钢筋混凝土结构加固技术探讨

2015-04-08吴祖达

四川水泥 2015年9期

关键词：粘贴受力预应力

吴祖达

(厦门市工程检测中心有限公司，福建厦门 361000)

钢筋混凝土结构加固技术探讨

吴祖达

(厦门市工程检测中心有限公司，福建厦门 361000)

本文介绍了钢筋混凝土结构加固常用的几种方法，并对不同方法的适用情况及优缺点进行了系统分析，以利于工程实践中结构加固方法的选择。

混凝土结构；加固方法；加固技术

1、引言

建设过程中发现质量达不到结构设计要求，震害、火灾、水灾、材料老化、化学侵蚀、长期疲劳以及建筑使用功能的改变等都会直接造成建筑结构可靠度下降，需要进行加固处理，才能保证建筑结构的可靠度。

2、钢筋混凝土结构常用加固方法

2.1 加大截面加固法

加大截面加固的方法就是通过在原混凝土构件外浇注新的混凝土，增加构件截面积和配筋，提高构件承载力和刚度，降低构件长细比。加大截面法有单面、双面、四面加大三种情况，按规范要求最小加大厚度不小60mm，但实际施工中往往采用不小于 100mm。其最大优点是概念清楚、计算公式详尽。并且施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固。但其缺陷也很多，主要有以下几点:(1)构件断面积和刚度在加固前后有如此大的变化，首先是有碍观瞻和使用；其次，构件刚度的变化将导致结构内力的重分配，从而发生连锁反应，这在整个结构体系中产生的副作用不可忽略不计，该因素造成的影响还需通过采取相应措施来处理。(2)在弹性阶段结合面的剪应力和法向拉应力主要是靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担，开裂后及极限状态下则主要是通过贯穿结合面的锚筋或锚栓所产生的被动剪切摩擦力传递，由于结合面混凝土的粘结抗剪强度及法向抗拉强度远远低于混凝土法向粘结强度本身。因此结合面成为加固结构受力时的薄弱环节。特别是对于偏压、压弯、弯扭、扭剪等复杂受力情况构件来说，能否协同受力更值得怀疑。比如在受弯条件下，首先受力的是外层钢筋，只有在外层钢筋屈服以后，“退居第二线”的内层钢筋才受力。这样就有了各个受力构件被击破或遭到连续破坏的危险。在加固设计时就放弃原有钢筋，使之退出工作，却又未免过于浪费[4]。

2.2 外包钢加固法

外包钢加固法就是采用横向接板或套箍作为加固的链接条件，将钢板等材料放在建筑结构的表面，有效的减轻原构件的受力，从而起到加固的效果。对于混凝土结构的受力柱，需要满足建筑设计的要求，达到相应的减震效果，对于加固的承受力还需要大大的提高，对于受力构件加固中如果采用粘钢板加固方法，对其承受压力的柱子也就起到十分重要的作用，很大一部分的应力在钢板和混凝土之间，大大降低加固效果。因此，我们也就需要找到一种既能够提高承载力，又能给在混凝土结构加固之后不增加结构的截面，对建筑物的延续性和整体作用得到提高的加固方法，随着现代科技的发展，对于混凝土加固技术也不短的得到提高，运用湿包钢灌注外粘钢加固提高相应的承载能力，这种方法在工程界得到广泛的运用。对于外包钢加固方法的有点也就是对于结构承载面的尺寸会不增加太多，同时对于承载力和抗震能力也得到了很大的提升，对其结构延性也有很大的提高，加固施工的效率相对较快。同时对于这种加固方法的受力可靠，能够有效的改善结构的性能，对其空间的影响较小，施工也十分的简便。

2.3 外部粘贴钢板加固法

外部粘贴钢板加固法是在构件承载力不足区段（正截面受拉区、正截面或斜截面受压区)的表面粘贴强度高的钢板，使原有混凝土和钢板作为一个新的整体共同受力，并约束混凝土变形，进而提高了加固构件的刚度和抗裂度，有效发挥了粘贴钢板的抗弯、抗剪、抗压性能，且不会在混凝土中产生应力集中。对于这种方法主要就是运用在钢筋混凝土弯曲和受力的构件加固，同时还要求原混凝土强度等级不低于C15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5MPa。采用粘贴钢板混凝土结构加固的时候，我们要采用对原结构的荷载进行卸载，同时对于相应的加固钢板的锚固十分重要，我们必须采用相对可靠的钢板的部位进行粘贴，因而这种加固方法施工工艺要求较高，施工操作程序较复杂，一般应由专业队伍施工。其优点是对混凝土结构能够有效的加以改善，对生产生活影响较小，同时对于建筑结构的空间没有影响。

2.4 粘贴碳纤维复合材料加固法

粘纤维复合材加固混凝土技术是通过树脂胶结构材料将纤维增强复合材料粘贴于混凝土结构表面，能够有效的改善混凝土受力的性能，加强混凝土结构外部加固的技术，在建筑施工中通常都是采用复合型材料，也就是对树脂基体和连续性的复合材料。纤维增强复合材料最突出的优点是具有轻质高强，高比强度，加固基本不影响结构外形，不增加原结构重量，纤维增强复合材料具有良好的耐久性和耐腐蚀性，同时纤维增强复合材料具有可设计性，对于这些特点在日常建筑施工中运用十分广泛。与传统的加固技术相比，采用粘贴纤维增强复合材料加固方法具有重要的意义。对于这种加固方法适用于钢筋混凝土弯曲以及受到拉力的构件加固，很多时候不能用于混凝土构件和较小的混凝土结构的加固，当前粘贴纤维增强复合材料加固技术研究相对较成熟，加固的应用十分广泛，其中碳纤维增强复合材料应用更为普遍。

2.5 预应力加固法

用预应力钢筋对梁、板进行加固的方法，称为预应力加固法，主要有预应力水平拉杆加固法和下撑式拉杆加固法两种。预应力水平拉杆加固方法对混凝土受力弯曲构件可以有效的得到改善，同时也提高了构件的抗弯能力，减少了外荷载的应力，同时也有效的缓解了构件裂缝的发展，斜截面抗剪承载力能很好的提高。预应力下撑拉杆加固法。钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固后，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体系，在外荷载和预应力共同作用下，拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点(下撑点和杆端锚固点)传递给被加固构件，抵消了部分外荷载，改变了原构件截面内力特征，从而提高了构件的承载能力，该法能降低被加固构件的应力，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响。

预应力加固法适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固。预应力加固法是一种加固效果好而且费用低的加固方法。但该法的缺点是增加了施加预应力的工序和设备。施工工艺复杂，维护困难，耐久性差，而且还占有一定空间，影响外观与使用，不能用于温度在60℃以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构中，这样显著的缺点导致这种方法现已不受欢迎。

2.6 增设支点加固法

增设支点加固法是通过在梁和板等水平构件上增设支点，有效的减小构件的计算跨度，减少作用在构件上的荷载效应，有效的提高承载力的水平。增加支承加固法适用于梁、板、柑架、网架等结构的加固。该法简单可靠，由于支承结构本身的变形不能忽略不计，故支承结构只能按弹性支点考虑，内力分析较为复杂。该方法主要缺点是影响原结构的建筑布局或使用空间减少，易损害建筑物的原貌和使用功能，使用功能受到一定限制，并对生产和生活的影响较大[4]。