汶川地震震損混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)加固方法*

陳曉強(qiáng) 程進(jìn) 賈彬

0 引言

在5·12汶川地震修復(fù)加固工作中,由于建筑受災(zāi)面積廣,破壞形式多,運(yùn)用于震損混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法也多種多樣,不同的加固方法適用于不同的結(jié)構(gòu)類型及不同的破壞形式。本文有針對(duì)性、代表性、多樣性的將各種修復(fù)加固方法進(jìn)行了匯總。

1 加固方法

1.1 增大截面法

1.1.1 特點(diǎn)及適用范圍

增大截面法又稱加大截面法,是采用同種材料來增大原構(gòu)件截面面積,達(dá)到提高截面承載能力和構(gòu)件剛度的目的。優(yōu)點(diǎn)是有長(zhǎng)期的使用經(jīng)驗(yàn),施工簡(jiǎn)單,適應(yīng)性強(qiáng);缺點(diǎn)是為濕作業(yè),施工工期長(zhǎng),易形成肥梁胖柱。適用于梁、板、柱、墻等構(gòu)件及一般構(gòu)筑物的加固。

1.1.2 構(gòu)造措施及施工要點(diǎn)

為保證新舊兩部分混凝土能整體工作共同受力,應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的貫穿結(jié)合面的剪力筋;新加縱向受力鋼筋端部應(yīng)有可靠的錨固;為增強(qiáng)新舊混凝土間的結(jié)合能力,原構(gòu)件結(jié)合處應(yīng)進(jìn)行鑿毛處理。

1.2 置換混凝土加固法

1.2.1 特點(diǎn)及適用范圍

置換混凝土加固法主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)裂損或混凝土存在蜂窩、孔洞、夾渣、疏松等缺陷,或混凝土強(qiáng)度偏低,而采用挖補(bǔ)的辦法用優(yōu)質(zhì)的混凝土將這部分劣質(zhì)混凝土置換掉,達(dá)到恢復(fù)結(jié)構(gòu)基本功能的目的。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)加固后能恢復(fù)原貌,不改變使用空間;缺點(diǎn)是新舊混凝土的粘結(jié)能力較差,挖鑿易傷及原構(gòu)件的混凝土及鋼筋,濕作業(yè)期長(zhǎng)。適用于一切混凝土結(jié)構(gòu)。

1.2.2 構(gòu)造措施及施工要點(diǎn)

置換前應(yīng)對(duì)被置換的構(gòu)件進(jìn)行卸荷;在卸荷狀態(tài)下將質(zhì)量低劣的混凝土或缺陷混凝土徹底鑿干凈;用于置換的新混凝土,流動(dòng)性應(yīng)大,強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)比原混凝土提高一級(jí),且不小于C25;為增強(qiáng)置換混凝土與原基材混凝土的結(jié)合能力,結(jié)合面應(yīng)涂刷環(huán)氧或混凝土界面劑一道,并在環(huán)氧或界面劑初凝前澆筑完置換混凝土。

1.3 外包鋼法

1.3.1 特點(diǎn)及適用范圍

外包鋼法是以角鋼,鋼板外包于構(gòu)件表面或角部的加固方法。優(yōu)點(diǎn)是能顯著改善結(jié)構(gòu)性能,對(duì)使用空間影響小,施工簡(jiǎn)便;缺點(diǎn)是外露鋼件應(yīng)進(jìn)行防火防腐處理。適用于梁、柱、桁架、墻及節(jié)點(diǎn)加固。

1.3.2 構(gòu)造措施及施工要點(diǎn)

外包鋼法用于現(xiàn)澆框架梁加固時(shí),一般是于梁底兩角外包通長(zhǎng)角鋼及于梁頂板面外包通長(zhǎng)扁鋼,用以提高梁的正截面受彎承載力;外包鋼法用于柱加固,當(dāng)為獨(dú)立柱時(shí),一般采用“角鋼+綴板”搭配方式;外包鋼法用于框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)加固時(shí),一般采用封閉焊接鋼板外包整個(gè)節(jié)點(diǎn)區(qū)域,并以穿透螺栓對(duì)位傳遞剪力,最后高壓灌注環(huán)氧樹脂使之結(jié)為一體,并充填一切不密實(shí)蜂窩,孔洞及裂縫;目前有乳膠水泥粘貼法和后灌環(huán)氧樹脂法兩種粘結(jié)工藝。

1.4 外粘鋼板法

1.4.1 特點(diǎn)及適用范圍

用薄鋼板用結(jié)構(gòu)膠粘貼于構(gòu)件主要受力面,以提高截面受彎及受拉承載力的加固方法稱為外粘鋼法。優(yōu)點(diǎn)是施工期短,不改變構(gòu)件外形和使用空間;缺點(diǎn)是有機(jī)膠的長(zhǎng)期持荷強(qiáng)度較低及耐老化性能較差,不耐火,環(huán)境溫度濕度要求較嚴(yán)。適用于因配筋量不足的簡(jiǎn)支梁板及無障礙的連續(xù)梁板加固。一般情況下,外粘鋼板法限定的環(huán)境溫度應(yīng)不大于60℃,相對(duì)濕度應(yīng)不大于70%;對(duì)于高溫、高濕及存在有害介質(zhì)的環(huán)境,以及直接暴露于陽(yáng)光下的室外條件,應(yīng)采用特種膠或有專門的防護(hù)措施。

1.4.2 構(gòu)造措施及施工要點(diǎn)

受彎構(gòu)件因原本配筋偏低引起的正截面受彎承載力不足時(shí),應(yīng)于受拉面粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)。對(duì)于簡(jiǎn)支梁和板,鋼板粘貼于底面;對(duì)于連續(xù)梁和板,鋼板應(yīng)雙面粘貼。支座部位梁頂鋼板,當(dāng)有障礙(如柱)時(shí),可齊柱邊將鋼板布置在梁的有效翼緣范圍(4h)內(nèi)。對(duì)于桁架下弦拉桿,鋼板一般粘貼在比較平順的底面或側(cè)面。對(duì)于配筋不足的大偏心受壓柱,鋼板粘貼在欠筋的受拉面。

1.5 外貼纖維復(fù)合材料法

1.5.1 特點(diǎn)及適用范圍

以碳纖維、玻璃纖維等復(fù)合材料,用結(jié)構(gòu)膠粘貼于構(gòu)件主要受接部位,以提高截面受彎,受剪及混凝土抗壓強(qiáng)度的加固方法稱為外貼纖維復(fù)合材料法。優(yōu)點(diǎn)是輕質(zhì)高強(qiáng)、施工簡(jiǎn)便、可曲面或轉(zhuǎn)折粘貼;缺點(diǎn)是有機(jī)膠的長(zhǎng)期持荷強(qiáng)度較低及耐老化性能較差、不耐火、不能焊接、環(huán)境溫度濕度控制較嚴(yán)。適用于因配筋量不足的受彎、受拉構(gòu)件加固,特別是簡(jiǎn)支梁板及無障礙的連續(xù)梁板加固。

1.5.2 構(gòu)造措施及施工要點(diǎn)

外貼纖維復(fù)合材料加固梁板,受彎承載力提高幅度不宜過大,一般以不超過30%為宜,且應(yīng)避免出現(xiàn)強(qiáng)彎弱剪現(xiàn)象。對(duì)于簡(jiǎn)支梁板及連續(xù)梁正彎矩區(qū)受彎加固,纖維片材應(yīng)沿底面齊支座邊沿通長(zhǎng)粘貼,對(duì)于連續(xù)梁板負(fù)彎矩區(qū)受彎加固,纖維片材應(yīng)根據(jù)彎矩包絡(luò)圖布置,其延伸長(zhǎng)度lc的截?cái)帱c(diǎn)應(yīng)位于正彎矩區(qū),且跨正負(fù)彎矩轉(zhuǎn)換點(diǎn)距離不小于1 m;邊端lc可彎折向下粘貼于垂直方向的邊梁側(cè)面。對(duì)于現(xiàn)澆樓蓋框架梁負(fù)彎矩受彎加固,纖維片材可齊柱邊布置在梁有效翼緣(4h)內(nèi)。

2 結(jié)語(yǔ)

震損混凝土結(jié)構(gòu)的加固是一個(gè)綜合性的問題,在選擇加固方案的時(shí)候,根據(jù)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料,積極從混凝土結(jié)構(gòu)的破壞形式,結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)件的使用功能進(jìn)行考慮,以選擇合理有效的修復(fù)加固方法。

[1]GB 50367-2006,混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JGJ 116-98,建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S].

[3]高寶飛,趙占雷.混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)加固[J].山西建筑,2008,34(31):83-84.