混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类, 设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。
一、直接加固的一般方法
1、加大截面加固法
在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层, 可增加截面有效高度, 扩大截面面积, 从而提高构件正截面抗弯, 斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。
在适筋范围内, 混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下, 增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面, 通过新加部分和原构件共同工作, 可有效地提高构件承载力, 改善正常使用性能。
大截面加固法施工工艺简单、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; 但现场施工的湿作业时间长, 对生产和生活有一定的影响, 且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2、置换混凝土加固法
该法的优点与加大截面法相近, 且加固后不影响建筑物的净空, 但同样存在施工的湿作业时间长的缺点; 适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
3、有粘结外包型钢加固法
外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边, 外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法, 即采用环氧树脂化灌浆等方把型钢与被加固构佣粘结成一整体, 加固后的构件, 由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高, 因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。该法也称湿式外包钢加固法, 受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大, 且不宜在无防护的情况下用于600C 以上高场所; 适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸, 但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
4、粘钢加固法
钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段( 正截面受拉区、正截面受压区或斜截面) 表面粘贴钢板, 这样可提高被加固构件的承载力, 且施工方便。该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业, 对生产和生活影响小, 且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响, 但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平; 适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
5、粘贴纤维增强塑料加固法
外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域, 使它与被加固
截面共同工作, 达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外, 还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点, 但需要专门的防火处理, 适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
二、间接加固的一般方法
1、预应力加固法
( 1) 预应力水平拉杆固法预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件, 由于预应力和新增外部荷载的共同作用, 拉杆内产生轴向拉力, 该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上( 当拉杆与梁板底面紧密贴合时, 拉杆会与构件共同找曲, 此时尚有一部分压力直接传递给构件底面) , 在构件中产生偏心受压作用, 该作用克服了部分外荷载产生的弯矩, 减少了外荷载效应, 从而提高了构件的抗弯能力。同时, 由于拉杆传给构件的压力作用, 构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高。由于水平提杆的作用, 原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压, 因此, 加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力
( 2) 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定后, 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水平, 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; 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, 但在无防护的情况下, 不能用于温度在600C 以上环境中, 也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
2、增加支承加固法增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度, 达到减少作用在被加固构件上的载载效应, 提高结构承载水平的目的。该法简单可靠, 但易损害建筑物的原貌和使用功
能, 并可能减小使用空间; 适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
三、与混凝土结构加固改造配套使用的一般技术
1、托换技术系托梁( 或桁架) 拆柱( 或墙) 、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称; 属于一种综合性技术, 由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成; 适用于已有建筑物的加固改造; 与传统做法相比, 具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点, 但对技术要求较高, 需由熟练工人来完成, 才能确保安全。
2、植筋技术系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术; 可植入普通钢筋, 也可植入螺栓式锚筋; 已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程, 如: 施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救, 构件加大截面加固的补筋, 上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长, 房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。
3、裂缝修补技术根据混凝土裂缝的起因、性状和大小, 采用不同封护方法进行修补, 使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术; 适用于已有建筑物中各类裂缝的处理, 但对受力性裂缝, 除修补外, 尚应采用相应的加固措施。内部修补法。内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中, 结硬后起到补缝作用, 并通过其胶结性使原结构恢复整体性, 该方法适用于裂缝宽度较大, 对结构的整体性和安全性及耐久性等有影响, 或有防水防渗等要求的裂缝的修补。
4、碳化混凝土修复技术系指通过恢复混凝土的碱性( 钝化作用) 或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术。
参考文献:
[1]曹双寅, 邱洪兴, 王恒华. 结构可靠性鉴定与加固技术[M ]. 水利水电出版社, 2002, 2.
[2] 混凝土结构加固设计规范[M ]. 中国建筑工业出版社出版, 2006, 11.
[3] 赵震洋. 老化混凝土的断面特征与损伤描述研究[R ].博士学位论文2002,3.
[4] 过镇海, 时旭东. 钢筋混凝土原理和分析[M ]. 清华大学出版社, 2005,1.
作者简介: 范晓君( 1977.-) , , 大学本科学历, 2002年毕业于新疆塔里木大学水利工程专业, 任助理工程师,现任职于昌吉州建筑勘察设计有限责任公司。
