試論鋼筋混凝土的加固技術(shù)以及適用條件
【摘 要】 本文論述了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固的歷史背景，分析了常用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法，并且對(duì)各種加固方法的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了研究，以積累鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固經(jīng)驗(yàn)，完善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固工藝。為后續(xù)的設(shè)計(jì)與施工提供技術(shù)支持。
【關(guān)鍵詞】 鋼筋混凝土;結(jié)構(gòu);加固技術(shù)
1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固的背景
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，尤其是在工業(yè)建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所占比重大，但是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超過使用年限后，會(huì)出現(xiàn)明顯的損傷。這些建筑物有的由于使用超出建筑物本身的使用極限;有的由于建造質(zhì)量差;在這種情況下，往往不會(huì)因此而拆除重建，結(jié)構(gòu)均需要進(jìn)行增強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)，改造和維修�；炷两Y(jié)構(gòu)的加固可以分為直接加固與間接加固兩個(gè)種類，在設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的方法和施工技術(shù)。直接加固的一般方法有:加大截面加固法、置換混凝土加固法、有粘結(jié)外包型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法、繞絲法、錨栓錨固法等。間接加固法包括預(yù)應(yīng)力加固法、增設(shè)支點(diǎn)加固法等。
2、常用的加固方法
2.1粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法。外貼纖維加固是用樹脂類膠結(jié)材料將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料貼于被加固構(gòu)件的受拉區(qū)域，使它與被加固截面共同工作，從而達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)加固及改善結(jié)構(gòu)受力性能的目的。它是一種非常簡(jiǎn)單且優(yōu)良的加固補(bǔ)強(qiáng)方法，但要求被加固混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5 MPa，除了具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點(diǎn)外，還具有耐腐蝕、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。
2.2增加支承加固法。增設(shè)支點(diǎn)加固法是通過增設(shè)支承點(diǎn)，減少受彎構(gòu)件的計(jì)算跨度，達(dá)到減少作用在被加固構(gòu)件上的荷載效應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)承載水平的目的。根據(jù)支承結(jié)構(gòu)受力性能的不同分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種加固方法。該法簡(jiǎn)單可靠，但易損害建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間;適用于梁、板、析架、網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)的加固。
2.3有粘結(jié)外包型鋼加固法。外包鋼加固是把型鋼(一般為角鋼或槽鋼)或鋼板包于構(gòu)件的四角或兩角的加固方法，外包鋼加固鋼筋混凝土梁也稱濕式外包鋼加固法，采用該方法加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，應(yīng)采用環(huán)氧樹脂膠粘劑進(jìn)行灌注，把型鋼與被加固構(gòu)件粘結(jié)成一整體，以保證型鋼架和原構(gòu)件形成一個(gè)整體共同受力。其特點(diǎn)是受力可靠、施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)工作量較小，但用鋼量較大，且不宜在無(wú)防護(hù)的情況下用于60度以上高溫場(chǎng)所;適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
2.4粘貼鋼板加固法。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件外部粘鋼加固是在構(gòu)件承載力不足區(qū)段(正截面受拉區(qū)、正截面受壓區(qū)或斜截面)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，約束混凝上變形，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)力集中采用該方法加固時(shí)，要求被加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘結(jié)強(qiáng)度不得低于1.5 MPa，并且應(yīng)將鋼板設(shè)計(jì)成僅承受軸向應(yīng)力作用，鋼板表面應(yīng)進(jìn)行防銹蝕處理，表面防銹蝕材料對(duì)鋼板及膠粘劑無(wú)害。它的特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單、速度快、上期短;現(xiàn)場(chǎng)無(wú)濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對(duì)生產(chǎn)和生活影響小;傳力直接，加固效果好，耐久性好;且加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無(wú)顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。
2.5加大截面加固法。在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受壓區(qū)加混凝土現(xiàn)澆層，增加截面有效高度，擴(kuò)大截面面積，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。加大截面加固法在設(shè)計(jì)構(gòu)造方而必須解決好新加部分與原有部分的整體工作共同受力問題。試驗(yàn)研究表明，加固結(jié)構(gòu)在受力過程中結(jié)合面會(huì)出現(xiàn)拉、壓、彎、剪等各種復(fù)雜應(yīng)力，其中關(guān)鍵是剪應(yīng)力和拉應(yīng)力。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);開裂后及極限狀態(tài)下，則主要是通過貫穿結(jié)合面的'錨固鋼筋或錨固螺栓所產(chǎn)生的被動(dòng)剪切摩擦力傳遞。
2.6預(yù)應(yīng)力加固法。預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)或整體進(jìn)行加固的方法，通過預(yù)應(yīng)力的施加改變了原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布和應(yīng)力水平，致使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除，因此后加部分和原結(jié)構(gòu)能共同工作，結(jié)構(gòu)的承載能力可顯著提高，并可減少結(jié)構(gòu)的變形、裂縫寬度。預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固的混凝土受彎構(gòu)件，由于預(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，該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構(gòu)件上，在構(gòu)件中產(chǎn)生偏心受壓作用，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。由于水平提桿的作用，原構(gòu)件的截面應(yīng)力特征由受彎變成了偏心受壓，因此，加固后構(gòu)件的承載力主要取決于壓彎狀態(tài)下原構(gòu)件的承載力。
2. 7置換混凝土加固法。置換混凝土加固法是指對(duì)原有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，韌性差的構(gòu)件材料用強(qiáng)度高，韌性好的混凝土材料置換的方法。該方法適用于承重構(gòu)件受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度偏低或有嚴(yán)重缺陷的局部加固。施工工藝簡(jiǎn)單方便，上期短，占用空間小，不影響使用功能，而且造價(jià)比較低，經(jīng)濟(jì)合理。采用本方法加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，其非置換部分的原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)，按現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果不應(yīng)低于該混凝土結(jié)構(gòu)建造時(shí)規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)。置換用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)比原構(gòu)件混凝土提高一級(jí)且不應(yīng)低于C25混凝土的置換深度，板不應(yīng)小于40mm，梁、柱采用人工澆筑時(shí)，不應(yīng)小于60mm,采用噴射法施工時(shí)，不應(yīng)小于50mm，置換長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度和缺陷的檢測(cè)及驗(yàn)算結(jié)果確定，但對(duì)非全長(zhǎng)置換的隋況其兩端應(yīng)分別延伸不應(yīng)小于100 mm。置換部分應(yīng)位于構(gòu)件受壓區(qū)內(nèi)，且應(yīng)根據(jù)受力方向?qū)⒂腥毕莼炷撂蕹�，剔除位置�?yīng)在沿構(gòu)件整個(gè)寬度的一側(cè)或?qū)ΨQ的兩側(cè)，不得僅剔除截面的一隅。
上述混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)還有待于在實(shí)踐中進(jìn)一步探索，隨著建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型建筑材料不斷出現(xiàn)，更好的加固施工方法將會(huì)有更大拓展，因此，加固施工方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。
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