3、幾種加固方法的比較
3.1擴大截面法
這種加固方法是通過增大受力面積來提高結構的承載力,一般用在一些較小且對凈空沒要求不高的結構中。這種方法雖然具有成本較低的優(yōu)點,但是增加了原結構的自重,同時減小了凈空,工期長,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,一般將鋼板貼在被加固的結構受力部位的外邊緣,同時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:①既可提高結構強度,又可提高剛度;②適應結構(鋼結構)又粘又鉚,適應節(jié)點加固;③延伸率大,適應沖擊、振動結構加固;④鋼板表面處理要求嚴格,粘結面易生銹;⑤厚鋼板端點處應力集中,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:①對鋼板的尺寸要求很嚴格??箯潟r宜薄點,以保證它和原結構的變形協(xié)調;抗剪時不僅宜厚點,而且在錨固時應使端部鋼板延伸到應力較小區(qū),防止應力集中造成對結構承載力的損害;②貼完后,必須對鋼板邊緣裂縫進行處理;③還要對鋼板進行防腐處理,這也是一項長期的任務。所以其造價很高,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格的地方。
3.3FRP復合材料法
FRP復合材料法加固的特點:①高強度、高彈模,厚度薄、重量輕;②材料可任意長度,任意交叉,適應任意曲面和任意形狀結構;③耐腐蝕,抗疲勞性能好;④施工簡便,與混凝土結合密實;⑤材料防潮要求嚴格,且不宜加固節(jié)點區(qū)域。
在目前的FRP材料加固市場中,碳纖維占的比例最多。碳纖維是一種導電、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;同為高強高彈模的芳綸纖維不存在這樣的局限,能經常承受沖擊載荷,芳綸纖維的極限破壞形式為塑性破壞,而且還是它的優(yōu)勢所在,其在抗剪方面也有很大的優(yōu)勢,在加固墩子時一般也是利用它優(yōu)異的抗剪性能,但芳綸纖維在裁剪時須用專門的陶瓷剪刀。
4、FRP復合材料的選擇
4.1環(huán)境影響
在高堿度和高潮濕度的地區(qū),宜選擇碳纖維復合材料,不宜選擇玻璃纖維復合材料;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,而碳纖維是可導電體,為避免鋼筋的潛在電流腐蝕,碳纖維材料不應與鋼筋直接接觸。
4.2荷載影響
對于經常承受沖擊或振動荷載的結構,應優(yōu)先選擇芳綸纖維和玻璃纖維復合材料,它們的韌性、抗沖擊性能都比碳纖維復合材料好;對于要求耐蠕變和疲勞的結構,應優(yōu)先選擇碳纖維復合材料,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保護層影響
保護層的厚度和類型應根據(jù)FRP復合材料的要求選擇。對環(huán)境的抗力(如潮濕、溫度、沖擊、曝曬等)、施工現(xiàn)場抗力、人為破壞的抗力等,應采取有效的保護措施,以免使FRP復合材料的力學性能減退。保護層通常采用兩種方法:①在FRP復合材料外加厚樹脂膠層,提供有彈性的保護層;②在FRP復合材料外粉抹一層高強水泥砂漿,保護FRP復合材料不受損害。
5、結語
在我國,自現(xiàn)在及今后相當長的一段時期,各類橋梁及房屋建筑結構的維修、加固、改造將成為建設工程的側重點。目前國內常用的加固方法主要有纖維布復合材料加固、粘鋼板、擴大截面等方法,由上述分析可知,F(xiàn)RP復合材料加固法具有非常明顯的優(yōu)勢,并且具有良好的經濟效益,必將在結構工程中得到廣泛的應用。