建筑结构新型加固方法概述7427.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.工程结构新型加固方法概述丁亚红，高艳娥（河南理工大学土木工程学院，河南焦作 454003）摘要：既有有混凝土土结构受受自然环环境、使使用环境境等各种种因素的的影响，呈现出不同程度的承载力不足、变性过大等缺陷，国内外研究者针对工程结构受损情况提出了不同的维修加固方法。文章基于承载力加固、使用功能加固及耐久性加固等不同的加固性质，概述了各种新型加固方法的特点及工程应用实例，提出了不同加固性质较为理想的加固方法，为工程实际提供参考。关键词：混混凝土；建筑结结构；新

2、新型加固固；概述SUMMAARY ON NEWW REIINFOORCEEMENNT MMETHHOD FORRENGINNEERRINGG STTRUCCTURREDING Ya-honng , GAAO YYan-e(Schoool of Civvil Enggineeeriing, Haanann Pollyteechnnic Uniiverrsitty , Jiiaozzuo 45440000, CChinna)ABSTRRACTT:.The traadittionnal conncreete strructturee pressentt a diffferrentt innsufff

3、icciennt ddegrree of beaarinng ccapaacitty aand defformmatiion undder thee innfluuencce oof tthe natturaal eenviironnmennt aand usee ennvirronmmentt. Exxperrts andd scchollarss att hoome andd abbroaad hhavee suucceessiivelly pput forrwarrd ssomee diiffeerennt mmainntennancce andd reeinfforccemeent t

4、ecchniiquee acccorrdinng tto tthe dammageed ccondditiion of engiineeerinng sstruuctuure . Thhis papper is a ssummmaryy onn thhe bbasiis oof bearringg caapaccityy sttrenngthheniing, usse ffuncctioon rreinnforrcemmentt annd dduraabillityy reeinfforcced ectt, annd ppressentts thee addvanntagges , ddisa

5、advaantaagess annd aappllicaablee sccopee off vaarioous neww reeinfforccingg baseed oon ddifffereent reiinfoorceemennt ppropperttiess , whiich prooviddes reffereencee foor tthe apppliccatiion of enggineeeriing . Keey WWordds: Conccrette ; Builldinng sstruuctuure；New strrenggtheeninng；Summmarry12一、引言

6、土木工程建建设大致致分成三三个阶段段，即大大量新建建阶段、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-），

7、女，河南商丘人，博士，副教授，主要从事复合材料加固研究（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，就必须须对其进行行合理的的维修加加固处理理。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

8、从加固性质出发分析讨论这些新型加固方法，以便加固设计人员可以根据不同的加固目的选择更合理的加固方案。二、各种加加固方法法的特点及应用用根据加固性性质不同同，工程程结构的的加固包包括承载载力（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.承载力力加固承载力加固固是确保保结构安安全工作作的基础础。既有有或新建建的j结结构由于于使用年年限过长长或设计计不合理理，施工工误差等等原因，出出现承载载力不足足，需要要对其进进行补强强加固，以以满足使使用要求求。广西工学院院的陈华华等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

9、绍了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

10、钢钢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

11、长长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。结结果表明明，玻璃璃钢板粘粘贴尺寸寸不同，加加固混凝凝土梁的的开裂弯弯矩、极极限弯矩矩、跨中中挠度、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。通通过芳纶纶纤维加加固钢筋筋混凝土土梁和未未加固的的混凝土土参考梁梁的抗弯弯性能静静载试验验研究，分分析了芳芳纶纤维维加固钢钢筋混凝凝土受弯弯构件的的破坏过过程，研研究了加加固后钢钢筋混凝凝土受弯弯构件正正截面的的破坏特特征(受力特特点及影影响因素素。结果果表明

12、，粘粘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。华东交通大学的朱成九等9通过建立一个有效、精确的有限元模型，使用ANSYS软件计算CFRP加固间距、层数、柱的截面尺寸及长细比的变化对碳纤维加固钢筋砼柱极限承载力的影响。结果表明，在加固层数相同时，柱的承载力随加固间距的增大而减小；应力随着CFRP布层数的增多而提高，CFRP加固层数较少时应力提高幅度相对较大；柱尺寸的变化对CFRP约束效果的影响较明显，约束后混凝土柱的承载力提高幅度随着尺寸的增大而减小。用于承载力力加固的的工程应应用很多多。金秀秀县头排排镇农贸

13、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

14、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 预应应力CFFRP板板加固梁梁示意图图Fig1. Thee scchemmatiic ddrawwingg off presstreess CFRRP boaard reiinfoorceed bbeamm2.使用功功能加固固使用功能加加固是确确保结构构正常工工作的需需要。工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、承承载力不不足，需需对其进进行补强强加固，增增加截面面刚度，确确保结构构正常工工作。江苏大学的的张勤4通过对对织物增增强混凝凝土( TRCC) 加

15、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构件在加固前存在的裂缝在加固后与TRC加固层桥接起来，直到极限状态时，这些裂缝的宽度都几乎不变。加固后，会观察到新的裂缝产生，但裂缝宽度比加固前的裂缝减半并保持小于0.1 mm。上海交通大学的王增春等10提出了一种针对传统木结构梁在承载力或刚度不足时加固补强的新方法。通过对采用该方法加固的木梁抗弯性能试验和工程应用研究，发现该方法能够较大地提高木梁的抗弯承载力和抗弯刚度。试验结果表明，采用预弯方法对普通木梁施加预应力的技术不仅能够提高梁的受弯

16、承载力，而且能够提高粱的刚度，技术成熟可靠，使用简便，可直接在实际工程中应用。东南大学的吴刚等11提出了预应力高强钢丝绳（P- SWR）加固方法。通过对预应力高强钢丝绳在桥梁加固前后的动静载测试数据比较分析，证明了该技术是一种主动高效的加固方法。试验结果表明，预应力高强钢丝绳加固技术相对粘结钢板、CFRP加固、钢丝网-聚合物砂浆加固更有优势，P-SWR加固能同时提高梁的开裂荷载，刚度和极限承载力，且发生受压区混凝土压坏，纵筋屈服，钢丝绳拉断的延性破坏，可以使加固材料强度得到充分发挥，承载力提高幅度显著，且加固后的构件跨中挠度明显减小。武汉大学的卢亦炎等12提出了外包钢与碳纤维布复合加固的加固方

17、法。通过对14根被加固钢筋混凝土柱的偏心受压试验，研究了碳纤维布和角钢以及两者复合加固后混凝土柱的破坏特征、受力性能和破坏机理。结果表明：采用外包钢和CFRP复合加固既能大幅度提高构件承载力，又能大幅度提高构件延性，但在构件达到极限承载力时，两种加固材料未能达到极限承载力，其材料性能未能得到充分的发挥。河南理工大学的丁亚红等13通过4根梁试件的静力加载试验，对内嵌CFRP筋加固混凝土梁的受力过程、开裂荷载等进行了较为系统的研究。结果表明，内嵌CFRP筋加固混凝土粱没有发生剥离破坏且能够显著提高被加固粱的极限荷栽，随加固量增加，提高幅度越大，最大可提高81.89，而对开裂荷载、屈服荷载影响较小；

18、加固梁裂缝间距较小，数量较多，梁破坏时最大裂缝宽度小，梁的挠度变形也相对较小。用于使用功功能加固固的工程程应用也很多。盐盐城市射射阳县一一学校活活动中心心，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

19、预弯预应应力CFFRP加加固进行行处理。杭杭甬高速速公路88m简支支板梁桥桥，在铰铰缝损坏坏的情况况下，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。而而目前现现有的加加固方法法无法满满足要求求，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Fig2. Thhe sscheemattic pplott off beeam aftter wirre rropee reeinfforccemeent3. 耐久久性加固固耐久性加固固是指对对结构损损伤部位位

20、进行修修复和补补强，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。美国密歇根根大学的的V.CC.Lii 114提出了了PVAA-ECCC加固固方法。通过对早高强ECC耐久性修复材料性能的研究得出，PVA纤维有助于提高混凝土的密实度，降低混凝土的渗透性，提高混凝土的耐久性。但该方法对混凝土的抗压强度有一定程度的降低。中国京冶工程技术有限公司的丁一等15在ECC材料的研究进展与应用中发现，

21、ECC是一种经细观力学设计的先进材料，具有应变一硬化特性。在纤维体积掺量小于2的情况下，其极限拉应变通常在3-7的范围内。ECC具有多缝稳态开裂的特点，在安全性、耐久性、适用性等方面有着优异的性能，可以很好地解决传统混凝土由于易脆性、弱拉伸性而导致的种种缺陷。在水泥基制品开发、桥梁道路施工、结构加固补强等领域有着广阔的应用前景。河南理工大学的丁亚红16等通过对7根内嵌预应力螺旋肋钢丝加固的混凝土梁进行静力加载，并与非预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁抗弯性能进行比较，结果表明，内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁不仅具有减小或闭合既有构件的裂缝，减小构件的挠度变形，有效地提高被加固梁的开裂荷载、屈服荷载

22、、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

23、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

24、耐久性好，施工方便，维修工作量少。耐久性加固固方面的的工程应应用也相当广广泛。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

25、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情况良良好。采采用ECCC加固固工艺见见图4。图3 ECCC修复复桥面板板Fig3. Thee briddge decck aftter ECCC reepaiir 图4 可喷喷射ECCC的施施工Fig4. Thhe cconsstruuctiion of jett ECCC三、结论与

26、与展望结构加固作作为提高高结构安安全性、适适用性、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、刚刚度和耐耐久性的的发挥，因因此如何何选择一一种合适适的加固固方案成成为决定定一个加加固设计计是否成成功的关关键之一一。综合合国内外外加固方方法得到到以下结结论：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. 针对对使用性性能不足足的情况况，采用用织物增增强混凝凝土（TTRC）加固后

27、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. 针对对耐久性性不足的的情况，采采用PVVA纤维维加固，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。在在水泥基基制品开开发、桥桥梁道路路施工、结结构加固固补强等等领域有有着广阔阔的应用用前景。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、预预应力加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

28、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，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：

29、1 王王宏琳.混凝土土加固方方法之我我见JJ.科技创创新导报报，20010（440）：472 徐徐镇凯，袁袁志军等等.建筑筑结构检检测与加加固方法法J.工程力力学，220066（122）：1117-13003 陈陈华，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- 11284 张张勤. 织物增增强混凝凝土（TTRC）加加固RCC梁正截截面抗弯弯性能试试验研究究D.江苏苏大学，2200995 潘潘明远,姚继涛涛等.钢钢筋混凝凝土矩形形截面柱柱绕丝加加固的受受力性能能J.吉林林大学学学报（工工学版）, 20009, 399(4)6 曾曾令

30、宏.钢丝网网复合砂砂浆加固固混凝土土受弯构构件的试试验研究究D.湖南南大学，2200337 丁丁亚红，张张春生等等. 外外贴玻璃璃钢板加加固混凝凝土梁弯弯曲试验验研究J.玻璃钢钢/复合合材料，220100（3）：66-708 张张慎伟，张张其林等等. 芳芳纶纤维维加固钢钢筋混凝凝土梁抗抗弯性能能试验研研究JJ.玻玻璃钢/复合材材料，220066（1）：14-169 朱朱成九，朱朱爱华等等. 碳碳纤维加加固钢筋筋硂柱承承载力的的影响因因素研究究J. 玻玻璃钢/复合材材料，220100（5）：3-610 王增春春. CCFRPP增强木木梁的预预应力施施工方法法J.施工工技术，220066（100）

31、：773-77511 吴刚，郑郑士暄等等.预应应力高强强钢丝绳绳在桥梁梁加固中中的应用用J.建筑筑结构，220077（7）：25-2712 卢亦炎炎，童光光兵.外外包钢与与碳纤维维布复合合加固钢钢筋混凝凝土偏压压柱试验验研究J.建筑结结构学报报，20006（220）：1066-111213 丁亚红红，张春春生等. 内嵌嵌CFRRP筋抗抗弯加固固混凝土土梁试验验研究J.玻璃钢钢/复合合材料，220099（4）：17-2014 Ii. VV .C，Wanng SS，wu CTennsille sstraainharrdenningg beehavviorr off PVVAECCCJACII Ma

32、aterrialls JJourrnall，20001，98(6)：4833-492215 丁一，陈陈小兵等等. EECC材材料的研研究进展展与应用用J.建筑筑结构，220077（7）:94-9816 丁亚红红，张春春生.内内嵌预应应力螺旋旋肋钢丝丝加固混混凝土梁梁抗弯试试验研究究J.工程力力学，220100（7）：1755-1880 17 谢志志红，郭郭永昌等等. CFSSAFSS混合加加固钢筋筋混凝土土梁受拉拉面应力力分析J.铁道建建设，220077（122）：44-618 毕远志志，张一一凡等. 改性性聚丙烯烯（粗）对对混凝土土增强增增韧性能能影响的的试验研研究JJ.建建筑节能能，20007（112）:36-4019 吴红林林，黄侨侨等. 纤维复复合材料料在加固固混凝土土桥梁中中的应用用研究J.玻璃钢钢/复合合材料，220044（2）:39-41