摘 要： 通過(guò)概述混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)現(xiàn)狀，介紹了混凝土結(jié)構(gòu)加固的眾多方法，分析了各種方法的特點(diǎn)和適用范圍；并對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)目前需要完善的地方以及發(fā)展方向提出幾點(diǎn)建議。
關(guān)鍵詞： 混凝土結(jié)構(gòu)加固； 方法； 現(xiàn)狀
混凝土結(jié)構(gòu)一般在使用30～50年以后會(huì)產(chǎn)生明顯的劣化與損傷。已有建筑物的鑒定，改造加固已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的建設(shè)重點(diǎn)之一，由此也產(chǎn)生并推動(dòng)了加固技術(shù)的不斷發(fā)展。在我國(guó)，在經(jīng)過(guò)幾十年大規(guī)模的基本建設(shè)后，已有建筑物的維修、改造和加固必將占據(jù)其應(yīng)有的重要地位。因此，將其視為一個(gè)體系加以研究和探討。已經(jīng)成為我國(guó)對(duì)現(xiàn)有建筑物實(shí)施管理的一項(xiàng)完整對(duì)策。
就混凝土加固工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而論，日本在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修補(bǔ)技術(shù)方面，較為系統(tǒng)全面，編制了《混凝土裂縫調(diào)查及補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)規(guī)程》；原蘇聯(lián)在工業(yè)廠房加固設(shè)計(jì)構(gòu)造方面，積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，出版有結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造圖集；英國(guó)，德國(guó)在混凝土結(jié)構(gòu)缺陷修補(bǔ)，防水及防腐處理技術(shù)方面，也取得不少成功經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)近十幾年來(lái)，進(jìn)行了大量工程實(shí)踐，編有《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（CECS25：90）。
1 結(jié)構(gòu)加固概述
1.1 加固原因加固學(xué)是隨同房屋結(jié)構(gòu)學(xué)發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。從加固的范圍看主要原因有：（1）尚未建成但由于施工質(zhì)量問(wèn)題；（2）結(jié)構(gòu)封頂尚未使用就要改造而引起的加固；（3）結(jié)構(gòu)老化后進(jìn)行改造加固；（4）因?yàn)?zāi)害引起的加固。
1.2 加固工作程序可靠性鑒定－加固方案選擇－加固設(shè)計(jì)－施工組織設(shè)計(jì)－施工－驗(yàn)收。
2傳統(tǒng)加固方法
即加大截面法，是在現(xiàn)有混凝土構(gòu)件外加鋼筋混凝土，增大原混凝土構(gòu)件截面面積，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載力的目的，加大截面法的優(yōu)點(diǎn)是容易施工，適用面廣，可廣泛用于一般梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定影響；對(duì)結(jié)構(gòu)外觀及房屋凈空也有一定影響，且嵌入的鋼筋銹蝕和混凝土劣化的危險(xiǎn)性很大。加在截面法的加固效果與原結(jié)構(gòu)在加固時(shí)的應(yīng)力水平，結(jié)合面構(gòu)造處理，施工工藝，材料性能以及加固時(shí)是否卸載等因素直接相關(guān)。加大截面法在設(shè)計(jì)構(gòu)造方面必須解決好新加部分與原有部分的整體工作共同受力問(wèn)題。試驗(yàn)研究表明，加固結(jié)構(gòu)在受力過(guò)程中，結(jié)合面會(huì)出現(xiàn)拉、壓、彎、剪等各種復(fù)雜應(yīng)力，其中關(guān)鍵是剪力和拉力。今后欲使這一加固技術(shù)更有效的分法是使用具有高張拉應(yīng)變能力，低收縮性能的材料。
3 常規(guī)加固方法
3.1 粘鋼加固法1960年在瑞士和德國(guó)，基于L‘Hermite和Bres—son的工作，發(fā)展了外粘鋼板加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的方法，就是用薄鋼板或其它鋼襯通過(guò)一種雙組份環(huán)氧粘合劑粘于混凝土結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生三相材料，混凝土—膠—鋼板的復(fù)合系統(tǒng)。該法具有方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)單，不損傷原混凝土構(gòu)件，施工方法簡(jiǎn)便，周期短，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量小，對(duì)原構(gòu)件外形尺寸影響小等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)際上是一種適用面較廣的先進(jìn)加固方法，不僅建筑，而且公路橋梁也普遍采用。已經(jīng)證明粘在混凝土梁受拉表面的鋼板能提高抗彎能力，同時(shí)也能提高抗彎剛度并相應(yīng)減少撓度和開(kāi)裂。
混凝土粘結(jié)鋼板必須滿足3個(gè)因素：（1）被粘結(jié)表面必須清潔。（2）環(huán)氧至少有混凝土強(qiáng)度的粘結(jié)強(qiáng)度。（3）為避免脆性的板分離破壞，板必須長(zhǎng)而薄，或采用足夠的錨固，來(lái)充分發(fā)揮鋼板的性能。Jones的試驗(yàn)研究表明：膠粘錨固鋼板是鋼板錨固的方式。粘鋼板主要實(shí)際問(wèn)題是：（1）重量太大，且為方便操作和處理，在長(zhǎng)度上有所限制。（2）現(xiàn)在加固采用低碳鋼，且有與生俱來(lái)的銹蝕特性，因此產(chǎn)生了一個(gè)額外的維護(hù)工作。（3）現(xiàn)在難以肯定粘結(jié)的耐久性，以及在鋼板與膠體界面潛在的銹蝕。（4）環(huán)氧樹(shù)脂等用固化劑結(jié)硬后，強(qiáng)度雖高，但有跪性，且一般粘結(jié)劑適用面不夠廣。目前我國(guó)東洋機(jī)械公司從日本引進(jìn)并正在研制生產(chǎn)在特殊環(huán)境下使用的粘結(jié)劑，諸如低溫（一20 C以下）、高溫、水下等特殊環(huán)境下的粘結(jié)劑。來(lái)源：考試大
3.2 預(yù)應(yīng)力加固法也可稱為反彎矩法。在20世紀(jì)50年代外部預(yù)應(yīng)力就已是一種施工方法。預(yù)應(yīng)力加固具有加固、卸載、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果，適用大跨結(jié)構(gòu)加固。用預(yù)應(yīng)力鋼筋在構(gòu)件外進(jìn)行張拉，可以起到增加主筋，提高正截面及斜截面強(qiáng)度，同時(shí)也提高了剛度，是一種積極的加固方法。但預(yù)應(yīng)力鋼筋中的預(yù)應(yīng)力設(shè)置多少，卻要受結(jié)構(gòu)受力年限而定，即要考慮混凝土徐變的影響。預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力不宜大于150MPa，對(duì)于已負(fù)荷很久的超靜定結(jié)構(gòu)，宜為50—100MPa.外加預(yù)應(yīng)力技術(shù)已成功地應(yīng)用于校正現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中超出的不滿意的撓度，改進(jìn)對(duì)疲勞和開(kāi)裂的抗力。現(xiàn)在外加預(yù)應(yīng)力在美國(guó)、日本、瑞士已廣泛開(kāi)發(fā)用作混凝土加固。
外加預(yù)應(yīng)力優(yōu)點(diǎn)為：（1）施工方法簡(jiǎn)單、成熟；（2）用X射線或其它無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以在結(jié)構(gòu)運(yùn)行期檢驗(yàn)；（3）拉桿或絞線可替換。缺點(diǎn)源于結(jié)構(gòu)的外部：易于銹蝕，易燃，易于損壞外觀。外部施加預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)對(duì)外界侵蝕性成分與防火的保護(hù)通常用外包混凝土或噴射混凝土。其銹蝕問(wèn)題可通過(guò)使用纖維加筋塑料來(lái)解決。但目前對(duì)纖維加筋塑料的機(jī)械性能并不十分了解，還有待進(jìn)一步研究。
3.3 外包鋼加固法外包鋼加固法是以型鋼（一般為角鋼）外包于構(gòu)件四角（或兩角）的加固方法。在我國(guó)，外包鋼加固法也是一種使用面較廣的傳統(tǒng)加固方法，優(yōu)點(diǎn)是：施工簡(jiǎn)便，現(xiàn)場(chǎng)工作量較小，受力較為可靠，適用于使用上不允許增大原構(gòu)件截面足寸，卻不要求大幅度的提高截面承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。外包鋼加固分濕式和干式2種情況。濕式外包鋼加固：外包鋼與構(gòu)件之間是采用乳膠水泥粘貼或環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿等方泌粘結(jié)，以期型鋼與原構(gòu)件能整體工作共同受力；干式外包鋼加固：型鋼與原構(gòu)件之間無(wú)任何粘結(jié)，有時(shí)雖填有水泥砂漿，但并不能確保結(jié)合面剪力和拉力的有效傳遞，外包鋼架與原構(gòu)件不能整體工作，彼此只能單獨(dú)受力。與濕式外包鋼相比，干式外包鋼施工更為簡(jiǎn)便，但承載能力提高不如濕式外包鋼有效。外包鋼加固結(jié)構(gòu)，尤其是框架結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)區(qū)受力最為復(fù)雜，構(gòu)造處理相當(dāng)別扭。
3.4 置換加固法在梁或偏心受壓柱中，用置換法可以達(dá)到局部直接補(bǔ)強(qiáng)的效果。例如當(dāng)成批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，通過(guò)檢測(cè)，選出最低等級(jí)的構(gòu)件，然后按彎矩圖確定最危險(xiǎn)截面，這些截面的受壓區(qū)用高一級(jí)新混凝土置換老混凝土，切剖面應(yīng)成直角平整，然后用噴射混凝土灌滿，試驗(yàn)證明，盡管僅在局部置換，仍是十分有效的。在置換法中，構(gòu)件需切割成方口或要將柱切斷。目前，日本、美國(guó)和瑞典均有混凝土切割機(jī)生產(chǎn)，上海以及歐美各地也有現(xiàn)成產(chǎn)品，北京東洋機(jī)械公司是國(guó)內(nèi)以切割為主業(yè)的公司。來(lái)源：www.examda.com
3.5 間接加固法間接加固法是用增加構(gòu)件，增設(shè)支承點(diǎn)，以減小結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度，減輕被加固構(gòu)件的負(fù)擔(dān)，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力和提高其承載能力的加固方法。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠；缺點(diǎn)是使用空間會(huì)受一定影響。這種方法適用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。該法按支承結(jié)構(gòu)的變形性能，又分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種情況。剛性支點(diǎn)法是通過(guò)支承結(jié)構(gòu)的軸心受壓或軸心受拉將荷載直接傳給基礎(chǔ)或柱子的一種加固方法。彈性支點(diǎn)法是以支承結(jié)構(gòu)的受彎或桁架作用間接傳遞荷載的一種加固方法。
關(guān)鍵詞： 混凝土結(jié)構(gòu)加固； 方法； 現(xiàn)狀
混凝土結(jié)構(gòu)一般在使用30～50年以后會(huì)產(chǎn)生明顯的劣化與損傷。已有建筑物的鑒定，改造加固已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的建設(shè)重點(diǎn)之一，由此也產(chǎn)生并推動(dòng)了加固技術(shù)的不斷發(fā)展。在我國(guó)，在經(jīng)過(guò)幾十年大規(guī)模的基本建設(shè)后，已有建筑物的維修、改造和加固必將占據(jù)其應(yīng)有的重要地位。因此，將其視為一個(gè)體系加以研究和探討。已經(jīng)成為我國(guó)對(duì)現(xiàn)有建筑物實(shí)施管理的一項(xiàng)完整對(duì)策。
就混凝土加固工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而論，日本在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修補(bǔ)技術(shù)方面，較為系統(tǒng)全面，編制了《混凝土裂縫調(diào)查及補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)規(guī)程》；原蘇聯(lián)在工業(yè)廠房加固設(shè)計(jì)構(gòu)造方面，積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，出版有結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造圖集；英國(guó)，德國(guó)在混凝土結(jié)構(gòu)缺陷修補(bǔ)，防水及防腐處理技術(shù)方面，也取得不少成功經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)近十幾年來(lái)，進(jìn)行了大量工程實(shí)踐，編有《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（CECS25：90）。
1 結(jié)構(gòu)加固概述
1.1 加固原因加固學(xué)是隨同房屋結(jié)構(gòu)學(xué)發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。從加固的范圍看主要原因有：（1）尚未建成但由于施工質(zhì)量問(wèn)題；（2）結(jié)構(gòu)封頂尚未使用就要改造而引起的加固；（3）結(jié)構(gòu)老化后進(jìn)行改造加固；（4）因?yàn)?zāi)害引起的加固。
1.2 加固工作程序可靠性鑒定－加固方案選擇－加固設(shè)計(jì)－施工組織設(shè)計(jì)－施工－驗(yàn)收。
2傳統(tǒng)加固方法
即加大截面法，是在現(xiàn)有混凝土構(gòu)件外加鋼筋混凝土，增大原混凝土構(gòu)件截面面積，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)承載力的目的，加大截面法的優(yōu)點(diǎn)是容易施工，適用面廣，可廣泛用于一般梁、板、柱、墻等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大，養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)和生活有一定影響；對(duì)結(jié)構(gòu)外觀及房屋凈空也有一定影響，且嵌入的鋼筋銹蝕和混凝土劣化的危險(xiǎn)性很大。加在截面法的加固效果與原結(jié)構(gòu)在加固時(shí)的應(yīng)力水平，結(jié)合面構(gòu)造處理，施工工藝，材料性能以及加固時(shí)是否卸載等因素直接相關(guān)。加大截面法在設(shè)計(jì)構(gòu)造方面必須解決好新加部分與原有部分的整體工作共同受力問(wèn)題。試驗(yàn)研究表明，加固結(jié)構(gòu)在受力過(guò)程中，結(jié)合面會(huì)出現(xiàn)拉、壓、彎、剪等各種復(fù)雜應(yīng)力，其中關(guān)鍵是剪力和拉力。今后欲使這一加固技術(shù)更有效的分法是使用具有高張拉應(yīng)變能力，低收縮性能的材料。
3 常規(guī)加固方法
3.1 粘鋼加固法1960年在瑞士和德國(guó)，基于L‘Hermite和Bres—son的工作，發(fā)展了外粘鋼板加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的方法，就是用薄鋼板或其它鋼襯通過(guò)一種雙組份環(huán)氧粘合劑粘于混凝土結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生三相材料，混凝土—膠—鋼板的復(fù)合系統(tǒng)。該法具有方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)單，不損傷原混凝土構(gòu)件，施工方法簡(jiǎn)便，周期短，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量小，對(duì)原構(gòu)件外形尺寸影響小等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)際上是一種適用面較廣的先進(jìn)加固方法，不僅建筑，而且公路橋梁也普遍采用。已經(jīng)證明粘在混凝土梁受拉表面的鋼板能提高抗彎能力，同時(shí)也能提高抗彎剛度并相應(yīng)減少撓度和開(kāi)裂。
混凝土粘結(jié)鋼板必須滿足3個(gè)因素：（1）被粘結(jié)表面必須清潔。（2）環(huán)氧至少有混凝土強(qiáng)度的粘結(jié)強(qiáng)度。（3）為避免脆性的板分離破壞，板必須長(zhǎng)而薄，或采用足夠的錨固，來(lái)充分發(fā)揮鋼板的性能。Jones的試驗(yàn)研究表明：膠粘錨固鋼板是鋼板錨固的方式。粘鋼板主要實(shí)際問(wèn)題是：（1）重量太大，且為方便操作和處理，在長(zhǎng)度上有所限制。（2）現(xiàn)在加固采用低碳鋼，且有與生俱來(lái)的銹蝕特性，因此產(chǎn)生了一個(gè)額外的維護(hù)工作。（3）現(xiàn)在難以肯定粘結(jié)的耐久性，以及在鋼板與膠體界面潛在的銹蝕。（4）環(huán)氧樹(shù)脂等用固化劑結(jié)硬后，強(qiáng)度雖高，但有跪性，且一般粘結(jié)劑適用面不夠廣。目前我國(guó)東洋機(jī)械公司從日本引進(jìn)并正在研制生產(chǎn)在特殊環(huán)境下使用的粘結(jié)劑，諸如低溫（一20 C以下）、高溫、水下等特殊環(huán)境下的粘結(jié)劑。來(lái)源：考試大
3.2 預(yù)應(yīng)力加固法也可稱為反彎矩法。在20世紀(jì)50年代外部預(yù)應(yīng)力就已是一種施工方法。預(yù)應(yīng)力加固具有加固、卸載、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果，適用大跨結(jié)構(gòu)加固。用預(yù)應(yīng)力鋼筋在構(gòu)件外進(jìn)行張拉，可以起到增加主筋，提高正截面及斜截面強(qiáng)度，同時(shí)也提高了剛度，是一種積極的加固方法。但預(yù)應(yīng)力鋼筋中的預(yù)應(yīng)力設(shè)置多少，卻要受結(jié)構(gòu)受力年限而定，即要考慮混凝土徐變的影響。預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力不宜大于150MPa，對(duì)于已負(fù)荷很久的超靜定結(jié)構(gòu)，宜為50—100MPa.外加預(yù)應(yīng)力技術(shù)已成功地應(yīng)用于校正現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中超出的不滿意的撓度，改進(jìn)對(duì)疲勞和開(kāi)裂的抗力。現(xiàn)在外加預(yù)應(yīng)力在美國(guó)、日本、瑞士已廣泛開(kāi)發(fā)用作混凝土加固。
外加預(yù)應(yīng)力優(yōu)點(diǎn)為：（1）施工方法簡(jiǎn)單、成熟；（2）用X射線或其它無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以在結(jié)構(gòu)運(yùn)行期檢驗(yàn)；（3）拉桿或絞線可替換。缺點(diǎn)源于結(jié)構(gòu)的外部：易于銹蝕，易燃，易于損壞外觀。外部施加預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)對(duì)外界侵蝕性成分與防火的保護(hù)通常用外包混凝土或噴射混凝土。其銹蝕問(wèn)題可通過(guò)使用纖維加筋塑料來(lái)解決。但目前對(duì)纖維加筋塑料的機(jī)械性能并不十分了解，還有待進(jìn)一步研究。
3.3 外包鋼加固法外包鋼加固法是以型鋼（一般為角鋼）外包于構(gòu)件四角（或兩角）的加固方法。在我國(guó)，外包鋼加固法也是一種使用面較廣的傳統(tǒng)加固方法，優(yōu)點(diǎn)是：施工簡(jiǎn)便，現(xiàn)場(chǎng)工作量較小，受力較為可靠，適用于使用上不允許增大原構(gòu)件截面足寸，卻不要求大幅度的提高截面承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。外包鋼加固分濕式和干式2種情況。濕式外包鋼加固：外包鋼與構(gòu)件之間是采用乳膠水泥粘貼或環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿等方泌粘結(jié)，以期型鋼與原構(gòu)件能整體工作共同受力；干式外包鋼加固：型鋼與原構(gòu)件之間無(wú)任何粘結(jié)，有時(shí)雖填有水泥砂漿，但并不能確保結(jié)合面剪力和拉力的有效傳遞，外包鋼架與原構(gòu)件不能整體工作，彼此只能單獨(dú)受力。與濕式外包鋼相比，干式外包鋼施工更為簡(jiǎn)便，但承載能力提高不如濕式外包鋼有效。外包鋼加固結(jié)構(gòu)，尤其是框架結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)區(qū)受力最為復(fù)雜，構(gòu)造處理相當(dāng)別扭。
3.4 置換加固法在梁或偏心受壓柱中，用置換法可以達(dá)到局部直接補(bǔ)強(qiáng)的效果。例如當(dāng)成批構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，通過(guò)檢測(cè)，選出最低等級(jí)的構(gòu)件，然后按彎矩圖確定最危險(xiǎn)截面，這些截面的受壓區(qū)用高一級(jí)新混凝土置換老混凝土，切剖面應(yīng)成直角平整，然后用噴射混凝土灌滿，試驗(yàn)證明，盡管僅在局部置換，仍是十分有效的。在置換法中，構(gòu)件需切割成方口或要將柱切斷。目前，日本、美國(guó)和瑞典均有混凝土切割機(jī)生產(chǎn)，上海以及歐美各地也有現(xiàn)成產(chǎn)品，北京東洋機(jī)械公司是國(guó)內(nèi)以切割為主業(yè)的公司。來(lái)源：www.examda.com
3.5 間接加固法間接加固法是用增加構(gòu)件，增設(shè)支承點(diǎn)，以減小結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度，減輕被加固構(gòu)件的負(fù)擔(dān)，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力和提高其承載能力的加固方法。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠；缺點(diǎn)是使用空間會(huì)受一定影響。這種方法適用于梁、板、桁架、網(wǎng)架等水平結(jié)構(gòu)的加固。該法按支承結(jié)構(gòu)的變形性能，又分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種情況。剛性支點(diǎn)法是通過(guò)支承結(jié)構(gòu)的軸心受壓或軸心受拉將荷載直接傳給基礎(chǔ)或柱子的一種加固方法。彈性支點(diǎn)法是以支承結(jié)構(gòu)的受彎或桁架作用間接傳遞荷載的一種加固方法。