詳情描述

摘要：結構設計人員經(jīng)常會遇到梁需要加固的工程，梁出現(xiàn)問題的原因是比較復雜的，有設計、施工、材料因素等多種原因單一或者混合在一起。常見的有：梁表面的蜂窩麻面或者無規(guī)則表面淺裂縫；梁貫通裂縫；梁撓度過大；混凝土等級或者鋼筋面積達不到設計要求等等。此處就暫不討論出現(xiàn)這些問題的原因，主要探討下國標混凝土結構加固設計規(guī)范，GB中介紹的增大截面加固法、粘貼纖維復合材加固法、粘貼鋼板加固法、外包型鋼加固法，這幾種加固方法在實際運用到梁加固時的一些優(yōu)缺點。
　　關鍵詞：梁結構；加固；優(yōu)缺點
　　一、梁結構加固方法綜述
　　1.1增大截面法：
　　增大截面法是用同種材料增大構件截面面積截面剛度的一種傳統(tǒng)加固方法。它不僅可提高被加固構件的承載能力。而且還可以加大其，改變其自振頻率。使正常使用要求的性能在某種程度上亦得到改善。增大截面法的加固效果與原結構在加固時的應力水平、材料特性、施工工藝、結合面構造處理、是否卸載加固等因素直接相關。此方法的優(yōu)點是工藝簡單，適用面廣。
　　1.2包鋼加固法：
　　外包鋼加固法是在結構構件或桿件四角或兩角包以型鋼的加固方法，也是一種使用面較廣的傳統(tǒng)加固方法。分為干式外包鋼法和濕式外包鋼法兩種形式。它可在基本不增大構件截面尺寸的情況下較多地提高其承載能力，增大延性和剛度。
　　1.3預應力加固法：
　　預應力法是在結構構件的側面加預應力拉桿的加固方法，它可在受彎構件的側面加水平預應力拉桿，也可在受彎構件的底部加下?lián)问筋A應力拉桿，同時它還可在受彎構件底部加下?lián)问筋A應力拉桿和水平預應力拉桿的組合拉桿。預應力加固法可單側加固也可雙側加固。其施工方便不需模塊，它可在不增大截面尺寸的情況下提高構件承載力，增加構件延性。
　　1.4改變傳力途徑加固法：
　　改變傳力途徑加固法是在結構中增加承力構件或在建筑中增加相同的結構，或者改變原有結構體系，以減少原有構件的負荷或增加建筑的負荷能力，提高結構的安全性。
　　1.5粘鋼板加固法：
　　外部粘貼鋼板加固法是一種混凝土或鋼筋混凝土結構加固法，它是在混凝土或鋼筋混凝土結構的外部粘貼鋼板，以提高結構或構件的承載能力，提高結構或構件的剛度,減少外部變形。此方法簡單，施工工期短。
　　1.6碳素纖維（CFRP）加固法
　　碳纖維是一種高性能材料，CFRP是纖維增強塑性材料的意思。碳纖維具有比鋼材強度更高，比玻璃鋼更具有耐腐蝕性的優(yōu)點，且不增加構件的自重及體積。碳纖維材料是迄今為止應用于土木工程領域最早、技術最成熟，也是用量的一種高科技材料。隨著碳纖維材料被應用與建筑業(yè)，碳纖維加固混凝土結構新技術隨之出現(xiàn)。
　　1.7玻璃鋼加固法
　　玻璃鋼也是一種高性能材料，具體方法同粘鋼法，但比鋼板輕，從力學的角度看，玻璃鋼的彈性模量與混凝土更匹配。
　　以上介紹的幾種混凝土結構加固方法中，粘貼鋼板加固法、碳素纖維加固法及玻璃鋼加固法都是在混凝土結構的表面粘貼加固，屬表面粘貼加固法，表面粘貼加固方法除了粘鋼板、碳纖維、玻璃鋼外，還有粘貼帆倫布等韌性和抗拉性能較好的布的粘貼方法，是目前國內外混凝土結構加固使用最普遍的方法。
　　二、優(yōu)缺點分析
　　首先談下增大截面加固法在梁加固中的優(yōu)缺點。這個加固方法是通過增加原梁的受力鋼筋，同時在外側新澆筑混凝土以增大梁截面。它的優(yōu)點是對增大梁的強度和剛度和穩(wěn)定性是效果明顯的和有保障的；同時可以根據(jù)受力特點和加固目的靈活設計為單側、雙側或三面包套，這為一些位置難以施工的梁提供了靈活的處理方式；規(guī)范沒有同其他加固定方法一樣限制只能提高40%的強度，對承載力相差較大的情況特別適用；該法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設計和施工經(jīng)驗。正基于這些優(yōu)點，此方法為我們大部分結構設計同行的首選。在實際工程中，也有它自身的缺點：涉及到施工工藝相對其他加固方法較多，現(xiàn)場濕作業(yè)大，周期長，造價相對較大，對現(xiàn)場生產(chǎn)和生活有一定影響；新、舊混凝土結合、新舊縱筋、箍筋的焊接等節(jié)點處理比較煩瑣，完成質量跟施工隊伍自身素質影響較大；增加了結構本身的自重和截面大小，也有可能改變了結構本身的剛度分配，造成相鄰其他構件的連鎖加固。
　　梁粘貼纖維復合材加固技術是利用碳素纖維布和專用結構膠對原粱進行加固處理。這個方法在我們結構同行中應該說用的不是很廣泛，主要原因我認為是對纖維材料的了解不多，規(guī)范既然對這樣的一種加固方法專門做了介紹，我個人認為這個方法有它本身的優(yōu)點。（1）纖維復合材的抗拉強度高，是同等截面鋼材的7-10倍；（2）重量輕，密度只有普通鋼材的1/4；（3）碳纖維復合材加固的耐久性好，可阻抗化學腐蝕和惡劣環(huán)境、氣候變化的破壞；（4）碳纖維加固的施工方便快捷、省力節(jié)時、施工質量易于保證。（5）加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響，維護費用低。不足之處是完成質量很大程度依賴碳素纖維布和專用結構膠的選取，而現(xiàn)在市場上纖維材料和結構膠質量參差不齊，價格相差比較大，這樣也就有些自身要求不嚴格的施工單位沒有嚴格按照設計要求選擇材料，而材料是決定此加固方法效果的關鍵。還有就是本身方法的缺陷，兩種不同材料的共同工作問題，規(guī)范雖然作了滯后效應的考慮，但實際當中加上施工的誤差，材料本身的差異，理論跟現(xiàn)實是有較大出入的。且加固規(guī)范要求此法在加固時不能超過原構件承載力的40%，這也是這一加固方法的一個比較缺點。另現(xiàn)場施工時還要注意防火問題。
　　梁粘貼鋼板加固法是用特制的結構膠粘劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土梁的表面，能達到加固和增強原梁強度和剛度的目的。起優(yōu)點是：（1）堅固耐用，已經(jīng)證明完全能保證加固工程的質量，梁的強度和剛度都能滿足設計的要求。膠粘劑30年老化試驗耐久性能滿足要求。粘鋼加固后的結構試驗，也證明強度和剛度的設計方法是正確的和可靠的；（2）施工快速，在保證粘鋼加固梁質量的前提下，快速完成施工任務，并能根據(jù)業(yè)務要求，在不停產(chǎn)不影響使用的情況下完成施工；（3）簡潔輕巧，與其它加固方法比較，梁粘鋼加固的施工，干凈利落，比較簡便，現(xiàn)場無濕作業(yè)。完成加固后的結構外觀不改變，比較輕巧，鋼板薄，梁自重增加極微，不會導致建筑物內其他構件的連鎖加固；（4）靈活多樣，適應性很強，能夠解決生產(chǎn)上和生活上各種有關問題。梁粘貼鋼板的方案多種多樣，靈活巧妙；（5）經(jīng)濟合理，由于施工快，避免或減少工廠停產(chǎn)時間，節(jié)約加固材料，與其它加固方法比較，梁粘鋼加固的費用大為節(jié)省，經(jīng)濟效益很高。它的不足主要表現(xiàn)在：（1）適用范圍的局限，它不適用于素混凝土構件（包括縱向受力鋼筋配筋率低于現(xiàn)行設計規(guī)范G定的最小配筋率的構件）的梁加固，其長期使用的環(huán)境溫度不應高于60；（2）被加固的混凝土梁，其現(xiàn)場實測混凝土強度等級不得低于C15，且混凝土表面的粘接正拉強度不得低于1.5N/mm2；（3）端部錨固長度有要滿足規(guī)范要求，具體加固時，因為梁兩端的支座的障礙，這就需要再花費一翻腦筋；（4）加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平，這就對施工隊伍素質要求比較高。
　　碳纖維材料最早在航空航天、軍事和運動器械等高科技和體育器材領域廣泛應用，由于具有良好的力學性能及耐久性，已經(jīng)逐漸被人們所認識并應用于土木建筑工程中。在土木工程中對碳纖維的應用主要采用兩種方式，一種是采用碳纖維制作成纖維筋，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋，另一種是采用碳纖維片材對混凝土結構進行加固。其中碳纖維增強塑料（CarbonFiberReinforcedPlastic）加固修補混凝土結構技術，即是利用樹脂類膠結材料將碳纖維布粘貼于混凝土表面，從而達到對結構構件補強加固及改善結構受力性能的目的。與傳統(tǒng)的加固方法相比，碳纖維加固技術具有明顯的優(yōu)勢：
　?。?）碳纖維材料抗拉強度是普通鋼材的8-18倍左右，彈性模量與鋼材相近，且具有比鋼材更好的抗疲勞性能；
　?。?）具有優(yōu)良的抗化學腐蝕能力和耐久性能；
　　（3）施工便捷，工效高，不需要大型施工機具，施工占用場地少；
　?。?）具有較高的強度/重量比值，粘貼后增加原結構自重及構件尺寸很少；
　　（5）具有較強的變形性能，從而能在各種形狀的結構物上進行修補，適用面廣；
　?。?）施工質量易保證。由于碳纖維材料是柔性的，即使被加固的結構表面不是非常平整，也基本可以達到100%的有效粘貼率。
　　上面分析了這幾種加固方法在應用在梁加固的優(yōu)缺點，它們都在加強梁承載力的有各自的優(yōu)缺點，有各自的適用范圍。作為一個為業(yè)主負責任的專業(yè)結構設計人員，利用自身的專業(yè)知識分析梁出現(xiàn)問題的內因、外因，該梁為重要構件還是普通構件，靈活合理云用各結構設計規(guī)范標準，綜合考慮安全、耐久性、經(jīng)濟性后，做出合理的梁結構加固方案，這也是一個合格的結構設計人員應具備的1、為雙組份改性環(huán)氧樹脂膠粘劑；

  2、粘度低、流動性高、浸潤性好；

  3、有優(yōu)異的韌性和搞沖擊能力；

  4、可操作時間長，

  5、耐老化和耐介質性能優(yōu)良。

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