钢筋混凝土梁加固方法解析

吕圆芳

（陇东学院，甘肃 庆阳 745000）

钢筋混凝土梁加固方法解析

吕圆芳

（陇东学院，甘肃 庆阳 745000）

建筑物在建造和使用过程中，其结构或构件受到多重因素的作用和影响，不能完全满足安全性、使用性、耐久性的要求，有时甚至会严重危及建筑结构的安全，往往需要采用补强加固的方式来解决上述问题。详尽阐述了钢筋混凝土梁构件的传统加固方法（包括加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、预应力加固法、增设支点加固法和托梁拔柱加固法）以及纤维增强复合材料（F RP）加固方法（包括非预应力FRP和预应力FRP加固方法），通过分析，指出预应力FRP加固方法具有更好的实际应用效果，因而是今后需重点加以研究的钢筋混凝土梁加固方法。

钢筋混凝土梁 加固方法 FRP加固

前言

建筑物随着使用年限的增加，受到多重因素影响，如各类灾害影响、环境侵蚀、结构功能改变及设计不良或施工失误等，其结构和构件的性能已不能继续满足功能要求，因而需要进行必要的结构补强加固，使其重新恢复使用功能。因此，对钢筋混凝土梁加固方法的研究具有重要意义。下面，笔者对钢筋混凝土梁的传统加固方法以及纤维增强复合材料（FRP）加固方法的研究情况进行概述，以便为钢筋混凝土梁的加固提供参考。

1. 筋混凝土梁加固方法的重要性

钢筋混凝土在正常使用的过程中，常常会暴露在外界环境中，并且受到各种各样的荷载作用，因此，难免会产生一定程度地损伤。此外，结构在施工或使用过程中由于变更房屋的使用功能也容易导致结构局部相应构件出现损伤甚至破坏，为了充分保证人民群众生命财产安全，对损伤构件或极易出现损伤的构件进行适当的加固是必需的。钢筋混凝土梁是钢筋混凝土结构中的重要承载构件，当其承载力不能满足预定的承载能力及正常使用要求时，必须进行补强加固，才能保证构件的可靠和安全使用[1]。我国已有建筑的加固方法很多，如加大截面加固法、增设支点加固法、预应力加固法、粘贴钢板加固法、喷射混凝土技术加固法等，这些方法在我国已经长期大量使用，取得了很多成熟的经验。在传统的结构加固方法中，加大截面加固法和粘贴钢板加固法由于其工艺简单、适应面广、操作简单等优点在实际工程中得到了广泛运用。此外，由于碳纤维本身具备的非常优良的材料特性，碳纤维布(Carbon Fiber Sheet (CFS))从20世纪90年代开始作为一种新型的材料被成功应用于加固钢筋混凝土梁、板、柱以及结点，而且还可应用于抗震防灾及公路的修补。

2常用传统加固方法

钢筋混凝土梁的加固方法种类各异，在决定加固方法时，应充分考虑量的耐久性、可靠性以及使用功能，并结合构件的特点，按加固效果可靠、施工简便、经济合理的原则进行综合分析后确定。当遇到静力加固时必须考虑构件的二次受力问题，加固重点应该侧重于构件承载力的提高，若是抗震加固则不必考虑结构二次受力，加固重点侧重于结构的延性和整体性。对于钢筋混凝土梁的加固主要分为2个方面，一是对已受损钢筋混凝土梁的加固，使其恢复原有承载力或超过原有承载力，另外是对完好无损的钢筋混凝土结构梁的加固，使其提高承载力，从而满足新的功能要求。目前常用的传统加固方法包括加大截面法、外包钢加固法、粘钢加固法、预应力加固法、增设支点加固法和托梁拔柱加固法等。张慎伟等利用AFRP材料加固钢筋混凝土梁进行抗弯性能静载试验，分析了试验梁的破坏过程、破坏特征、受力特点及影响因素（粘贴层数和配筋率），结果表明，粘贴AFRP材料可以明显增加钢筋混凝土梁的抗弯刚度，有效提高钢筋混凝土梁的抗弯承载能力和构件的延性。魏凝利用AFRP材料加固13根钢筋混凝土梁进行抗弯性能试验，结果表明，钢筋混凝土梁的极限承载力明显提高，且随粘贴AFRP材料层数的增加而增加，但提高程度与加固层数呈非线性关系。此外，在AFRP材料粘贴层数相同时，被加固梁的配筋率越低，其加固效果越明显。

3FRP加固方法

依据纤维类别，可以将FRP材料划分为以下几种：玻璃纤维（GFRP）、碳纤维（CFRP）、芳纶纤维（AFRP）和玄武岩纤维（BFRP）等类型。FRP材料因具有良好的比强度、比刚度、无腐蚀性、较好的耐热性、施工便捷等优点，同时又不增加构件自重和体积，使得该材料广泛应用于钢筋混凝土梁结构加固中。FRP加固钢筋混凝土梁是通过将FRP材料通过胶粘剂粘贴于梁构件表面作为梁的受拉部分或者包裹梁以环向约束的形式提高混凝土梁构件的抗力。FRP加固方法与传统加固方法相比，其具有如下优势：施工便捷、适用面广；加固后不增加构件尺寸且可设计性强；破损安全性好；抗腐蚀性及耐久性好；阻尼减震性好。FRP加固方法可分为非预应力FRP加固和预应力FRP加固。

2.1 非预应力FRP加固方法

非预应力FRP加固法的原理是把FRP材料利用连接胶粘贴到梁的表面，其中最为突出的问题是对高强高性能FRP材料的利用率非常低，FRP高强度的特点仅在梁中主筋屈服后才充分发挥出来，而在主筋屈服前，FRP所起的作用有限。因此，它对提高被加固梁的开裂荷载及屈服荷载作用不是十分明显，对钢筋混凝土梁在正常使用阶段的性能的改善也有限，其不足之处主要表现在加固利用率低、对梁的刚度等性能提高小、加固效果受梁构件的外观质量及胶粘剂性能的影响较大。在GFRP材料加固钢筋混凝土梁研究方面，王文炜利用GFR P材料对19根钢筋混凝土梁进行加固，试验结果表明，经GFRP材料加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力提高较多，加固效果明显；混凝土强度、配筋率、加固量、梁剪跨区或梁端有无锚固条对抗弯承载力有显著影响；加固量、剪跨比、锚固条、粘贴长度对钢筋混凝土梁的破坏形态也有影响。

2.2 预应力FRP加固方法

与非预应力FRP加固方法相比较，预应力FRP加固方法表现出更好的应用效果。首先，利用该方法能够重新调整原梁内力状态及其应力水平，实现对梁受拉钢筋的卸荷，部分或全部恢复梁变形，闭合裂缝。其次，利用该技术能够较大程度地减少FRP材料的应力滞后现象，充分发挥出FRP高强材料的加固效果。此外，从预应力施加情况中能直观反映出加固效果。目前对预应力FRP加固梁的受力性能已进行了大量试验研究，研究内容涉及构件的抗弯、抗剪、抗压、抗震的性能和粘贴方式、锚固技术、粘贴材料、耐久性等方面。亓涛进行了CF RP加固钢筋混凝土梁抗弯性能的试验，研究分析了CFRP初始预应变和加固量对梁受力性能的影响。结果表明，采用CFRP加固方法显著提高了钢筋混凝土梁的承载力，延缓了裂缝的发展速度，且相同荷载下加固梁的挠度明显小于未加固梁。程东辉等研究了持荷状态下CFRP加固钢筋混凝土梁弯剪区段的性能，试验结果表明，持荷状态下CFRP加固钢筋混凝土梁斜截面能够抑制裂缝的产生和发展，从而提高斜截面受剪承载力。

4. 结语

随着加固技术的不断发展与完善，更多轻质高强的建筑材料被应用到工程中，同时钢筋混凝土梁加固方法更加成熟，尤其是预应力FRP加固方法可以充分利用FRP的高强度性能，改变了钢筋混凝土梁的破坏模式并显著提高其极限承载力，能够满足钢筋混凝土梁正常使用极限状态的要求，因而具有广阔的应用前景。今后，需要在粘结界面的剥离破坏机理、合理有效的锚固方法、胶粘剂（结构胶）的性能等方面进一步加强研究，以便使钢筋混凝土梁加固方法更加完善。

[1]冯杰. CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝宽度与刚度的计算方法[D].郑州大学,2013.

[2]柯昌君,朱淳钊. 钢筋混凝土梁加固方法研究[J]. 长江大学学报(自科版),2015,01:66-69+6.

[3]张准. 碳纤维布加固预应力混凝土梁的设计方法研究[D].同济大学,2007.

[4]邓朗妮,陈华,张鹏. 预应力CFRP板加固混凝土梁正截面受弯承载力的计算方法研究[J]. 建筑科学,2009,03:74-77.

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1007-6344（2015）11-0051-01