混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)加固的方法

1、混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)加固方法的選擇轉(zhuǎn)自 施工技術(shù)網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)加固的方法較多，這些加固方法各有利弊，趨利避害是選擇加固方法時(shí)應(yīng)遵循的原則。確定加固設(shè)計(jì)方案時(shí)，要從抗震性、功能性、可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性和美觀性等方面綜合考慮。一般來說，體系加固優(yōu)于構(gòu)件加固，組合方法加固優(yōu)于單一方法加固。加固設(shè)計(jì)與新設(shè)計(jì)的最大區(qū)別在于其受到原構(gòu)件等既有建筑物各種條件的制約。加固方案的選擇除了考慮安全和經(jīng)濟(jì)因素外，更要考慮構(gòu)件的實(shí)際受力情況、周圍環(huán)境、施工可能性等。同一種方法可能對某些結(jié)構(gòu)形式特別適用，而對其他構(gòu)件不一定適用；或者在這個(gè)工程比較適用，而對另外的工程就不一定很有效。適用的才是最好的，適用的加固方法能在各種限制條

2、件下，最大限度的保證加固目的的實(shí)現(xiàn)。1. 混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)加固方法的分類混凝土結(jié)構(gòu)的加固可分為直接加固和間接加固兩類。直接加固是直接針對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)承載力的加固，可根據(jù)實(shí)際情況選用增大截面法、置換混凝土加固法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法或粘貼纖維復(fù)合材料加固法。間接加固是針對結(jié)構(gòu)總體布局，通過減小或改變構(gòu)件內(nèi)力的加固，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況選用外加預(yù)應(yīng)力加固法或增設(shè)支點(diǎn)加固法。在一定適用范圍內(nèi)，直接加固法較為靈活，便于處理各類加固問題，間接加固法較為簡便、可靠，且便于日后的拆卸、更換，還可用于有可逆性要求的歷史、文物建筑的搶險(xiǎn)加固。 混凝土結(jié)構(gòu)主要加固方法，還可以根據(jù)它們的特點(diǎn)歸納

3、為三類，分別是“混凝土法”，“外粘貼加固法”和“力學(xué)加固法”。 “混凝土法”是指通過加大混凝土構(gòu)件的截面、提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)或改善混凝土的施工質(zhì)量來達(dá)到修復(fù)加固混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固方法，其加固的側(cè)重點(diǎn)是混凝土，主要包括增大截面加固法和置換混凝土加固法?！巴庹迟N加固法”是指在原混凝土構(gòu)件外通過灌漿或結(jié)構(gòu)膠粘貼型鋼、鋼板或纖維復(fù)合材料，提高承載能力和抗震性能的加固方法，包括外粘型鋼（外包鋼）加固法，粘貼鋼板加固法和粘貼纖維復(fù)合材料加固法。“力學(xué)加固法”是指應(yīng)用建筑力學(xué)原理，通過改變傳力途徑或提供反向彎矩，起到卸荷、減跨或減小內(nèi)力的作用，從而使原混凝土構(gòu)件滿足承載要求的加固方法，力學(xué)加固法包括增

4、設(shè)支點(diǎn)加固法和外加預(yù)應(yīng)力加固法。2. 梁、板類構(gòu)件修復(fù)加固方法的選擇混凝土梁、板類構(gòu)件是目前工程中應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，梁、板類受彎構(gòu)件因承載力不足的加固，包括正截面和斜截面兩個(gè)方面。承載力不足的外觀表現(xiàn)是構(gòu)件撓度過大，裂縫過寬、過長，鋼筋銹蝕嚴(yán)重或或受壓區(qū)砼存在壓碎現(xiàn)象等?；炷亮?、板類構(gòu)件的加固主要是解決正截面和斜截面強(qiáng)度不足的問題。（a）正截面加固在加固梁、板之前，首先應(yīng)區(qū)分原梁是適筋梁還是超筋梁或少筋梁。當(dāng)配筋率: 小于最大配筋率而大于最小配筋率時(shí)為適筋梁；>為超筋梁；<時(shí)為少筋梁。如果是少筋梁,加固方法可選擇增補(bǔ)鋼筋或類似的加固方法，如在受拉區(qū)粘貼纖維復(fù)合材料，受拉區(qū)粘

5、貼鋼板等。如果是超筋梁，說明原構(gòu)件截面不足，在受拉區(qū)進(jìn)行加筋補(bǔ)強(qiáng)不起作用，因此必須采用增大截面加固法或增設(shè)支點(diǎn)加固法，而不能采取粘貼類的加固方法。如果是適筋梁，選擇加固方法的余地較大，但當(dāng)采用在受拉區(qū)增加鋼筋的方法加固，或采用受拉區(qū)粘貼方法加固時(shí)，注意加固后應(yīng)不致成為超筋梁。（b）斜截面加固當(dāng)原梁配箍數(shù)量較多，或梁的截面尺寸不符合條件時(shí)，再增加腹筋則不能充分發(fā)揮作用，即梁剪壞時(shí)附加箍筋的應(yīng)力達(dá)不到屈服強(qiáng)度，此時(shí)，只能采取增大截面法進(jìn)行加固（對于薄腹梁等斜裂縫開展較大的構(gòu)件，梁的截面尺寸應(yīng)從嚴(yán)控制，即要求）。當(dāng)原梁配置箍筋較少，小于最小配筋率時(shí)，梁一旦出現(xiàn)斜裂縫，箍筋立即達(dá)到屈服，出現(xiàn)斜拉破壞。

6、對于這類構(gòu)件，應(yīng)采取增加箍筋類加固方法，如增加箍筋、粘貼鋼板箍、粘貼纖維復(fù)合材料箍等。當(dāng)配箍率在上下限之間偏于下限時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用增配腹筋類的方法加固，當(dāng)配箍率偏于上限時(shí)，宜以增大截面加固方法為主，同時(shí)加配一定數(shù)量的箍筋。按照以上理論，外粘貼加固法是不能無限提高構(gòu)件承載力的。因?yàn)橥庹迟N加固法是在原構(gòu)件基礎(chǔ)上進(jìn)行的，原結(jié)構(gòu)的截面尺寸、配筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)限制了發(fā)揮作用的程度。以簡支梁抗彎加固為例：一bxh矩形截面梁，配有受拉鋼筋A(yù)s，受壓鋼筋A(yù)s。按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50010-2002，在截面和受壓鋼筋一定的情況下，隨著增加受拉鋼筋，構(gòu)件受壓區(qū)高度不斷增加，但最大不允許超過bh0（b：所

7、相對界限受壓區(qū)高度）；所以該構(gòu)件能承受的最大計(jì)算彎矩是不大于Mb 的。Mb=fcbbh0（h0-0.5b）+fy'As(h0-as')假設(shè)構(gòu)件加固前所能承受的彎矩為M0，用外粘貼加固所能補(bǔ)充的最大彎矩Mj是可以事先計(jì)算出的，即Mj=Mb-M0 。也就是說如果Mb與M0差值較小，外粘貼抗彎加固的作用是有限的，粘貼更多的鋼板或纖維復(fù)合材料也不能提高抗彎能力，而只能導(dǎo)致規(guī)范不允許的超筋截面。以簡支梁抗剪加固為例：一承受均布荷載bxh矩形截面梁，h/b<4,箍筋A(yù)sv,間距s。按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50010-2002，該梁允許承受的最大剪力Vmax=0.25fcbh0,該

8、梁加固前所承受的剪力V0=0.07ftbh0+1.25fyvh0Asv/s。所以用外粘貼加固所能補(bǔ)充的最大剪力Vj也可以事先計(jì)算出來，即Vj=Vmax-V0 。也就是說如果Vmax與V0差值較小，外粘貼抗剪加固的作用也是有限的。當(dāng)然，如果與其他加固方法結(jié)合采用，如增大截面、受壓區(qū)加固，還能在更大程度上提高承載力。3 柱類構(gòu)件加固方法的選擇鋼筋混凝土柱的破壞形態(tài)可分為受壓破壞（包括軸心受壓柱和小偏心受壓柱）和受拉破壞（大偏心受壓柱）兩大類。除大偏心受壓柱具有明顯的外觀表現(xiàn)之外，軸心受壓柱和小偏心受壓柱的破壞預(yù)兆不明顯，都屬于脆性破壞。在實(shí)際工程中，若發(fā)現(xiàn)柱的受壓一側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫或保護(hù)層剝落，表示

9、柱已臨近破壞，應(yīng)立即設(shè)置臨時(shí)支撐，并盡快采取加固措施。加固時(shí)，首先應(yīng)判明鋼筋混凝土柱的受力特征。如果是大偏心受壓，則對柱的受拉一側(cè)進(jìn)行加固是較為有效的。如果是小偏心受壓，則應(yīng)著重對柱受壓較大一側(cè)進(jìn)行加固。若須在提高柱子的承載力同時(shí)，還須降低柱子的長細(xì)比，提高柱子的剛度，此時(shí)應(yīng)采用增大截面法加固，因?yàn)槠渌庸谭椒ú荒苓_(dá)到降低長細(xì)比、提高剛度的目的，或效果不明顯。若須提高柱子承載力，同時(shí)要求構(gòu)件截面尺寸不能增加很多時(shí)，可采用外包型鋼加固法。加固后，混凝土柱不僅提高了承載力，由于柱的柱芯混凝土受到型鋼套箍和綴板的約束，柱子也提高了延性。僅局部須加固時(shí)，可采用置換混凝土加固法加固。4、 混凝土結(jié)構(gòu)常用

10、加固方法的特點(diǎn)和適用范圍對于混凝土結(jié)構(gòu)，選擇哪一種加固方法，應(yīng)根據(jù)被加固的結(jié)構(gòu)在承載力、剛度、裂縫或耐久性等方面的不足，并結(jié)合各種可加固方法的特點(diǎn)、適用范圍和施工可行性進(jìn)行選擇。如對于裂縫過大而承載力滿足要求的構(gòu)件，采用增加配筋的加固方法是不可取的，有效的方法是采用預(yù)應(yīng)力加固；對于剛度不足的構(gòu)件，可選擇增設(shè)支點(diǎn)、或加大截面加固法；而對于構(gòu)件承載力不足，而配筋已達(dá)到超筋時(shí)，不能采用在受拉區(qū)增加鋼筋的方法，首先應(yīng)先保證滿足截面條件?；炷两Y(jié)構(gòu)常用的加固方法的特點(diǎn)和適用范圍如下表：表:混凝土結(jié)構(gòu)常用的加固方法的特點(diǎn)和適用范圍加固方法主要特點(diǎn)適用范圍增大截面加固法用同種材料加大構(gòu)件截面面積，提高承載力

11、梁、板、柱、墻等一般材料外粘型鋼加固法在混凝土構(gòu)件四周粘貼型鋼，顯著提高承載力構(gòu)件受截面尺寸限制或需大幅度提高承載力預(yù)應(yīng)力加固法采用外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿或撐桿，使加固與卸載合二為一提高承載力、剛度和抗裂性，加固后占空間小，不宜用于收縮徐變大的混凝土結(jié)構(gòu)中增設(shè)支點(diǎn)加固法增設(shè)支點(diǎn)減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算跨度或變形，改變傳力途徑空間不受限制的梁、板、桁架等構(gòu)件粘貼鋼板和纖維復(fù)合材料在混凝土表面用結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料，提高承載力用于受彎、受拉構(gòu)件，替代鋼筋5混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)加固方法的局限性及相關(guān)要求 任何加固方法都有局限性，均有一定的適用范圍，超出了適用范圍，就會(huì)導(dǎo)致不滿足使用要求、或加固效果不理想、或

12、存在安全隱患等不良后果。 原混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到一定要求，方可保留，然后再考慮加固方法。 增大截面加固法、增設(shè)支點(diǎn)加固法等對原混凝土構(gòu)件截面尺寸無限制要求，但會(huì)影響建筑空間的使用，只有當(dāng)建筑空間不受限制時(shí)，方可采用增大截面加固法或增設(shè)支點(diǎn)加固法。外粘型鋼加固法使用限制條件較少，但用鋼量大。粘貼鋼板和粘貼復(fù)合纖維材加固法都對原混凝土構(gòu)件截面尺寸有一定限制，只有當(dāng)原截面尺寸滿足要求時(shí)，方可考慮這兩種加固方法的選用。 有機(jī)結(jié)構(gòu)膠的不耐高溫的缺陷限制了粘貼鋼板加固法和粘貼復(fù)合纖維材加固法的應(yīng)用，粘貼類加固方法只能用于環(huán)境溫度小于70°C的情況為防止結(jié)構(gòu)加固部位意外失效而導(dǎo)致的坍塌，

13、在使用膠粘劑或摻有聚合物（如改性混凝土、聚合物砂漿等）加固方法時(shí)，規(guī)范有嚴(yán)格的規(guī)定保證結(jié)構(gòu)安全，其實(shí)質(zhì)是要求只有當(dāng)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有承受自重及少量活荷載能力的前提下，方可采用使用膠粘劑或摻有聚合物的加固方法，這是對此類加固方法使用條件的限制。有些工程的加固設(shè)計(jì)對此重視不足。6. 粘貼碳纖維加固和粘貼鋼板加固的互換問題粘貼碳纖維和粘貼鋼板形式、加固機(jī)理均較類似，本質(zhì)上都相當(dāng)于增加構(gòu)件配筋，在抗剪、抗彎加固中一般可以互相替換。粗略的做法是：如果碳纖維布抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取為2000Mpa，鋼材（Q235）抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取為200Mpa，可按照0.1mm厚碳纖維布相當(dāng)于1mm厚鋼板的原則代換。代換時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):（a）、碳纖維和鋼材彈性模量基本一致，但碳纖維的抗拉強(qiáng)度是鋼材的10倍左右，所以要充分發(fā)揮加固材料的強(qiáng)度，粘碳纖維需要加固構(gòu)件產(chǎn)生更大的變形。也就是說，在小變形情況下，粘碳纖維加固應(yīng)力滯后效應(yīng)顯著，所以當(dāng)構(gòu)件承載力相差較多時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用粘鋼加固，不推薦把粘貼鋼板代換為粘貼碳纖維。 （b）、達(dá)到同樣的抗彎強(qiáng)度值，粘貼鋼板截面要大的多，所以粘貼鋼板加固提高構(gòu)件剛度的