钢筋混凝土结构的加固补强方法

浅论钢筋混凝土结构的加固补强方法摘要：结构加固补强是通过一些有效措施，使受损结构恢复原有的结构功能，或者在已有结构的基础上提高其结构抗力能力，以满足新的使用条件下结构功能要求，主要有加大截面法、外包钢套法、预应力加固法、增设支点法和外粘钢板、外粘纤维聚合物等方法。

关键词：钢筋混凝土；加固补强；纤维

1引言

现在我们在设计施工中经常要对钢筋混凝土结构进行加固补强，仅笔者就曾经参与过因大件运输需要而对悬链式箱型钢筋混凝土拱桥的加固、改变建筑用途而进行的结构改造加固、建筑加层而进行结构加固等加固补强工程的施工。受地理环境、自然灾害，时间以及人为因素的影响，混凝土结构的损坏时有发生，为此，结构加固补强通过一些有效措施，使受损结构恢复原有的结构功能，或者在已有结构的基础上提高其结构抗力能力，以满足新的使用条件下结构功能要求。

混凝土结构补强加固方法有加大截面法、外包钢套法、预应力加固法、增设支点法等。随着材料科学的发展和在土木工程中的推广应用，又出现了外粘钢板、外粘纤维聚合物等新型加固方法。

2加固方法

2.1 外粘纤维聚合物加固法

2.1.1 概述

纤维（frp）布加固是用树脂类粘结材料将纤维布粘贴于混凝土构件表面，借助纤维良好的抗拉强度以增强构件承载能力及刚度，从而使结构及构件得到加固补强。该技术通常以混凝土桥面板、墩、梁、柱、烟囱以及隧道内衬为对象进行构件的抗弯补强、抗剪补强以及防止混凝土开裂、剥落等。

混凝土加固工程中常用的纤维种类主要有碳纤维(cfrp)、玻璃纤维（gfrp）和芳纶纤维(afrp)，它们的共同特点是强度高，自重轻，耐腐蚀性好，施工工艺简便快捷，用于补强加固时对原结构几乎没有影响，加固修补效果及耐久性好，可以显著提高被加固构件的抗弯、抗剪、抗扭、抗拉承载力和抗震性能，增强构件的延性和刚度，改善构件的受力性能，适用于混凝土结构抗弯、抗剪、抗扭承载力加固，抗震加固，耐腐蚀加固(适用于腐蚀环境下的工业与民用建筑)，耐久性加固(如结构抗裂等)，但不适用于柱轴压比不够的承载力加固。

2.1.2 碳纤维布加固

作为碳纤维复合加固材料，除了碳纤维外还需要配套的粘结材料，其性能应具有碳纤维的浸润性、良好的工艺性、很强的粘合力、很低的收缩性和吸水性、很好的稳定性和较高的机械强度。粘结材料在加固补强中用在3个方面：底层树脂胶、腻子和浸渍胶。底层树脂胶通过毛细作用和化学键与混凝土表面牢固地结合，为复合碳

纤维提供可靠的基层；腻子用于混凝土基面的平整；浸渍胶用于浸透到碳纤维片中，使整个碳纤维布与混凝土结构形成一个有效的复合整体。

2.1.3 玻璃纤维布加固

玻璃纤维聚合物，因生产历史长，厂家分布范围广，生产成本低等方面的优势，尤其适用于我国的补强加固工程。gfrp强度高(590-1130n/mn)、自重轻(1.5-2.0/cm3)、耐腐蚀性好，用它加固补强，可全面提高被加固构件的各项力学性能指标并改善构件的受力性能。同时，gfrp与混凝土的线膨胀系数接近，与混凝土结构的协同工作性能良好，且施工简便快捷，是一种极具优势的补强加固材料。

2.1.4 碳/玻璃纤维复合加固

碳纤维加固混凝土构件，极限承载力提高较大，但塑性提高不明显；玻璃纤维加固馄凝土构件，极限承载力提高不明显，但塑性提高较大；碳/玻璃纤维复合加固混凝土构件，其极限承载力和塑性均有明显提高。经比较表明，碳/玻璃纤维复合加固混凝土构件的极限承载力和塑性明显高于碳纤维加固的混凝土构件，但加固成本却明显低于碳纤维加固的混凝土构件。

2.1.5 芳纶纤维布加固

碳纤维布已被广泛用于结构加固领域，但其固有的抗剪强度低，抗冲击强度差，脆性大而不宜弯折施工，良导电性造成通迅信号屏

蔽等缺陷，阻碍着它更广泛地推广应用。芳纶纤维布则有较高的抗拉、抗剪和抗冲击强度，且柔软易于弯折，不会产生屏蔽等诸多优点，在桥梁、隧道、房屋等结构抗震加固补强方面具有碳纤维布不可取代的应用前景。

2.1.6 预应力纤维布加固

当使用非预应力纤维布加固混凝土受弯构件时，钢筋完全发挥强度时纤维布才发挥出不到20%的强度，难以抑制结构的变形与裂缝的发展。纤维布高强度的特点仅在梁中主筋屈服以后才得以充分发挥，而在主筋屈服前，纤维布所起的作用有限。因此，它对提高被加固构件的开裂荷载及屈服荷载作用不是十分明显，对受弯构件在使用阶段的性能改善有限。为了更加充分而合理地利用纤维布高强度的特点，取得更好的加固效果，进行预应力加固是有效的途径。预应力加固的构件在承受荷载之前纤维布就已经发挥了相当的强度，既有效地利用了纤维布的高强度，又能抑制构件的变形和裂缝的发展，从而解决纤维布强度与弹性模量比值高的问题。

2.2 粘钢加固法

这种方法的优点是所用钢板很薄，粘钢加固构件的二次受力特征不明显，外粘钢板与原混凝土构件的共同工作性能良好，加固后几乎不改变构件的外形却能提高结构构件的承载力和正常使用阶

段的性能，不仅具有良好的物理力学性能，还具有基本不减少建筑空间，保持建筑物原貌的使用功能及加固取材容易，施工简单快捷，

对生产和生活影响较小；其缺点为要求基体混凝土强度等级一般不低于c15，环境温度不超过60℃，相对湿度不宜大于70%，后期维护费用较高，不宜用于腐蚀环境中。

2.3 增设支点法

增设支点可以减少结构构件的计算跨度，大幅度提高结构构件的承载能力，减小挠度，缩小裂缝宽度。当对增设的支点施加预应力时效果更佳。增设支点法的优点是简单可靠，适用于梁、板、析架、网架等水平结构的加固，缺点是影响原结构的建筑布局，使用空间减少，使用功能受到一定限制，并对生产和生活的影响较大。

2.4 预应力加固法

预应力法加固按加固对象的不同，分为预应力拉杆加固及预应力撑杆加固。预应力拉杆加固主要用于一般梁板结构、框架结构、精架结构、网架结构及大偏心受压结构；预应力撑杆加固主要用于轴心受压及小偏心受压框架柱。

预应力加固法可在几乎不改变使用空间的条件下，改变原结构的内力分布并降低原结构的应力水平，使结构构件的承载能力得到提高。预先施加的应力能够消除或减缓后加杆件的应力滞后现象，因此，后加部分与原结构能较好地共同工作。预应力产生的负弯矩可以抵消部分荷载弯矩，减小原有构件的挠度，缩小原有构件的裂缝宽度，甚至可以使其完全闭合。本方法具有卸荷、加固及改变结构受力三种功能，特别适用于大跨结构加固。缺点是加固施工时增