淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

陳揚(yáng)鵬

【摘 要】目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例越來(lái)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(shí)踐著重論述了加固技術(shù)的特點(diǎn)、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(guò)去的50多年間,我國(guó)的土木工程建設(shè)一直沒(méi)有停過(guò),并且發(fā)展很快,尤其是近幾年,發(fā)展極為迅猛,整個(gè)中國(guó)幾乎成了一個(gè)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(shí)也應(yīng)該關(guān)心已有建筑的維護(hù)問(wèn)題,己有建筑物及構(gòu)筑物常常因設(shè)計(jì)或施工的缺陷以及長(zhǎng)期使用過(guò)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(kāi)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(wèn)題。

當(dāng)今社會(huì)在基礎(chǔ)設(shè)施的管理和新建等各個(gè)方面都存在著一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。隨著基礎(chǔ)建設(shè)的不斷發(fā)展,愈來(lái)愈多的建筑物和構(gòu)筑物已進(jìn)入或即將進(jìn)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(cè),如果沒(méi)有根本性的技術(shù)革新,不能充分重視這些問(wèn)題,幾十年以后社會(huì)將負(fù)擔(dān)不了龐大基礎(chǔ)設(shè)施的維修和管理費(fèi)用。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查,預(yù)計(jì)在今后的十年中我國(guó)的建筑業(yè)重點(diǎn)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(dāng)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(wèn)題,通過(guò)工程實(shí)踐及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),本文將一些加固方法進(jìn)行總結(jié)比較。

1.碳纖維加固法

近年來(lái),碳纖維材料以其輕質(zhì)、高強(qiáng)、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(diǎn)。工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明:采用碳纖維對(duì)鋼筋混凝土柱進(jìn)行抗震加固;可以有效約束混凝土的變形,增強(qiáng)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(qiáng)度高,彈性模量大,用于橫向包裹鋼筋混凝土柱時(shí),可以有效提高柱的承載能力和延性性能,其作用機(jī)理體現(xiàn)在兩個(gè)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(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼筋的抗拉強(qiáng)度,相當(dāng)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(huì)對(duì)其內(nèi)部的混凝土起到有效的約束作用,當(dāng)受壓區(qū)混凝土達(dá)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(guò)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(kāi)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(jì)60年代。在國(guó)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(bǔ)強(qiáng)。這項(xiàng)技術(shù)簡(jiǎn)稱粘鋼加固技術(shù)。與傳統(tǒng)加固方法比較,它有以下特點(diǎn):(1)工藝簡(jiǎn)便,只需對(duì)被加固構(gòu)件的表面進(jìn)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(gè)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(chǎng)地、空間都不很大,且鋼板粘貼在已開(kāi)裂構(gòu)件上一般2d即可受力使用,對(duì)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(yùn)用高強(qiáng)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(dá)到預(yù)期效果。施工后產(chǎn)生高負(fù)荷承載力,不易產(chǎn)生移位、拔出,并且密實(shí)性能良好,無(wú)需做任何防水處理。由于其通過(guò)化學(xué)粘合固定不但對(duì)基材不會(huì)產(chǎn)生膨脹破壞,而且對(duì)結(jié)構(gòu)有補(bǔ)強(qiáng)作用,施工簡(jiǎn)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(jī)械設(shè)備等的螺桿錨定中。它主要的技術(shù)特點(diǎn)就是:(1)具有高的承載力(剪力、拉力)。(2)對(duì)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(jiǎn)便,時(shí)間短。

4.注漿加固法

注漿加固法主要是針對(duì)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(shù)脂類粘合劑及密封劑灌漿加固修補(bǔ),在不影響生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的情況下可以達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度,延長(zhǎng)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(diǎn)是:(1)采用慢速,附壓延續(xù)灌漿,可以確保樹(shù)脂注入裂縫細(xì)微部位。(2)可以控制注入量,必要時(shí)可以補(bǔ)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(bǔ),各種構(gòu)筑物的修補(bǔ)以及橋梁、鐵路的附屬構(gòu)件如橋墩、橋臺(tái)、橋面、隧道等的修補(bǔ)。

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(bǔ)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(bǔ)澆的混凝土處在變拉區(qū)時(shí),對(duì)補(bǔ)加的鋼筋起到粘結(jié)和保護(hù)作用,當(dāng)補(bǔ)澆層混凝土在受拉區(qū)時(shí),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(shí)際工程中,在受拉區(qū)補(bǔ)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(bǔ)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(yǔ)

在建設(shè)中,我們應(yīng)該選擇合適的加固方法,同時(shí)還應(yīng)考慮其是否具有良好的施工性、是否經(jīng)濟(jì)等方面。隨著現(xiàn)代建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)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(huì)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。

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