混凝土結(jié)構(gòu)的修補與加固.教案資料

混凝土結(jié)構(gòu)的修補與加固.補強加固的目的加固工作程序加固的特點和原則混凝土加固結(jié)構(gòu)受力特征混凝土加固結(jié)構(gòu)中新舊材料共同工作問題混凝土加固結(jié)構(gòu)計算基本假定材料加固方法的選擇混凝土結(jié)構(gòu)由于種種原因不能滿足安全性、適用性、耐久性的要求。主要是：（1）提高結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的強度（2）提高結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的穩(wěn)定性（3）提高結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的剛度（4）提高結(jié)構(gòu)，構(gòu)件的耐久性

由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞程度不同，修補加固的要求和目的也不甚相同，應(yīng)針對不同情況，選用不同的加固方法，采取不同的修補加固處理。修補加固的目的加固工作程序結(jié)構(gòu)調(diào)查和質(zhì)量檢驗可靠性鑒定加固方案選擇加固設(shè)計施工組織設(shè)計施工驗收加固特點修復(fù)加固工程是針對已建的工程，受客觀條件約束，針對具體現(xiàn)存條件進(jìn)行加固設(shè)計與施工修復(fù)加固工程往往在不停產(chǎn)或者盡量少停產(chǎn)的條件下施工，要求施工速度快，工期短施工現(xiàn)場狹窄，擁擠，常受生產(chǎn)設(shè)備、管道和原有結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的制約，大型施工機械難以發(fā)揮作用建筑結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計與施工與新建工程不盡相同，加固工程主要有以下特點：施工往往對原有的和相鄰的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件有不良影響施工常分段、分期進(jìn)行，還會因各種干擾而中斷清理、拆除工作量往往較大，工程較繁瑣復(fù)雜，并常常存在許多不安全因素設(shè)計包括原結(jié)構(gòu)的驗算和加固設(shè)計計算，要求考慮新、舊結(jié)構(gòu)強度、剛度、使用壽命的均衡，以及新、舊結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)工作加固原則首先應(yīng)充分調(diào)查研究并掌握建筑物的原始資料、受力性能和事故狀況，并作周密細(xì)致的全面評價，在根據(jù)建筑物種類、結(jié)構(gòu)特點、材料情況、施工條件以及使用等綜合考慮進(jìn)行加固設(shè)計，才能做到摸清根源對癥下藥根據(jù)建筑物的重要程度，分清主次，明確項目，區(qū)別對待，在一般民用建筑中，要優(yōu)先加固人員集中地房屋和要害部門加固設(shè)計時，應(yīng)盡量保留和利用有價值的結(jié)構(gòu)，避免不必要的拆除，同時又能保證部分的安全可靠和耐久，若要拆除也考慮拆除對拆除材料加以回收和重新利用的可能性加固工作直接影響生產(chǎn)和群眾生活，因此，在確定加固方案和作法時，要盡量減少對生產(chǎn)的影響或使用者的影響及搬遷加固方案應(yīng)是切實可行、安全可靠、施工方便的，應(yīng)盡量減少施工難度由于高溫、腐蝕、凍融、振動、地基沉降不均勻等原因造成的結(jié)構(gòu)損失，加固時必須同時考慮消除、減少或抵御這些不利因素的有效措施，以免加固后結(jié)構(gòu)繼續(xù)受害，避免二次加固加固方案設(shè)計也應(yīng)考慮建筑美觀，結(jié)合立面造型和室內(nèi)裝修，進(jìn)行必要的藝術(shù)處理，可取得良好的藝術(shù)效果，盡量避免遺留加固的痕跡加固工程施工除遵循一般施工原則外，還必須著重保證以下方面工作：開工前應(yīng)編制施工組織設(shè)計，選擇好施工方案和作好施工準(zhǔn)備工作，創(chuàng)造有利的施工條件，保證工程加固能順利進(jìn)行加固施工應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計圖紙進(jìn)行，嚴(yán)格按照各項施工操作規(guī)程，建立嚴(yán)格的質(zhì)量檢查制度和驗收制度加固施工是細(xì)致緩慢的工作，不能猛敲猛打。隨時觀察加固過程有何異?，F(xiàn)象，若有問題應(yīng)馬上停止操作，臨時加撐，請有關(guān)人員共同研究決定，避免加固過程又出現(xiàn)新的問題，嚴(yán)防加固過程出現(xiàn)倒塌事故建筑加固施工往往是在荷載存在的情況下進(jìn)行，必須強調(diào)保證施工人員的安全，尤其拆換受力構(gòu)件，支撐點部位，在建筑結(jié)構(gòu)上施加新的施工荷載等，都有可能使結(jié)構(gòu)受力發(fā)生變化。一般應(yīng)遵守先支撐后加固，加固危險構(gòu)件應(yīng)全部卸載的程序。加固前務(wù)必采取有效保護(hù)措施，切忌僥幸、盲目、蠻干施工總之：加固設(shè)計是項細(xì)致的工作，必須貫徹多快好省的方針。由于加固受已有建筑各種條件的限制，應(yīng)從實際出發(fā)，因地制宜，因陋就簡，切實可行地進(jìn)行設(shè)計，并繪制詳細(xì)完備的加固圖紙，經(jīng)審定后，再行施工?；炷良庸探Y(jié)構(gòu)受力特征對已建的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，其受力性能與一般未經(jīng)加固的普通結(jié)構(gòu)有較大的差異。首先，加固結(jié)構(gòu)屬于二次受力結(jié)構(gòu)，加固前原結(jié)構(gòu)已有荷載作用受力(即第一次受力)，原結(jié)構(gòu)存在一定得壓縮（或彎曲）變形，同時原結(jié)構(gòu)混凝土基本已經(jīng)完成變形收縮；而加固一般是在未卸載下進(jìn)行的，新加部分在新增荷載時，即第二次加載下，才開始受力，導(dǎo)致新加部分的應(yīng)力、應(yīng)變滯后于原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變。因此，新、舊結(jié)構(gòu)不能同時到達(dá)應(yīng)力峰值，破壞時，新加部分可能達(dá)不到自身的極限狀態(tài)。如果原柱在施工時的應(yīng)力過高、變形較大，有可能使新加部分的應(yīng)力處于較低的水平，不能充分發(fā)揮作用，起不到應(yīng)有的加固效果。

其次，加固結(jié)構(gòu)屬于二次組合工作，新、舊兩部分存在整體工作問題，整體工作的關(guān)鍵在于結(jié)合面能是否有效地傳遞剪力。由于結(jié)合面混凝土的抗剪強度遠(yuǎn)低于混凝土自身強度，因此，二次組合結(jié)構(gòu)承載力比第一次整澆結(jié)構(gòu)略低一些。由于加固結(jié)構(gòu)有上述的受力特征，決定其計算方法和構(gòu)件處理以及施工要求，不同于普通混凝土?；炷良庸探Y(jié)構(gòu)實屬二次組合結(jié)構(gòu)，受力時，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)臨近破壞時，結(jié)合面會出現(xiàn)拉、壓、彎、剪等復(fù)雜應(yīng)力，特別是受彎或偏壓構(gòu)件，結(jié)合面的剪應(yīng)力可能是相當(dāng)大的。新舊材料能否共同的工作，關(guān)鍵在于結(jié)合面剪力能否有效地傳遞。許多試驗表明，新舊混凝土結(jié)合面往往是一個薄弱環(huán)節(jié)，其抗剪強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于整澆混凝土的抗剪強度，新混凝土的凝縮、彈性變形、塑性變形、徐變等與舊混凝土存在差異，甚至出現(xiàn)裂縫，結(jié)合面上抗?jié)B、抗凍性能均會降低。為了確保新舊混凝土共同工作地可靠性、耐久性，設(shè)計時需加固結(jié)構(gòu)的結(jié)合面進(jìn)行抗剪驗算，施工工藝上采取適當(dāng)?shù)拇胧；炷良庸踢^程中新舊材料共同工作問題C10C15C20C25C30C35C40C45C50C600.250.320.390.440.500.540.580.620.660.730.190.240.290.330.370.400.430.460.490.541.251.702.102.502.853.203.503.803.904.100.901.251.751.802.102.352.602.802.903.10混凝土強度等級粘貼抗剪標(biāo)準(zhǔn)值fvk設(shè)計值fv混凝土本身抗剪標(biāo)準(zhǔn)值fvk設(shè)計值fv結(jié)合面混凝土抗剪強度（N/mm2）

混凝土加固結(jié)構(gòu)結(jié)合面抗剪強度，根據(jù)中國建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所得試驗研究，其結(jié)果如下：結(jié)合面混凝土所具有的粘貼抗剪力，有時遠(yuǎn)低于受剪承載力要求，尚需配置一定數(shù)量的貫通結(jié)合面的剪切—摩擦筋，來抵抗結(jié)合面所出現(xiàn)的剪力?；炷良庸探Y(jié)構(gòu)結(jié)合面受剪承載力，根據(jù)中國建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所的試驗研究，可按下式計算：τ≤fv＋0.56ρsvfy式中τ——結(jié)合面剪應(yīng)力設(shè)計值；fv——結(jié)合面混凝土抗剪強度設(shè)計值；ρsv——橫貫結(jié)合面的剪切—摩擦筋配筋率ρsv=Asv/bs；

Asv——配置同一截面內(nèi)箍筋各肢的全截面面積；b——截面寬度；s——箍筋的間距；fy——剪切—摩擦筋抗拉強度設(shè)計值。對于四面采用混凝土圍套加固的梁、柱，一般采用封閉式箍筋，部分采用整澆混凝土參加抗剪，所以結(jié)合面抗剪承載力較高，一般能滿足抗剪要求。

新舊混凝土共同工作除滿足τ≤fv＋0.56ρsvfy要求外，施工上也應(yīng)采取適當(dāng)措施，提高結(jié)合面粘貼抗剪能力，其措施主要如下：（1）舊混凝土結(jié)合面施工處理：舊混凝土表面的抹灰層均應(yīng)鏟去，就混凝土質(zhì)量較好時，應(yīng)根據(jù)對粘貼強度需要將混凝土結(jié)合面粗糙處理，露出石子，或做一般刷糙處理。舊混凝土面層以軟化、風(fēng)化、變質(zhì)、嚴(yán)重破壞時，一般應(yīng)盡量消除徹底，直至堅實層為止。（2）結(jié)合面上涂刷界面劑：澆注混凝土前，在舊混凝土結(jié)合面上涂刷泥凈漿，摻有107膠水或鋁粉水泥漿或抹一層高強度等級水泥砂漿，均能大大提高新舊混凝土的粘貼強度，并增強結(jié)合面的抗?jié)B能力。（3）新混凝土水灰比和坍落度要求：新澆的混凝土強度越高，水灰比和坍落度越低，則結(jié)合面粘貼力量就越大，因此，新澆混凝土宜采用低流動性，水灰比小，高強度的混泥土，如果新澆混凝土厚度較大，課考慮在結(jié)合面附近澆一層低流動，水灰比小，高強度的混凝土作為過渡層。（4）振搗密實：由于加固厚度都不大，又布置較密鋼筋，均給振搗帶來困難，尤其是新混凝土在舊混凝土下部的水平方向，振搗最困難，粘貼效果最差，必要時配以啦吧澆搗口，使用膨脹水泥等措施，仔細(xì)振搗，使之密實。（5）加強養(yǎng)護(hù):澆注12小時內(nèi)就開始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期為14天，如果養(yǎng)護(hù)不及時、早期脫水、過早受振動等影響，除降低粘貼強度外，甚至造成結(jié)合面開裂。如上所述，結(jié)合面受力除剪應(yīng)力以外，還會出現(xiàn)拉、彎、壓等復(fù)雜應(yīng)力，特別是拉力影響還比較大。因此，按照τ≤fv＋0.56ρsvfy驗算，保證混凝土加固結(jié)構(gòu)新舊兩部分按整體截面共同工作，并非充分條件，與一次整澆混凝土相比，結(jié)合面受力仍是薄弱環(huán)節(jié)。四川省建筑科學(xué)研究院的試驗表明，軸心受壓柱加固前已有縱向裂縫，加固后進(jìn)行試驗，雖然結(jié)合面滿足抗剪要求，但破壞時總是最先出現(xiàn)在結(jié)合面上，新舊混凝土產(chǎn)生分離，降低結(jié)合整體剛度，加固柱試驗破壞荷載比整澆柱低。實際設(shè)計中，考慮這一因素的影響，采用共同工作系數(shù)ψ予以降低。Ψ值取決于構(gòu)件受力性質(zhì)、構(gòu)造處理、施工方法等，取ψ=0.8~1之間?；炷良庸探Y(jié)構(gòu)計算基本假定由上述內(nèi)容可知，加固結(jié)構(gòu)的承載力不同于新澆混凝土結(jié)構(gòu)，為了從理論上分析求解其承載力，參照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，混凝土加固結(jié)構(gòu)計算基本假定如下：截面變形仍保持平面不考慮混凝土的抗拉強度混凝土軸心受壓的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系為拋物線，極限變形值為為0.002混凝土非均勻受壓時的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系為拋物線和水平線之組合曲線，極限變形值為0.0033鋼筋應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系為直線和水平線之組合折線。受拉鋼筋極限變形值為0.01用于修復(fù)或加固混凝土的材料鋼材鋼筋、型鋼、鋼板、扁鋼、鋼管等水泥混凝土連接材料修復(fù)加固施工方法受損后的鋼筋混凝土板、梁、柱的不同損傷情況分別采用不同的修復(fù)處理與加固方法。根據(jù)受損程度可將構(gòu)件分為：一、輕度受損構(gòu)件二、中度受損構(gòu)件三、嚴(yán)重受損構(gòu)件四、危險構(gòu)件輕度受損構(gòu)件

因構(gòu)件受損較輕，僅粉刷層有輕度剝落，此類構(gòu)件只需將其表面粉刷層或表面污物清理干凈，重新進(jìn)行裝修粉刷即可。對于損傷輕微的梁、柱表面應(yīng)噴射混凝土填補孔洞。

中度受損構(gòu)件這類構(gòu)件將燒疏松散的混凝土鏟除掉，清理至堅硬的混凝土表面，填補同等級的混凝土，做成完好表面，保證鋼筋不受銹蝕。對混凝土表面的細(xì)小裂縫，采用水泥素漿，或以環(huán)氧樹脂為基本組分的膠結(jié)料來灌縫，水泥選用澎脹水泥或自應(yīng)力水泥。灌縫方法的選擇取決于裂縫寬度和深度，當(dāng)裂縫深度≤50mm，寬度≤0．3mm時，用平面式注漿機灌縫，較深裂縫開口兩側(cè)鑿成V形再灌縫。將裂縫、孔洞、缺損修補好以后，外部應(yīng)抹灰，使構(gòu)件滿足外觀要求。此類構(gòu)件在外部裝修之前，需驗算剩余承載力，當(dāng)構(gòu)件設(shè)計承載力降低5％以上者，應(yīng)對構(gòu)件進(jìn)行補強設(shè)計。嚴(yán)重受損構(gòu)件這類構(gòu)件火災(zāi)后承載力降低較多，應(yīng)根據(jù)檢測或計算結(jié)果，按等強原則進(jìn)行加固。根據(jù)結(jié)構(gòu)部位的不同，采用噴射混凝土或安裝模板進(jìn)行施工。用模板施工時應(yīng)設(shè)法保證混凝土的密實性。為保證質(zhì)量，新舊混凝土之間必須有良好的結(jié)合。在此結(jié)合面上涂刷環(huán)氧砂漿或水灰比為0．4的水泥漿。若需附加鋼筋，則鋼筋的保護(hù)層、錨固、搭接均應(yīng)符合規(guī)范要求。對于損傷嚴(yán)重的柱采用增大截面法進(jìn)行加固。對于損傷嚴(yán)重的矩形截面梁，采用側(cè)面加厚或附加鋼筋等方法進(jìn)行加固危險構(gòu)件此類構(gòu)件受到實質(zhì)性的破壞，己失去穩(wěn)定性。一般來講，這類構(gòu)件已失去修復(fù)的可能性，應(yīng)予以拆除，另行更換新構(gòu)件。拆換構(gòu)件是項較為困難而復(fù)雜的工作，必須對施工方案進(jìn)行周密考慮，防止發(fā)生新的破壞?；炷两Y(jié)構(gòu)加固方法可分為：加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法、受彎構(gòu)件外部沾鋼加固法以及其他加固法等，每種加固方法各有特點和適應(yīng)范圍，應(yīng)根據(jù)具體條件加以選擇加