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查看更多>混凝土结构加固的传统方法及特点
发布于 2021年03月27日
[摘要]沈阳土建加固目前土建结构常用的几种传统加固方法主要是以下几种： 1．预应力加固法 预应力加固法，即指在原结构上增加预应力构件来承担原结构上所受的部分荷载，从而提高原结构的承载能力的方法。目前 使用较多的主要是体外预应力加固法。
目前土建结构常用的几种传统加固方法主要是以下几种：
1．预应力加固法
预应力加固法，即指在原结构上增加预应力构件来承担原结构上所受的部分荷载，从而提高原结构的承载能力的方法。目前 使用较多的主要是体外预应力加固法。
预应力法加固效果好，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；比较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。但不宜用于混凝土收缩徐变大的结构，另外加固后需要注意预应力钢筋的防腐问题。
2．增大截面加固法
增大截面加固法，通常用于受弯构件，是指在原构件的上部或下部浇一层新的混凝土和补加相应的钢筋，从而达到提高原构件承载能力的目的。 增大截面加固法是 为传统的一种结构加固方法，具有成熟的设计和丰富的施工经验；工程成本相对较低，可用于梁﹑板柱﹑墙和一般构造物等多种混凝土结构的加固。其主要缺陷是现场施工的湿作业时间长，而且会带来建筑净空的明显减少。
3．改变受力体系加固法
改变受力体系加固法，通常包括在梁的中间部位增设支点（刚性支点或弹性支点），将多跨简支梁变为连续梁等方法。改变结构的受力体系能大幅度降低计算弯矩，提高结构和构件的承载力，达到加强原结构的目的。
该法比较简单，而且效果可靠。但加固工作量较大，易损害建筑物的原貌和使用功能，通常还会减小建筑的使用空间。由所增加的支撑构件一般需要将荷载传递到基础上，这种方法比较适用于整个建筑的加固。
4．粘钢加固法
该加固法是通过在构件外侧粘贴钢板，钢板通过胶粘剂与原构件共同作用，以增强结构的抗弯和抗剪能力，提高结构安全度。一般适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯构件的加固，是近年来发展 快的一种加固方法。 该加固法的特点是施工便捷，只需卸荷和按要求除锈后即可施工。现场湿作业量少，加固后24ｈ即可投入使用，且加固后对 原结构自重、外观尺寸和原有净空无明显影响，能显著提高构件的刚度和承载能力，并且价格低廉；但加固质量很大程度上取决于胶粘剂质量和施工的水平，特别是粘钢后一旦发现空鼓，进行补救比较困难。
5．外包钢加固法
外包钢加固法，即以角钢外包于原构件四角，角钢间用扁钢焊接形成整体钢构套的加固方法，以提高构件的承载能力和延性.一般是在要求不显著增大构件截面，同时又可以大幅度提高结构承载能力的情况下采用，特别是结构柱周围裹钢，结构受力比 较可靠，同时现场的工作量也较小，结构截面增加也不大。主要缺点是钢材用量较大，相应加大了工程成本；在节点处理上也有一定的难度。
四、结构加固的新方法及发展
上述常规方法在工程实践中被大量采用，但某些情况下，这些方法自身所存在的某些局限性，使得它们不能满足一些耐久性和美观方面的需求，或是受到施工条件的制约而无法实施。近年来出现的一些新加固技术，如粘贴纤维复合材料加固法、钢网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等，这些技术从一开始引进和出现在国内，就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐．
下面着重介绍粘贴纤维复合材料加固法：
纤维材料（FRP）加固修补土建结构技术是为了突破传统方法的局限性而产生的一项新技术。它兴起于八十年代末到九十年代初的发达 ，由于其优点多，效果明显，在日美韩欧洲等 和地区得到了大量的推广，目前在加固修补技术领域已成 广泛使用的一项技术，并已完全产业化。
按纤维材料的不同，可分为玻璃纤维材料﹑碳纤维材料和阿拉米德材料。其中又以碳纤维材料CFRP 具代表性，其性能特点主要有以下几个方面：
（1）具有良好的物理力学性能：其抗拉强度为普通钢材的10 倍以上，弹性模量相当于普通钢材的1.1～2.4 倍；而且纤维片 材重量轻，比重仅为钢材的1/ 4 ；厚度小，一般片材增强层厚度在0.1mm～0.2mm 之间，因此基本上不增加结构截面尺寸和自重。
（2）现场施工方便：没有湿作业和明火施工，占用场地小，也不需要大型施工机具，因此施工方便、工效高、施工质量容易得到保障。
（3）使用范围广：可用于梁、板、柱及桥梁、隧道、烟囱等多种结构的加固补强。特别是在曲面壳体和复杂节点的加固中，具有其它加固方式无法比拟的优势，与混凝土的有效接触面积可达100 %。
（4）具有良好的耐久性和耐腐蚀、抗磁性等性能特点。
该材料技术用于土建结构加固始于上世纪80 年代中期。1991年欧洲首先用CFRP完成了国际上 座桥梁加固后，该项技术 便在世界上迅速推广，特别是在上世纪90 年代中期日本阪神大地震后的重建过程中，该项技术得到了大量的应用。
1．预应力加固法
预应力加固法，即指在原结构上增加预应力构件来承担原结构上所受的部分荷载，从而提高原结构的承载能力的方法。目前 使用较多的主要是体外预应力加固法。
预应力法加固效果好，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；比较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。但不宜用于混凝土收缩徐变大的结构，另外加固后需要注意预应力钢筋的防腐问题。
2．增大截面加固法
增大截面加固法，通常用于受弯构件，是指在原构件的上部或下部浇一层新的混凝土和补加相应的钢筋，从而达到提高原构件承载能力的目的。 增大截面加固法是 为传统的一种结构加固方法，具有成熟的设计和丰富的施工经验；工程成本相对较低，可用于梁﹑板柱﹑墙和一般构造物等多种混凝土结构的加固。其主要缺陷是现场施工的湿作业时间长，而且会带来建筑净空的明显减少。
3．改变受力体系加固法
改变受力体系加固法，通常包括在梁的中间部位增设支点（刚性支点或弹性支点），将多跨简支梁变为连续梁等方法。改变结构的受力体系能大幅度降低计算弯矩，提高结构和构件的承载力，达到加强原结构的目的。
该法比较简单，而且效果可靠。但加固工作量较大，易损害建筑物的原貌和使用功能，通常还会减小建筑的使用空间。由所增加的支撑构件一般需要将荷载传递到基础上，这种方法比较适用于整个建筑的加固。
4．粘钢加固法
该加固法是通过在构件外侧粘贴钢板，钢板通过胶粘剂与原构件共同作用，以增强结构的抗弯和抗剪能力，提高结构安全度。一般适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯构件的加固，是近年来发展 快的一种加固方法。 该加固法的特点是施工便捷，只需卸荷和按要求除锈后即可施工。现场湿作业量少，加固后24ｈ即可投入使用，且加固后对 原结构自重、外观尺寸和原有净空无明显影响，能显著提高构件的刚度和承载能力，并且价格低廉；但加固质量很大程度上取决于胶粘剂质量和施工的水平，特别是粘钢后一旦发现空鼓，进行补救比较困难。
5．外包钢加固法
外包钢加固法，即以角钢外包于原构件四角，角钢间用扁钢焊接形成整体钢构套的加固方法，以提高构件的承载能力和延性.一般是在要求不显著增大构件截面，同时又可以大幅度提高结构承载能力的情况下采用，特别是结构柱周围裹钢，结构受力比 较可靠，同时现场的工作量也较小，结构截面增加也不大。主要缺点是钢材用量较大，相应加大了工程成本；在节点处理上也有一定的难度。
上述常规方法在工程实践中被大量采用，但某些情况下，这些方法自身所存在的某些局限性，使得它们不能满足一些耐久性和美观方面的需求，或是受到施工条件的制约而无法实施。近年来出现的一些新加固技术，如粘贴纤维复合材料加固法、钢网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等，这些技术从一开始引进和出现在国内，就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐．
下面着重介绍粘贴纤维复合材料加固法：
纤维材料（FRP）加固修补土建结构技术是为了突破传统方法的局限性而产生的一项新技术。它兴起于八十年代末到九十年代初的发达 ，由于其优点多，效果明显，在日美韩欧洲等 和地区得到了大量的推广，目前在加固修补技术领域已成 广泛使用的一项技术，并已完全产业化。
按纤维材料的不同，可分为玻璃纤维材料﹑碳纤维材料和阿拉米德材料。其中又以碳纤维材料CFRP 具代表性，其性能特点主要有以下几个方面：
（1）具有良好的物理力学性能：其抗拉强度为普通钢材的10 倍以上，弹性模量相当于普通钢材的1.1～2.4 倍；而且纤维片 材重量轻，比重仅为钢材的1/ 4 ；厚度小，一般片材增强层厚度在0.1mm～0.2mm 之间，因此基本上不增加结构截面尺寸和自重。
（2）现场施工方便：没有湿作业和明火施工，占用场地小，也不需要大型施工机具，因此施工方便、工效高、施工质量容易得到保障。
（3）使用范围广：可用于梁、板、柱及桥梁、隧道、烟囱等多种结构的加固补强。特别是在曲面壳体和复杂节点的加固中，具有其它加固方式无法比拟的优势，与混凝土的有效接触面积可达100 %。
（4）具有良好的耐久性和耐腐蚀、抗磁性等性能特点。
该材料技术用于土建结构加固始于上世纪80 年代中期。1991年欧洲首先用CFRP完成了国际上 座桥梁加固后，该项技术 便在世界上迅速推广，特别是在上世纪90 年代中期日本阪神大地震后的重建过程中，该项技术得到了大量的应用。
我国在该领域的研发工作从1997 年开始起步， 98年才开始实际的工程应用。至目前为止，国内已有近十个科研院所、十余所高校对其技术性能进行研究，取得了大量的科研成果。由 冶金建筑研究总院、清华大学等单位所承担的 “九五”重点科技攻关项目《碳纤维材料加固修复混凝土结构技术研究开发与应用》的系列科技成果已于2001 年通过 鉴定，并编制了中国工程建设标准化协会标准《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》。
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