建筑结构新型加固方法概述3298.docx

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1、工程结构构新型加加固方法法概述丁亚红，高艳娥娥（河南理理工大学学土木工工程学院院，河南南焦作 45440033）摘要：既既有混凝凝土结构构受自然然环境、使用环环境等各各种因素素的影响响，呈现现出不同同程度的的承载力力不足、变性过过大等缺缺陷，国国内外研研究者针针对工程程结构受受损情况况提出了了不同的的维修加加固方法法。文章章基于承承载力加加固、使使用功能能加固及及耐久性性加固等等不同的的加固性性质，概概述了各各种新型型加固方方法的特特点及工工程应用用实例，提提出了不不同加固固性质较较为理想想的加固固方法，为为工程实实际提供供参考。关键词：混凝土土；建筑筑结构；新型加加固；概述SUMMMARYY

2、 ONNNEWWREIINFOORCEEMENNT MMETHHODFFORENGIINEEERINNG SSTRUUCTUUREDINGG Yaa-hoong , GGAO Yann-e(Schhooll off Ciivill Ennginneerringg, HaanannPollyteechnnicUUnivverssityy , Jiaaozuuo 44540000, Chhinaa)ABSTTRACCT:.The traadittionnal conncreete strructturee pressentt a diffferrentt innsuffficciennt ddeg

3、rreeoofbeeariing cappaciity andd deeforrmattionn unnderr thhe iinflluennce of thee naaturral envviroonmeent andd usse eenviironnmennt. Exppertts aand schholaars at homme aand abrroadd haave succcesssivvelyy puut fforwwardd soome diffferrentt mainntennancceannd rreinnforrcemmentt teechnniquue aaccoor

4、diing to thee daamagged conndittionn offengiineeerinng sstruuctuure. Thhis papper is a ssummmaryy onn thhe bbasiis oofbearringg caapaccityy sttrenngthheniing, usse ffuncctioon rreinnforrcemmentt annd dduraabillityy reeinfforcced ectt, annd ppressenttsthhe aadvaantaagess , dissadvvanttagees aand appp

5、liccablle sscoppe oof vvariiouss neew rreinnforrcinng bbaseed oon ddifffereent reiinfoorceemennt ppropperttiess ,whiich prooviddes reffereencee foor ttheaappllicaatioon oof eengiineeerinng . Keyy Woordss:Conccrette ; Builldinng sstruuctuure；New strrenggtheeninng；Summmarry8一、引言言土木工程程建设大大致分成成三个阶阶段，即即大

6、量新新建阶段段、新建与与维修加加固并存存阶段以以及以加加固为主主的阶段段。许多发发达国家家已先后后步入以以加固为为主的阶阶段，我国目目前正处于拆建建与维修修加固并并存阶段段，此阶阶段的特特点是，由于设计考虑不周或资料收集不全，施工误差，环境条件等原因往往不能满足结构安全性、适用性及耐久性的要求。限于我国目前的国情，要想将这些建筑拆除重建，不仅浪费材料，产生污染，延误时间，而且耗资巨大，为我国的国情和财力所不许。因此，为保证这些建筑物安全使收稿日期：2011-06-02基金项目：河南理工大学博士基金（B2010-10）；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

7、材料加固研究（E-mail:dingyahong）电话：15939122277，通讯地址：河南省焦作市高新区世纪大道2001号河南理工大学研究生处 用，就必必须对其其进行合理理的维修修加固处处理。根据不不同的工工程结构构人们所所提出的的加固方方法不尽尽相同，如何选选择合理理的加固方方法是加加固设计计必须考考虑的问问题。传传统的加加固方法法如增大大截面加加固、体体外预应应加固、粘钢加加固、粘粘贴CFFRP加加固等都都有许多研研究和应应用，但但或多或或少存在在一些缺缺点或不足。近年来来，人们们又提出许多多新型的的加固方方法来满满足不同同的加固固需要。本文将将从加固固性质出出发分析析讨论这这些新型型

8、加固方方法，以以便加固固设计人人员可以以根据不不同的加加固目的的选择更更合理的的加固方方案。二、各种种加固方方法的特特点及应用用根据加固固性质不不同，工工程结构构的加固固包括承载载力（强强度）加固，使用功功能（刚刚度）加固及耐久性性加固三三个方面面。1.承载载力加固固承载力加加固是确确保结构构安全工工作的基基础。既既有或新新建的jj结构由由于使用用年限过过长或设设计不合合理，施施工误差差等原因因，出现现承载力力不足，需需要对其其进行补补强加固固，以满满足使用用要求。广西工学学院的陈陈华等3提出了了预应力力CFRRP加固固方法。通过预应应力CFFRP加加固钢筋筋混凝土土梁的受受弯试验验，介绍绍了

9、实际际工程加加固的设设计计算算方法及及施工工工艺。结果表明明，采用预应应力CFFRP加加固钢筋筋混凝土土框架结结构能有有效地改改善梁的的承载力力。江苏大大学的张张勤44提出出了植物物增强混混凝土（TTRC）加加固方法法。通过对对10根根梁采用用TRCC加固的RC梁及2根根对比梁梁进行正正截面抗抗弯性能能试验研研究和理理论分析析。结果果表明，采用TRRC对钢钢筋混凝凝土梁进进行抗弯弯加固，可可提高梁梁的抗弯弯承载力力。长春工工程学院院的潘明明远等5提出了了绕丝加加固方法法。通过采用用2000 t的的压力试试验机，对对40根根绕丝的的钢筋混混凝土矩矩形截面面柱进行行压力实实验，研研究加固固后的钢钢

10、筋混凝凝土柱的的工作性性能，分分析柱体体在荷载载作用下下的受力力性能，着着重分析析绕丝法法对柱的的极限承承载力和和延性的的影响。结果表表明，用绕丝丝加固的的柱体可可以提高高承载能能力和减减少破坏坏时纵筋筋和混凝凝土的应应变，并并且提高高的幅度度随着绕绕丝间距距的减小小而增大大。湖南南大学的的曾令宏宏等6提出了了复合砂砂浆钢丝丝网加固固方法。通过对复复合砂浆浆钢丝网网加固RRC受弯弯构件正正截面抗抗弯试验验的研究表明明，该方法法可以明明显的提提高钢筋筋混凝土土结构的的抗弯承承载力，抗抗裂性能能，但对对构件的的抗弯刚刚度提高高不太明明显。河河南理工工大学的的丁亚红红等7通过对对10根粘贴贴不同长长

11、度和厚厚度玻璃璃钢板加加固的混混凝土梁梁进行静静栽试验验研究，探探讨了玻璃钢钢板尺寸寸对加固固混凝土土梁加固固效果的的影响。结果表表明，玻玻璃钢板板粘贴尺尺寸不同同，加固固混凝土土梁的开开裂弯矩矩、极限限弯矩、跨中挠挠度、跨跨中应变变均有较较大变化化。同济济大学的的张慎伟伟等8提出了了芳纶纤纤维加固固钢筋混混凝土梁梁的加固固方法。通过芳芳纶纤维维加固钢钢筋混凝凝土梁和和未加固固的混凝凝土参考考梁的抗抗弯性能能静载试试验研究究，分析析了芳纶纶纤维加加固钢筋筋混凝土土受弯构构件的破破坏过程程，研究究了加固固后钢筋筋混凝土土受弯构构件正截截面的破破坏特征征(受力特特点及影影响因素素。结果果表明，粘粘

12、贴芳纶纶纤维可可以明显显地增加加钢筋混混凝土梁梁的抗弯弯刚度，有有效地提提高钢筋筋混凝土土梁的抗抗弯承载载能力和和构件的的延性。华东交交通大学学的朱成成九等9通过建建立一个个有效、精确的的有限元元模型，使使用ANNSYSS软件计计算CFFRP加加固间距距、层数数、柱的的截面尺尺寸及长长细比的的变化对对碳纤维维加固钢钢筋砼柱柱极限承承载力的的影响。结果表表明，在在加固层层数相同同时，柱柱的承载载力随加加固间距距的增大大而减小小；应力力随着CCFRPP布层数数的增多多而提高高，CFFRP加加固层数数较少时时应力提提高幅度度相对较较大；柱柱尺寸的的变化对对CFRRP约束束效果的的影响较较明显，约约束

13、后混混凝土柱柱的承载载力提高高幅度随随着尺寸寸的增大大而减小小。用于承载载力加固固的工程程应用很多多。金秀秀县头排排镇农贸贸市场，钢筋混混凝土框框架结构构，由于于部分框框架梁配配筋不足足，无法法满足其其正截面面承载力力要求，为保证证结构安安全，必必须进行行抗弯加加固。经研究究采用预预应力CCFRPP板对框框架粱进进行加固固。加固后后的钢筋筋混凝土土框架使使用良好好，加固布布置见图图1。盐盐城市一一栋综合合楼由于于年代较较长等原原因，底底层框架架主梁因因承载力力不足出出现细微微裂缝，经研究采用碳纤维织物增强高性能骨料混凝土（砂浆）进行加固，效果良好。江苏省苏南地区一座大桥，于通车2年后发现箱梁裂

14、缝共有362条，除较多的腹板裂缝外，在中跨底板跨中部位还有呈横桥向开展的裂缝，其中最大裂缝宽度达11mm。为此需要对腹板裂缝处进行抗剪加固处理；还需对中跨底板跨中部位进行抗弯加固修复。经研究采用CFRP布对其加固。图1 预预应力CCFRPP板加固固梁示意意图Fig11.Thhe sscheemattic draawinng oof ppresstreess CFRRPbooardd reeinfforcced beaam2.使用用功能加加固使用功能能加固是是确保结结构正常常工作的的需要。工程结构构由于材材料老化化、负荷荷加重及及功能改改变等原原因，出出现变形形过大、承载力力不足，需需对其进进行

15、补强强加固，增增加截面面刚度，确确保结构构正常工工作。江苏大学学的张勤勤4通过对对织物增增强混凝凝土( TRCC) 加加固技术术研究进进展得出出，RC构件件的受损损情况对对加固后后RC构件件的承载载力及挠挠曲变形形几乎没没有影响响，与未未受损构构件的加加固效果果相当。RC构件件在加固固前存在在的裂缝缝在加固固后与TRCC加固层层桥接起起来，直直到极限限状态时时，这些些裂缝的的宽度都都几乎不不变。加加固后，会会观察到到新的裂裂缝产生生，但裂裂缝宽度度比加固固前的裂裂缝减半半并保持持小于00.1mmm。上海交交通大学学的王增增春等10提出了了一种针针对传统统木结构构梁在承承载力或或刚度不不足时加加

16、固补强强的新方方法。通过对采用该该方法加加固的木木梁抗弯弯性能试试验和工工程应用用研究，发现该方方法能够够较大地地提高木木梁的抗抗弯承载载力和抗抗弯刚度度。试验验结果表表明，采用预预弯方法法对普通通木梁施施加预应应力的技技术不仅仅能够提提高梁的的受弯承承载力，而而且能够够提高粱粱的刚度度，技术术成熟可可靠，使使用简便便，可直直接在实实际工程程中应用用。东南南大学的的吴刚等等111提出了预预应力高高强钢丝丝绳（PP-SWWR）加加固方法法。通过过对预应应力高强强钢丝绳绳在桥梁梁加固前前后的动动静载测测试数据据比较分分析，证证明了该该技术是是一种主主动高效效的加固固方法。试验结结果表明明，预应力力

17、高强钢钢丝绳加加固技术术相对粘粘结钢板板、CFRRP加固固、钢丝网网-聚合合物砂浆浆加固更更有优势势，P-SWRR加固能能同时提提高梁的的开裂荷荷载，刚刚度和极极限承载载力，且且发生受受压区混混凝土压压坏，纵纵筋屈服服，钢丝丝绳拉断断的延性性破坏，可可以使加加固材料料强度得得到充分分发挥，承承载力提提高幅度度显著，且且加固后后的构件件跨中挠挠度明显显减小。武汉大大学的卢卢亦炎等等122提出了了外包钢钢与碳纤纤维布复复合加固固的加固固方法。通过对对14根根被加固固钢筋混混凝土柱柱的偏心心受压试试验，研研究了碳碳纤维布布和角钢钢以及两两者复合合加固后后混凝土土柱的破破坏特征征、受力力性能和和破坏机

18、机理。结结果表明明：采用用外包钢钢和CFFRP复复合加固固既能大大幅度提提高构件件承载力力，又能能大幅度度提高构构件延性性，但在在构件达达到极限限承载力力时，两两种加固固材料未未能达到到极限承承载力，其其材料性性能未能能得到充充分的发发挥。河河南理工工大学的的丁亚红红等13通过44根梁试试件的静静力加载载试验，对对内嵌CCFRPP筋加固固混凝土土梁的受受力过程程、开裂裂荷载等等进行了了较为系系统的研研究。结结果表明明，内嵌嵌CFRRP筋加加固混凝凝土粱没没有发生生剥离破破坏且且能够显显著提高高被加固固粱的极极限荷栽栽，随加加固量增增加，提提高幅度度越大，最最大可提提高811.899，而而对开裂

19、裂荷载、屈服荷荷载影响响较小；加固梁梁裂缝间间距较小小，数量量较多，梁梁破坏时时最大裂裂缝宽度度小，梁梁的挠度度变形也也相对较较小。用于使用用功能加加固的工工程应用用也很多。盐城市市射阳县县一学校活活动中心心，两层层框架结结构，由由于建筑筑使用功功能的改改变(在原建建筑上加加盖一层层，用作作室内篮篮球比赛赛场地)增加了了使用荷荷载，导导致原屋屋面现浇浇板承载载力不足足，经研研究采用用碳纤维维织物增增强高性性能细骨骨料混凝凝土(砂浆)薄板对对原钢筋筋混凝土土屋面进进行加固固。上海海一仓库，混混凝土柱柱支撑三三角形木木桁架结结构，因因时间久久远桁架架出现较较大的挠挠度，最最大达222cmm，为了了

20、提高桁桁架结构构的刚度度，经研研究决定定对桁架架采取预预弯预应应力CFFRP加加固进行行处理。杭甬高高速公路路8m简简支板梁梁桥，在在铰缝损损坏的情情况下，既有纵纵向受拉拉纵筋对对应的极极限承载载力已远远低于其其实际承承受的荷荷载值，不能满满足安全全系数的的要求，需进行行加固。而目前前现有的的加固方方法无法法满足要要求，经研究究采用主主动高效效的预应应力高强强钢丝绳绳加固技技术，加固布布置见图图2.图2钢丝丝绳加固固后梁底底示意图图Fig22. TThe schhemaaticc pllot of beaam aafteer wwiree roope reiinfoorceemennt3. 耐

21、耐久性加加固耐久性加加固是指指对结构构损伤部部位进行行修复和和补强，提提高结构构的可靠靠性，提提高结构构的使用用功能，延延长结构构使用寿寿命。建建筑结构构由于出出现裂缝缝，钢筋筋锈蚀等等需要对对结构损损伤部位位进行修修复、补补强和加加固，以以阻止结结构损伤伤部分的的性能继继续恶化化，消除除损伤隐隐患，延延长结构构使用寿寿命。美国密歇歇根大学学的V.C.LLi 14提出了了PVAA-ECCC加固固方法。通过对早早高强EECC耐耐久性修修复材料性性能的研研究得出出，PVAA纤维有有助于提提高混凝凝土的密密实度，降降低混凝凝土的渗渗透性，提提高混凝凝土的耐耐久性。但该方方法对混混凝土的的抗压强强度有

22、一一定程度度的降低低。中国国京冶工工程技术术有限公公司的丁丁一等15在ECCC材料的的研究进进展与应应用中发发现，ECCC是一种种经细观观力学设设计的先先进材料料，具有有应变一一硬化特特性。在纤维维体积掺掺量小于于2的情情况下，其其极限拉拉应变通通常在33-7的范范围内。ECCC具有多多缝稳态态开裂的的特点，在在安全性性、耐久久性、适适用性等等方面有有着优异异的性能能，可以以很好地地解决传传统混凝凝土由于于易脆性性、弱拉拉伸性而而导致的的种种缺缺陷。在水泥泥基制品品开发、桥梁道道路施工工、结构构加固补补强等领领域有着着广阔的的应用前前景。河河南理工工大学的的丁亚红红166等通过对7根内嵌嵌预应

23、力力螺旋肋肋钢丝加加固的混凝土土梁进行行静力加加载，并并与非预预应力螺螺旋肋钢钢丝加固固混凝土土梁抗弯弯性能进进行比较较，结果果表明，内嵌预预应力螺螺旋肋钢钢丝加固固混凝土土梁不仅仅具有减减小或闭闭合既有有构件的的裂缝，减减小构件件的挠度度变形，有效地提高被加固梁的开裂荷载、屈服荷载、最大承载力；能有效延迟裂缝的开展，限制裂缝的宽度，提高梁的抗变形能力，改善梁的正常使用状态。内嵌预应力螺旋肋钢丝加固技术能较好的解决现有加固方法在材料利用不充分、粘结剥离破坏等方面缺点，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通过分析不同加固形式下，加固梁受拉区混凝土拉应力及混杂纤维布抗拉应变分布

24、情况，并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明，碳纤维布( CFS)以其高弹模、高抗拉强度的特点应用最广，但它具有延伸率低、固化后发脆、易折断的缺点，芳纶纤维布( AFS)虽然弹性模量、抗拉强度只有碳纤维布的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能力强。两者混合使用既能提高构件的抗拉强度又能降低成本，且对结构的耐久性提高较大。江南大学的毕远志等18通过大量的试验对比，得到凯泰(CTA)改性聚丙烯(粗)纤维对混凝土性能的影响效果。试验结果表明，改性聚丙烯(粗)纤维可以起到微筋材的作用，对混凝土起到增强作用的同时提高混凝土的韧

25、性和抗应变能力，从而提高构件的耐久性。哈尔滨工业大学的吴红林等19提出了纤维复合材料加固混凝土桥梁耐久性的加固方法。通过对采用纤维增强复合材料加固混凝土桥梁的研究，介绍了碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料加固桥梁技术的材料性能、基本理论和构造措施。结果表明，用纤维复合材料加固混凝土桥梁耐久性好，施工方便，维修工作量少。耐久性加加固方面面的工程程应用也也相当广广泛。济济南东兴兴商住楼楼是一座座大底盘盘双塔楼楼建筑，由由于在转转换层采采用了CC50的的高强混混凝土，存存在受压压时高度度脆性及及大体积积高强混混凝土的的大面积积开裂等等缺陷，使使得高强强混凝土土的优越越性得不不到充分分发挥，经经研究决决

26、定每11m3混凝土土掺入00.9kkg聚丙丙烯纤维维。美国国密歇根根州的一一座公路路桥梁的的面板经经过多年年使用后后已经损损毁严重重，工程程人员于于20002年对对其进行行了维修修加固，工工程中大大量使用用了ECCC，ECCC加固后桥桥面板见见图3。日本广广岛的MMitaaka水水坝已经经使用了了60多年年，混凝凝土结构构破坏严严重，开开裂、破破碎甚至至漏水的的现象相相当严重重。因此此，该水水坝在220033年经历历了一次次维修，约约6000的混凝凝土表面面被喷上上一层220mmm厚的ECCC作为为覆盖层层。整个个修复过过程简单单而高效效，并不不影响水水坝的正正常使用用，修复复后的水水坝使用用

27、情况良良好。采采用ECCC加固固工艺见见图4。图3 EECC修修复桥面面板Fig33.Thhe bbriddge decckaffterr ECCC rrepaair 图4 可可喷射EECC的的施工Fig44. TThe connstrructtionn off jeet EECC三、结论论与展望望结构加固固作为提提高结构构安全性性、适用用性、耐久性性及恢复其正常使使用的一一项重要要措施，加加固方法法的选择择是否合合理关系系到原有有结构中中材料的的强度、刚度和和耐久性性的发挥挥，因此此如何选选择一种种合适的的加固方方案成为为决定一一个加固固设计是是否成功功的关键键之一。综合国国内外加加固方法法

28、得到以以下结论论：1.针对对承载力力不足的的情况，采采用CFFRP加加固能明明显的改改善构件件的抗弯弯刚度，提提高构件件的承载载能力和和抗变形形能力，且且可参考考的工程程实例较较多，是是一种有有效的加加固方法法。2. 针针对使用用性能不不足的情情况，采采用织物物增强混混凝土（TTRC）加固后RC构件的承载力及挠曲变形几乎没有影响；加固后，新产生的裂缝宽度比加固前的裂缝减半并保持小于0.1 mm，是一种既经济又可行的加固方法。3. 针针对耐久久性不足足的情况况，采用用PVAA纤维加加固，有有助于提提高混凝凝土的密密实度，降降低混凝凝土的渗渗透性，提提高混凝凝土的耐耐久性，可可以很好好地解决决传统

29、混混凝土由由于易脆脆性、弱弱拉伸性性而导致致的种种种缺陷。在水泥泥基制品品开发、桥梁道道路施工工、结构构加固补补强等领领域有着着广阔的的应用前前景。4.单一一的加固固方法如如内嵌螺螺旋肋钢钢丝、绕绕丝法、预应力力加固虽然然材料性性能很好好，但由由于也存存在钢筋筋锈蚀，锚锚固困难难等其他他方面一一些缺陷陷使得性性能不能能完全发发挥就由由于钢筋筋锈蚀，粘粘结不牢牢而破坏坏。综上所述述，为使我我国加固固业发展展更迅速速，工程应用用更广泛泛，作者认为应在在以下几几个方面面加强研研究：1.采用用两种相相容性很很好且对对构件的的承载力力、刚度度和耐久久性提高高程度不不同的材材料进行行加固，不不仅可以以发挥

30、两两种材料料各自的的优势，还还能弥补补它们的的不足。2.为满满足更多多工程应应用，应应大力研研究与发发展绿色色经济的加加固材料料。3.加强强检测加固固技术标标准的研研究。加加固方案案的选择择不应只只局限于于现有投投资的多多少，而而应综合考考虑后期期维护费费用及社会效效益等。参考文献献：1 王宏琳琳.混凝凝土加固固方法之之我见J.科技创创新导报报，20010（440）：472 徐镇凯凯，袁志志军等.建筑结结构检测测与加固固方法J.工程力力学，220066（122）：1117-13003 陈华，张张鹏等.预应力力CFRRP加固固技术的的研究及及工程应应用JJ.混混凝土，220100（6）:1266

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