【结构加固】增大截面加固法的基本要求和工程应用

增大截面加固法的基本要求和工程应用增大截面加固法是用增大结构构件或构筑物截面面积进行加固的一种方法,它不仅可以提高被加固构件的承载能力,而且还可以加大其截面刚度,改变其自振频率,使正常使用阶段的性能在某种程度上得到改善,这种加固方法广泛应用于加固混凝土结构中的梁、板、柱等.

增大截面加固法具有原理简单、使用经验丰富、受力可靠、加固费用低廉等优点,很容易为人们所接受；但它也有一些缺点,如湿作业工作量大,养护周期长、增加结构自重、占用建筑空间较多等,使其应用受到限制.这是传统的加固法,是最笨的但也往往是最为可靠的方法,在本课题的工程实践中多次采用了这种方法.

从理论上讲,增大截面加固法提高结构或构件承载力的潜力是无限的,只要工程现场允许,都可以采取增大截面加固法.

1、增大截面加固法的适用范围

增大截面加固法适用于钢筋混凝土受弯和受压构件的加固,当梁、板、柱其承载力相差较大,且其刚度也不满足要求时,采用增大截面加固较为有效.采用增大截面加固法时要求按现场检测结果确定的原构件混凝土强度等级不低于C10.该方法施工时的重点是要保证新旧混凝土界面的处理和粘结的质量,只有当界面处理及其粘结质量符合规范要求时,方可考虑新加混凝土与原有混凝土的协同工作,按整体截面进行计算.

2、受弯构件正截面加固计算的基本原则

（1）．当仅在受压区加固受弯构件时,其承载力、抗裂度、钢筋应力、裂缝宽度及挠度的计算和验算,可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010关于叠合式受弯构件的规定进行.若验算结果表明,仅需增设混凝土叠合层即可满足承载力要求时,也应按构造要求配置受压钢筋和分布钢筋.

（2）．在受拉区加固矩形截面受弯构件时,考虑新增受拉钢筋的作用,并对新增钢筋的强度进行折减.

3、受弯构件斜截面加固计算的基本原则

受弯构件加固后应首先符合受弯构件的截面限制条件,其目的是防止发生斜剪破坏,限制使用阶段的斜裂缝宽度,同时也是满足斜截面受剪破坏的最大配箍率条件,公式与国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010相同.

4、受压构件正截面加固计算的基本原则

（1）．轴心受压构件采用增大截面法加固的计算

对新增的混凝土和钢筋考虑利用系数,并取＝0.8,按（＋）确定新增的混凝土和钢筋的受压承截力,与原轴心受压构件的承载力之和即为加固后的正截面受压承载力.

（2）．采用增大截面法加固钢筋混凝土偏心受压构件时1）新旧混凝土组合截面的混凝土轴心抗压强度设计值fcc＝（fco＋0.9fc）

2）偏心距e按国家标准《混凝土结构设计规范》

GB50010规定进行计算,但其增大系数应进行修正.

5、增大截面加固法的构造要求

增大截面加固法在设计构造方面必须解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题,试验研究表明,加固结构在受力过程中结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力,其中关键是剪力和拉力.在弹性阶段,结合面的剪应力和法向应力主要靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担,在开裂及极限状态下,主要是通过贯穿结合面的锚固钢筋或锚固螺栓所产生的被动剪切磨擦力传递.由于结合面混凝土的粘结抗剪强度及法向粘结抗拉强度远远低于混凝土本身强度,结合面是加固结构受力时的薄弱环节,即或是轴心受压破坏也总是首先发生在结合面,因此,结合面必须进行处理,涂刷界面剂,必要时对结合面从设计构造上配置足够的贯穿于结合面的剪切磨擦筋或锚固件将两部分连接起来,是确保结合面有效传力,使新旧两部分整体工作.

6、增大截面加固法的施工要点

增大截面加固法施工的主要环节有：加固前的卸荷处理,连接处的表面处理,新增层的施工.施工中应用到新旧混凝土截面处理专用技术.

（1）加固前的卸荷.加固一般都存在新加部分应力滞后问题,为了使新旧结构尽可能共同受力,加固前应尽量卸去原结构所承受的荷载,完全和精确的卸荷可采用千斤顶反向加载,简单的卸荷可仅移去活荷载,并控制施工荷载.

（2）连接表面的处理.对原有混凝土的缺陷清理至密实部位,凿去一切风化酥松层、碳化锈层及油污层,并将表面凿毛或打成沟槽.沟槽的深度不宜小于6mm,间距不宜大于箍筋

间距或200mm,被包的混凝土棱角应打掉,同时应除去浮碴、尘土.原有混凝土表面应冲洗干净,浇注混凝土前,原混凝土表面应保湿,擦干滞留水,刷净水泥浆或涂刷界面处理剂进行处理.原有和新设受力钢筋应进行除锈处理；在受力钢筋上施焊前应采取卸荷或支撑措施,并应逐根分区分段分层进行焊接,以尽量减少焊接热量对钢筋的影响.

（3）新增层的施工.模板搭设、钢筋安置以及新混凝土的浇注和养护,应符合国家标准《混凝土工程施工及验收规范》要求.

（4）施工工艺.增大截面加固法加固施工时,推荐采用施工工艺是：

a、喷射混凝土浇筑工艺,施工较为简便,混凝土质量和结合性能可显著提高,与普通混凝土相比,喷射混凝土早期强度较高,常温下一天的抗压强度可达6.0～15.0Mpa,与旧混凝土的粘强强度较高,粘结抗拉强度可达1.5～2.5Mpa,接近混凝土本身强度,比普通混凝土粘结强度高2～4倍.

b、混凝土灌浆料,具体要求另详.

7、增大截面加固法的工程应用

对于简支梁,仅正截面受弯承载力不足时,一般采用于梁底部增配钢筋加固；若斜截面受剪承载力也不足时,应三面包套并加配箍筋加固,对于连续梁,仅支座部位负弯矩受弯承载力不足时,可于顶面增配钢筋加固；若正负受弯承载力均不足时,应双面增配钢筋加固；若受剪承载力也不足时,尚应三面或四面包套增配箍筋加固.

对于简支板受弯承载力不足但差别不大时（≤15%）,可于板面增浇高强度等级混凝土叠合层（按构造配筋）加固；若承载力相差较多时,则应于板底增配钢筋网,采用喷射混凝土层加固.对于连续板,应双面增配钢筋网和混凝土层加固,支座负筋应穿墙通过,不得断开.

对于柱,应根据受力情况和实际构造的不同,分别采用四面包套、三面包套以及主要受力方向的两面包套加固.截面承载力不足着重增配钢筋,轴压比超标或混凝土强度偏低,则着重增大包套面积及混凝土强度等级.

对于墙,有单面加固和双面加固,一般是对症加固,缺钢筋补钢筋,若混凝土强度偏低或轴压比超标,则着重提高加固层厚度及混凝土强度.