混凝土結構的加固分為直接加固與間接加固兩類, 設計時可根據(jù)實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術。
一、直接加固的一般方法
1、加大截面加固法
在鋼筋混凝土受彎構件受壓區(qū)加混凝土現(xiàn)澆層, 可增加截面有效高度, 擴大截面面積, 從而提高構件正截面抗彎, 斜截面抗剪能力和截面剛度,起到加固補強的作用。
在適筋范圍內, 混凝土彎變構件正截面承載力隨鋼筋面積和強度的增大而提高。在原構件正截面配筋率不太高的情況下, 增大主筋面積可有效地提高原構件正截面抗彎承載力。在截面的受拉區(qū)加現(xiàn)澆混凝土圍套增加構件截面, 通過新加部分和原構件共同工作, 可有效地提高構件承載力, 改善正常使用性能。
大截面加固法施工工藝簡單、適應性強, 并具有成熟的設計和施工經(jīng)驗; 適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土的加固; 但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長, 對生產(chǎn)和生活有一定的影響, 且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
2、置換混凝土加固法
該法的優(yōu)點與加大截面法相近, 且加固后不影響建筑物的凈空, 但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點; 適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。
3、有粘結外包型鋼加固法
外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構件的外邊, 外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應采用濕式外包法, 即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方把型鋼與被加固構傭粘結成一整體, 加固后的構件, 由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高, 因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。該法也稱濕式外包鋼加固法, 受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小,但用鋼量較大, 且不宜在無防護的情況下用于600C 以上高場所; 適用于使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸, 但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構加固。
4、粘鋼加固法
鋼筋混凝土受彎構件外部粘鋼加固是在構件承載力不足區(qū)段( 正截面受拉區(qū)、正截面受壓區(qū)或斜截面) 表面粘貼鋼板, 這樣可提高被加固構件的承載力, 且施工方便。該法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè), 對生產(chǎn)和生活影響小, 且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響, 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件的加固。
5、粘貼纖維增強塑料加固法
外貼纖維加固是用膠結材料把纖維增強復合材料貼于被加固構件的受拉區(qū)域, 使它與被加固
截面共同工作, 達到提高構件承載能力的目的。除具有粘貼鋼板相似的優(yōu)點外, 還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)點, 但需要專門的防火處理, 適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。
二、間接加固的一般方法
1、預應力加固法
( 1) 預應力水平拉桿固法預應力水平拉桿加固的混凝土受彎構件, 由于預應力和新增外部荷載的共同作用, 拉桿內產(chǎn)生軸向拉力, 該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構件上( 當拉桿與梁板底面緊密貼合時, 拉桿會與構件共同找曲, 此時尚有一部分壓力直接傳遞給構件底面) , 在構件中產(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, 從而提高了構件的抗彎能力。同時, 由于拉桿傳給構件的壓力作用, 構件裂縫發(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, 原構件的截面應力特征由受彎變成了偏心受壓, 因此, 加固后構件的承載力主要取決于壓彎狀態(tài)下原構件的承載力
( 2) 預應力下?lián)卫瓧U加固法鋼筋混凝土構件采用預應力下?lián)问嚼瓧U加固定后, 形成一個由被加固構件和下?lián)问嚼瓧U組成的復合超靜定結構體系, 在外荷載和預應力共同作用下, 拉桿中產(chǎn)生軸向力并通過與構件的結合點( 下?lián)吸c和桿端錨固點) 傳遞給被加固構件, 抵消了部分外荷載, 改變了原構件截面內力特征, 從而提高了構件的承載能力。該法能降低被加固構件的應力水平, 不僅使加固效果好, 而且還能較大幅度地提高結構整體承載力, 但加固后對原結構外觀有一定影響; 適用于大跨度或重型結構的加固以及處于高應力、高應變狀態(tài)下的混凝土構件的加固, 但在無防護的情況下, 不能用于溫度在600C 以上環(huán)境中, 也不宜用于混凝土收縮徐變大的結構。
2、增加支承加固法增設支點加固法是通過減少受彎構件的計算跨度, 達到減少作用在被加固構件上的載載效應, 提高結構承載水平的目的。該法簡單可靠, 但易損害建筑物的原貌和使用功
能, 并可能減小使用空間; 適用于具體條件許可的混凝土結構加固。
三、與混凝土結構加固改造配套使用的一般技術
1、托換技術系托梁( 或桁架) 拆柱( 或墻) 、托梁接柱和托梁換柱等技術的概稱; 屬于一種綜合性技術, 由相關結構加固、上部結構頂升與復位以及廢棄構件拆除等技術組成; 適用于已有建筑物的加固改造; 與傳統(tǒng)做法相比, 具有施工時間短、費用低、對生活和生產(chǎn)影響小等優(yōu)點, 但對技術要求較高, 需由熟練工人來完成, 才能確保安全。
2、植筋技術系一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術; 可植入普通鋼筋, 也可植入螺栓式錨筋; 已廣泛應用于已有建筑物的加固改造工程, 如: 施工中漏埋鋼筋或鋼筋偏離設計位置的補救, 構件加大截面加固的補筋, 上部結構擴跨、頂升對梁、柱的接長, 房屋加層接柱和高層建筑增設剪力墻的植筋等。
3、裂縫修補技術根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小, 采用不同封護方法進行修補, 使結構因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復的一種專門技術; 適用于已有建筑物中各類裂縫的處理, 但對受力性裂縫, 除修補外, 尚應采用相應的加固措施。內部修補法。內部修補法是用壓力泵把膠結材料壓力混凝土裂縫中, 結硬后起到補縫作用, 并通過其膠結性使原結構恢復整體性, 該方法適用于裂縫寬度較大, 對結構的整體性和安全性及耐久性等有影響, 或有防水防滲等要求的裂縫的修補。
4、碳化混凝土修復技術系指通過恢復混凝土的堿性( 鈍化作用) 或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕得到遏制的技術。
參考文獻:
[1]曹雙寅, 邱洪興, 王恒華. 結構可靠性鑒定與加固技術[M ]. 水利水電出版社, 2002, 2.
[2] 混凝土結構加固設計規(guī)范[M ]. 中國建筑工業(yè)出版社出版, 2006, 11.
[3] 趙震洋. 老化混凝土的斷面特征與損傷描述研究[R ].博士學位論文2002,3.
[4] 過鎮(zhèn)海, 時旭東. 鋼筋混凝土原理和分析[M ]. 清華大學出版社, 2005,1.
作者簡介: 范曉君( 1977.-) , , 大學本科學歷, 2002年畢業(yè)于新疆塔里木大學水利工程專業(yè), 任助理工程師,現(xiàn)任職于昌吉州建筑勘察設計有限責任公司。
