2017年钱塘论坛论文 高效全预应力粘结复合一体化加固混凝土结构成套技术研究----江苏省建筑科学研究院有限公司 顾瑞南

 摘 要： 钢筋混凝土结构加固存在着两大根本关键问题：一是“二次组合”;，新老结构不能共同工作；二是结构“二次受力”;，新增结构应力应变滞后。本文主张在土木结构、建筑、交通桥梁等工程中应积极以全预应力粘结复合一体化技术方法加固砼的梁、板、柱（墙）、节点等诸类结构构件，实现结构加固有效、加固高效之根本目的。
关键词：高效全预应力粘结复合一体化
1 概述    
由于混凝土结构存有诸多优势，在国内外的建筑工程中被广泛采用，它是建筑工程的主要和较重要的结构形式。又由于多种原因和各种需求，亦或出于安全、抗震等需要，须对既有混凝土结构进行加固改造。    
40余年来，笔者长期致力于“建筑结构的高效加固技术的研究”;。以避免加而不固，科学实现结构加固技术和方法的可行、行之有效、行之高效的根本目标。   
“高效全预应力粘结复合一体化加固混凝土结构成套技术研究"是近年笔者主要研究发明的一整套高效加固混凝土结构技术，加固用材可为钢板、碳板、型钢等；粘结用胶可为粘钢胶、粘碳纤维用胶。在多项工程中经过充分实践检验，科学、高效、安全、可靠，且可解决混凝土结构的梁、板、墙、柱及节点的所有结构构件的加固改造需求问题，本文拟作简介。此项技术近年还在城市桥梁结构检测鉴定与加固改造技术中进行了相应研究如专题应用研究。
2 混凝土加固结构的关键问题    
混凝土加固结构的方法有多种多样。而其中主要有两类：一种是混凝土加大截面为主（传统的），另一种是钢结构加固（型钢法、钢板法、钢绞线体外预应力等）。当然，现在还有粘碳纤维布、碳纤维板等方法（具有构件自重轻、薄、便等特点）。   
 其实这些方法对加固结构来讲，都存在着两大根本关键性问题，当然这也是由于加固结构的根本特征和性质所决定的。这客观存在的关键问题是什么呢？第一个存在的问题是"二次组合"问题，既有结构是早已存在之建筑上的老结构。而加固结构是新增结构之部件，新老结构间是事实上的二次组合，而不易合为一体协同工作。其结构间的粘结界面粘结不牢，易相互产生错动而形成新老结构不能共同工作之突出问题。    
第二"二次受力"问题，原结构已处实际受力状态，新加结构是二次受力结构，其应力应变滞后之矛盾，致使新增结构材料不能充分利用（如有时需加固结构已是开裂破坏，实际结构已是处于高应力状态的结构构件）。此两问题是加固结构存在的关键主要问题，也是两点弊端，实际工作中应予以克服和消解。3 加固技术措施    
对结构加固的此两大关键问题，如何克服和消解呢？采用的高效技术措施是：
1.对"二次组合"的加固结构问题其相应对策是在新老粘结界面的粘结选择化学胶粘剂和机械锚栓或闭合环箍之双措施进行（粘钢法为主），外加防护层或涂刷防锈剂，以增加新增构件的安全耐久性。其中，对于结构目的重在进行纵向要求的加固，亦适度增加横向围合的腰箍，以保证锚固更加有效。对于结构目的重在进行横向的加固，更应加强环向闭合。
这样不论是对研究的结构构件，还是实际加固的结构工程，经过多次专门进行界面的拉拔粘结检查验证或测试，实际粘结界面均未失效，而破坏均出现在结构基层的混凝土内。可见对新老结构加固应该采用化学胶粘剂与机械围合双措施，可永保加固有效而不失效（双保险）。    
2.对二次受力的加固结构问题及相应对策是对新增结构构件采用施加预应力措施进行加固，以解决新增构件应力应变滞后结构不能充分利用的问题。通过对新增结构进行预应力的施加，（可施加预拉应力，亦可施加预压应力），并力求较准确控制预应力度，使新老结构应力、应变协同平衡（新增结构构件施工时即可瞬及实现与原来结构处于同等的应力状态，以使新增结构构件充分利用-----用足用好）。    
为能准确控制加固结构的预应力度，对原结构性能和状态要进行现场实测，确定实际受力作用荷载，结构实际变形（如挠度）等以对实际加固时的控制提供依据。实际加固时还可多措施并举，（如卸荷加固、主被动预应力、预应力适度超张、补张等）措施进行，以确保加固高效。
现在实际工程多数加固是没有采用预应力进行加固，而这种加固实际是没有多大加固效果的，而且反而增加了结构的自重荷载，适得其反，关键是同时双措施进行加固处理。
4 加固梁、柱结构设计示例
1.梁的加固如加固幅度远大于规范规定的限值时，可视同加固如双筋梁设计进行，如图1。

2.柱的加固如框架中柱，且有填充墙时，如图2，可设计为预压应力钢板加固。

5 结构加固试验研究    
近年来，我院在省级重点实验室不断进行了大量的此成套加固技术的系统性实验研究，取得了大量结构加固试验研究数据积累和成功加固经验。加固中不仅能做到可实效控制，而且实现可靠高效控制。1.对江苏某开发区的大型厂房吊车梁要求提载加固改造的设计、研究，业主要求承载能力由原设计10t提高至30t。试验梁加固如图1所示。试验梁与加固梁的对比试验结果如下表1。