文章编号:100926825(2007)1120100202建筑结构加固技术及发展趋势收稿日期:2006211201作者简介:秦晓芳(19772),女,助理工程师,焦作市兴城建筑有限公司,河南焦作 454100赵艳敏(19782),女,助理工程师,河南省水利第一工程局漯河淮河建安公司,河南漯河 462000秦晓芳 赵艳敏摘 要:从粘贴纤维复合材料加固、钢丝网水泥砂浆(或复合砂浆)加固、纤维复合材料的嵌入式加固及预应力纤维复合材料加固四方面论述了当前新加固技术的特点和现状,展望了未来加固技术的发展趋势,指出各种加固方法应优势互补,为建筑物加固提供切实可靠的技术支持。
关键词:加固技术,建筑结构,发展趋势中图分类号:TU399文献标识码:A 据保守估计,我国现有的60多亿m 2房屋建筑面积中,40%以上需要分期分批地进行鉴定和加固。
可见对建筑结构进行补强加固已成为建筑行业的一个重要分支,在现代社会中对建筑结构的补强加固技术进行开发研究已显得非常必要,且具有重要的社会效益和巨大的经济效益。
1 加固技术的研究现状1.1 粘贴纤维复合材料加固法研究现状在粘贴纤维复合材料加固法中,以粘贴碳纤维布加固法研究较多,较为成熟。
其中赵彤、谢剑等著有《碳纤维布补强加固混凝土结构新技术》一书,中国工程建设标准化协会也编写了《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》。
粘贴其他纤维复合材料加固法虽也有研究但比较少。
在纤维加固混凝土抗弯、剪构件研究领域中,主要以模型试验为立足点,在理论上进行解析分析的同时,结合试验数据的规律分析,进而提出纤维布加固混凝土梁、板结构承载能力简化计算公式,并讨论了待加固结构的配筋率、配箍率、剪跨比、混凝土强度、截面刚度及加固材料强度、刚度对加固效果的影响;不同纤维数量对破坏形态的影响;通过对各级荷载下裂缝宽度及开展高度的调查、统计,分析粘贴纤维布对裂缝开展的影响等。
在纤维对柱(或墩)加固的研究中,主要进行了纤维加固混凝土柱的受压力学性能研究;纤维加固混凝土柱的正截面承载力性能研究;纤维加固混凝土柱的抗震性能研究;构件的截面形状(圆柱和方柱)对纤维加固混凝土柱增强效果的影响等,其中加固材料以碳纤维材料为最多,近年来也逐步开始对芳纶纤维加固混凝土柱展开研究。
目前的研究表明:用纤维布加固后,混凝土柱极限承载力与延性有明显增大,增大效果与纤维品种、规格、用量、纤维布粘贴方式、纤维布条带间距等因素有关。
1.2 钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固法研究现状钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固法是在结构构件表面铺上钢丝网或钢筋网,用复合砂浆(或水泥砂浆)和抗剪锚钉作为保护和锚固,使其共同工作,整体受力,从而提高结构承载力的一种加固方法。
该方法早期仅用于一般的裂缝控制。
在Andrews 和Sharma 将钢丝网水泥作为结构修补材料对钢筋混凝土梁进行修复和补强进行了最初的研究之后,该方法以其施工简单、施工质量容易保证、经济效益好、价格便宜、具有较好的耐火性和耐久性、且节省大笔维修费用等诸多优点,在国内外加固行业越来越受到重视。
目前国内已将该项技术用于下水管道的内补维修、大坝防渗面板的加固及水库泄洪闸墩的加固等。
1.3 预应力纤维复合材料加固法研究现状在建筑结构表面直接粘贴纤维材料的加固方法虽然对结构的极限荷载有明显提高,但对其开裂荷载和屈服荷载提高均不大,主要原因在于构件在正常使用阶段纤维材料的应力远远滞后于钢筋的应力,限制了纤维材料的发挥。
为了解决此问题,充分发挥纤维材料的性能,研究人员采用了对纤维材料预先施加预应力,再粘贴到建筑结构的表面,即预应力纤维加固方法。
试验研究表明:预应力纤维加固方法在提高构件的抗弯承载能力、整体刚度、疲劳寿命、降低构件挠度等方面都有明显的作用。
在国外,研究的主要内容包括对预应力的施加方法、锚固方式、预应力施加最大值、预应力损失等。
当前预应力的施加方法主要有反拱法、外部张拉法及利用纤维布与混凝土梁之间的相互作用施加预应力的方法等。
近些年,一些国内学者对预应力碳纤维布加固混凝土受弯构件进行了试验研究。
湖南大学尚守平教授进行了9根简支梁试验,研究了碳纤维布预应力水平对试件的抗弯刚度、开裂荷载、极限承载力及延性方面的影响。
清华大学的叶列平教授和湖南大学尚守平教授还对预应力碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺进行了研究。
1.4 纤维复合材料嵌入式加固法研究现状嵌入式加固法是一种通过粘结材料将加固材料嵌入加固构件表面预先凿好的槽中,使之与加固构件形成整体,从而改善结构性能的加固方法。
与传统的加固方法相比,嵌入式加固法除具有粘贴FRP 材料加固法具有的优点外,还具有FRP 材料与原结构粘结性能较好、可以防止火灾对FRP 材料的破坏、可以有效地进行负弯矩加固、可以充分利用FRP 材料得到强度、能有效提高结构构件的极限承载力等优点。
可见纤维筋嵌入式加固法是一种非常好的加固方法,此加固法在国外已成为纤维材料加固技术研究的热点,已经运用于桥梁、混凝土结构、砌体结构、木结构的加固中,且加固效果良好,但在国内较少运用于实际工程,且研究也较少。
从已有国外研究成果来看,嵌入式加固法对提高结构的极限承载力效果显著,但对开裂荷载及屈服荷载影响不大。
在国外,对嵌入式加固法进行了抗弯试验、抗剪试验及粘结影响因素的研究。
国内研究较少,李荣、滕锦光等对嵌入式FRP 板条—混凝土界面粘结性能进行了试验研究,得出嵌入式FRP 筋或板条与混凝土界面的粘结性能受到FRP 种类、FRP 表面形状、槽尺寸、槽内填充材料的种类及性能、混凝土强度等诸多因素的影响。
2 建筑结构加固技术的发展趋势2.1 钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固法的发展趋势用钢丝网复合砂浆(或水泥砂浆)加固钢筋混凝土结构,虽然・岩土工程・地基基础・文章编号:100926825(2007)1120101203灰关联分析法在岩质边坡稳定性分析中的应用3收稿日期:2006211230 3:唐山市重点实验室资助项目(项目编号:04362301B -5)作者简介:许芸芸(19742),女,硕士,讲师,唐山学院土木工程系,河北唐山 063000吴晓红(19762),女,讲师,唐山学院土木工程系,河北唐山 063000许芸芸 吴晓红摘 要:采用灰关联分析方法对影响岩质边坡稳定性的17种因素进行了分析,通过具体工程实例的计算,得出影响岩质边坡稳定性的各种因素的主次关系,为岩质边坡分析中应重点考虑的影响因素提供了依据。
关键词:岩质边坡,稳定性,影响因素,灰关联分析中图分类号:TU457文献标识码:A引言边坡岩体,由于岩性及构造特征的复杂性,决定了影响边坡稳定性的因素很多。
各种因素的影响程度是边坡稳定性研究中的重要内容。
在边坡稳定性分析中,通过各种试验和测试手段取得有关参数,在理论分析的基础上做出边坡稳定性评价。
然而,由于受到各种客观条件的限制,不可能将各种影响因素全部反映到边坡稳定性分析中来。
如何从众多的因素中确定影响边坡稳定性的主次关系,是边坡研究中的重要课题。
1982年我国著名教授邓聚龙首次提出灰色系统理论,灰色关联分析应运而生。
灰色关联分析作为一种系统分析技术,是分析系统中各因素关联程度的方法,或者说是对系统动态过程发展态势的量化比较分析的方法。
由于这种方法能使灰色系统各因素之间的“灰”关系“白”化(清晰化),所以把它称之为灰色关联分析,简称关联分析。
已有20多年的研究历史,但在土木工程中的应用仍处于开创性研究阶段,国内在这方面的研究更属刚起步。
但用无机复合砂浆(或水泥砂浆)粘贴钢丝网加固钢筋混凝土构件的方法,比起用有机胶做粘结剂的方法有其独有的优势(砂浆与基材间有更好的相容性、协调性、相互渗透性,而且比有机加固片材抗老化、耐火、耐久性更好),其应用前景较好。
2.2 纤维复合材料加固法的发展趋势纤维复合材料加固法引入我国时间还很短,但已显著地显现出其优势,成为科研院所、大专院校研究的热点,并得到了广泛的实际应用。
尤其是粘贴纤维加固法较成熟,应用也比预应力纤维加固法及嵌入式纤维加固法广泛。
根据研究现状,这三种纤维加固方法有待解决的共同问题主要有以下几方面:1)纤维材料加固构件的长期受力性能的深入研究;2)纤维材料对节点加固性能的研究;3)用纤维加固的结构在较高温度下强度严重退化,如何改进加固材料性能和加固构件的防火耐温措施是有待研究的课题;4)加强非碳纤维(玻璃纤维、芳纶纤维)材料加固构件的试验及理论研究;5)抗疲劳加固问题的理论研究;6)如何简化施工工艺,加强质量保证,降低工程造价是一件十分紧迫的事情。
纤维嵌入式加固法在国外研究较多,在国内则刚刚起步,其有待研究的问题较多,主要有加大纤维嵌入式加固法的试验及理论研究、新型粘结材料的研究、粘结材料对界面粘结能力的研究、界面粘结破坏及劈裂破坏时截面受弯承载力的研究等。
3 结语对既有建筑物进行加固是未来建筑行业的热点,搞好加固技术的研究开发及应用,确保加固质量可靠显得尤为重要。
近几年来随着科技发展,出现了新的加固材料和加固方法,并且这些技术具有明显的优势,得到了广泛的应用,但并不能说明,新方法新技术就可以取代传统的方法。
在发展新技术的同时,应做好各种加固方法的优势互补,各种加固材料的取长补短,做好加固技术的开发,为建筑物加固提供切实可靠的技术支持。
参考文献:[1]文明才.建筑结构加固技术及发展趋势[J ].湖南城市学院学报,2005,14(3):29230.[2]李安勇.混凝土结构加固工艺的现状和未来[J ].苏州城建环保学院学报,2000,13(1):44245.[3]宋中南.我国混凝土结构加固修复业技术现状与发展对策[J ].混凝土,2002(10);27228.[4]姚 谏.纤维复合材料加固混凝土结构新技术研究进展[J ].科技通报,2004,20(3):88289.[5]段世昌.FRP 嵌入式加固法(NSM )研究与应用现状[J ].建筑技术开发,2005,32(12):21222.[6]王长锴.碳纤维加固混凝土结构技术性能的分析及应用[J ].山西建筑,2005,31(12):47248.R einforcement technology of building structure and development trendQIN Xiao 2fang ZHAO Yan 2minAbstract :From four aspects :bonding composite fiber material ,wire mesh cement mortar ,near 2surface mounted FRP reinforcement and presstressed composite fiber material characteristics of new reinforcement technology of building structure and their development situations are discussed.Author points out various reinforcement methods should take advantage of each other ’s strengths to provide reliable technical sup 2port for practice.K ey w ords :reinforcement technology ,building structure ,development trend。