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工程结构加固方法的归纳总结

发布日期:2018-01-25 作者: 点击:

【摘要】:本文介绍了工程实际中运用比较广泛的几种结构加固的方法,并分析部分加固方法的特点、适用范围以及相关的设计计算原理。通过此文希望为土木工程师进行结构加固计算提供借鉴意见和方法。 【关键字】:结构加固,加固设计,增大截面加固法,FRP   

1、结构加固常用方法 

1.1增大截面加固法 

增大截面加固法,也称外包混凝土加固法,他通过增大构件的截面和配筋,来提高结构的承载力、强度、刚度、稳定性及抗裂性。该方法施工工艺简单,适用面广,可广泛用于梁、板、柱、墙、基础、屋架等混凝土构件的加固。根据构件受力特点和加固的目的、构件几何尺寸、便于施工等要求可设计为单侧、双侧或三侧和四面包套的加固。混凝土受弯构件中受拉钢筋不足且净空不受限制时,可采用梁板底加大截面对原结构进行加固。 

根据加固目的和要求的不同,可以是以增大截面为主的加固,可以是增配钢筋为主的加固,也可以两种方法同时采用。以增大截面为主时,为了保证补加混凝土正常工作,亦需适当配置构造钢筋。以增配钢筋为主时,为保证配筋的正常工作,亦需按钢筋的间距和保护层厚度等构造要求决定适当增大截面尺寸。 

增大截面法的技术难点是,在设计构造方面必须注意解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题。 

1.2粘贴钢板加固法 

粘贴钢板加固法是用环氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉区或薄弱部位,使之与原结构物形成共同受力的整体,以提高其抗弯、抗剪能力及刚度,改善原结构的钢筋及混凝土的应力状态,,限制裂缝的进一步发展,进而提高结构的承载能力与耐久性的加固方法。由于粘贴钢板厚度有限,因而它对刚度的提高效果并不显著。 

1.3粘贴纤维增强复合材料(FRP)加固法 

粘贴纤维增强复合材料加固法是利用粘结剂将纤维增强复合材料(FRP)粘贴在被加固混凝土构件薄弱部位,使两者共同工作,提高结构构件的承载能力,从而起到加固补强的一种加固方法。此法的加固功效类似于粘贴钢板加固法。由于纤维增强复合材料非常薄,此法对于结构刚度的提高更加有限,对拉应力的降低效果及对混凝土裂缝的抑制作用都不明显。

因而该加固方法适用于混凝土结构的抗弯和抗剪加固。 

纤维增强复合材料(FRP)由连续纤维和树脂基体复合而成。常用纤维种类包括碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维。常用树脂有环氧树脂、聚酯树脂和乙烯酯树脂。根据纤维种类的不同可将用于混凝土结构加固的纤维复合材料分为三类:玻璃纤维复合材料(GFRP)、碳纤维复合材料(CFRP)和芳纶纤维复合材料(AFRP)。相比而言碳纤维复合材料具有更好的性能,在工程中也用的最广,碳纤维复合材料的优点主要有:高拉伸强度(约为普通钢材强度的10倍),高弹性模量,自重轻,耐高温,耐酸碱腐蚀,施工简便,施工工期短。 

1.4外加预应力加固法 

外加预应力加固法是指采用预应力筋对建筑物的梁、板、柱或桁架进行加固的方法。这种方法不仅具有施工简便的特点,而且可在基本不增加梁、板截面高度和不影响结构使用空间的条件,提高梁、板的受弯、受剪承载力,改善其在使用阶段的性能。这主要是因为预应力所产生的负弯矩抵消了一部分荷载弯矩,致使梁、板弯矩减小。 

之前几种加固方法都是被动的加固方法,这主要表现在他们都不能减小,更不能消除结构自重所产生的应力和变形。而外加预应力加固法是一种主动的加固方法,也就是说,在自重增加很小的情况下可大幅度调整并改善原结构的受力状态,提高结构刚度和抗裂性能。 

1.5外粘型钢加固法 

外粘型钢加固法是钢筋混凝土梁、柱四周包以型钢的一种加固方法。例如,在构件截面的四角沿构件通常或沿某一段设置角钢,横向用箍板或螺栓套箍将角钢连接成整体,成为外包于构件的钢构架。外包钢构架可以完全替代或部分替代原构件工作,达到加固的目的。 

外粘型钢加固法优点是构件截面尺寸增加不大,而构件承载力可大幅度提高,并且经过加固后原构件混凝土受到外包钢的约束,原构件承载力和延性得到改善。 

1.6增设支点加固法 

增设支点加固法就是通过增加支撑点以减小受弯构件的计算跨径,使得结构受力体系和受力状况发生改变,从而提高结构的承载能力及刚度,减小结构效应,改善结构受力性能。 

1.7植筋加固 

植筋技术是一种新型的钢筋混凝土结构加固改造技术,它是在需连接的旧混凝土构件上根据结构受力特点,确定钢筋的数量、规格、位置,在旧构件上进行钻孔、清孔、注入植筋胶结剂,再插入所需的钢筋,使钢筋与混凝土通过结构胶粘结在一起,然后浇注新混凝土,从而完成新旧钢筋混凝土的有效连接,达到共同作用、整体受力的目的。作为一种新型的加固技术,他不仅具有施工方便、工作面小、工作效率高的特点,而且还具有适应性强、适用范围广、锚固结构的整体性能良好、价格低廉等优点。因而被广泛应用于建筑结构加固及混凝土的补强工程中。 

2、增大截面加固法 

2.1特点及适用范围 2.1.1 特点 

增大截面加固法广泛用于梁、板、柱、墙、基础、屋架等混凝土构件的加固。该加固方法有以下特点: 

(1)结构受力明确,计算简单方便,加固后结构的承载力、刚度、稳定性得到明显提高,加固效果好。 

(2)加大构件截面,会使上部结构恒载增加,对原下部结构有一定影响。 (3)现场湿作业工作量大,养护时间长,对生产和生活有一定影响。 (4)若对梁底增大尺寸,会使梁下净空有所减小。 

2.1.2 适用范围 

增大截面加固法加固构件时,对受弯构件来说增加抗弯刚度效果好,但增加尺寸有限。对偏心受压构件来说,增加强度、刚度、稳定性方面效果都较好,但有一共同缺点是新增混凝土会增加原构件的负担,养护时间长,浇注不便、工期相对长些。增大截面加固法主要适用于以下情况: 

(1)原受弯构件的抗弯或抗剪承载力不足,或构件刚度不足,采用增大截面加固效果较好。 

(2)受压构件承载力、刚度、稳定性不满足要求。 (3)对于梁下净空没有特殊要求的结构。 

2.2受弯构件加固计算 

采用增大截面加固法可分为在截面受压区或受拉区增设现浇混凝土加厚层的两种方法。


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