工程結(jié)構(gòu)加固方法

張文忠

摘要：結(jié)構(gòu)加固是一項量大面廣的工作，建筑物年久失修，結(jié)構(gòu)在長期自然環(huán)境和使用環(huán)境的作用下，其功能逐漸減弱，對其進行加固將成為必然。本文通過對大量資料文獻的閱讀，概述了混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的加固方法，分析了目前加固技術(shù)的優(yōu)缺點，提出了今后的研究方向，可為相關(guān)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：工程結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)加固;加固方法

1.引言

隨著由于材料老化環(huán)境侵蝕等自然因素，設(shè)計失誤施工出錯偷工減料或質(zhì)量低劣等人為過失，火災(zāi)撞擊地震戰(zhàn)爭等災(zāi)害作用，以及設(shè)計規(guī)范改進安全儲備提高等原因，大量房屋橋梁等工程結(jié)構(gòu)需要加固和修復(fù)。傳統(tǒng)的加固方法有增大截面法外包鋼加固法粘鋼加固法等，雖然在國內(nèi)外均有大量的研究及工程應(yīng)用，但這些加固方法都存在一些不足 隨著新型材料的產(chǎn)生與發(fā)展，一些新型加固方法相繼產(chǎn)生根據(jù)工程結(jié)構(gòu)加固的目的來分，新型加固方法主要用于抗彎抗剪抗壓等的加固。

2 混凝土結(jié)構(gòu)加固的方法

2.1? 直接加固的方法

2.1.1? 加大截面加固法

當鋼筋混凝土構(gòu)件本身不能滿足正常使用要求或承載力要求時，必須對鋼筋混凝土構(gòu)件進行加固。增大原結(jié)構(gòu)截面加固法就是將原結(jié)構(gòu)斷面加大或?qū)⒃Y(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋加大。在適筋范圍內(nèi)，混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力隨鋼筋面積和強度的增大而提高。在原構(gòu)件正截面配筋率不太高的情況下，增大主筋面積可有效地提高原構(gòu)件正截面抗彎承載力。

2.1.2? 置換混凝土加固法

該該法的優(yōu)點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點; 適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固[1]。

2.1.3? 粘貼纖維增強塑料加固法

外貼纖維加固是用膠結(jié)材料把纖維增強復(fù)合材料貼于被加固構(gòu)件的受拉區(qū)域，也可以將纖維增強復(fù)合材料用于構(gòu)件的抗剪區(qū)，貼于被加固構(gòu)件的外表面，使它與被加固截面共同工作，達到提高構(gòu)件承載能力的目的。

2.1.4? 錨栓錨固法

該法適用于混凝土強度等級為C20～C60的混凝土承重結(jié)構(gòu)的改造、加固;不適用于已嚴重風(fēng)化的上述結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。素混凝土構(gòu)件及低配筋率構(gòu)件的錨固要按錨栓錨固法進行設(shè)計計算。

2.2? 間接加固的方法

2.2.1? 預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或鋼撐桿對結(jié)構(gòu)構(gòu)件或構(gòu)架整體進行加固的方法，特點是通過預(yù)應(yīng)力強迫后加部分的拉桿或支撐受力，改變原結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平，使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除。

2.2.2? 增加支承加固法

增設(shè)支點加固法是通過減小受彎構(gòu)件的計算跨度，達到減少作用在被加固構(gòu)件上的荷載效應(yīng)、提高結(jié)構(gòu)承載力水平的目的。該法簡單可靠，但易損害建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間;適用于具體條件許可的混凝土結(jié)構(gòu)加固。

3 砌體結(jié)構(gòu)加固方法

3.1適用于砌體結(jié)構(gòu)的直接加固的方法

3.1.1鋼筋混凝土外加層加固法

屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點是施工工藝簡單、適應(yīng)性強，砌體加固后承載力有較大提高，并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗，適用于柱帶壁墻的加固，其缺點是現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長，對生產(chǎn)和生活有一定的影響，且加固后的建筑物凈空有一定的減小。

3.1.2鋼筋水泥砂漿外加層加固法

屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點與鋼筋混凝土外加層加固法相近，但提高承載力不如前者。適用于砌體墻的加固，有時也用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時兩側(cè)穿墻箍筋的封閉。

3.1.3增設(shè)扶壁柱加固法

屬于加大截面加固法的一種。其優(yōu)點亦與鋼筋混凝土外加層加固法相近，但承載力提高有限，且較難滿足抗震要求，一般僅在非地震區(qū)應(yīng)用。

3.2適用于砌體結(jié)構(gòu)的間接加固的方法

3.2.1無粘結(jié)外包型鋼加固法

屬于傳統(tǒng)加固方法，其優(yōu)點是施工簡便現(xiàn)場工作量和濕作業(yè)少，適用于不允許增大原構(gòu)件截面尺寸，卻又要求大幅度提高截面承載力的砌體柱的加固;其缺點為加固費用較高，并需采用類似鋼結(jié)構(gòu)的防護措施。

3.2.2預(yù)應(yīng)力撐桿加固法

能較大幅度地提高砌體柱的承載能力，且加固效果較好，適用于加固處理高應(yīng)力高應(yīng)變狀態(tài)的砌體結(jié)構(gòu)的加固。缺點是不能用于高溫環(huán)境中，壞境溫度不能超過60℃。

4 鋼結(jié)構(gòu)加固方法

4.1改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固方法

改變結(jié)構(gòu)計算圖形的加固方法是指改變結(jié)構(gòu)荷載的分布狀況、傳力途徑、節(jié)點的性質(zhì)以及邊界條件，我們采用增設(shè)附加桿件和支撐、施工預(yù)應(yīng)力考慮空間協(xié)同工作等措施來改變結(jié)構(gòu)計算模型進而對結(jié)構(gòu)進行加固[2]。

4.2加大構(gòu)件截面的加固

將原構(gòu)件與新增翻焊接或螺栓連接組合后，形成新的型鋼截面從而滿足結(jié)構(gòu)功 能要求。這是目前應(yīng)用較為廣泛的鋼結(jié)構(gòu)加固方法，它具有施工方便及可在負荷狀態(tài)下進行加固等優(yōu)點。當采用這種方法進行鋼結(jié)構(gòu)加固時，所選截面形式應(yīng)有利于加固技術(shù)要求，并考慮已有缺陷和損傷的狀況。

4.3連接方式的加固

鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接作為鋼結(jié)構(gòu)整體作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在設(shè)計和施工過程中，我們應(yīng)做到“強節(jié)點，強連接”。對于鋼結(jié)構(gòu)連接方法，即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強度螺栓連接方法的選擇，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加固的原因、目的、受力狀況、構(gòu)造及施工條件，并考慮結(jié)構(gòu)原有的連接方法確定。

4.4裂紋的修復(fù)與加固

結(jié)構(gòu)因荷載反復(fù)作用及材料選擇構(gòu)造制造施工安裝不當?shù)犬a(chǎn)生具有擴展性或脆斷傾向性裂紋損傷時，應(yīng)設(shè)法修復(fù) 在修復(fù)前，必須分析產(chǎn)生裂紋的原因及其影響的嚴重性，有針對性地采取改善結(jié)構(gòu)實際工作或進行加固的措施，對不宜采用修復(fù)加固的構(gòu)件，應(yīng)予拆除更換。

4.5 FRP鋼結(jié)構(gòu)加固

FRP（纖維增強復(fù)合材料）作為一種新型的加固材料以其優(yōu) 異的力學(xué)性能及適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨、高聳、重載、輕質(zhì)發(fā)展的需求，正被廣泛的應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)加固中。尤其在鋼筋混凝土加固領(lǐng)域的研究和應(yīng)用已經(jīng)取得了較好的發(fā)展。與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)加固相比，采用FRP加固鋼結(jié)構(gòu)不會導(dǎo)致嚴重的應(yīng)力集中，不會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，同時具有施工方式簡單，維修費用低廉等優(yōu)點。

5.結(jié)語

在國家大力倡導(dǎo)節(jié)能利舊的背景下，結(jié)構(gòu)加固成為了熱點課題，其研究也變得尤為重要。隨著科技的進步，各種新型的加固材料及技術(shù)相繼出現(xiàn)。還有各種問有待研究解決。如：

①FRP應(yīng)用加固是值得進一步探索研究。

②加固材料和混凝土之間的粘結(jié)性能也有待進一步研究解決。

③新型高強材料如何應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固。

參考文獻：

[1] 吳濤.預(yù)應(yīng)力CFRP加固鋼梁抗彎性能研究[D].武漢大學(xué)，2005.

[2]王萍，于江.? ?砌體房屋墻體加固方法研究與應(yīng)用 [J]. 江蘇建筑. 2011 （05）.