淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

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【摘要】目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程實例越來越多。本文介紹了多種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù),并結(jié)合工程實踐著重論述了加固技術(shù)的特點、適用范圍等。

  【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法       一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固的背景       在過去的50多年間,我國的土木工程建設(shè)一直沒有停過,并且發(fā)展很快,尤其是近幾年,發(fā)展極為迅猛,整個中國幾乎成了一個大的建設(shè)工地,新的高樓大廈、展覽中心、鐵路、公路及橋梁、港口、航道及大型水利工程。   可是,在我們大搞土木基礎(chǔ)建設(shè)的同時也應(yīng)該關(guān)心已有建筑的維護問題,己有建筑物及構(gòu)筑物常常因設(shè)計或施工的缺陷以及長期使用過程中的老化、破壞,甚至自然災(zāi)害,造成混凝土結(jié)構(gòu)承載力不足、開裂以及抗震性能不良等,影響建筑物及構(gòu)筑物的安全和使用功能,從而不得不考慮結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固問題。   當今社會在基礎(chǔ)設(shè)施的管理和新建等各個方面都存在著一個可持續(xù)發(fā)展的問題。隨著基礎(chǔ)建設(shè)的不斷發(fā)展,愈來愈多的建筑物和構(gòu)筑物已進入或即將進入老齡化階段,修復(fù)加固在建筑業(yè)中的比重逐年增加,人們預(yù)測,如果沒有根本性的技術(shù)革新,不能充分重視這些問題,幾十年以后社會將負擔不了龐大基礎(chǔ)設(shè)施的維修和管理費用。據(jù)權(quán)威機構(gòu)調(diào)查,預(yù)計在今后的十年中我國的建筑業(yè)重點將逐步轉(zhuǎn)向已有建筑的修復(fù)加固。       二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法       當前,各種類型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其構(gòu)造是復(fù)雜多樣的,在建筑工程中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的變更、追加、加固也成為很平常的問題,通過工程實踐及設(shè)計經(jīng)驗,本文將一些加固方法進行總結(jié)比較。   1.碳纖維加固法   近年來,碳纖維材料以其輕質(zhì)、高強、抗腐蝕、耐疲勞及其溫度穩(wěn)定性而受到土木工程界的日益關(guān)注,成為研究與應(yīng)用的熱點。工程實踐和試驗研究表明:采用碳纖維對鋼筋混凝土柱進行抗震加固;可以有效約束混凝土的變形,增強耗能能力,從而使其承載能力及延性能力有很大的提高,可取得良好的抗震加固效果。碳纖維片材由于其強度高,彈性模量大,用于橫向包裹鋼筋混凝土柱時,可以有效提高柱的承載能力和延性性能,其作用機理體現(xiàn)在兩個方面:一方面,碳纖維片材橫向包裹,其作用類似受剪鋼筋,協(xié)同鋼筋承受剪力。由于碳纖維的抗拉強度遠遠大于鋼筋的抗拉強度,相當于配筋率大大提高,使其抗剪承載力得以顯著提高,斜裂縫出現(xiàn)以后構(gòu)件的變形性能也得以明顯改善;另一方面,橫向包裹碳纖維,還會對其內(nèi)部的混凝土起到有效的約束作用,當受壓區(qū)混凝土達到峰值應(yīng)力后,具橫向膨脹變形急劇增大,碳纖維環(huán)向應(yīng)變顯著增大,環(huán)向約束力增大,這就使得混凝土應(yīng)力—應(yīng)變曲線的下降變得平緩,極限壓應(yīng)變得以提高,因而推遲了受壓區(qū)混凝土的破壞過程,充分發(fā)揮了縱向鋼筋的塑性變形性能,顯著改善構(gòu)件的延性。   2.粘鋼加固法   用粘結(jié)劑(建筑結(jié)構(gòu)膠)將鋼板粘貼在已開裂構(gòu)件需要加固的部位上,以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種方法。該方法的應(yīng)用研究始于20世紀60年代。在國際上它是一種適用面較廣的加固方法,不僅用于建筑,而且用于公路橋梁的加固補強。這項技術(shù)簡稱粘鋼加固技術(shù)。與傳統(tǒng)加固方法比較,它有以下特點:(1)工藝簡便,只需對被加固構(gòu)件的表面進行處理,用建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板與之牢固地粘結(jié)成一個整體,使鋼板和原構(gòu)件很好地共同工作。(2)加固施工所需的場地、空間都不很大,且鋼板粘貼在已開裂構(gòu)件上一般2d即可受力使用,對生產(chǎn)和生活影響很小,特別適用于應(yīng)急的加固工程。(3)粘鋼加固所用的鋼板厚度,一般為2mm~6mm,所以,加固后不影響結(jié)構(gòu)外觀,重量增加也不多。(4)加固效果比較明顯。   3.化學(xué)植筋技術(shù)   植筋技術(shù)是運用高強度的化學(xué)粘合劑,使鋼筋、螺桿等與混凝土產(chǎn)生握裹力,從而達到預(yù)期效果。施工后產(chǎn)生高負荷承載力,不易產(chǎn)生移位、拔出,并且密實性能良好,無需做任何防水處理。由于其通過化學(xué)粘合固定不但對基材不會產(chǎn)生膨脹破壞,而且對結(jié)構(gòu)有補強作用,施工簡便迅速安全并符合環(huán)保要求,是建筑工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)變更,加固的最有效的方法。它可以應(yīng)用在各類建筑結(jié)構(gòu)增建、變更等預(yù)留鋼筋錨定中,還可以用于橫梁、柱頭、樓板、剪力墻等加固預(yù)留鋼筋錨定中,也可用于各類鋼結(jié)構(gòu)、機械設(shè)備等的螺桿錨定中。它主要的技術(shù)特點就是:(1)具有高的承載力(剪力、拉力)。(2)對固定的基材不產(chǎn)生膨脹力,適宜邊距、間距小的部位。(3)施工簡便,時間短。4.注漿加固法   注漿加固法主要是針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物由于各種原因產(chǎn)生的各種裂縫,采用環(huán)氧樹脂類粘合劑及密封劑灌漿加固修補,在不影響生產(chǎn)運營的情況下可以達到預(yù)期的強度,延長結(jié)構(gòu)的使用壽命,施工快捷,加固效果安全可靠。它的特點是:(1)采用慢速,附壓延續(xù)灌漿,可以確保樹脂注入裂縫細微部位。(2)可以控制注入量,必要時可以補充灌漿料。(3)可根據(jù)裂縫大小,注入狀況的需要,調(diào)整壓力。(4)注入量和注入情形可以目視觀察。這種技術(shù)主要應(yīng)用范圍:混凝土建筑物裂縫的修補,各種構(gòu)筑物的修補以及橋梁、鐵路的附屬構(gòu)件如橋墩、橋臺、橋面、隧道等的修補。   5.增大加固法   增大加固法是指在原受彎構(gòu)件的上面或下面澆一層新的混凝土并補加相應(yīng)的鋼筋,以提高原構(gòu)件承載力的方法,是工程中常用的一種加固方法。補澆的混凝土處在變拉區(qū)時,對補加的鋼筋起到粘結(jié)和保護作用,當補澆層混凝土在受拉區(qū)時,增加了構(gòu)件的有效高度,從而提高了構(gòu)件的抗彎、抗剪承載力,并增加了構(gòu)件的剛度,因此其加固效果也是很顯著的。實際工程中,在受拉區(qū)補澆混凝土層的情況較多,原配筋率較低,其混凝土變壓區(qū)高度較小,因此在受拉區(qū)補加縱向鋼筋并澆混凝土是提高該梁抗彎承載力的有效方法。       三、結(jié)束語       在建設(shè)中,我們應(yīng)該選擇合適的加固方法,同時還應(yīng)考慮其是否具有良好的施工性、是否經(jīng)濟等方面。隨著現(xiàn)代建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進步,新型建筑材料不斷出現(xiàn),混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)會有更大發(fā)展,加固方案的選擇范圍也將具有更為廣泛的空間。       參考文獻:   [1]滕智明,朱金栓.混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.65-66.   [2]林文修,陳昌松.混凝土加固方法與技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.   [3]李全旺,趙樹紅.碳纖維加固鋼筋混凝土梁受剪承載力試驗分析.清華大學(xué)土木工程系.