劉 冰

(盤(pán)錦職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 盤(pán)錦 124010)

*收稿日期：2013-11-04

一、常用的加固措施

1. 外貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)法

在構(gòu)件表面附上鋼板共同承受外界作用是外貼鋼板加固的主要手段，此種方法可以有效將混凝土受力有效分擔(dān)，最終實(shí)現(xiàn)提高結(jié)構(gòu)承載力的目的。這種加固方法主要特點(diǎn)就是對(duì)混凝土構(gòu)件外觀和截面尺寸影響輕微，施工方便,整體可靠性高,工作量小，承載力提高較大。而鋼板外貼在混凝土構(gòu)件上采取的主要手段包括錨接、焊接和粘結(jié)。

2. 加大斷面補(bǔ)強(qiáng)法

當(dāng)有蜂窩、空洞或者是混凝土強(qiáng)度不能到達(dá)設(shè)計(jì)要求時(shí)，必須對(duì)混凝土構(gòu)件進(jìn)行加固，應(yīng)該采用原有構(gòu)件相同的材料來(lái)對(duì)混凝土構(gòu)件的截面面積和配筋進(jìn)行相應(yīng)的增強(qiáng)。采用加大斷面補(bǔ)強(qiáng)法可以有效提高原有混凝土構(gòu)件承載力，與此同時(shí)也可以使得軸壓比和長(zhǎng)細(xì)比降低，提高混凝土柱子剛度，特別適合在抗震設(shè)防區(qū)使用。

3.錨接鋼筋法

膨脹螺栓和沖擊鉆的成功應(yīng)用,使得混凝土構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)可以通過(guò)將鋼構(gòu)件與混凝土構(gòu)件相互錨接而得以實(shí)現(xiàn)。錨接鋼筋法與粘結(jié)鋼板法相比較,具備很多優(yōu)點(diǎn)：錨接構(gòu)件可立即承受外力作用，錨接速度快,有效發(fā)揮鋼材的延性性能。型鋼等很厚的鋼板是錨接鋼板主要采用的材料，通過(guò)錨接鋼板可以將混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)承載力有效增強(qiáng)。當(dāng)由于空洞較多或者破損面積較大導(dǎo)致混凝土構(gòu)件無(wú)法使用粘結(jié)鋼板時(shí)，采取錨接鋼板會(huì)取得更好的效果。錨接鋼筋法也有一些相應(yīng)的不足,首先由于鋼材孔徑位置加工精度要求較高，因此當(dāng)混凝土構(gòu)件在用此種方法加固之后很難保證構(gòu)件平穩(wěn)，存在錨栓困難，當(dāng)施工區(qū)域?yàn)殇摻蠲芗瘏^(qū)時(shí)，當(dāng)采取的方式不合理時(shí)會(huì)適得其反。常需要用水泥砂漿或環(huán)氧砂漿找平,當(dāng)混凝土表面不夠平整時(shí),通過(guò)這種方法可以有效加強(qiáng)加混凝土面和鋼板的緊密程度。

4.粘結(jié)鋼板法

粘結(jié)鋼板法作用機(jī)理是將鋼筋砼構(gòu)件和鋼板用高強(qiáng)粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，以此使得構(gòu)件需要加固的部分增強(qiáng)其承載力。對(duì)于某些跨度較大的梁結(jié)構(gòu)，可以用高強(qiáng)粘結(jié)劑將鋼板粘結(jié)在梁的跨中部位下邊緣；而如果梁結(jié)構(gòu)的支座處承載力不夠，可以在上邊打出一定長(zhǎng)度的槽形孔, 在其中粘結(jié)扁鋼，或者在梁的支座截面處上邊緣貼鋼板; 梁結(jié)構(gòu)的抗剪能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，采取的方法是在其兩側(cè)粘貼鋼板。

這種方法在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家早已開(kāi)始使用，在1971年,經(jīng)歷過(guò)圣弗蘭多大地震后，美國(guó)在對(duì)建筑物的震后修復(fù)過(guò)程中,建筑結(jié)膠就開(kāi)始廣泛使用；1983年,為了將6.3Inm厚的鋼板粘貼加固在一座公路橋上，英國(guó)謝菲爾德的專家們應(yīng)用FDSOS結(jié)構(gòu)膠,最終成功使得原本極限載量為110噸的橋梁其結(jié)構(gòu)的承載力大大提高，可以成功地通過(guò)超過(guò)500噸的載重卡車(chē)。

5.預(yù)應(yīng)力加固法

預(yù)應(yīng)力加固主要采取的方式是將混凝土構(gòu)件拉結(jié)預(yù)加應(yīng)力的鋼拉桿或撐桿來(lái)進(jìn)行加固。預(yù)應(yīng)力能使后加桿件的材料強(qiáng)度得到充分利用，有效消除或減少后加桿件的應(yīng)力滯后現(xiàn)象,在加固受彎構(gòu)件和柱子時(shí)，這種方法已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，對(duì)于處在高溫環(huán)境下的混凝土構(gòu)件不宜使用預(yù)應(yīng)力加固法。

6.焊接鋼筋或鋼板法

焊接鋼板法適用于整體構(gòu)件加固，主要手段是將鋼筋, 鋼板或型鋼與原構(gòu)件主筋相焊接。焊接鋼板的主要工序是: 1) 將鋼板與原構(gòu)件主筋焊接在一起( 可用斷續(xù)焊接)，用藥是采用直徑大于20 mm 的短筋; 2) 使主筋外露，將混凝土保護(hù)層鑿開(kāi); 3) 用砂漿或者混凝土等材料將鋼筋封閉。

7.FRP 加固技術(shù)

纖維復(fù)合材料( Fiber Reinforced Polymers，簡(jiǎn)稱FRP) 加固技術(shù)采取的方式是將纖維材料粘用粘結(jié)劑貼于構(gòu)件表面，從而使得纖維材料和原構(gòu)件共同工作，用以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗剪性能，抗彎能力的提升。FRP 加固技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：施工工效高,施工便捷, 高強(qiáng)高效，使用面廣,具有極佳的耐腐蝕性,能夠保證施工過(guò)程的質(zhì)量，混凝土的構(gòu)件尺寸不會(huì)發(fā)生變化，適用對(duì)象比較廣泛。

8.其他加固方法

混凝土構(gòu)件加固方法有很多種類,上述介紹的主要是工程中使用較多的應(yīng)用，還存在其它一些加固方法也在不同的工程情況中有所使用，如:(1) 增加支點(diǎn)量法。為有效減少混凝土構(gòu)件計(jì)算跨度可以采取增設(shè)支點(diǎn)的方式得以實(shí)現(xiàn)，這種方法是通過(guò)使得構(gòu)件力學(xué)分布的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)加固，具備以下特點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠,適用于跨度比較大的板和梁等的水平結(jié)構(gòu)，同時(shí)也有一定限制，特別是空間方面。(2) 增加圈梁, 拉桿, 增加支撐加強(qiáng)房屋的整體剛度。(3) 植筋技術(shù)。植筋技術(shù)采用的方法是將鋼筋植入到原構(gòu)件中，從而使得混凝土和鋼筋能夠膠合到一起，再澆筑新的混凝土, 實(shí)現(xiàn)了混凝土構(gòu)件加固的目的。其特點(diǎn)是: 施工工序方便、所需工作面比較小、價(jià)格較低, 效率高、但是也存相應(yīng)不足，特別是在耐火性方面。(4) 另加平行受力桿件。

二、加固改造方法在某工程實(shí)例中的應(yīng)用

1.工程概況

江西省南昌市某辦公大樓位于南昌市紅谷灘區(qū)某所屬單位的預(yù)留地，由于建筑功能需要,該辦公樓報(bào)告廳結(jié)構(gòu)為大空間和大跨度形式，框架梁局部截面高度大，采用井字樓蓋的形式，主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)形式，四層。

2006年11月30日晚23:00，江西省南昌市某辦公大樓在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)澆筑施工時(shí)，報(bào)告廳觀眾廳屋面部位(17.21m)標(biāo)高出現(xiàn)屋面部位整體坍塌，主要是由于腳手架支撐體系失穩(wěn)導(dǎo)致,造成直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)十萬(wàn)元。

2.加固方法選擇和方案設(shè)計(jì)

混凝土構(gòu)件各種類型的加固方法在上文已經(jīng)介紹過(guò),筆者結(jié)合本工程的實(shí)際情況,對(duì)存在的結(jié)構(gòu)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行定性分析，得到了構(gòu)件損傷情況。最后針對(duì)損傷報(bào)告選擇適合的加固方法。

(l)四樓柱頭混凝土結(jié)構(gòu)

在對(duì)混凝土柱進(jìn)行專業(yè)檢測(cè)之后，發(fā)現(xiàn)其整體結(jié)構(gòu)性能沒(méi)有破壞，依然能夠滿足設(shè)計(jì)需求，主要只是存在兩個(gè)方面的質(zhì)量缺陷：一是未振搗的松散混凝土撒落在柱頭周邊,當(dāng)觀眾廳坍塌事故發(fā)生時(shí),最終對(duì)柱頭混凝土的咬藕力造成影響;二是未振搗的松散混凝土撒落在柱頭周邊,當(dāng)觀眾廳坍塌事故發(fā)生時(shí),最終對(duì)柱頭混凝土的咬藕力造成影響;針對(duì)存在的上述混凝土缺陷,采用以下的修復(fù)方法:其一混凝土構(gòu)件出現(xiàn)了細(xì)微裂紋和脫落現(xiàn)象:應(yīng)將鋼筋周邊混凝土全部鑿除,為了滿足混凝土與鋼筋之間的握裹力要求，當(dāng)剝落位置在鋼筋中線位置;應(yīng)與上部柱子混凝土同時(shí)澆搗施工，當(dāng)混凝土鑿除干凈后。其二撒落的松散混凝土必須要鑿除到滿足原來(lái)混凝土構(gòu)件的密實(shí)度，最后用清水沖洗干凈。

其三新舊混凝土面結(jié)合應(yīng)當(dāng)保證其可靠性，四樓梁和柱必須要對(duì)其進(jìn)行接頭處的鑿毛處理，必須要嚴(yán)格控制混凝土澆搗質(zhì)量。將構(gòu)件表面存在松散混凝土殘?jiān)?，?yīng)當(dāng)清理干凈，然后對(duì)處理面增刷界面劑;為了有效避免部分位置出現(xiàn)分層現(xiàn)象,混凝土外皮向內(nèi)鑿除10cm以上的范圍應(yīng)。

(2)懸臂梁、板混凝土結(jié)構(gòu)

主體結(jié)構(gòu)和懸臂部分交接部位發(fā)生嚴(yán)重?cái)嗔?，板混凝土結(jié)構(gòu)為事故發(fā)生時(shí)破壞,對(duì)此采用的加固方式是首先清除破壞的混凝土結(jié)構(gòu)，然后對(duì)懸臂部分進(jìn)行重新加固。為了增大新老混凝土之間的咬合力，要按10cm間距水平鑿出5cm深，10cm寬的凹槽;在對(duì)其進(jìn)行混凝土澆搗前要保證結(jié)合部位清潔干凈，之后再刷界面劑;懸臂梁的抗剪性能，特別是梁根部一定要充分保證:由于新澆筑混凝土主體結(jié)構(gòu)與懸臂結(jié)構(gòu)間存在施工縫, 此時(shí)施工縫的位置正好是承受剪力最大的根部位置，因此必須要重新設(shè)計(jì)以保證其抗剪能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，此時(shí)主要采取的措施包括：一是加密懸臂梁箍筋特別是根部箍筋,間距修改為中8@100/140;二是對(duì)已拆除的懸臂梁的下排鋼筋下部各植入4根直徑25的螺紋三級(jí)鋼鋼筋，加大縱向受力鋼筋;三是增加懸臂梁的截面尺寸。

三層KL6(3一J交3一6～3一7)部位在倒塌之時(shí)由于梁的撞擊產(chǎn)生了一道裂縫，而在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，這道裂縫都在持續(xù)擴(kuò)展中，而該處混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此可以判斷梁承載力能夠滿足使用功能要求和設(shè)計(jì)要求?？紤]到這些因素，在兼顧混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和承載力的同時(shí)，為了使得工程盡快完工，解決加固所需費(fèi)用，應(yīng)當(dāng)采用粘鋼加固法,同時(shí)對(duì)裂縫進(jìn)行封閉灌膠處理。

3.鋼筋工程

(1)四樓柱裸露鋼筋

存在部分鋼筋裸露并且被壓彎，在坍塌事故發(fā)生后,，甚至存在壓彎幅度達(dá)到90多度。為了盡量利用現(xiàn)有材料，節(jié)約加固費(fèi)用，對(duì)壓彎部分鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其抗彎性能能夠滿足規(guī)范要求，進(jìn)行X光材料探傷檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部無(wú)損傷。因此在經(jīng)過(guò)綜合判斷之后，該部位鋼筋修復(fù)方案主要包括以下兩點(diǎn):其一直螺紋接頭如果出現(xiàn)損傷，應(yīng)當(dāng)首先進(jìn)行切除，切除之后采用冷擠壓套筒方式(n級(jí)接頭)連接施工；其二柱裸露鋼筋在施工前均應(yīng)進(jìn)行除銹處理。

(2)四樓懸臂梁、懸臂板裸露鋼筋

1)四樓懸臂梁部位上部鋼筋將受彎變形部位切除,然后采用冷擠壓套筒方式連接施工;

2)四樓懸臂板部位鋼筋均保存完好,在施工前進(jìn)行除銹即可。

三、結(jié)語(yǔ)

混凝土構(gòu)件加固是一項(xiàng)十分復(fù)雜的綜合問(wèn)題，這是因?yàn)槠渖婕暗街T多考慮因素，在不同情況下混凝土構(gòu)件加固方案的選擇對(duì)于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定都有著很大的影響，因此在進(jìn)行方案選擇時(shí)一定要綜合考慮各方面因素。為了確定出最有效和經(jīng)濟(jì)的加固方案，必須要對(duì)各個(gè)不同方案進(jìn)行全方位比較。

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