汶川地震震損混凝土結構修復加固方法*

陳曉強 程進 賈彬

0 引言

在5·12汶川地震修復加固工作中,由于建筑受災面積廣,破壞形式多,運用于震損混凝土結構的加固方法也多種多樣,不同的加固方法適用于不同的結構類型及不同的破壞形式。本文有針對性、代表性、多樣性的將各種修復加固方法進行了匯總。

1 加固方法

1.1 增大截面法

1.1.1 特點及適用范圍

增大截面法又稱加大截面法,是采用同種材料來增大原構件截面面積,達到提高截面承載能力和構件剛度的目的。優點是有長期的使用經驗,施工簡單,適應性強;缺點是為濕作業,施工工期長,易形成肥梁胖柱。適用于梁、板、柱、墻等構件及一般構筑物的加固。

1.1.2 構造措施及施工要點

為保證新舊兩部分混凝土能整體工作共同受力,應設置一定數量的貫穿結合面的剪力筋;新加縱向受力鋼筋端部應有可靠的錨固;為增強新舊混凝土間的結合能力,原構件結合處應進行鑿毛處理。

1.2 置換混凝土加固法

1.2.1 特點及適用范圍

置換混凝土加固法主要是針對結構裂損或混凝土存在蜂窩、孔洞、夾渣、疏松等缺陷,或混凝土強度偏低,而采用挖補的辦法用優質的混凝土將這部分劣質混凝土置換掉,達到恢復結構基本功能的目的。優點是結構加固后能恢復原貌,不改變使用空間;缺點是新舊混凝土的粘結能力較差,挖鑿易傷及原構件的混凝土及鋼筋,濕作業期長。適用于一切混凝土結構。

1.2.2 構造措施及施工要點

置換前應對被置換的構件進行卸荷;在卸荷狀態下將質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,流動性應大,強度等級應比原混凝土提高一級,且不小于C25;為增強置換混凝土與原基材混凝土的結合能力,結合面應涂刷環氧或混凝土界面劑一道,并在環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 特點及適用范圍

外包鋼法是以角鋼,鋼板外包于構件表面或角部的加固方法。優點是能顯著改善結構性能,對使用空間影響小,施工簡便;缺點是外露鋼件應進行防火防腐處理。適用于梁、柱、桁架、墻及節點加固。

1.3.2 構造措施及施工要點

外包鋼法用于現澆框架梁加固時,一般是于梁底兩角外包通長角鋼及于梁頂板面外包通長扁鋼,用以提高梁的正截面受彎承載力;外包鋼法用于柱加固,當為獨立柱時,一般采用“角鋼+綴板”搭配方式;外包鋼法用于框架節點核心區加固時,一般采用封閉焊接鋼板外包整個節點區域,并以穿透螺栓對位傳遞剪力,最后高壓灌注環氧樹脂使之結為一體,并充填一切不密實蜂窩,孔洞及裂縫;目前有乳膠水泥粘貼法和后灌環氧樹脂法兩種粘結工藝。

1.4 外粘鋼板法

1.4.1 特點及適用范圍

用薄鋼板用結構膠粘貼于構件主要受力面,以提高截面受彎及受拉承載力的加固方法稱為外粘鋼法。優點是施工期短,不改變構件外形和使用空間;缺點是有機膠的長期持荷強度較低及耐老化性能較差,不耐火,環境溫度濕度要求較嚴。適用于因配筋量不足的簡支梁板及無障礙的連續梁板加固。一般情況下,外粘鋼板法限定的環境溫度應不大于60℃,相對濕度應不大于70%;對于高溫、高濕及存在有害介質的環境,以及直接暴露于陽光下的室外條件,應采用特種膠或有專門的防護措施。

1.4.2 構造措施及施工要點

受彎構件因原本配筋偏低引起的正截面受彎承載力不足時,應于受拉面粘貼鋼板補強。對于簡支梁和板,鋼板粘貼于底面;對于連續梁和板,鋼板應雙面粘貼。支座部位梁頂鋼板,當有障礙(如柱)時,可齊柱邊將鋼板布置在梁的有效翼緣范圍(4h)內。對于桁架下弦拉桿,鋼板一般粘貼在比較平順的底面或側面。對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 外貼纖維復合材料法

1.5.1 特點及適用范圍

以碳纖維、玻璃纖維等復合材料,用結構膠粘貼于構件主要受接部位,以提高截面受彎,受剪及混凝土抗壓強度的加固方法稱為外貼纖維復合材料法。優點是輕質高強、施工簡便、可曲面或轉折粘貼;缺點是有機膠的長期持荷強度較低及耐老化性能較差、不耐火、不能焊接、環境溫度濕度控制較嚴。適用于因配筋量不足的受彎、受拉構件加固,特別是簡支梁板及無障礙的連續梁板加固。

1.5.2 構造措施及施工要點

外貼纖維復合材料加固梁板,受彎承載力提高幅度不宜過大,一般以不超過30%為宜,且應避免出現強彎弱剪現象。對于簡支梁板及連續梁正彎矩區受彎加固,纖維片材應沿底面齊支座邊沿通長粘貼,對于連續梁板負彎矩區受彎加固,纖維片材應根據彎矩包絡圖布置,其延伸長度lc的截斷點應位于正彎矩區,且跨正負彎矩轉換點距離不小于1 m;邊端lc可彎折向下粘貼于垂直方向的邊梁側面。對于現澆樓蓋框架梁負彎矩受彎加固,纖維片材可齊柱邊布置在梁有效翼緣(4h)內。

2 結語

震損混凝土結構的加固是一個綜合性的問題,在選擇加固方案的時候,根據理論分析和現場觀測資料,積極從混凝土結構的破壞形式,結構類型及構件的使用功能進行考慮,以選擇合理有效的修復加固方法。

[1]GB 50367-2006,混凝土結構加固設計規范[S].

[2]JGJ 116-98,建筑抗震加固技術規程[S].

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