混凝土结构加固技术的研究

【摘 要】本文首先分析了混凝土加固的必要性和原因所在,重点论述了目前常用的五种混凝土加固技术的优缺点
和施工注意要点,这五种加固技术为:粘钢加固法、预应力加固法、外包钢加固法、增设支点加固法、增大截面法。
【关键词】混凝土;结构加固技术;研究
一般混凝土建筑的使用年限为20年到50年,随着使用时
间的增加,建筑本身会开始形成各种损伤,再加上外力的腐蚀
和破坏,更导致了建筑物的结构上的破坏,当结构本身的受力
性和稳定性下降,一旦发生有一定破坏力的自然灾害,比如地震、
火灾、台风等等,就会直接导致建筑的坍塌,造成不必要的人
员伤亡和财产损失。因此加强对混凝土结构的加固就成为了必
不可少的工作之一,也是保障混凝土建筑结构安全使用的重要
手段之一。
一、结构加固的主要原因
需要进行混凝土结构加固的主要原因有:(1)尚在建设阶段,
但已出现施工质量问题;(2)建筑已完工但尚未使用,需要进
行改造;(3)建筑本身由于使用时间较长,结构出现老化现象;
(4)由于地震、火灾等灾害引起的建筑结构局部需要的加固。
二、常用的加固方法
下面就简要分析一下这些方法的优缺点。
1.粘钢加固法
这种方法主要利用薄钢板,通过特殊的粘合剂(双组份环
氧粘合剂)粘到受损混凝土表面。这种方法简单方便,不影响
结构外观,现场操作起来作业量小,用时快,由于这些优点,
该方法已经广泛应用于建筑、桥梁、公路等加固技术中,可以
很好的增加混凝土构件抗弯强度,减少挠度和开裂,取得了很
好的效果。在使用这种方法过程中,最主要的就是确保粘合剂
的粘贴强度,选择薄而长,并且有较大韧性的钢板,通过粘贴
加锚固,使得充分发挥钢板的性能,达到加固作用。
这个方法虽然优点很多,但是依然有不足之处,那就是克
服钢板的自重问题,还有就是粘接的持久性,以及钢板与粘接
面存在的腐蚀问题,此外就是粘合剂在特殊环境下的弊端,比
如高温、低温、水下等,是否会出现融化、开裂、冻结现象,
虽然日本由企业声称已生产出可以克服这些困难的新型粘合剂,
但是成本造价较高,这些极大的限制了粘合剂的适用范围,也
限制了粘钢加固法的应用面。
2.预应力加固法
此种方法主要指设置在混凝土体外的预应力筋通过张拉,
给混凝土施加预应力,从而达到提高混凝土正截面、斜截面的
强度和刚度。预应力加固方法具有加固、卸载、改变结构内力
的三种功能,是一种较为积极的加固方法,主要适用于大跨度
(如桥梁)以及高应力、高应变状态下的结构加固。在使用这种
加固技术过程中,需要注意的就是预应力的设置,即受到混凝
土的徐变影响,也需要考虑结构的受力极限(因建筑使用年限
有关),一般以不超过150MPa为宜。这种方法的主要缺点就是
施工难度较大,一般不适用于温度超过六十摄氏度的环境下,
此外外部设置的钢筋易腐蚀,易受损。
3.外包钢加固法
顾名思义,此种方法主要是在建筑结构的外部(主要是结
构四角)通过型钢予以加固,用于梁、柱、屋架以及大型或大
跨度结构的加固施工。外包钢法又分为两种湿式和干式,所谓
湿式就是外加的型钢构件与进驻本身之间采用的是乳胶水泥粘
贴或环氧树脂化学灌浆等方法进行的粘结,结果是型钢和原构
件共同受力,而干式则在两者中间不进行粘结,型钢和原构件
之间各自受力,虽然干式外包钢法比湿式操作简单,但是在承
载能力提高上略有不足。
这种方法的优点是施工简便,现场作业量小,占用使用空
间小,承载力提高幅度大;不足是用钢量大、加固费用较高,
节点处理困难。
4.增设支点法
增设支点法是在梁、板、柱上增设支点,减少跨度计算,
达到减少荷载的效应,发挥构件潜能,提高荷载力,起到加固
的目的。按支撑结构的受力性能又分为刚性支点和弹性支点,
刚性支点法是通过支承结构的轴心受压把荷载传递给基础或其
他受力构件,支点变形较小,弹性支点法就是以支承结构的受
弯或桁架作用间接传递荷载的一种加固方法,支点形变较大。
这种方法简单可靠,但是通常会减小建筑物使用空间,影
响建筑物使用功能,这种方法主要适用于梁、板、桁架、网架
等水平结构的加固。
5.增大截面法
这是一种使用时间较长的方法,主要是在原有的混凝土构
件上再增加钢筋混凝土,从而达到提高结构承载力的目的。在
使用这种方法时一定要注意新增加的混凝土结构与原有的构件
之间整体性的问题,比如施工工艺、材料粘接性、整体受力性,
新增加的混凝土自重是否会带来新的受力变化等。
这种方法优点是工艺简单,适用面广,加固效果明显,但
缺点是现场作业量大,时间长,减少建筑物使用空间,增加结
构自重。广泛用于一般梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固。
三、小结
近些年,也出现了一些新的加固技术方法,比如绕丝加固法、
粘贴钢筋加固法、聚合物浸渍混凝土加固法、玻璃钢加固法和
碳纤维加固法等。这些方法大多是在常用方法的基础上采用了
新型工艺或材料进行的加固方法的更新和加强,使得原有的加
固方法更有效,有的是针对特有的结构建筑采用的特殊方法。
新型加固方法有其独有的优势,但是由于使用时间不长,缺乏
试验数据和参数,对各种加固方法的受力特性及施工要点还需
要进一步深入的研究。我们期待,在新技术、新材料、新工艺
的加入下,使我国传统的加固技术不断走向成熟。
参考文献:
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[2]卓尚木,季直仓,卓昌志.钢筋混凝土结构事故分析与加固[M].
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[3]万墨林,韩继云.建筑结构诊治技术[M].北京:中国建筑科学
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廉站铭
张家口市第一建筑工程有限公司  河北张家口  075000
 

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