李玉飛

(中煤科工集團(tuán)北京華宇公司，河南平頂山 467000)

隨著時間的推移，我國許多建筑在人為和自然環(huán)境共同作用下，發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的老化和損傷，也可能由于設(shè)計疏忽、施工不當(dāng)或其他方面原因，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)各種質(zhì)量缺陷。因此，現(xiàn)階段對建筑物的維修、加固和改造已經(jīng)凸顯的越來越重要，成為現(xiàn)今土木工程的一大熱點(diǎn)。

1 結(jié)構(gòu)加固技術(shù)研究意義

世界上，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家在建筑業(yè)發(fā)展上歷經(jīng)了以下三個階段:第一，大興土木階段;第二，新建與維修同步進(jìn)行階段;第三，對老建筑進(jìn)行加固維修或改變其功能為主階段。我國也會經(jīng)歷同樣的三個階段，隨著世界多元化的發(fā)展，目前對已有建筑物實(shí)施鑒定和必要的加固要求也日益迫切。

2 結(jié)構(gòu)加固的基本原則

結(jié)構(gòu)加固應(yīng)遵守“方案制定的總體效應(yīng)原則”“荷載取值和承載力驗(yàn)算的基本原則”“材料的選用和取值原則”“與抗震設(shè)防結(jié)合的原則”“結(jié)構(gòu)加固方案應(yīng)技術(shù)可靠、方便施工原則”“經(jīng)濟(jì)合理，減少對原有建筑損傷原則”等基本原則［8］。

3 加固改造方法

混凝土結(jié)構(gòu)加固方法很多，最常用的有加大截面、粘鋼加固、粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材加固、預(yù)應(yīng)力加固法。

3．1 加大截面法

1)加固形式。

根據(jù)構(gòu)件受力特點(diǎn)和加固的目的要求、構(gòu)件的尺寸大小、施工方便等可設(shè)計為單側(cè)、雙側(cè)、三側(cè)加固，或四邊圍套加固(見圖1)。

2)適用范圍。

增大截面加固法的加固效果顯著，適用范圍較廣，可用于加固梁、板、柱、墻、屋架等。

3)計算方法。

加固規(guī)范中規(guī)定:當(dāng)在受拉區(qū)加固矩形截面受彎構(gòu)件時，其正截面受彎承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:

圖1 增大截面法加固形式示意圖

受彎構(gòu)件加固后的斜截面應(yīng)符合下列條件:

當(dāng)hw/b≤4時:

當(dāng)hw/b≤6時:

3．2 粘鋼加固法

1)加固形式見圖2。

2)適用范圍。

粘鋼加固法適用于承受靜載作用的鋼筋混凝土受彎、受拉及大偏心受壓、斜截面受剪構(gòu)件的加固。

3)計算方法。

a．正截面抗彎承載力計算。

基本假定:計算時不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度?；炷痢摻詈弯摪鍨槔硐霃椝苄圆牧?，采用理想化的應(yīng)力應(yīng)變曲線。鋼筋和混凝土完全固結(jié)，粘膠層與鋼材及混凝土變形協(xié)調(diào)，不會產(chǎn)生相對滑移。

b．斜截面抗剪承載力計算。

當(dāng)構(gòu)件斜截面承載力不足時，可采用粘貼U形鋼箍板或斜方向鋼板條進(jìn)行加固。

圖2 粘鋼法加固形式示意圖

3．3 粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固

1)加固形式。

常見的纖維復(fù)合材料加固的各種形式見圖3。

圖3 纖維復(fù)合材料加固示意圖

2)適用范圍。

適用于修復(fù)房屋和一般構(gòu)筑物的混凝土結(jié)構(gòu)因設(shè)計失誤、施工錯誤及結(jié)構(gòu)使用功能的改變引起荷載的增加，或因遭受火災(zāi)、水災(zāi)及地震災(zāi)害使結(jié)構(gòu)遭到損壞等各種結(jié)構(gòu)病害情況。適用于對鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓和受拉構(gòu)件的加固。

3)計算方法。

根據(jù)極限狀態(tài)應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系，由平衡條件可得:

當(dāng) x≥2a'時:

當(dāng) x≤2a'時:

根據(jù)《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，當(dāng)混凝土受壓區(qū)高度x≤ζcfbh，其極限彎矩:

3．4 預(yù)應(yīng)力加固法

1)加固形式。

a．梁、板的加固形式。構(gòu)件張拉示意圖見圖4。

圖4 構(gòu)件張拉示意圖

b．柱的加固形式。對加固撐桿施加預(yù)頂力的方法見圖5。

圖5 對加固撐桿施加預(yù)頂力的方法

2)適用范圍。

預(yù)應(yīng)力加固法適用于大跨度結(jié)構(gòu)加固，以及采用一般加固方法難以達(dá)到加固效果的大型結(jié)構(gòu)加固。

3)計算方法。

a．預(yù)應(yīng)力拉桿截面面積Ap可按下式計算:

b．對拉桿施加的預(yù)應(yīng)力值σp，可按下式確定:

［1］王文煒．FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)及應(yīng)用［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007．

［2］楊勇新，李慶偉．應(yīng)力碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010．

［3］岳清瑞．碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)加固修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)性能研究與工程應(yīng)用［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009．

［4］李晨光．體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)技術(shù)與工程應(yīng)用［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008．

［5］呂克順，伏文英．混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計與施工細(xì)節(jié)詳解［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012．

［6］卓尚木，季直倉，卓昌志．鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)事故分析與加固［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997．

［7］GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范［S］．

［8］史明祥．談混凝土結(jié)構(gòu)改造加固方法及方案優(yōu)選［J］．山西建筑，2013，39(30):46-48．