寬度。當(dāng)對(duì)增設(shè)的支點(diǎn)施加預(yù)應(yīng)力時(shí)效果更佳。增設(shè)支點(diǎn)法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，適用于梁、板、析架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固，缺點(diǎn)是影響原結(jié)構(gòu)的建筑布局，使用空間減少，使用功能受到一定限制，并對(duì)生產(chǎn)和生活的影響較大。

2、預(yù)應(yīng)力加固法

鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，上緣受壓，下緣受拉。由于預(yù)應(yīng)力水平拉桿的預(yù)應(yīng)力和新增外部荷載的共同作用，拉桿內(nèi)產(chǎn)生軸向拉力。該力通過拉桿錨固端偏心地傳遞到原構(gòu)件上，在原構(gòu)件中產(chǎn)生偏心受壓作用（此時(shí)該作用力在原構(gòu)件上的基本形態(tài)成下緣受壓、上緣受拉趨勢(shì)） 。該作用克服了部分外荷載產(chǎn)生的彎矩，減少了外荷載效應(yīng)，從而提高了構(gòu)件的抗彎能力。同時(shí)，由于拉桿傳給構(gòu)件的壓力作用，構(gòu)件裂縫發(fā)展得以緩解、控制、斜截面抗剪承載力也隨之提高。值得重視的是由于水平拉桿的作用，原構(gòu)件的截面應(yīng)力特征由受彎變成了偏心受壓，所以加固后構(gòu)件的承載力主要取決于原構(gòu)件在壓彎狀態(tài)下的承載力。

預(yù)應(yīng)力筋的張拉有三種方法：千斤頂張拉法、橫向收緊法和豎向張法。預(yù)應(yīng)力筋的錨固有四種方法：U 型鋼板錨固、高強(qiáng)螺栓錨固、扁擔(dān)或錨固、套箍錨固法。

優(yōu)點(diǎn)：改變了原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，降低原構(gòu)件的應(yīng)力水平，消除新加桿件與原來構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象，能較大幅度地提高結(jié)構(gòu)整體承載力。

缺點(diǎn)：加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀有一定影響，對(duì)環(huán)境溫度有一定要求，在生產(chǎn)性熱源且原結(jié)構(gòu)表面溫度經(jīng)常大于600℃的環(huán)境中使用時(shí)，其防護(hù)處理較困難，造價(jià)較高，另外對(duì)于混凝土收縮變大的結(jié)構(gòu)，造成后加部分的預(yù)應(yīng)力損失較大，故不宜采用。

結(jié)束語(yǔ)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固是一項(xiàng)很復(fù)雜的工程，其涉及到很多方面的工程技術(shù)。因此，施工人員需要在施工前對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底勘察，對(duì)需要加固的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析判斷，然后再根據(jù)實(shí)際需要采取合理的加固技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱慶保.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在工程中的應(yīng)用[J].安徽建筑，2012，（2）.

[2]王峰，楊小康.碳纖維加固技術(shù)在橋梁裂縫維修中的應(yīng)用[J].交通世界，2019（17）：111-112+124.

[3]周玉東.淺談市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫分析及加固技術(shù)處理[J].商品與質(zhì)量，2015（52）：206-207.

（遼寧科技學(xué)院? ?遼寧? 本溪? ?117004）