3、幾種加固方法的比較
3.1擴(kuò)大截面法
這種加固方法是通過增大受力面積來(lái)提高結(jié)構(gòu)的承載力,一般用在一些較小且對(duì)凈空沒要求不高的結(jié)構(gòu)中。這種方法雖然具有成本較低的優(yōu)點(diǎn),但是增加了原結(jié)構(gòu)的自重,同時(shí)減小了凈空,工期長(zhǎng),有很大的局限性。目前,在較大的工程中很少用。
3.2粘鋼法
在用鋼板加固時(shí),一般將鋼板貼在被加固的結(jié)構(gòu)受力部位的外邊緣,同時(shí)封閉粘貼部位的裂縫和缺陷,約束混凝土的變形。粘鋼法加固的特點(diǎn):①既可提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,又可提高剛度;②適應(yīng)結(jié)構(gòu)(鋼結(jié)構(gòu))又粘又鉚,適應(yīng)節(jié)點(diǎn)加固;③延伸率大,適應(yīng)沖擊、振動(dòng)結(jié)構(gòu)加固;④鋼板表面處理要求嚴(yán)格,粘結(jié)面易生銹;⑤厚鋼板端點(diǎn)處應(yīng)力集中,混凝土易剝離。
由上述可知,采用這種方法加固必須注意幾點(diǎn):①對(duì)鋼板的尺寸要求很嚴(yán)格??箯潟r(shí)宜薄點(diǎn),以保證它和原結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào);抗剪時(shí)不僅宜厚點(diǎn),而且在錨固時(shí)應(yīng)使端部鋼板延伸到應(yīng)力較小區(qū),防止應(yīng)力集中造成對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的損害;②貼完后,必須對(duì)鋼板邊緣裂縫進(jìn)行處理;③還要對(duì)鋼板進(jìn)行防腐處理,這也是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)。所以其造價(jià)很高,而且它的使用范圍還有一定的局限性,一般只用在剛度要求很嚴(yán)格的地方。
3.3FRP復(fù)合材料法
FRP復(fù)合材料法加固的特點(diǎn):①高強(qiáng)度、高彈模,厚度薄、重量輕;②材料可任意長(zhǎng)度,任意交叉,適應(yīng)任意曲面和任意形狀結(jié)構(gòu);③耐腐蝕,抗疲勞性能好;④施工簡(jiǎn)便,與混凝土結(jié)合密實(shí);⑤材料防潮要求嚴(yán)格,且不宜加固節(jié)點(diǎn)區(qū)域。
在目前的FRP材料加固市場(chǎng)中,碳纖維占的比例最多。碳纖維是一種導(dǎo)電、易發(fā)生脆性破壞的材料,可以承受很大的靜載,但在絕緣性要求很高的電氣化鐵路、地鐵及隧道工程中,不宜采用;同為高強(qiáng)高彈模的芳綸纖維不存在這樣的局限,能經(jīng)常承受沖擊載荷,芳綸纖維的極限破壞形式為塑性破壞,而且還是它的優(yōu)勢(shì)所在,其在抗剪方面也有很大的優(yōu)勢(shì),在加固墩子時(shí)一般也是利用它優(yōu)異的抗剪性能,但芳綸纖維在裁剪時(shí)須用專門的陶瓷剪刀。
4、FRP復(fù)合材料的選擇
4.1環(huán)境影響
在高堿度和高潮濕度的地區(qū),宜選擇碳纖維復(fù)合材料,不宜選擇玻璃纖維復(fù)合材料;在溫度變化較大的地區(qū),玻璃纖維的熱膨脹系數(shù)與混凝土相似,宜選擇玻璃纖維;玻璃纖維和芳綸纖維是良好的絕緣體,而碳纖維是可導(dǎo)電體,為避免鋼筋的潛在電流腐蝕,碳纖維材料不應(yīng)與鋼筋直接接觸。
4.2荷載影響
對(duì)于經(jīng)常承受沖擊或振動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu),應(yīng)優(yōu)先選擇芳綸纖維和玻璃纖維復(fù)合材料,它們的韌性、抗沖擊性能都比碳纖維復(fù)合材料好;對(duì)于要求耐蠕變和疲勞的結(jié)構(gòu),應(yīng)優(yōu)先選擇碳纖維復(fù)合材料,碳纖維材料耐蠕變和疲勞的能力比芳綸纖維和玻璃纖維材料好得多。
4.3保護(hù)層影響
保護(hù)層的厚度和類型應(yīng)根據(jù)FRP復(fù)合材料的要求選擇。對(duì)環(huán)境的抗力(如潮濕、溫度、沖擊、曝曬等)、施工現(xiàn)場(chǎng)抗力、人為破壞的抗力等,應(yīng)采取有效的保護(hù)措施,以免使FRP復(fù)合材料的力學(xué)性能減退。保護(hù)層通常采用兩種方法:①在FRP復(fù)合材料外加厚樹脂膠層,提供有彈性的保護(hù)層;②在FRP復(fù)合材料外粉抹一層高強(qiáng)水泥砂漿,保護(hù)FRP復(fù)合材料不受損害。
5、結(jié)語(yǔ)
在我國(guó),自現(xiàn)在及今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期,各類橋梁及房屋建筑結(jié)構(gòu)的維修、加固、改造將成為建設(shè)工程的側(cè)重點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)常用的加固方法主要有纖維布復(fù)合材料加固、粘鋼板、擴(kuò)大截面等方法,由上述分析可知,F(xiàn)RP復(fù)合材料加固法具有非常明顯的優(yōu)勢(shì),并且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益,必將在結(jié)構(gòu)工程中得到廣泛的應(yīng)用。