摘要：傳統(tǒng)的鋼絲網(wǎng)加固技術(shù)采用濕法施工，存在承載力小、加固效果差的問題，針對該問題，提出了房屋建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工與加固技術(shù)。分析混凝土受力特征，分解混凝土結(jié)構(gòu)層次，由此構(gòu)建可靠性評價指標(biāo)體系。研究混凝土結(jié)構(gòu)施工流程，計算混凝土承載力及鋼筋應(yīng)力，為碳纖維布加固技術(shù)流程設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持。通過加固穩(wěn)定性鑒定，完成混凝土結(jié)構(gòu)加固穩(wěn)定性的識別鑒定。由實驗結(jié)果可知，該技術(shù)最大承載力提高幅度為27.95%，具有良好加固效果。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)施工；加固技術(shù)；碳纖維布

近年來，對建筑物實行可靠度評估、鑒別以及維修加固工作是一個熱點關(guān)注問題，這對于解決建筑物蘊含的安全隱患、延長建筑物壽命、節(jié)省建筑投資的意義重大[1]。當(dāng)今，在我國的相關(guān)研究領(lǐng)域，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋進行可靠度評估，同時進行加固方案的對比研究方面，多采用工程驗算的方法，尚未形成一套科學(xué)完善的評估體系。為此，本文提出了一套科學(xué)、完善的評估體系方案，可供我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋可靠性評估工作參考[2]。傳統(tǒng)的鋼筋網(wǎng)加固混凝土構(gòu)件，采用小直徑鋼筋網(wǎng)砂裝和高強度鋼鉸接網(wǎng)組合加固。傳統(tǒng)加固方法的應(yīng)用形式主要是利用改變截面形式，增加截面面積的方式，改變傳力體系，增加結(jié)構(gòu)支承構(gòu)件等，以達到加固目的。該方法存在許多不足，主要表現(xiàn)為：采用濕法施工施工周期長，建筑物內(nèi)部可利用空間縮小，外貼纖維增強復(fù)合材料的經(jīng)濟效益不好。而采用碳纖維布加固鋼筋網(wǎng)砂，在一定程度上克服了網(wǎng)砂加固構(gòu)件承載能力不足的缺點，同時又具有網(wǎng)砂加固構(gòu)件多個優(yōu)點。纖維素復(fù)合材料可粘附在需要加固的混凝土構(gòu)件表面，通過粘結(jié)劑將混凝土應(yīng)力轉(zhuǎn)移到纖維素復(fù)合材料上，兩者共同受力，共同作用，從而達到加固建筑物的目的

1混凝土結(jié)構(gòu)層次分解及可靠性評價指標(biāo)體系構(gòu)建

在分析影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠性因素的基礎(chǔ)上，探尋核心系統(tǒng)變形、裂縫、腐蝕等非可靠性的來源，目的是借助針對非可靠性指標(biāo)的描繪測量，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的整體可靠性進行評估分析[3]。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的評價需要確�？煽啃�，需要將可靠性因素與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層數(shù)之間的匹配關(guān)系納入考慮范圍內(nèi)。從核心體系角度看，將承載力、裂縫、變形、鋼筋腐蝕、混凝土碳化等結(jié)構(gòu)上的因素，針對性地進行可靠性評價，能為建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的可靠性優(yōu)化提供方案指導(dǎo)[4-5]。

1.1受力特征分析

在進行加固設(shè)計時，需要對結(jié)構(gòu)的受力特點進行充分全面的了解。倘若無法對加固后結(jié)構(gòu)的受力特點進行準(zhǔn)確全面的了解與掌握，加固后與加固前進行對比，會形成較大的效果差別，針對二次受力分析過程中，得到的結(jié)果和實際有很大的差別。加固結(jié)構(gòu)包括新、舊材料，其共同受力作用的關(guān)鍵在于組合面抗剪強度的大小。在設(shè)計時，應(yīng)確保加固后的組合面抗剪強度高于原結(jié)構(gòu)[6-8]。對于不同的加固方法、加固材料及對應(yīng)要求，一般原則是與原結(jié)構(gòu)相比，各力學(xué)指標(biāo)更高，加固能力效果更好[9]。

1.2混凝土結(jié)構(gòu)層次分解

混凝土結(jié)構(gòu)層次分解如圖1所示。混凝土是指把水泥與骨料混合形成的產(chǎn)物。鋼筋混凝土泛指把鋼筋等材料加注到混凝土中，形成一種混合型物質(zhì)。鋼筋的作用是對于拉力的承擔(dān)，混凝土的作用是用于壓應(yīng)力的承擔(dān)�；炷�土的結(jié)構(gòu)層次主要包括地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)的整體性、梁、板、柱結(jié)構(gòu)、維護系統(tǒng)[10-11]。

1.3評價指標(biāo)體系構(gòu)建

基于建筑物的可靠性評價，設(shè)計了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠性分層評價指標(biāo)體系，將其分解為子系統(tǒng)、要素、構(gòu)件三個層次，適用于基于要素層次的結(jié)構(gòu)可靠性評價方法。相互間進行評價，形成了完整的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)評價指標(biāo)體系[12]。具體體系流程如圖2所示。由圖2可知，鋼筋混凝土評價體系的評價對象是其結(jié)構(gòu)。最開始針對地基結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)、以及維修系統(tǒng)，然后對地基基礎(chǔ)、斜坡和地基基礎(chǔ)進行評價，對上部結(jié)構(gòu)、維修系統(tǒng)進行構(gòu)件安全性、結(jié)構(gòu)整體性、側(cè)移等方面進行有關(guān)評價[13]。

2混凝土結(jié)構(gòu)施工與加固技術(shù)研究

2.1混凝土結(jié)構(gòu)施工流程分析

混凝土結(jié)構(gòu)施工流程如圖3所示。由圖3可知，首先需要將表層的裝飾層鑿除掉，打磨混凝土層的基面，并保證平溝槽面打磨出新茬。之后將施工面等清洗干凈，達到無油除塵的效果。用建筑用粘合劑拌合水泥修補板縫隙，待凝固后將有凸起、段差部分打磨成光滑曲面，將底膠均勻刷涂于施工表面，確保無漏油現(xiàn)象[14]。等到底膠不粘手，再利用修補膠找平，將其鋪放在涂有浸漬膠的基面上，用滾輪滾動，鏟刀擠壓排布。外粘角鋼過程中，需要先對角鋼執(zhí)行加工操作，包括打磨、鉆孔等一系列過程，以將角部的光澤度和紋飾進行一定處理。然后將加強筋打磨處理，焊接到角鋼上。在粘貼前處理原混凝土表面，如有可能，先利用粘鋼膠對原混凝土的基面進行處理，之后完成打磨過程后即可[15]。

2.2碳纖維布加固技術(shù)

針對外觀良好、保護良好的、腐蝕度低的鋼筋、混凝土保護層無裂紋的，在對承載力進行相關(guān)計算時，材料間的粘結(jié)力會明顯降低，所以如果利用碳纖維的方式進行加固，只要進行預(yù)防性防腐蝕加固，便可以達到基本保護標(biāo)準(zhǔn)，保證其在不利環(huán)境下的耐蝕性有所提高。此種加固方式為結(jié)構(gòu)加固，無需將碳纖維的含量參數(shù)計算出來。針對繡蝕度較高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，若混凝土保護層出現(xiàn)開裂且程度較大，造成鋼筋銹蝕，將導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)截面積縮小、強度變?nèi)醯惹闆r。對于碳纖維布加固，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)銹蝕程度，對縱向碳纖維布抗彎、橫向碳纖維布抗剪承載力進行有關(guān)計算，計算完成后進行相關(guān)比較。這種加固措施對于整體強度有恢復(fù)和提高的效果，但并不是對鋼筋損耗的補償2.2.1加固承載力分析在針對加固混凝土軸心受壓構(gòu)件的加固過程時，可以借助公式（1）針對它的正截面的加固承載力進行相關(guān)分析：（1）公式（1）中：N代表加固后結(jié)構(gòu)的軸向力設(shè)值；fc'、fy'代表原來構(gòu)件的抗壓強度的設(shè)計數(shù)值；Ac、As'表示原構(gòu)件混凝土及縱向鋼筋的橫截面積；α表示新加縱向鋼筋及混凝土的強度利用系數(shù)，若加固構(gòu)件的應(yīng)力水平已確定，可以近似取α為0.8；fc1、fy1'代表新加混凝土和鋼筋的抗壓強度的設(shè)計參數(shù)；Ac1、As1'代表新加混凝土和鋼筋的截面面積；𝜑表示以構(gòu)件加固后截面尺寸為基礎(chǔ)的穩(wěn)定系數(shù)參數(shù)值。針對加固后構(gòu)件新加混凝土與鋼筋的強度，借助系數(shù)α進行有關(guān)計算。對軸心受壓混凝土構(gòu)件實行加固后破壞，一般情況下指的是原構(gòu)件混凝土在達到其極限壓應(yīng)變后失效。此時將由新加部分的混凝土去承擔(dān)全部荷載，而新加部分混凝土一般承載力有限，再加部分混凝土就會受到破壞。當(dāng)加固后構(gòu)件的極限承載力超過極限承載范圍，新加構(gòu)件的鋼筋混凝土強度將無法充分利。若原構(gòu)件混凝土超過了極限承載力的參數(shù)值，則新加混凝土及鋼筋的應(yīng)力分別用σc1和σ's1表示，新加混凝土強度的利用系數(shù)計算如公式（2）和公式（3）所示。加固承載力的分析如圖4所示。新加鋼筋強度的利用系數(shù)由下式得出：2.2.2碳纖維布加固技術(shù)碳纖維布并不是建筑結(jié)構(gòu)的主要材料，而是傳統(tǒng)鋼筋混凝土的輔助材料之一，碳纖維布具有優(yōu)良的性能，抗拉強度很高。碳纖維布加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)遵循的受力原理，與混凝土和鋼筋的協(xié)同原理類似。在加入碳纖維布之后，鋼筋混凝土梁借助碳纖維布使其抗拉力明顯提高，鋼筋屈服后對梁有約束效果，用于承受拉力，進而對鋼筋混凝土梁抗彎、抗剪承載力差等缺點進行改善。碳纖維布加固主要借助粘結(jié)劑把碳纖維布與結(jié)構(gòu)進行融合，達到碳纖維布與受鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)共同受力的效果，達到協(xié)調(diào)變形、共同工作的效果。所有拉應(yīng)力基本都由碳纖維布承受。碳纖維布加固技術(shù)流程如圖5所示。由圖5可知，具體流程如下：做好施工前的準(zhǔn)備，進行清洗處理，同時進行截面修補和裂縫注膠修補；在清洗處理后的混凝土表面上定位畫墨線，鑿平混凝土表面為底膠，粘貼碳纖維層，再進行養(yǎng)護。為確保加固材料不會到破壞，需要保證碳纖維布與混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)可靠，同時保證能夠共同受力。在特殊環(huán)境條件下，如高濕度、腐蝕性大等環(huán)境條件下，針對需要執(zhí)行加固操作的建筑物，采用特殊施工工藝對其進行加固，確保其符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。加固后的構(gòu)件倘若需要執(zhí)行防火處理操作，應(yīng)該按照相關(guān)的要求進行設(shè)計與施工。2.2.3加固穩(wěn)定性鑒定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固穩(wěn)定性鑒定主要是對建筑物現(xiàn)狀進行調(diào)查，包括建筑物平面與立面布置、裂縫、結(jié)構(gòu)側(cè)向位移、相關(guān)構(gòu)造和使用功能等。具體流程如圖6所示由圖6可知，加固穩(wěn)定性鑒定流程如下：進行結(jié)構(gòu)布局和結(jié)構(gòu)形式等基本情況勘察，包括有關(guān)參數(shù)值的測量記錄與分析。針對結(jié)構(gòu)的使用狀況執(zhí)行調(diào)查、測試，并保證真實度，包括建筑物的內(nèi)外環(huán)境、地基基礎(chǔ)比、場地類別、地基穩(wěn)定性、地基承載力和材料力學(xué)性能測試等。鑒定地基是否變形，對基礎(chǔ)和樁的工作狀態(tài)進行檢測，檢測其是否出現(xiàn)裂縫、有無腐蝕以及其他損壞的情況。除此之外，結(jié)構(gòu)的動力特性也需要鑒定，包括對使用功能的檢查與鑒定。上部結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的鑒定，主要通過對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鑒定進行反映，包括構(gòu)件的外觀質(zhì)量和缺陷檢驗、混凝土強度鑒定、鋼筋配置鑒定、鋼筋力學(xué)性能鑒定等。

3實踐

3.1實驗環(huán)境

如果混凝土的強度很高，碳纖維布可以充分其高強特性。依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在加固過程中，加固構(gòu)件實際測量的混凝土強度等級需高于C15。該實驗選取C20、C25、C30、C35等級的混凝土執(zhí)行有關(guān)的模擬計算，實驗?zāi)Ｐ陀烧迟N一層碳纖維布的鋼筋混凝土梁充當(dāng)。針對高強鋼鉸線網(wǎng)合與碳纖維布加固下載混凝土，對鋼筋混凝土加固效果的影響進行有關(guān)研究，通過應(yīng)變值與拉力值反映在加固效果。

3.2實驗結(jié)果

不同方法承載力對比結(jié)果如表1所示。傳統(tǒng)方式高強鋼鉸線網(wǎng)合加固方式與碳纖維布加固方式在不同混凝土強度下的應(yīng)變與拉應(yīng)力的關(guān)系，如圖7、8所示。從表1及圖7、圖8可以看出，隨著混凝土強度的等級依次增高，粘貼一層碳纖維布加固梁的承載力，與混凝土強度的增加成正比。從曲線趨于平緩能夠看出，混凝土強度增長但加固效果卻在降低�；炷�土強度等級為C20、C25、C30、C35時，傳統(tǒng)高強鋼鉸線網(wǎng)合加固方式的承載力提高幅度分別為18%、17.15%、16.76%、16.6%。碳纖維布加固方式的承載力提高幅度分別為27.1%、27.95%、19.16%、18.2%。從整個直觀顯示圖可以看出，與傳統(tǒng)方式高強鋼鉸線網(wǎng)合加固方式相比，碳纖維布加固方式的承載力強，加固效果更好。且混凝土強度越大，加固后的承載效果越好。

4結(jié)束語

碳纖維布加固結(jié)構(gòu)的試驗研究、理論分析覆蓋范圍很廣泛，并且再很多方面已經(jīng)取得了顯著效果。但是此種材料應(yīng)用時間較短，在諸多方面還存在著空白，有待進一步深入研究。目前，碳纖維加固的研究大部分集中在靜力學(xué)領(lǐng)域，環(huán)境因素對加固效果的影響研究非常少，這也值得深入考慮。碳纖維布的加固作用可有效降低混凝土的最大壓應(yīng)變，降低梁的撓度，限制混凝土變形。粘結(jié)劑的作用機理還有待進一步研究，如何有效將碳纖維布與混凝土粘結(jié)，也是今后研究的重點和難點。

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