建筑工程加固方法研究分析

发表时间:2016/6/13   来源:《基层建设》2016年4期   作者:徐巧玲 胡博博
[导读] 二十世纪,建筑工程结构的应用得到了非常快地发展,大量的钢筋混凝土结构和钢结构的房屋建造起来。

杭州市城东新城建设投资有限公司  310021
        摘要:二十世纪,建筑工程结构的应用得到了非常快地发展,大量的钢筋混凝土结构和钢结构的房屋建造起来。然而结构体系因为人为的破坏、天灾以及老化等各种原因,在其使用时,建筑物存在许多的安全隐患。尤其对那些刚建设项目,因为施工、勘探以及设计中的管理及技术等相关问题,造成在建设工程的初期或者建设过程会有各种的关于质量的问题出现,所以应及时的采取相应措施,否则会引起很大的安全事故。所以,本文的研究目的就是怎样使用有效的措施对那些已经存在问题的建筑物实行相应的治理,从而使其性能得到一定的恢复。本文简单的介绍各种不同的加固方法及其承载力的理论计算依据,给建筑物的改造和加固提供一定的参考依据。
        关键字:建筑工程;加固方法;混凝土

 
        不管是在国外还是在国内,对钢筋混凝土的加固技术和结构鉴定都是学术研究领域的重点之一。在经济非常发达的国家,他们的建筑业大致分为3个阶段第一阶段就是进行大规模的新建阶段;第二阶段就是维修和新建并存的阶段;第三阶段就是加固、维修以及改造旧建筑物的阶段。当然,我国也不例外,伴随着经济的发展和建设,对现有的建筑物进行必要的加固及鉴定的需求越来越迫切,所以,加固和维修建筑结构就成为我们国家建筑领域的一个比较新的热点。根据报道,我们国家大约50%的建筑物已经步入中老年的阶段,也就是大约二十五亿平方米面积的建筑物会有各种质量状况的出现,需加固维修以及鉴定。因此可以看出,鉴定和维修混凝土建筑物的量很大,面很广,对社会的快速顺利发展具有十分深远的影响意义。
        建筑工程加固学,是混凝土结构工程下面的一个分支,是在加固施工、设计以及技术理论研究的基础之上形成的。从当前我们国家的现实情况和国外建筑发展的成功经验相结合,能够确定这门学科的发展和研究的前景是十分光明的,同时还会得到非常高的经济与社会效益,在我们国家的发展与建设中具有十分重要的现实意义。
一、加固材料
        1.钢材与相连材料
        在混凝土构件中的后锚固法使用钢筋材料时,应当选用带肋型的钢筋而不是普通或者光圆型的钢筋,这样做主要是为了增大钢筋和粘结胶之间的接触面积,从而确保粘胶的粘接能力与抗拔性能,然后再依照实际工程中的需要来选择带肋钢筋是使用RRB400级还是使用HRB400级的热轧钢筋或者具有高强度的其他钢筋材料(不过这类型的材料最好不要用焊接的方法来连接材料,适宜使用一些机械型的连接方式,例如挤压套筒、螺丝等)。
        2.水泥
        水泥的型号与品牌有很多种,最常用的包括各种不同类型的硅酸盐水泥,例如普通型的、火山灰型的、矿渣型的以及粉煤灰形式的硅酸盐水泥,水泥的多样品种也导致了多样的性质和特性。在实际工程中应该考虑建筑物的实际情况及特点来进行水泥的选择与使用。最常使用的水泥品种一般是普通硅酸盐水泥与硅酸盐水泥,主要原因还是因为其化学性质比较稳定,拿火山灰硅酸盐水泥来说,此类水泥的干缩性一般都比较大,并且最开始的强度上升还比较缓慢,同时在混凝土拌制的时候,也会有离析还有泌水等不良情形出现,而且这种水泥需要很高的养护条件,不仅价格高并且所耗费的时间也长,到了后期其抗碳化性能也比较差。所以在建筑工程中选择适宜的水泥品种很重要,同时还应该使用有效的方法来确保拌制后的棍凝土质量。
        3.混凝土
        从以往的混凝土工程实践中可以得出结论:对于混凝土的加固不仅仅需要具备一般混凝土的特点,还应该保证后拌制的新浇混凝土与最开始的原始混凝土相结合,因此在实际工程中,通常会把这两种混凝土的组成材料的强度相应地升高,在强度上一般高一个等级,并且要保证大于等于。若最开始选择的原混凝土的组成成分强度很高,同时在施工过程中能够使用一些方法确保新浇混凝土与原混凝土的粘接能力有足够强度,则可以直接选择相同等级的混凝土。
        为确保混凝土的质量和强度等级,在调配的时候需从科学角度出发,根据科学试验的结果来决定配合比,这也是配置出符合要求的混凝土重点工作;配制所使用的骨架材料一般是砂石,配制用的水应选择洁净水或者饮用水,都应该满足国家颁布的有关规定标准。
        4.纤维和纤维复合材料
        使用树脂型原料然后把纤维增强材料或者聚合物粘结到所需加固的部位从而达到加强结构的强度等级的技术就是纤维加固技术。建筑方面的科学进步,从大部分的角度来说主要取决于新材料与新技术的进步与推广,目前,纤维加固技术也得到了很好的发展和应用。之前所谈到的纤维型聚合物是很多同向排列组合的纤维丝再与特定聚合物通过一定技术与材料将其结合构成,目前生产出的具有高强度、抗侵蚀、小质量以及使用期限长的纤维增强材料主要有:玻璃纤维、芳纶、有机碳纤维等材料,工艺形式大致有片型和棒型等。
        5.粘胶剂
        不论是在不同行业里还是在我们所生活的环境中,粘胶剂都占据着一个重要地位,并且广泛在各个方面中被使用,在土木工程中也是不可忽视的一部分,此材料也是加固工程中使用的重要材料。因为粘胶剂具有良好的连接功能,基于这一优良性能因此才会被大量投入使用。粘胶剂为液态状方便使用,另外,在对构件进行加固的时候,很多都需要采用浇灌加固,这就要粘胶剂需具有适宜加固方面的诸多性质,比如持久特点,可灌性,还有固化所需的时间适宜并且在未固化时能方便调度,最主要的还是其高强度性能,对构件以及周围生活与环境无毒性。为了使原构件和加固材料直接有效结合并且最终形成一个整体,具有均匀受力的性质,则需在粘胶剂固化后,它的强度需大于构件的抗拉度。
        6.外加剂
        外加剂品种多样,一般使用的外加剂包括早强剂、速凝剂、引气剂、缓凝剂、加气剂、灌浆外加剂、膨胀剂、着色剂和防潮剂等。在使用加固技术进行混凝土配制的时候通常需要加入部分外加剂来强化混凝土的特点从而确保新浇混凝土与原混凝土有效结合。因此在施工前需要对调配进行严格的试验验证,检测配制后混凝土的强度、抗侵蚀性等其他性质。在使用外加剂时需要严格遵守规范标准的规定。有些外加剂虽有增强某些性能的效果,但是也会有副作用,所以这方面需要适当合理调配。
二、加固方法
        (一)加固方法的分类
        大体上讲,在实际加固工程中,其加固方法类别主要有两种,即直接法与间接法。每一种加固方式都有其特定的优点和所适宜的要求,在如何选取加固方法之前需要综合考虑工程实际情况等各种因素,在合适的条件下选择合适的方法与相关的技术。
        (二)直接加固方法
        1、增加截面积
        在实际加固工程中使用最多的就是此种方法,其主要是使用一定的办法来增大构件材料的截面积,增加受力配筋,以此来提升结构的承载能力的技术。它的适合范围包括混凝土梁、混凝土柱和混凝土板等结构。此法的优势体现在操作简单,技术要不高,而且实施方便,也因为其较高的可靠性使得被施工对象抗力性能有效增强,也保证了稳定性质。不过增大截面法也有一定的局限性,比如空间限制和某些条件下的具体要求等,在实际施工情况下工作量比较大,增大面积必定要以牺牲空间为代价,还会影响构体的整体美观。
        2、置换混凝土
        此法主要适于那些经过一定时间后混凝土产生变质或者受到破坏后使得混凝土的强度等级不足以继续支撑构体的情况。对混凝土的置换就是用新型混凝土去替代那些存在问题的局部结构混凝土,以此提高或恢复构体整体状况。使用这种方法的优点就是在有效增强缺陷部位的同时不改变原始的结构分布与占用空间以及外观。不过这种办法也有缺陷,因为它的实施周期较长,去除原先具有缺陷部位的旧混凝土的工作量大且对于支撑柱的清除难度较大,而且还对周边环境和原先的结构产生一定的影响。
        3、外包钢
        这种方法指的是将需要加固的结构或者部位采用钢材包裹,这样做可以使被包围的混凝土的抗压性能有一定程度的提高。这种方法主要针对那些需要提高构件的各方面性能却又不能使用前两种办法的情况,此方法通常会有两种形式:干式与湿式的外包钢方式。第一种一般是采用焊接形式把包裹钢材和被加固结构连接,从而对被保护对象起到作用并提高其性能;第二种湿式则是指用粘接材料譬如粘结砂浆去粘合构体和钢材,此法在实际操作方面比较简便,并且可靠性高,效果也比较明显,对周边环境的影响也比较小,而且施工所耗时消费较小,不过却会消耗更多的包裹钢材,同时对于后期的维护也较干式方便。
        4、粘贴钢材
        这种处理方式指在需要加固的薄弱构体或部位,利用粘胶剂,在上面粘贴固定钢板的方式。利用这种方法可以增强有缺陷的部位的承载性能。最近几年以来,公路管理部门广泛使用这种方法,主要是用在桥梁的加固方面,实际土木工程的一些部位也常用这种方法。此方法的施工工艺相对比较简单,并且施工的时间短、最终加固后的构件可靠性高,呈现出整体效果好的特点。在飞速发展的今天,此技术也被大力推广,使得加固费用逐步降低,这样也就很大程度上节约了成本,是近年最看好的方法之一。
        不过粘贴钢材加固方法也有缺点,例如对温度的要求高、抗侵蚀性不强、粘贴后出现的节点处难以解决等。而目前在此行业中最显著的问题即是抗侵蚀性能问题,使用此方法对构件进行加固后还需要在表面采取一定的防护措施,比如添加一层水泥砂浆层等,即使这样做也不能确保钢板在长时间的作用下不被侵蚀,这也就从某种角度上影响了加固混凝土结构的可靠性,也提高了此后的维护费用。同时,还需要使用直螺纹与螺钉螺帽将钢板固定起来,以免出现钢板与被加固构件脱离等情况,不过使用螺纹后会对构件产生质量上的影响,所以一般不建议在高等级的建筑构件或者排布分列复杂的构件上使用。
        5、粘贴纤维增强聚合物(FRP)进行加固
        FRP一般有三种材料,AFRP(芳纶),GFRP(玻璃)和CFRP(碳纤维),其中碳纤维复合材料是目前在这个行业中使用最广泛的,近年来,纤维增强聚合物技术在加固方面飞速发展,其中碳纤维材料就是一种在加固方面发展的技术,这种技术是将FRP材料片粘贴到被加固的混凝土结构体表面上去,从而使得改良后的结构体的综合性能得到大力提升。因为碳纤维材料的抗拉特性与弹性模量特别大,其抵抗疲劳性能也较钢材而言更优,在质量方面却比钢材小得多,而且因为这种物质的抗侵蚀性质与耐用高从而使得碳纤维材料可以对不同的、复杂的构体进行粘贴,因此CFRP才被广泛推广与应用。碳纤维即是对上述方面的不足或者有缺陷之处进行加固,粘贴后则可以大幅度提升。如果改变方法用碳纤维材料去缠绕构件,则可以加大构件的延展性,具备较强的抗震性。而且工作量不大,对自身影响也不大。
        碳纤维材料的不足之处是这种材料对周围的温度有一定的要求,同时还得对碳纤维材料和被加固构件进行定期的专门养护与维护处理,由于是碳材料,使得被加固构件容易着火引起火灾从而带来危险隐患。
        6,绕丝法
        这种办法是指利用特定的技术或者材料对被加固构件做处理,主要是从被加固的延展性出发考虑的,使用这种办法后构件本身重量会略有增加,其外观变化量也不大;不过此法对混凝土的整体承载能力没有较明显的作用,这也是它的最大缺点之处,从而限制了这种办法的推广使用。
        7、喷射混凝土法
        这种处理办法是基于喷射装置,按照一定的配合比,配置出一种有效的混凝土,然后通过喷射装置将其喷射到需要加固的构件表面上,待固化后则达到加固效果。在此必须保证喷射出的混凝土需要具高强度,同时也应该具有强抗腐蚀性与耐用性。不足的地方就是在实际操作中需要借用大型机械装置,施工工作量大,同时也需要较大的空间供机械设备的使用。
        8、结构胶植筋的方法
        这种方法是指在原有的构件或者混凝土结构体上面打洞,用钻机开凿出一些具有适当深度的空洞,然后将具有强承载力的钢筋插入到这些空洞中,然后再用特足的胶将钢筋永久固定在空洞中从而固定,它的目的不是在于提升被加固构件本身的承受力,而是利用钢筋的承受能力来发挥作用的。由于这种方法和实施相对来说较容易,安全性和稳定性都比较高,所以被广泛使用在建筑物结构改造和钢筋生根、设备地脚螺栓锚固安装等领域,也适用于玻璃幕墙工程后加埋件施工及大理石干挂等工程中。
        (三)间接加固方法
        1、增设支撑点
        这种处理方法就是增加一些支承点来改变被加固构件的受力结构,增加构体的承载力。此种办法主要使用范围在于那些不特别重视外观或者建筑的使用环境,对于一些险峻工程也可以采用此办法,增加支撑法的优点在于具有明确的受力分布、在女装或拆卸等方面简单操作,可靠性和稳定性较高。但是它对于建筑物有一定的损坏作用,并且也占用了一足的空间,这是此法的缺点所在。
        2、预应力加固法
        设置一些强支撑的拉、撑杆,然后对杆进行施加外预应力来达到被加固结构的受力分布,从而使得构体的承受力得到提升。但是这种办法也有很大缺点一来严重影响原构体的结构形式和外观,二是此法不适于在高温环境中施行,应该在低于六十度的环境中使用。
        (四)梁、板的加固
        在实际工程应用中,所遇到的最多的问题就是对梁、板等受弯构件的增强问题。因为梁、板的承受能力不够,所以需要对它们进行加固。一般出现这刁缺陷的因素很多,比如原设计的差错或者不合理,在实际施工中的管理力度二够、材料选取不对或者未按规定进行施工,或有其它意外情况发生等。
        本小节将对实际生活中的梁、板构件最易出现的问题进行分析,然后对其引起的原因进行描述,之后再简介不同加固方法。
        1、由于梁、板的受力性能不足以满足所规定要求的或者实际中所遇到的条件与要求不符,表现出混凝土承受能力差的现象,因此则需要对混凝土梁板进行加固来改善或增强承载能力,确保结构的安全性;一旦构件的承载能不足,则会产生下列问题,例如混凝土结构的挠度增加,压力过大部分材料能被压损,出现明显的裂痕,钢筋被侵蚀的程度较大等。导致这些缺陷的因如下。
        (l)在设计建造时候出现问题
        ①设计理论与实际中的梁、板受力情况不吻合
        ②在分析计算时出现失误或者差池
        ③在最初考虑时不全面,未注意到细节
        (2)施工中的各种因素
        ①所选材料不符合实际需求或不正规
        ②配制的混凝土未达到应有的强度
        ③在施工时候对某些材料的遗漏或者移位等
        ④未按照设计要求施工或私自修改
        ⑤人员素质低,现场管理不到位,技术能力不够
        ⑥需加固结构本身存在的问题太多,导致施工质量低下
        ⑦对施工中的构体保护和维护不当    ⑧其他如周边环境、天气等综合因素
        (3)在使用中出现的因素
        ①在使用时候超载
        ②私自破坏或处理混凝土构件,之后没能恢复原状
        ③外界条件的影响,使之为被侵蚀状态
        (4)其它因素
        ①不平坦的地基导致构件处的受力不一样
        ②因为温度的不同,使得材料出现热胀冷缩现象而改变受力分布
        ③选取的材料不合格或者性能要求未达到标准。如在加固时选择薄腹梁,此举不仅能减轻重量还能起到节省材料的作用,不过即便如此,如果使用不合理则会造成很多较为严重的斜裂缝。
        ④意外发生的超负荷情况
        2、梁、板的加固法
 
 
  
        (1)增加截面面积法
        如果在实际工程中,当设计的标准要求同混凝土梁、板差别比较大的时候,这种方法将表现出极大优越性。使用此法时,依据混凝土构件特性和实际情况来确定一、二、三面(如1图所示)浇注,从而加大原混凝土的面积,如果有特殊要求,还得植入一定数量的受力钢筋,以此来增加整体混凝土结构的受力性能,不论被加固后缺陷处混凝土所受到的压力如何,都可以利用加大原混凝土的高度与刚度来系统增加构体的抗剪与抗压性能,同时还能将之后补浇混凝土的能力与功效发挥出来,产生很显著的效果。当原棍凝土构件处于受拉状态时候,则应当在构件中植入一定数量的钢筋,后浇的混凝土能把钢筋和构件有效地结合保护起来。在实践中,梁、板等结构采用后浇混凝土的处理方式很常见,不仅是由于它能有效增加构件的受力性能,还可以明显加大在受拉状态植入钢筋后整体的抗弯性能(如上图c所示)
        (2)粘钢加固法
        粘钢加固法源于法国和南非。早在1960年,从事研究的工作人员采用环氧树脂将把钢板乳贴在混凝土梁受拉面上,结果发现,混凝土梁的抗弯能力得以大幅提高。此后,种类繁多性能优良的建筑结构胶陆续出现,勃贴技术的应用也越来越普及。比如,在1971年美国圣佛兰多大地震后,建筑结构胶被广泛应用于震后修复工作中并取得了良好的效果。此外,1983年,在英国的谢菲尔德专业人员采用FD808结构胶,成功地把厚度为6.3ram的钢板黏贴于一座公路桥之上,结果发现,这座桥的限载量从原有的110吨增加到500吨,这说明使用建筑结构胶能够有效提高结构的承载力。
        采用这种方法,在梁构件以及板构件的表层使用适宜的建筑结构胶对钢板进行黏贴,可以将梁所承受的拉应力传递到钢板上,从而使得钢板与原构件形成一个共同体,共同承担荷载,使得构件的承载能力得到了显著提高(如图2所示)。
        作为一种新兴的加固技术,粘钢加固具有加工效果突出、施工过程便利等优点,能够有效帮助施工单位提高施工质量,降低施工的成本,从而达到提高施工单位经济效益的目的。此外,与其他常规性的加固方法相比,粘钢加固法的相对工价更加便宜。国内一下建筑科学院对所选取的一些粘钢加固工程进行了技术经济分析,结果表明,粘钢加固工程收到广大用户的普遍欢迎,原因在于其具有经济效益好、性价比显著以及发展潜力大等突出的优势。
 
                                            图2 梁下与梁上粘钢加固示意图
        (3)增补受拉钢筋法
        这种方法适用于梁构件的抗剪承载力和截面尺寸都能够满足刚度要求,但是梁构件的弯曲抗拉强度不能满足要求的状况。如果选择采用增补受拉钢筋法,其操作流程也较为简单,仅仅需要在原来的梁受拉部位适当增加一些受拉钢筋,然后将其直接焊接在原受拉钢筋上即可(如图3所示)。从种类上看,可以将增补受拉钢筋法分为以下三种,它们分别是:半焊接补筋法、全焊接补筋法和粘结法。
 
                      图3 增补受拉钢筋法加固示意图
        1)半焊接补筋法。半焊接补筋法是指在梁中原有钢筋的表面通过焊接增设钢筋之后,喷射或者补浇一层细石馄凝土,用于对原钢筋和新钢筋进行勃贴和保护。这样一来,后置的新钢筋既能与原有的焊接钢筋锚固,同时也能通过后浇面层的粘结,与原构件紧密粘接,这样就能够达到使后置的新钢筋的受力性能接近原有钢筋的受力性能的目的。
        2)全焊接补筋法。全焊接补筋法是在梁的原钢筋上直接焊接后置钢筋,压来代替原来采用补浇护着喷射混凝土的方式进行保护和粘结的方法,这样一来,后置钢筋在参与原梁的工作时,就会完全依赖于原筋的焊接锚固。
        3)粘结法。相对于半焊接补筋法和全焊接补筋法而言,粘结法的过程较大复杂。具体而言,在采用粘结法时,首先需要确定构件需要增加钢筋的区段,然后在这个区段内,按照500mm的间距凿出一剪力键,之后在每个键的地方耀设的U形箍。增设U形箍的做法有两种,一种是在原筋上直接焊接;另一种是使用锚钉与混凝土进行锚接。U形箍焊接完毕之后,再把增设的纵向受力钢筋穿入U行箍内,绑扎好。根据实际需要,可以在混凝土的表层凿出大约6mm的巴凸面。最后涂刷环氧胶粘剂,浇灌或者喷射混凝土。
        (五)柱加固
        作为建筑工程领域应用最为广泛的竖向承载压力的构件,钢筋混凝土柱的质量既可以对它的承载能力造成影响,同时也可能会对到整个结构的安全性造成影响。保证钢筋混凝土柱的质量的常见方法之一是对其进行人工加固。本节内容在对钢筋混凝土柱常见的质量问题进行原因分析的基础上,探究并描述了几种常见的加固方法,并对这些方法各自的适用性进行了详细的分析和阐述。
        1.钢筋混凝土柱常见质量问题及原因探究
        (1)混凝土破坏的特征分析
        钢筋混凝土柱的破坏分为两种类型,一种是受压破坏,包括小偏心受压柱破坏和轴心柱受压破坏两种情况;另一种是受拉破坏,又称大偏心受压柱破坏。下面具体分析每种破坏的特征。
        1)小偏心受压柱破坏的特征分析
        当小偏心受压柱遭到破坏时,柱截面压应力相对较大的那一侧的混凝土会产生纵向裂缝;与此同时,受力较小的那一侧的钢筋未发生屈服,但是可能处于受拉状态或者受压状态。
        2)轴心受压柱破坏的特征分析
        如果遭受较大的外荷载作用力,轴心受压柱会先出现与荷载作用力大致平行的纵向裂缝,之后保护层的混凝土会出现一系列的反应:起壳、剥落、混凝土被压碎、崩裂,同时钢筋会被压曲,外形上看,有点类似于鼓的样子。需要说明的是,在轴心受压柱遭破坏的情况下,破坏构件的纵向变形极小,而且具有突然性。
        3)大偏心受压柱破坏的特征分析
当大偏心受压柱承受的压力达到一定的水平后,最先是在柱的受拉边缘附近的混凝土表面有水平裂缝出现,伴随着荷载的不断增大,裂缝也会随之不断变大,受压区的面积随之不断减小:接着,受拉钢筋达到屈服强度,与之同时,在混凝土受压区边缘,压应变也随之逐步增加,直到最后达到压应变的极限,受压柱遭到破坏。
        在对各受压柱进行加固设计时,第一步需要对钢筋混凝土的受力特征进行判断,判断所遵循的原则是:如果是小偏心受压柱,那么就应该主要加固柱受压较大的那一侧;如果是大偏心柱受压,则应该重点加固柱子受拉的那一侧。
        (2)混凝土柱承载力不足的原因探究
        在实际进行工程施工时,能够引起钢筋混凝土柱承载力不足的原因无外乎以下几种:
        1)遗漏或者用错了设计荷载,计算过程出现失误;
        2)截面的尺寸太小,以至于达不到设计要求;
        3)所选取的材料的性能无法达到要求,或者材料使用不当,或者在使用
材料的过程中出现失误;
        4)棍凝土的强度等级不够;
        5)混凝土构件存在较多的结构缺陷,导致施工质量不达标;
        6)钢筋配置不当(少配或者误配),导致受力钢筋的位置偏移过多;或
        者钢筋存在焊接不牢、搭接长度不足以及锚固不足等问题;
        7)在实际的施工过程中,未与设计者沟通,自主主张改变结构设计;
        8)施工结束后,由于建筑物使用功能发生改变,导致使用过程中的超载
问题过于严重;
        9)在使用过程中,未经允许,擅自破坏甚至拆除承重构件,而且之后并
未进行加固处理;
        l0)工程结束后,由于外部大环境的改变,导致建筑物处于具有腐蚀性
的环境之中;
        11)地基的不匀称性导致地面沉降,由此带来的附加应力导致混凝土柱承
载力不足;
        12)不可抗力因素的作用,例如地震、火灾等。
        2.对混凝土柱进行加固的方法探究
        前文己经就混凝土柱的破坏特征和破坏原因进行了分析,在此基础上,还需要做好现场勘查工作与设计验算工作,并将柱的外观特性与验算的结果综合考虑,再设计加固方案,并选择加固方法。对混凝土柱进行加固的方法有很多,但是在工程实践中最常用到的方法包括增加截面面积法、置换加固法、外包钢加固法、预加应力撑杆加固法以及增加支撑法等。以下对这几种方法的原理以及优缺点进行介绍。
        (1)增加截面面积法
        增加截面面积法又称外包混凝土加固法,这种方法的最大优点在于,作为一种比较传统的加固方法,只要空间条件允许,这种加固方法的可靠性是最强的,所以它也是目前使用最为广泛的一种加固方法。增加截面面积法的优点在于,采用这种方法会使得原有柱得到加固,这样一样,不仅可以增加柱的配筋量以及横截面面积,同时也能使得高柱的刚度和承载能力大幅提升。除此之外,对原柱进行加固之后,原柱的抗震性能会有所改进和增加,这也与强柱弱梁的原则相一致。根据所加大的截面的范围不同,,可以将增大截面法分为单面加厚法、双面加厚法以及四周外包法三种(见图4)。
 
 
                                                        图4 增大截面法
 
        外包刚加固法
        外包刚加固是采用型钢或者钢板包住混凝土的四角或者两角,已达到在不增大构件的截面尺寸的前提下,适当提高原柱的载力能力。外包刚加固法对于构件外形和空间使用要求同时受限制,并且截面尺寸不能增加太多的情况尤其适用。通常情况下,对于矩形或者方柱形,采用四角包角钢、横向加缀板的方法进行加固:对于圆柱或者其他孤形柱,采用扁钢加套的方法加固(如图5所示)。
 
 
                                                          图5 外包钢加固柱
 
        置换加固法
        置换加固法广泛应用于火灾导致的混凝土和混凝土的强度下降,进而导致超过柱承载力的情况。它是一种通过处理柱混凝土部分来提升承载力的一种方法。
        采用置换加固法时,被置换的部分仅仅包括原柱的混凝土部分,可以进行全部置换,也可以选择进行部分置换。为了保证施工的安全性,在加固前通常需要对未来施工时的结构进行安全性验算,同事需要卸载全部或者部分的临时加固支撑原柱。在置换加固法下,关键性问题在于保证新混凝土和原混凝土的受力协同性。在实际施工过程中,该方法的步骤是,第一步需要清理原柱的缺陷问题和损伤问题,并将表面应或打成沟槽凿毛,形成剪力键;之后洗净接触面,在接触面上涂刷高强纯水泥浆护着界面剂。
        预应力撑杆加固法
        预应力撑杆分为单侧撑杆和双侧撑杆。预应力撑杆可以由两根双侧槽钢构成,也可以由单根单侧槽钢组成。组成预应力撑杆的四根或者两根角钢,应首先用连接板联成一组或两组,并将它装在被加固柱的两则或者一则。撑杆的构成也可以有两种方式:采用两根单侧角钢,或者采用四根双侧角钢。其中,单侧撑杆的适用范围是:偏心受压柱混凝土强度过低、受压区配筋量不足等情况下的加固;而双侧撑杆的适用范围是:小偏心的偏心受压以及轴心受压柱加固的情况。预应力撑杆加固法能够大幅提高轴心受压柱和偏心受压柱的承载能力具有简便易于理解和操作、以及快速的优点。
三、小结
        综上所述,对混凝土结构进行加固,其步骤大致包括:
        第一,检测和评估需要加固的混凝土结构,并确定它的实际状况;第二,根据上一步的检测结果和评估结果,结合使用功能、结构功能以及现场条件等各个方面的因素,进行综合的分析和研究;第三,制定与实际情况相适应的各种可能的方案;第四,综合考虑技术性因素、经济性因素以及可行性因素之后,确定最佳方案。
        需要强调的是,一旦工程开始施工,一定要做好各项安全准备工作。在进行正式施工之前,应该首先做好施工图纸的技术交底、安全交底目的在于保留一个备份,防止意外情况发生。同时,施工单位应该在考虑工程实际情况的基础上,结合加固工程的设计方案,制定出切实可行、操作性强的专项施工方案。除此之外,还应认真做好技术准备工作和各项应急措施,以确保施工质量,避免人员损失、财产损失等。

 

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