【論文摘
要】近年來,我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)發(fā)展迅速,從傳統(tǒng)的加大截面加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、外包鋼材加固法等,到新型的碳纖維加固法以及外貼纖維復(fù)合材料加固法,這些方法在我國(guó)已經(jīng)長(zhǎng)期大量使用,取得了很多成熟的經(jīng)驗(yàn)。然而,由于土木工程結(jié)構(gòu)材料性能、結(jié)構(gòu)形式、受力條件復(fù)雜多樣,因而,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中仍然有許多問題亟待解決。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隨著服役時(shí)間的增長(zhǎng),日益受到氣候條件、環(huán)境侵蝕、物理作用、人為因素等外界因素的影響,結(jié)構(gòu)性能發(fā)生退化,結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)損傷,甚至破壞。同時(shí),新建結(jié)構(gòu)由于設(shè)計(jì)失誤、施工管理不嚴(yán)、使用條件變更或使用環(huán)境惡化、自然災(zāi)害和偶然事故等主客觀因素造成的病態(tài)結(jié)構(gòu)也亟待加固、補(bǔ)強(qiáng)和改造。我國(guó)已有許多較為成熟的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù),如加大截面加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、粘貼鋼材加固法、改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法、外貼碳纖維材料加固法等,以上各加固技術(shù)具有各自的特點(diǎn)以及優(yōu)缺點(diǎn),實(shí)際工程中可以根據(jù)具體需要,采用一種或幾種合適的加固方法對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)。
1. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固的常用方法
1.1 加大截面加固法。
加大截面加固法又稱外包混凝土加固法,即采用鋼筋混凝土或鋼筋網(wǎng)砂漿層以增大混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的截面面積,從而提高其承重力和滿足正常使用要求的一種加固方法。該加固方法的優(yōu)點(diǎn)在于施工工藝簡(jiǎn)單、適用面廣,可廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板、柱等構(gòu)件和一般構(gòu)筑物的加固。然而,采用該方法時(shí),現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大,養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng),因此對(duì)生產(chǎn)和生活有一定影響,此外,構(gòu)件截面增大對(duì)結(jié)構(gòu)外觀及房屋使用空間也有一定影響。同時(shí),需要指出的是,由于該加固技術(shù)的核心問題在于通過后澆混凝土達(dá)到提高構(gòu)件承載力的目的,而新、舊混凝土的結(jié)合面卻是加固結(jié)構(gòu)受力時(shí)的薄弱環(huán)節(jié),因此,必須采取必要的措施保證新、舊兩部分鋼筋混凝土共同受力,協(xié)同工作,如可以配置足夠的貫穿于交界面的剪切摩擦筋或錨固件將兩者有機(jī)地連接固定。
1.2 預(yù)應(yīng)力加固法。
預(yù)應(yīng)力加固法是指采用外加預(yù)應(yīng)力拉桿或型鋼撐桿對(duì)構(gòu)件或整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法,具有加固、卸載、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的三重效果,其特點(diǎn)是通過預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加部分拉桿或撐桿受力,改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)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,因此后加部分與原結(jié)構(gòu)能較好地共同工作,結(jié)構(gòu)的總體承載力可顯著提高。該加固方法施工簡(jiǎn)便,且在基本不增加梁截面高度和不影響結(jié)構(gòu)使用空間的條件下,可提高梁的抗彎、抗剪承載力和改善其在使用階段的性能。這些優(yōu)點(diǎn)的形成,主要是由于預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的負(fù)彎矩抵消了部分荷載彎矩,
致使梁彎矩減小,裂縫寬度縮小甚至完全閉合,因此,在梁的加固以及較高應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固工程中,預(yù)應(yīng)力加固法的運(yùn)用日趨廣泛。
1.3 粘貼鋼材加固法。
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。此外,由于膠的固化需要一定的時(shí)間,該方法難以滿足不停產(chǎn)的要求,且鋼板與混凝土的粘貼保證率較低(規(guī)范規(guī)定75%),不適用于長(zhǎng)期承受振動(dòng)荷載的情況。
1.4 改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法。
改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法主要是指通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置支座或支撐,減少結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的計(jì)算跨度和變形,從而減少直接作用在被加固構(gòu)件上的荷載效應(yīng),提高其承載力和抵抗變形的能力。該方法簡(jiǎn)單可靠,適用于房屋凈空不受限制的結(jié)構(gòu)(尤其是大跨結(jié)構(gòu))的加固。然而,該方法的缺陷也比較明顯,一方面,由于必需增設(shè)支座或者支撐對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,因此其必然對(duì)結(jié)構(gòu)的使用空間造成一定的影響;另一方面,其他的加固技術(shù)主要是通過改良構(gòu)件或者材料本身的性能,達(dá)到提高承載力,滿足設(shè)計(jì)要求的目的,而該方法主要從受力角度入手,著重改變傳力途徑,分擔(dān)部分作用在構(gòu)件上的外部荷載,并未對(duì)構(gòu)件本身材質(zhì)或形式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),因此,對(duì)于某些已受損構(gòu)件尤其是反復(fù)荷載作用下疲勞損傷的構(gòu)件,該加固法具有一定的局限性。