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【知識】混凝土結構修復加固設計的基本原理

混凝土結構修復加固設計的基本原理

來源：互聯網作者：君士發布日期：May 6, 2016 閱讀次數：2953 收藏打印

混凝土結構的修復加固設計是對混凝土結構實施修復與加固達到預期的最重要環節，我公司課題組通過研究總結，修復加固設計應堅持的基本原則如下：
1．混凝土結構的修復加固設計應由富有經驗的專業人士承擔
混凝土結構是否需要修復加固，應經結構可靠性鑒定，專家依據有關規范規程標準提出鑒定，鑒定意見書可做為混凝土結構加固設計的依據之一。由于混凝土結構修復加固設計所面臨的不確定因素遠比新建工程多而復雜，況且還要考慮業主的種種要求，因此，承擔修復加固設計的人員除具有較強的結構理論、明晰的結構概念外，還應具備較為豐富的工程經驗才能夠全面系統地分析問題，提出較為合理的修復結構加固設計方案，實現修復加固的目的。并不是一般的結構工程師都能做好加固設計，新建筑設計做的好的工程師，經過一定研究和工程實踐后才有可能做好加固設計。
2．修復加固設計應處理好構件與結構、局部與整體、臨時與永久的關系
當某些構件不滿足要求時必須進行加固，但結構體系的加固往往會被忽視，加固設計人員應從整個結構體系安全的角度考慮。當個別構件加固不影響整體結構體系的受力性能時，可進行局部加固；結構整體不滿足要求時，應對結構進行整體加固；臨時加固的要求可以適當降低一些。
混凝土結構的修復加固應在盡量少停產、不影響或少影響工作和生活的條件下進行。
3．修復加固的實施必須有科學的先后順序
通常應先治理后加固。由高溫、高濕、凍融、冷脆、腐蝕、振動、溫度應力、收縮應力、地基不均勻沉降等原因造成的結構損壞，在加固時，應采取有效的治理對策，從源頭上消除或限制其有害作用，正確確定加固處理時機，使之不致對加固后的結構重新造成損壞。
混凝土結構的修復加固一般應先卸載或部分卸載，卸載后按一定順序實施加固。一般而言，應先加固后拆除；先加固后開洞；先基礎后柱、梁和板；先重要構件，后次要構件，最后做好保護與防護。
4．加固設計還應注意復核混凝土結構的抗震能力，做好抗震加固設計
地震區的結構或構件加固，除應滿足承載力要求外，還應復核其抗震性能。結構加固后不應存在因局部加強或剛度突變而形成新的薄弱部位，同時還應考慮結構剛度增大或變化而導致地震作用效應的增大或變化的影響。
在進行抗震加固設計時還注意以下一些問題：結構的剛度和強度的分布要均勻，避免出現新的薄弱層；豎向構件要連續，保證傳力途徑明晰與簡單直接；增強構件或加固原有構件，均要考慮減少整個結構扭轉效應的可能性；加強薄弱部位的抗震構造；要使結構的受力狀態更加合理，防止構件發生脆性破壞，消除不利于抗震的強梁弱柱、強構件弱節點等不良受力狀態；考慮建設場地的影響；加固后的結構要選擇地震反應小的結構體系；對原有的不合理結構體系、傳力途徑等應盡量進行改良。
5．采用成熟的結構修復加固改造方法與技術，這是公司課題組研究的重點
在混凝土結構改造或修復加固設計時，要注意選用新材料、新工藝、應用成熟的新技術。應注意，必須采用經過正式鑒定的技術和產品，對于其它一些新產品和新技術應經過慎重研究和試驗確定可靠后方可采用。
具體加固方法的選用參見我公司論文《混凝土結構修復加固方法的選擇》。
6．消除被加固結構的應力、應變滯后現象
為適應被加固結構應力應變滯后現象，較為充分地發揮后加部分的潛力，加固結構所用鋼材，一般應選用比例極限變形較小的低強度（I、II級）鋼材。為提高二次組合結構結合面的粘結性能，保證新舊兩部分能整體工作共同受力，加固結構所用水泥及混凝土要求收縮性小、最好微膨脹、與原構件的粘結性好、早期強度高，對加固結構所用化學灌漿材料及膠粘劑，要求粘結強度高、可灌性好收縮性小、耐老化、無毒或低毒。
從受力情況分析，加固結構的新加部分，因應力、應變滯后而不能充分發揮其效能，尤其是當結構工作的應變應值較高時，受壓構件和受剪構件，往往會出現原結構與后加部分先后破壞的各個擊破現象，致使結構加固效果很不理想或根本不起作用，相反，加固時若進行卸荷，情況則不同，由于應力、應變滯后現象得以降低乃至消失。破壞時新舊兩部分就可同時進入各自的極限狀態，結構總的承載力可顯著提高。
卸荷加固承載力的計算，原則上仍按二次受力進行，但當卸荷達到一定程度，可近似簡化為按一次受力組合結構計算，特別是以鋼筋為主要承力的受拉、受彎及大偏心受壓構件。
卸荷可以是直接卸荷，也可以是間接卸荷。直接卸荷是全部或部分直接搬走作用于原結構上的可卸荷載；間接卸荷是用反向力施加于原結構，以抵消或降低原有作用效應。直接卸荷直觀、準確，但可卸荷載量有限，一般只限于活荷載；間接卸荷量值無限，甚至可以使作用效應出現負值，間接卸荷有楔升卸荷和頂升卸荷，前者以變形控制，后者以應力控制。預應力加固法與卸荷合二為一，是將結構所受荷載，通過預應力手段部分地轉移到新加結構上的一種方法。
7.加固設計與新建筑的結構設計有很大的不同，應區別對待
加固設計計算時，可考慮樓面活荷載的折減，鋼筋混凝土現澆板的梁，核算其受彎承載力時，跨中應考慮現澆板有效受壓翼緣寬度，跨中和梁端受壓區鋼筋的雙筋梁作用框架梁核算端部承載力和裂縫時的彎矩值應取柱邊值而不應取柱中值，各構件混凝土強度應按檢測的實測值換算為設計值取用，采用計算機軟件做整體內力分析后，必須對構件做局部驗算。
8.力求與施工單位進行配合

進行加固設計時，力求與承擔施工的單位進行配合，根據該施工單位的經驗和水平確定更合理的設計實施方案。如果在設計時不能確定施工單位，開工之前應就設計中的構造做法和施工要求與施工單位作交底和討論，必要時進行方案調整和修改設計，以確保工程質量和降低造價。

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