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建筑工程知识:混凝土结构加固改造方法介绍

发布时间:2017-04-04  来源:  作者:湖南信义静力特种建筑切割工程有限公司 查看:

 混凝土结构加固主要可分为两大类―即直接加固与间接加固,他们各有自身特点和适应范围,加固方案选取时要综合分析工程的实际条件和功能要求,在诸多方法中选择适宜的方法和相应的技术。

  一、直接加固法

  1、加大截面加固法

  增大截面法是钢筋混凝土结构加固方法中最为常见,通过一定程度地增大构件截面尺寸、加大受力钢筋,从而提高构件结构承载力的一种加固方法。它可适用于混凝土梁、柱、板凳多类构件。采用增大截面法的优点在于:施工技术成熟,对施工人员无特殊的专业要求,施工方便,质量易于控制,可靠性高,可有效提高结构构件抗力,特别能够较大程度地提高柱的稳定性。但该方法也一定程度的受到空间、使用功能等要求条件的限制,其缺点表现为一定程度上占据建筑物空间缩小正常使用面积,现场施工湿作业工作量大,养护时间较长,特别在使用过程中加固对生产、生活有一定影响,而且会影响建筑物的结构外观。

  2、置换混凝土加固法

  该方法适用于受压区混凝土存在强度偏低或密实度达不到要求的严重质量缺陷的混凝土梁、柱等承重构件的加固。置换法就是要把原有的缺陷部位局部清楚并用新的混凝土替代,其优点主要表现为构件加固后能恢复原貌,且不改变原有空间和建筑结构布置(建筑净空不受影响),但该方法也存在缺点和不适用性主要表现为施工的湿作业时间长、清除旧混凝土的工作量大并需对周边有影响的原有结构进行必要的支撑和临时性加固。

  3、外包钢加固法

  该法主要是利用钢板、角钢等钢型材将混凝土构件(主要用于柱构件)包裹起来,通过四周各种的约束来增加构件的抗压能力,适用于在不允许增大原构件截面尺寸,但又要去大幅度提高截面承载能力的混凝土结构,一般主要有干式外包钢法和湿式外包钢法两种。其中干式外包钢法主要是用焊接连接方式将混凝土构件外所包的型钢连接起来,实现对原构件的约束从而提高构件的承载能力和抗变形能力;湿式外包钢法是应用环氧树脂、水泥砂浆等粘结材料将钢材和原构件混凝土面层紧密连接,其湿作业工作量大但整体性较好。这种加固施工方法施工简便、易操作,能明显提高结构投机的承载能力,较为可靠,同时其对使用空间影响小、现场工作量也较小,施工时间较短,但存在用钢量较大的缺点,加固费用相对较高,另外该方法不宜在60℃以上高位场所且无防护的情况下使用。

  4、粘贴钢板加固法

  粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴固定于混凝土结构受拉面或其它薄弱部位,使钢板与加固混凝土构件形成结构整体,来达到提高结构承载能力的目的。该方法近些年来被公路部门广泛采纳,多用于钢筋混凝土桥梁的加固维修,同时在建筑工程梁、板构件的加固中也较为常见。该法有基本不改变原结构截面尺寸、施工工艺较为简单、工期短、技术可靠性高、工艺成熟且短期加固效果较好等优点,特别随着该技术的推广应用,单位面积加固费用呈下降趋势,一般情况下,与增大截面法以及体外张拉预应力法等价格方法相比,总的加固费用是最低的,是当前一种前景十分看好的加固方法。

  其主要缺点表现为:使用环境的温度有限制,耐腐蚀性差。节点部位不易处理等。然而,易被腐蚀是该加固方法面临的突出问题,粘贴钢板加固后表面均需进行必要的防护处理,如水泥砂浆保护或环氧砂浆层,但是钢板长期使用过程中的锈蚀程度较难估计,一定程度上降低了加固构件的可靠性,增加了后期养护费用。此外,为便于施工过程中对粘贴钢板加压及防治钢板剥离,粘贴钢板时需采用必要的螺栓固定锚固措施,不可避免会对原结构造成一定的损伤,故通常不宜用于钢筋密度较大且走向复杂的构件结点部位加固。

  5、粘贴纤维复合材加固法

  纤维复合材主要包括碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)和玻璃纤维(GFRP)三种,而目前加固市场上主要采用碳纤维材料。碳纤维加固法是近年来以迅速发展起来的一种混凝土结构加固技术,它通过将高强度碳纤维织物或预成型板材通过改性环氧树脂粘贴于被加固构件表面达到改善结构受力性能的目的。碳纤维布具有起稿的抗拉强度和弹性模量,并具有比钢材更好的抗疲劳性能,质量比钢材小很多,碳纤维材料具有优良的抗化学腐蚀能力和耐久性,且能适用各种复杂形状混凝土的粘贴要求,因此被广泛应用于钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构、木结构等各种结构形式的加固,主要用于受拉和受弯构件承载力不足的加固,而用其进行缠绕约束作用时,也可用于受压构件的加固,可以有效增强被加固构件的延性,适用于结构抗震加固。在施工方面,粘贴后对原结构自重和构件尺寸的影响较小,功效高,不需要大型施工机具。

  6、绕丝法加固法

  该法主要是用于提高混凝土构件的位移延性,采用该法具有加固后构件自重增加较小,外形解密尺寸变化小等优点;但缺点表现为对混凝土结构构件承载力提高不明显,因此其应用范围收到了较大限制。

  7、喷射混凝土加固法

  该法采用的是借助喷射机械,利用压缩空气或其他动力,将按一定比例配合拌制的拌合料,高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土。喷射混凝土与混凝土、砖石、钢材有很高的粘结强度,具有较高的力学性能和良好的耐久性,并可以在结合面上传递剪应力和拉应力。其缺点主要表现为施工过程中需诱导大型喷射专用机械,而且施工作业面要求较大。

  8、结构胶植筋加固法

  该法不是用于提高加固植筋构件的自身承载力,而是在既有混凝土结构或构件上钻适当深度的钻孔,把周边需加固或增加的构件的受力钢筋植入孔内,并用化学胶粘剂(俗称结构胶)使原构件混凝土与植入的钢筋粘结牢固,并使新增钢筋能发挥设计所期望的抗拉性能。结构胶植筋方法和操作工艺比较简单,锚固效果好,安全可靠,故方法应用于存在补埋钢筋、后埋钢构件的加固中。

  二、间接加固方法

  l、增加支承加固法

  通过增设支撑点减小结构计算跨度、改变结构内力分布提高承载能力的加固方法被称为增加支承加固法;该法适用于对使用条件和外观要求不高的建筑物,抢险工程的临时性支顶,具有受力明确、易于安装拆卸、简单可靠等优点;缺点表现为显著影响使用空间,对建筑物的原貌和部分使用功能造成一定损害。

  2、预应力加固法

  设置外预应力拉杆或撑杆并施加预应力使拉杆或撑杆受力,改变原结构内力分布,达到降低结构原有内力水平,提高结构承载能力的加固方法是预应力加固法。该法具有三重效果――改变结构内力分布、卸载和加固,对其它加固方法中常见的应力应变滞后现象能较好地消除;因此在重型结构、大跨度构件或处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固中适用,但其缺点表现为:对原结构外观有一定影响,且在无防护的隋况下,不宜用于混凝土收缩徐变大的结构,也不能用在60℃以上温度环境中。

  综上,各类加固方法都有其适用性,同加固方法可以运用于构件类型,同一种构件类型可采用不同的加固方法。下面我们结台板、梁、柱等不同类型构什的特点分析比较其加固方法的选取。