建筑结构新型加固方法概述

1、.PAGE ：.；PAGE 6工程构造新型加固方法概述丁亚红，高艳娥河南理工大学土木工程学院，河南焦作 454003摘要：既有混凝土构造受自然环境、运用环境等各种要素的影响，呈现出不同程度的承载力缺乏、变性过大等缺陷，国内外研讨者针对工程构造受损情况提出了不同的维修加固方法。文章基于承载力加固、运用功能加固及耐久性加固等不同的加固性质，概述了各种新型加固方法的特点及工程运用实例，提出了不同加固性质较为理想的加固方法，为工程实践提供参考。关键词：混凝土；建筑构造；新型加固；概述SUMMARY ON NEW REINFORCEMENT METHOD FORENGINEERING STRUCTURE

2、DING Ya-hong , GAO Yan-e(School of Civil Engineering, Hanan Polytechnic University , Jiaozuo 454000, China)ABSTRACT:.The traditional concrete structure present a different insufficient degree of bearing capacity and deformation under the influence of the natural environment and use environment. Expe

3、rts and scholars at home and abroad have successively put forward some different maintenance and reinforcement technique according to the damaged condition of engineering structure . This paper is a summary on the basis of bearing capacity strengthening, use function reinforcement and durability rei

4、nforced ect, and presents the advantages , disadvantages and applicable scope of various new reinforcing based on different reinforcement properties , which provides reference for the application of engineering . Key Words: Concrete ; Building structure；New strengthening；Summary一、引言土木工程建立大致分成三个阶段，即大

5、量新建阶段、新建与维修加固并存阶段以及以加固为主的阶段。许多兴隆国家已先后步入以加固为主的阶段，我国目前正处于拆建与维修加固并存阶段，此阶段的特点是，由于设计思索不周或资料搜集不全，施工误差，环境条件等缘由往往不能满足构造平安性、适用性及耐久性的要求。限于我国目前的国情，要想将这些建筑撤除重建，不仅浪费资料，产生污染，延误时间，而且耗资宏大，为我国的国情和财力所不许。因此，为保证这些建筑物平安使收稿日期：2021-06-02基金工程：河南理工大学博士基金B2021-10；作者简介：*丁亚红1973-，女，河南商丘人，博士，副教授，主要从事复合资料加固研讨:：1

6、5939122277，通讯地址：河南省焦作市高新区世纪大道2001号河南理工大学研讨生处 用，就必需对其进展合理的维修加固处置。根据不同的工程构造人们所提出的加固方法不尽一样，如何选择合理的加固方法是加固设计必需思索的问题。传统的加固方法如增大截面加固、体外预应加固、粘钢加固、粘贴CFRP加固等都有许多研讨和运用，但或多或少存在一些缺陷或缺乏。近年来，人们又提出许多新型的加固方法来满足不同的加固需求。本文将从加固性质出发分析讨论这些新型加固方法，以便加固设计人员可以根据不同的加固目的选择更合理的加固方案。二、各种加固方法的特点及运用根据加固性质不同，工程构造的加固包括承载力强度加固，运用功能刚

7、度加固及耐久性加固三个方面。1.承载力加固承载力加固是确保构造平安任务的根底。既有或新建的j构造由于运用年限过长或设计不合理，施工误差等缘由，出现承载力缺乏，需求对其进展补强加固，以满足运用要求。广西工学院的陈华等3提出了预应力CFRP加固方法。经过预应力CFRP加固钢筋混凝土梁的受弯实验，引见了实践工程加固的设计计算方法及施工工艺。结果阐明，采用预应力CFRP加固钢筋混凝土框架构造能有效地改善梁的承载力。江苏大学的张勤4提出了植物加强混凝土TRC加固方法。经过对10根梁采用TRC加固的RC梁及2根对比梁进展正截面抗弯性能实验研讨和实际分析。结果阐明，采用TRC对钢筋混凝土梁进展抗弯加固，可提

8、高梁的抗弯承载力。长春工程学院的潘明远等5提出了绕丝加固方法。经过采用200 t的压力实验机，对40根绕丝的钢筋混凝土矩形截面柱进展压力实验，研讨加固后的钢筋混凝土柱的任务性能，分析柱体在荷载作用下的受力性能，着重分析绕丝法对柱的极限承载力和延性的影响。结果阐明，用绕丝加固的柱体可以提高承载才干和减少破坏时纵筋和混凝土的应变，并且提高的幅度随着绕丝间距的减小而增大。湖南大学的曾令宏等6提出了复合砂浆钢丝网加固方法。经过对复合砂浆钢丝网加固RC受弯构件正截面抗弯实验的研讨阐明，该方法可以明显的提高钢筋混凝土构造的抗弯承载力，抗裂性能，但对构件的抗弯刚度提高不太明显。河南理工大学的丁亚红等7经过对

9、10根粘贴不同长度和厚度玻璃钢板加固的混凝土梁进展静栽实验研讨，讨论了玻璃钢板尺寸对加固混凝土梁加固效果的影响。结果阐明，玻璃钢板粘贴尺寸不同，加固混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、跨中挠度、跨中应变均有较大变化。同济大学的张慎伟等8提出了芳纶纤维加固钢筋混凝土梁的加固方法。经过芳纶纤维加固钢筋混凝土梁和未加固的混凝土参考梁的抗弯性能静载实验研讨，分析了芳纶纤维加固钢筋混凝土受弯构件的破坏过程，研讨了加固后钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏特征(受力特点及影响要素。结果阐明，粘贴芳纶纤维可以明显地添加钢筋混凝土梁的抗弯刚度，有效地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载才干和构件的延性。华东交通大学的朱成九等9经过

10、建立一个有效、准确的有限元模型，运用ANSYS软件计算CFRP加固间距、层数、柱的截面尺寸及长细比的变化对碳纤维加固钢筋砼柱极限承载力的影响。结果阐明，在加固层数一样时，柱的承载力随加固间距的增大而减小；应力随着CFRP布层数的增多而提高，CFRP加固层数较少时应力提高幅度相对较大；柱尺寸的变化对CFRP约束效果的影响较明显，约束后混凝土柱的承载力提高幅度随着尺寸的增大而减小。用于承载力加固的工程运用很多。金秀县头排镇农贸市场，钢筋混凝土框架构造，由于部分框架梁配筋缺乏，无法满足其正截面承载力要求，为保证构造平安，必需进展抗弯加固。经研讨采用预应力CFRP板对框架粱进展加固。加固后的钢筋混凝土

11、框架运用良好，加固布置见图1。盐城市一栋综合楼由于年代较长等缘由，底层框架主梁因承载力缺乏出现细微裂痕，经研讨采用碳纤维织物加强高性能骨料混凝土砂浆进展加固，效果良好。江苏省苏南地域一座大桥，于通车2年后发现箱梁裂痕共有362条，除较多的腹板裂痕外，在中跨底板跨中部位还有呈横桥向开展的裂痕，其中最大裂痕宽度达11mm。为此需求对腹板裂痕处进展抗剪加固处置；还需对中跨底板跨中部位进展抗弯加固修复。经研讨采用CFRP布对其加固。图1 预应力CFRP板加固梁表示图Fig1. The schematic drawing of prestress CFRP board reinforced beam2.

12、运用功能加固运用功能加固是确保构造正常任务的需求。工程构造由于资料老化、负荷加重及功能改动等缘由，出现变形过大、承载力缺乏，需对其进展补强加固，添加截面刚度，确保构造正常任务。江苏大学的张勤4经过对织物加强混凝土( TRC) 加固技术研讨进展得出，RC构件的受损情况对加固后RC构件的承载力及挠曲变形几乎没有影响，与未受损构件的加固效果相当。RC构件在加固前存在的裂痕在加固后与TRC加固层桥接起来，直到极限形状时，这些裂痕的宽度都几乎不变。加固后，会察看到新的裂痕产生，但裂痕宽度比加固前的裂痕减半并坚持小于0.1 mm。上海交通大学的王增春等10提出了一种针对传统木构造梁在承载力或刚度缺乏时加固

13、补强的新方法。经过对采用该方法加固的木梁抗弯性能实验和工程运用研讨，发现该方法可以较大地提高木梁的抗弯承载力和抗弯刚度。实验结果阐明，采用预弯方法对普通木梁施加预应力的技术不仅可以提高梁的受弯承载力，而且可以提高粱的刚度，技术成熟可靠，运用简便，可直接在实践工程中运用。东南大学的吴刚等11提出了预应力高强钢丝绳P- SWR加固方法。经过对预应力高强钢丝绳在桥梁加固前后的动静载测试数据比较分析，证明了该技术是一种自动高效的加固方法。实验结果阐明，预应力高强钢丝绳加固技术相对粘结钢板、CFRP加固、钢丝网-聚合物砂浆加固更有优势，P-SWR加固能同时提高梁的开裂荷载，刚度和极限承载力，且发生受压区

14、混凝土压坏，纵筋屈服，钢丝绳拉断的延性破坏，可以使加固资料强度得到充分发扬，承载力提高幅度显著，且加固后的构件跨中挠度明显减小。武汉大学的卢亦炎等12提出了外包钢与碳纤维布复合加固的加固方法。经过对14根被加固钢筋混凝土柱的偏心受压实验，研讨了碳纤维布和角钢以及两者复合加固后混凝土柱的破坏特征、受力性能和破坏机理。结果阐明：采用外包钢和CFRP复合加固既能大幅度提高构件承载力，又能大幅度提高构件延性，但在构件到达极限承载力时，两种加固资料未能到达极限承载力，其资料性能未能得到充分的发扬。河南理工大学的丁亚红等13经过4根梁试件的静力加载实验，对内嵌CFRP筋加固混凝土梁的受力过程、开裂荷载等进

15、展了较为系统的研讨。结果阐明，内嵌CFRP筋加固混凝土粱没有发生剥离破坏且可以显著提高被加固粱的极限荷栽，随加固量添加，提高幅度越大，最大可提高81.89，而对开裂荷载、屈服荷载影响较小；加固梁裂痕间距较小，数量较多，梁破坏时最大裂痕宽度小，梁的挠度变形也相对较小。用于运用功能加固的工程运用也很多。盐城市射阳县一学校活动中心，两层框架构造，由于建筑运用功能的改动(在原建筑上加盖一层，用作室内篮球竞赛场地)添加了运用荷载，导致原屋面现浇板承载力缺乏，经研讨采用碳纤维织物加强高性能细骨料混凝土(砂浆)薄板对原钢筋混凝土屋面进展加固。上海一仓库，混凝土柱支撑三角形木桁架构造，因时间长远桁架出现较大的

16、挠度，最大达22cm，为了提高桁架构造的刚度，经研讨决议对桁架采取预弯预应力CFRP加固进展处置。杭甬高速公路8m简支板梁桥，在铰缝损坏的情况下，既有纵向受拉纵筋对应的极限承载力已远低于其实践接受的荷载值，不能满足平安系数的要求，需进展加固。而目前现有的加固方法无法满足要求，经研讨采用自动高效的预应力高强钢丝绳加固技术，加固布置见图2.图2 钢丝绳加固后梁底表示图Fig2. The schematic plot of beam after wire rope reinforcement3. 耐久性加固耐久性加固是指对构造损伤部位进展修复和补强，提高构造的可靠性，提高构造的运用功能，延伸构造运用

17、寿命。建筑构造由于出现裂痕，钢筋锈蚀等需求对构造损伤部位进展修复、补强和加固，以阻止构造损伤部分的性能继续恶化，消除损伤隐患，延伸构造运用寿命。美国密歇根大学的V.C.Li 14提出了PVA-ECC加固方法。经过对早高强ECC耐久性修复资料性能的研讨得出，PVA纤维有助于提高混凝土的密实度，降低混凝土的浸透性，提高混凝土的耐久性。但该方法对混凝土的抗压强度有一定程度的降低。中国京冶工程技术的丁一等15在ECC资料的研讨进展与运用中发现，ECC是一种经细观力学设计的先进资料，具有应变一硬化特性。在纤维体积掺量小于2的情况下，其极限拉应变通常在3-7的范围内。ECC具有多缝稳态开裂的特点，在平安性

18、、耐久性、适用性等方面有着优良的性能，可以很好地处理传统混凝土由于易脆性、弱拉伸性而导致的种种缺陷。在水泥基制品开发、桥梁道路施工、构造加固补强等领域有着宽广的运用前景。河南理工大学的丁亚红16等经过对7根内嵌预应力螺旋肋钢丝加固的混凝土梁进展静力加载，并与非预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁抗弯性能进展比较，结果阐明，内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁不仅具有减小或闭合既有构件的裂痕，减小构件的挠度变形，有效地提高被加固梁的开裂荷载、屈服荷载、最大承载力；能有效延迟裂痕的开展，限制裂痕的宽度，提高梁的抗变形才干，改善梁的正常运用形状。内嵌预应力螺旋肋钢丝加固技术能较好的处理现有加固方法在资料利用不充

19、分、粘结剥离破坏等方面缺陷，是一种高效的加固方法。广州航海高等专科学校的谢志红等17经过分析不同加固方式下，加固梁受拉区混凝土拉应力及混杂纤维布抗拉应变分布情况，并将计算结果与实验结果进展对比。结果阐明，碳纤维布( CFS)以其高弹模、高抗拉强度的特点运用最广，但它具有延伸率低、固化后发脆、易折断的缺陷，芳纶纤维布( AFS)虽然弹性模量、抗拉强度只需碳纤维布的1 /2左右, 但其延伸率较高, 破坏时呈现一定的塑性, 纤维、树脂固化后抗折性能良好, 而且在动载荷下抗冲击才干强。两者混合运用既能提高构件的抗拉强度又能降低本钱，且对构造的耐久性提高较大。江南大学的毕远志等18经过大量的实验对比，得

20、到凯泰(CTA)改性聚丙烯(粗)纤维对混凝土性能的影响效果。实验结果阐明，改性聚丙烯(粗)纤维可以起到微筋材的作用，对混凝土起到加强作用的同时提高混凝土的韧性和抗应变才干，从而提高构件的耐久性。哈尔滨工业大学的吴红林等19提出了纤维复合资料加固混凝土桥梁耐久性的加固方法。经过对采用纤维加强复合资料加固混凝土桥梁的研讨，引见了碳纤维复合资料与玻璃纤维复合资料加固桥梁技术的资料性能、根本实际和构造措施。结果阐明，用纤维复合资料加固混凝土桥梁耐久性好，施工方便，维修任务量少。耐久性加固方面的工程运用也相当广泛。济南东兴商住楼是一座大底盘双塔楼建筑，由于在转换层采用了C50的高强混凝土，存在受压时高度

21、脆性及大体积高强混凝土的大面积开裂等缺陷，使得高强混凝土的优越性得不到充分发扬，经研讨决议每1m3混凝土掺入0.9kg聚丙烯纤维。美国密歇根州的一座公路桥梁的面板经过多年运用后曾经损毁严重，工程人员于2002年对其进展了维修加固，工程中大量运用了ECC，ECC加固后桥面板见图3。日本广岛的Mitaka水坝曾经运用了60多年，混凝土构造破坏严重，开裂、破碎甚至漏水的景象相当严重。因此，该水坝在2003年阅历了一次维修，约600的混凝土外表被喷上一层20mm厚的ECC作为覆盖层。整个修复过程简单而高效，并不影响水坝的正常运用，修复后的水坝运用情况良好。采用ECC加固工艺见图4。图3 ECC修复桥面

22、板Fig3. The bridge deck after ECC repair 图4 可放射ECC的施工Fig4. The construction of jet ECC三、结论与展望构造加固作为提高构造平安性、适用性、耐久性及恢复其正常运用的一项重要措施，加固方法的选择能否合理关系到原有构造中资料的强度、刚度和耐久性的发扬，因此如何选择一种适宜的加固方案成为决议一个加固设计能否胜利的关键之一。综合国内外加固方法得到以下结论：1. 针对承载力缺乏的情况，采用CFRP加固能明显的改善构件的抗弯刚度，提高构件的承载才干和抗变形才干，且可参考的工程实例较多，是一种有效的加固方法。2. 针对运用性能缺

23、乏的情况，采用织物加强混凝土TRC加固后RC构件的承载力及挠曲变形几乎没有影响；加固后，新产生的裂痕宽度比加固前的裂痕减半并坚持小于0.1 mm，是一种既经济又可行的加固方法。3. 针对耐久性缺乏的情况，采用PVA纤维加固，有助于提高混凝土的密实度，降低混凝土的浸透性，提高混凝土的耐久性，可以很好地处理传统混凝土由于易脆性、弱拉伸性而导致的种种缺陷。在水泥基制品开发、桥梁道路施工、构造加固补强等领域有着宽广的运用前景。4. 单一的加固方法如内嵌螺旋肋钢丝、绕丝法、预应力加固虽然资料性能很好，但由于也存在钢筋锈蚀，锚固困难等其他方面一些缺陷使得性能不能完全发扬就由于钢筋锈蚀，粘结不牢而破坏。综上

24、所述，为使我国加固业开展更迅速，工程运用更广泛，作者以为应在以下几个方面加强研讨：1. 采用两种相容性很好且对构件的承载力、刚度和耐久性提高程度不同的资料进展加固，不仅可以发扬两种资料各自的优势，还能弥补它们的缺乏。2. 为满足更多工程运用，应大力研讨与开展绿色经济的加固资料。3. 加强检测加固技术规范的研讨。加固方案的选择不应只局限于现有投资的多少，而应综合思索后期维护费用及社会效益等。参考文献：1 王宏琳.混凝土加固方法之我见J.科技创新导报，202140：472 徐镇凯，袁志军等.建筑构造检测与加固方法J.工程力学，200612：117-1303 陈华，张鹏等.预应力CFRP加固技术的研讨及工程运用J.混凝土，20216:126- 1284 张勤. 织物加强混凝土TRC加固RC梁正截面抗弯性能实验研讨D.江苏大学，20215 潘明远,姚继