混凝土结构的病害分析和加固技术的研究毕业论文浅谈混凝土结构加固技术-毕业论文

本科生毕业论文(设计)浅谈混凝土结构加固技术指导教师职称副教授文章将从混凝土结构的发展史、混凝土的基本概念、种类、特性、特点以及应用范围和应用现状谈起，主要研究混凝土结构的加固技术；分析混凝土结构常用加固方法，主要包括预应力加固法、增大截面加固法、外包钢加固法、外部粘钢加固法、增设支点加固法、化学灌浆补强法、水泥压浆补强法、喷射混凝土补强法、粘贴纤维材料加固法、化学植筋加固法等；了解混凝土结构新型的加固方法，主要包括绕丝加固法、粘贴钢筋加固技术、聚合物浸渍混凝土加固技术、玻璃钢加固法等。重点讨论碳纤维加固技术的研究现状及在工程方面的应用。通过搜集的权威人士的研究成果，查阅现行的技术规范，加之平时的工作经验积累，对混凝土结构的加固方案和技术进行分析比较，总结出混凝土结构加固技术应遵循的原则、适用范围，展望混凝土结构加固技术的发展趋势。关键词：混凝土结构加固技术加固技术规范碳纤维加固技术前言 第一章混凝土结构的发展史及研究意义 21.1混凝土结构的发展史 21.2混凝土结构的研究意义 4第二章混凝土结构的概念及特性 52.1混凝土结构的概念 52.2混凝土结构的特性 6第三章混凝土结构加固技术分析 3.1结构加固的原则及常用结构加固方法、特点 73.1.1结构加固的原则 3.1.2常用结构加固方法、特点 83.2混凝土结构加固改造配套技术 3.3新型加固方法 第四章碳纤维加固混凝土技术及应用 4.1碳纤维材料的发展与应用 4.1.2碳纤维增强塑料(CFRP) 4.2碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势 4.3碳纤维材料与其他加固材料对比 参考文献 当今社会在基础设施的管理和新建等各个方面都存在着一个可持续今后的十年中我国的建筑业重点将逐步转向已有建筑的修复加固，此外本文将从混凝土结构的发展史开始，研究剖析混凝土结构的基本性能，混凝土结构的受力特征、混凝土结构的加固方法以及对一些加固方法进第一章混凝土结构的发展史及研究意义混凝土结构是一种新兴结构，它的应用只不过一百多年的历史，也就是在19世纪泥和钢材工业的发展。混凝土和钢材的质量不断改进、强度逐步提高。例如在美国20世纪60年代使用的混凝土抗压强度平均为28N/mm2,20世纪70年代提高到42N/mm2,强度最高已达266N/mm2。前苏联20世纪70年代使用钢材平均屈服强度为380MPa,20世纪80年代提高到420N/mm2;美国在20世纪70年代钢材平均屈服强度已达420了条件，特别是自20世纪70年代以来，很多国家巳把高强度钢筋和高强度混凝土用于为改善钢筋混凝土自重大的缺点，世界各国已经大力研究发展了各种轻质混凝土(由胶结料、多孔粗骨科、多孔或密实的细骨科与水拌制而成),其干容重一般不大于一般为14～18kN/m3。国内常用的强度等级为C20、C30,也可配制C40或更高的强度，其容重一般为12～18kN/m3。由轻混凝土制成的结构自重较普通混凝土可减少20~30%,由于自重减轻，结构地震作用减小，因此在地震区采用轻质混凝土结构可有效地化建筑体系，趋向于做到一件多用或仅用较少几种类型的构件(如梁板合一构件、墙柱合一构件等)就能建造成各类房屋。实践充分在19世纪末20世纪初，我国也开始有了钢筋混凝土建筑物，如上海市的外滩、广我国20世纪70年代起，在一般民用建设中巳较广泛地采用定型化、标准化的装配系。各地还研究了框架轻板体系，最轻的每平方米仅为3～5kN。由于这种结构体系的改革开放后，混凝土高层建筑在我国也有了较大的发展。继20世纪70年代北京饭店、广州白云宾馆和一批高层住宅(如北京前三门大街、上海漕溪路住宅建筑群)的兴建以后，80年代，高层建筑的发展加快了步伐，结构体系更为多样化，层数增多，高广场，80层322m高，为框架—筒体结构；香港的中环广场达78层374m,三角形平面筒中筒结构，是世界上最高的混凝土建筑；广州国际大厦63层199m,是80年代世界力混凝土。如9度抗震设防、高380m的北京中央电视塔、高405m的天津电视塔、高490m的上海东方明珠电视塔等。建乌龙江大桥，最大跨度达144m,全长548m。四川沪州大桥，采用了预应力混凝土T形结构，三个主跨为170m,主桥全长1255.6m,引道长达7000m,是目前我国最长的经过近十几年我国工程建设的快速发展以及进入WTO的需要，自(GB50068—2001)及《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)等。新标准的颁布，性受到影响。我国水泥生产产量占世界总产量的1/3以上，混凝土工程量在世界上名第二章混凝土结构的概念及特性以混凝土为主要材料制成的结构统称为混凝土结构。包括(1)素混凝土结构(2)钢筋混凝土结构(3)预应力混凝土结构(4)纤维混凝土结构(5)型钢混凝土结构。(1)素混凝土素混凝土是针对钢筋混凝土、预应力混凝土等而言的。素混凝土(2)钢筋混凝土当在混凝土中配以适量的钢筋，则为钢筋混凝土。钢筋和混凝(3)预应力钢筋混凝土预应力钢筋混凝土是在混凝土结构构件受力前，利用张载产生的变形方向相反(习惯称为“反拱”),因而可抵销后者一部分变形，使之容易(4)纤维混凝土结构钢纤维混凝土是由水泥、水、粗细骨料、钢纤维及必要时(5)型钢混凝土结构型钢混凝土结构是在混凝土中配置型钢。所配型钢的形式钢筋混凝土梁的破坏特征是受拉钢筋应力先达到其屈服强度，受压区混凝土最后被力大大超过同样条件的素混凝土梁。钢筋与混凝土两种材料共同工作的基础(或条件)(1)钢筋与混凝土之间存在粘结力，使两者能协调变形，共同工作；(2)钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数很接近。钢材料为1.2×10-5,混凝土为(1.0~1.5)×10-5。使两者间的粘结力免遭破坏。(1)可模性好：新拌和的混凝土是可塑的，可根据需要设计制成各种形状和尺寸(2)整体性好：现浇钢筋混凝土结构的整体性较好，设计合理时具有良好的抗震、(3)耐久性好：钢筋混凝土结构具有很好的耐久性。正常使用条件下不需要经常(4)耐火性好：钢筋混凝土结构与钢结构相比具有较好的耐火性。(5)易于就地取材：钢筋混凝土结构所用比重较大的砂、石材料易于就地取材，(1)自重大：钢筋混凝土结构的截面尺寸较相应的钢结构大，所以自重大，不利(2)由于自重大，使材料运输量增大，给施工吊装带来困难。(3)抗裂性能较差：钢筋混凝土结构在正常使用时往往是带裂缝工作的；对一些(4)隔热、隔声性能较差；(5)施工比较复杂：施工受环境、气候条件的限制，雨季、冬季施工以及高温干等第三章混凝土结构加固技术分析3.1结构加固的原则及常用结构加固方法、特点3.1.1结构加固的原则(1)尽可能使加固措施发挥综合效应，提高加固效率。(2)尽可能保留和利用结构构件，发挥原结构的潜力，避免不必要的拆除和更换。(3)尽可能减少对建筑物使用功能的影响。(4)避免或尽可能减少设计方案的负面效应，充分考虑加固措施对结构体系、未加(5)应采取可靠措施保证新旧材料的共同工作，尽可能通过合理安排新旧构件的拆3.1.2常用结构加固方法、特点(1)预应力加固法预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆(分水平拉杆和组合式拉杆)或型钢撑(2)增大截面加固法2)加固效果明显，造价较低；递和承担界面的应力(主要是剪力和拉力)。而界面粘结强度低、离散性大，界面所具(3)外包钢加固法(4)外部粘钢加固法弯构件及受拉构件的补强加固，要求环境温度不宜超过60℃,相对湿度不宜大于70%,并耐老化性能差、弹性模量低(与混凝土相比)及不耐火等缺点。此外，加固后均还需额(5)增设支点加固法(6)化学灌浆补强法丙烯酸甲酯为主剂配制的甲基丙烯酸酯类灌浆材料，它具有可灌性好的特点，能灌入(7)水泥压浆补强法(8)喷射混凝土补强法喷射混凝土补强法是一种用混凝土喷射机将混凝土拌合料和水(干喷机)或混凝土(9)粘贴纤维材料加固法加固及改善结构受力性能的目的。结构加固中常用的FRP(纤维增强复合材料)(10)化学植筋加固法(11)置换混凝土加固法置换混凝土加固法，是一种传统的加固方法，常用于混凝土强度等级偏低的混凝3.2混凝土结构加固改造配套技术1、托换技术系托梁(或桁架，以下同)拆柱(或墙，以下同)、托梁接柱和托梁换2、植筋技术系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术；可植入普通钢3、裂缝修补技术根据混凝土裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修5、混凝土表面处理技术表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于6、灌浆、嵌缝封堵技术灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混7、仿生自愈合技术仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受3.3新型加固方法以用φ4退火钢丝横向缠绕构件，以提高其强度。根据梁的受剪区斜向箍筋受力优于竖绕丝加固法是通过缠绕退火钢丝(采用φ4冷拔钢丝，间距为5～40mm)使被加固形，其长边尺寸与短边尺寸之比，应不大于1.5。试验证明，这一方法不仅对圆柱、方大，对所处环境空间要求不高，缺点是对矩形截面混凝土构件承载力提高不显著,故粘贴钢筋加固技术是指将钢筋粘贴在构件原有配筋表面或粘贴在混凝土内部的一—2.5cm深)或凿槽，将钢筋粘贴在缝内或槽内，以达到加固目的。粘筋加固主要也是通过结构粘接剂传递应力。粘筋加固具有以下特点：(1)完成加固工作后加固筋处于原构件内部，因此该技术是一项内加固技术；(2)基本不加大原构件的截面外形足寸和自重；(3)加固筋贴紧或邻近原有配筋，与原有配筋协同工作性好；(4)尽可能少损伤原混凝土构件。由于粘筋加固的上述特点，主要适用于：(1)原构件混凝土遭受碳化或腐蚀，钢筋严重锈蚀；(2)因荷载改变而造成原配筋不能适应受力要求；(3)施工原因造成的配筋位置不当。例如：1992年，苏州变电站混凝土架构及其高层走道板的部分构件顺筋方向胀裂，凿除保护层后，在原配筋上粘贴中4钢筋加固成功；1993年，常州化工厂氯气车间液化槽支架也采用粘贴中8钢筋进行如固。(3)聚合物浸渍混凝土加固技术聚合物浸渍混凝土加固技术是一项纯粹的化学加固技术，具有：(1)施工过程完全不损伤原混凝土构件，不削弱原构件承载力，安全可靠；(2)加固材料渗入混凝土内部，不存在应力滞后问题；(3)不影响原构件外形足寸。由于其加固的主要用于提高混凝土强(4)玻璃钢加固法于50.同济大学王李果对凌璃钢的试验研究表明玻璃钢加固混凝土梁，能较大幅提高梁的刚度及廷性性能，提高其承载力达2倍以上；清华大学与冶金工业部建筑研究总院的第四章碳纤维加固混凝土技术及应用4.1碳纤维材料的发展与应用术采用的碳素纤维布强度是普通二级钢的10倍左右。具有强度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。厚度仅为2mm左右，基本上不增加构件截面，能保证碳素纤维布与碳纤维根据原料及生产方式的不同，主要分为碳纤维。碳纤维产品包括PAN基碳纤维(高强度型)及沥青基碳纤维(高弹性型)。仅氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同碳纤维材料用于土木工程结构加固的研究，开始于20世纪80年代的美、日等发达国家，而我国在20世纪90年代末才开始涉足这一领域，经过国内外学者的不断探索，而达到对建筑物增强加固的目的。碳纤维板一般是在碳纤维材料使用前润浸环氧类树(1)碳纤维是一种线弹性脆性材料，只有当构件发生较大变形时，才能充分发挥其(2)碳纤维布加固混凝土结构后，容易发生粘贴剥离破坏，使加固后混凝土结构呈(3)目前对碳纤维复合材料加固混凝土结构在长期荷载、冲击荷载作用下受力性(4)对于碳纤维材料加固混凝土梁、柱的抗剪及抗弯加固机理和计算方法已有了(5)进行碳纤维复合材料加固时，采用建筑结构胶作为碳纤维复合材料和混凝土(1)高强高效(2)耐腐蚀性能及耐久性(3)不增加构件的自重及体积(4)适用面广(5)便于施工碳纤维增强塑料(CFRP)加固修补混凝土结构技术是自20世纪80年代末90年代CFRP如固修补混凝土结构所用材料主要2种：碳纤维材料与粘贴用树脂。用于结构加其主要技术优点为：(1)高强高效，能大幅提高混凝土构件的承载力和延性；(2)施工盐；(4)适用面广，不改变结构尺寸及外观；(5)施工质量易保证；(6)质量轻且薄，自重增加少。缺点为：(1)缺乏施工规范及设计标准；(2)需要全体人员擅长于聚合物减少超载荷载下已有钢筋中的应力。瑞士Gossau市府大厅的混凝土板矩形切割区周边须解决2个关键技术问题：(1)材料开发；(2)对其各项力学特性如疲劳性、耐久性、(1)在搅拌混凝土的同时加入短纤维制成碳纤维混凝土，用于新建结构。现已应(2)长丝制成束状(棒材)在现浇混凝土中代替钢筋用于新建结构，主要用于海(3)将碳纤维制成织物(片材),粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固，是重(4)以碳纤维为组分，以树脂为基体，通过一定的成型方法形成的单向排列的碳面钢材高7~10倍，用环氧树脂将它与结构物粘贴后形成一体，能可靠地与钢筋混凝土4.2碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势我国在利用碳纤维加固技术的研究和应用起步较晚，发展却很迅猛。1997年国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心率先开始了“碳纤维材料加固修补混凝土结构”在加紧研制中；2003年，中国工程建设标准化协会发布了企业标准《碳纤维布加固修(1)研究碳纤维材料(主要为片材或布)(2)研究碳纤维材料加固构件的破坏形式和机理。通过对碳纤维布加固的受弯、受4.3碳纤维材料与其他加固材料对比抗拉强度：碳纤维的极限抗拉强度约为钢材的10倍。应力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的30%～40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展，以及存在纤维内力再分配的可能性，复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的70%～80%,并在破坏前有变形显著的征兆；后，有效粘贴率可达到95%以上。适用范围广。可用于不同结构类型(如建筑物、构筑物、桥梁、隧道、涵洞等)、不同结构形状(如矩形、圆形、曲面结构等)、不同材料的构件(如混凝土结构、木结