近年來,我國鋼筋混凝土結構加固技術發展迅速,從傳統的加大截麵加固法、預應力加固法、外包鋼材加固法等,到新型的碳纖維加固法以及外貼纖維複合材料加固法,這些方法在我國已經長期大量使用,取得了很多成熟的經驗。然而,由於土木工程結構材料性能、結構形式、受力條件複雜多樣,因而,鋼筋混凝土結構加固技術中仍然有許多問題亟待解決。
鋼筋混凝土結構隨著服役時間的增長,日益受到氣候條件、環境侵蝕、物理作用、人為因素等外界因素的影響,結構性能發生退化,結構或構件出現損傷,甚至破壞。同時,新建結構由於設計失誤、施工管理不嚴、使用條件變更或使用環境惡化、自然災害和偶然事故等主客觀因素造成的病態結構也亟待加固、補強和改造。我國已有許多較為成熟的鋼筋混凝土結構加固技術,如加大截麵加固法、預應力加固法、粘貼鋼材加固法、改變結構傳力途徑加固法、外貼碳纖維材料加固法等,以上各加固技術具有各自的特點以及優缺點,實際工程中可以根據具體需要,采用一種或幾種合適的加固方法對結構或構件進行加固、補強。
1. 鋼筋混凝土結構加固的常用方法改gai變bian結jie構gou傳chuan力li途tu徑jing加jia固gu法fa主zhu要yao是shi指zhi通tong過guo適shi當dang地di設she置zhi支zhi座zuo或huo支zhi撐cheng,減jian少shao結jie構gou或huo構gou件jian的de計ji算suan跨kua度du和he變bian形xing,從cong而er減jian少shao直zhi接jie作zuo用yong在zai被bei加jia固gu構gou件jian上shang的de荷he載zai效xiao應ying,提ti高gao其qi承cheng載zai力li和he抵di抗kang變bian形xing的de能neng力li。該gai方fang法fa簡jian單dan可ke靠kao,適shi用yong於yu房fang屋wu淨jing空kong不bu受shou限xian製zhi的de結jie構gou(尤其是大跨結構)dejiagu。raner,gaifangfadequexianyebijiaomingxian,yifangmian,youyubixuzengshezhizuohuozhezhichengduijiegoujinxingjiagu,yinciqibiranduijiegoudeshiyongkongjianzaochengyidingdeyingxiang;另一方麵,其他的加固技術zhuyaoshitongguogailianggoujianhuozhecailiaobenshendexingneng,dadaotigaochengzaili,manzushejiyaoqiudemude,ergaifangfazhuyaocongshoulijiaodurushou,zhezhonggaibianchuanlitujing,fendanbufenzuoyongzaigoujianshangdewaibuhezai,bingweiduigoujianbenshencaizhihuoxingshijinxingbuqiang,yinci,duiyumouxieyishousungoujianyouqishifanfuhezaizuoyongxiapilaosunshangdegoujian,gaijiagufajuyouyidingdejuxianxing。
1.5 外貼碳纖維材料加固法。
外貼碳纖維材料加固法是指用膠粘劑把碳纖維布粘貼在構件外部的一種加固方法。碳纖維加固法是近年來迅速發展起來的一種高科技含量的結構加固技術。碳纖維材料從形狀上來分,主要有片材包括布狀片材、棒材、板狀片材和網格狀材料。碳纖維材料具有許多優良的力學性能:(1)軸向抗拉強度高,其抗拉強度是普通鋼材的7至10倍;(2)抗疲勞性強,根據瑞士聯邦材料試驗廠對由碳纖維製成的纜索進行的疲勞試驗,當平均應力為550MPa時,200萬次循環荷載應力幅值可達900MPa,高出鋼材的3倍;(3)彈性模量高,高彈型纖維的彈性模量可達鋼材的2倍;(4)本構關係呈線性關係;(5)耐久性性好,可阻抗化學腐蝕、惡劣環境以及氣候變化的破壞。除了具有出色的力學性能外,碳纖維材料本身也具有不少優良的材料性能,材料本身密度小、質量輕,其密度不到普通鋼材的1/4,同時,使用碳纖維材料進行加固時,施工方便快捷、省力節時、施工質量易於得到保證。因此,碳纖維材料作為一種劃時代的補強材料,在建築界受到了越來越多的重視和關注。
2. 鋼筋混凝土結構加固的基本原則及問題
2.1 鋼筋混凝土結構加固的基本原則。
2.1.1 先鑒定後加固的原則。
加固方案確定前,必須對已有結構進行檢測和可靠性鑒定分析,全麵了解已有結構的材料性能、結構體係以及結構缺陷和損傷等基本信息,分析結構當前的受力現狀,為加固方案的確定奠定基礎,避免在加固工程中留下隱患甚至發生工程事故。
2.1.2 結構體係總體效應原則。
加jia固gu應ying針zhen對dui危wei險xian構gou件jian進jin行xing,但dan同tong時shi要yao考kao慮lv加jia固gu後hou對dui整zheng體ti結jie構gou體ti係xi的de影ying響xiang,如ru對dui梁liang的de加jia固gu,有you時shi會hui改gai變bian整zheng個ge結jie構gou的de受shou力li特te性xing,從cong而er產chan生sheng薄bo弱ruo環huan節jie。因yin此ci,在zai製zhi定ding加固方案時, 應從結構總體角度考慮,不能僅僅考慮局部效應。
2.1.3 加固方案優化選擇原則。
加固方案通常不是惟一的,方案選擇應根據優化的原則來確定。方案應技術可靠、經濟合理、方便施工,並充分考慮已有結構實際現狀和加固後結構的受力特點、保證加固後結構體係傳力途徑明確,結構安全可靠。
除了以上列舉的三點原則外,混凝土加固中尚涉及到加固材料的確定、施工方案的實現形式、現有損傷構件的拆除等具體的問題,因此,最終加固方案的確定還需依據現場的實際情況確定。
2.2 一些值得思考的問題。
現今,鋼筋混凝土加固技術已(yi)取(qu)得(de)了(le)長(chang)足(zu)的(de)發(fa)展(zhan),並(bing)且(qie)具(ju)備(bei)了(le)不(bu)少(shao)成(cheng)熟(shu)的(de)經(jing)驗(yan)。然(ran)而(er),這(zhe)其(qi)中(zhong)仍(reng)然(ran)有(you)不(bu)少(shao)值(zhi)得(de)思(si)考(kao)的(de)問(wen)題(ti)存(cun)在(zai)。首(shou)先(xian)是(shi)節(jie)點(dian)核(he)心(xin)區(qu)加(jia)固(gu)問(wen)題(ti),節(jie)點(dian)核(he)心(xin)區(qu)的(de)加固方法比bi較jiao少shao,且qie各ge個ge學xue者zhe的de實shi驗yan結jie果guo並bing不bu統tong一yi,對dui於yu各ge類lei方fang法fa的de加jia固gu效xiao果guo也ye存cun在zai爭zheng議yi。目mu前qian,梁liang柱zhu的de加jia固gu都dou取qu得de了le不bu錯cuo的de效xiao果guo,這zhe勢shi必bi造zao成cheng一yi些xie建築結構的薄弱點向節點核心區轉移,這也要求我們必需加快對節點核心區加固方法的研究。其次,由於混凝土材料是一種離散型很強的材料,結構加固前後材料性能的變化也是需要研究的一個問題,這為今後加固方案的優化選擇提供了依據。最後,如何充分保證加固材料與原結構或構件協同工作也是加固方案中需要考慮的一個問題,這決定了直接決定了加固效果的優劣。
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