钢筋混凝土柱加固技术在土木工程施工中的应用
范超奇
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范超奇,. 钢筋混凝土柱加固技术在土木工程施工中的应用[J]. 中国土木工程,2024.4. DOI:10.12721/ccn.2024.157032.
摘要: 传统单一使用混凝土材料进行建筑物的柱体建设工作时,可能会因为混凝土自身性质的问题,出现结构裂缝。还有可能导致柱体的抗侧力、承载力不足,引发安全隐患。基于此,施工人员在新时期全面落实土木工程施工任务时,会根据建筑物柱体的实际用途,给出钢筋混凝土柱的加固计划。本文当中就对现阶段常见的几种加固方法的操作原理、适用范围进行介绍,并简述了工作过程中的注意事项。
关键词: 土木工程;钢筋混凝土柱;加固技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157032
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土木工程施工环节中,单独使用混凝土可能无法满足新时期人们对建筑物的使用需求。因此,施工人员会考虑建设钢筋混凝土柱,依托钢筋材料的使用性能,达到加固建筑物的目的。但由于实际可以使用加固技术种类有很多,应注意结合实际情况选出最佳的加固方案,还要严格规范施工人员的现场作业行为。

1.在土木工程施工中使用增大截面加固技术

1.1基本应用思路

建设钢筋混凝土柱时,加固技术中最常见的就是增大截面加固技术。原理就是通过在合适的位置上增加建筑物的截面积,根据建筑物的造型结构特点,合理提升建筑物的强度等级。保证在受到应力作用后,建筑物依然具有安全性、稳固性的特征。现阶段,实际增加截面时,可以采用四周包裹、单面加固和双面加固等不同形式。四周包裹是在柱四周浇筑混凝土,在主要承受轴向力的结构应用较多,单面或双面主要针对同时承受较大弯矩的柱结构,在主受力面进行增大。特别在抗震设防地区,这可使原来的强梁弱柱变为有利于抗震的强柱弱梁结构。

1.2操作注意事项

增大截面法加固柱与普通混凝土构件在受力性能上有所不同,这是因为在增大截面加固时,一般无法进行完全卸载,被加固柱在加固前已经承受荷载,截面内已经产生了一定的应力和应变。新加部分在加固后并不能立即分摊原已施加于被加固柱上的荷载,而只能是在新增荷载作用下才开始与被加固柱共同工作,承担荷载。这样加固后新加部分的应变始终滞后于原柱,当被加固柱达到极限状态时,新增加钢筋和混凝土性能无法得到充分发挥,直接带来后加固材料的利用率不高的问题。说明加固之前混凝土柱的应力水平越高,加固效果就越差。这是施工人员要关注的重点问题,需要及时从应力水平的问题上展开分析,判断是否适宜在实际工程中推广这项加固技术。

2.在土木工程施工中使用外包钢加固技术

2.1基本应用思路

在原有的混凝土柱体结构表面包裹一层钢板,延长柱体的使用寿命,提升使用性能,是新时期土木工程建筑物加固施工环节中使用效果相对较好的一种方法。这种施工技术的主要优点是:操作难度比较低,施工工期短,有较高推广应用价值。常规施工方法分为两种:一种是直接将钢板包裹在混凝土结构外面,用绑扎技术固定钢板。另一种是提前预留一定的缝隙,在完成钢板拼装任务后,浇筑水泥浆,让钢板和混凝土桩柱连接成一个整体,达到良好的加固效果。相比之下,后者的柱体加固后性能更好,适用范围也更广。

2.2操作注意事项

在实际使用这项新型的加固技术时,需要注意的问题是:外包钢加固构件的截面尺寸一般扩大不多,但其承载力提高幅度较大,且由于横向外包钢的约束作用,构件的延性也有较大提高。该加固方法适用于原构件截面尺寸不允许有较大增长,却又要求大幅度提高截面承载能力的混凝土结构加固。施工人员需要根据实际情况展开分析,判断现场施工时是否适宜使用这种技术方法,避免盲目使用该技术而浪费时间、经济成本。

3.在土木工程施工中使用外粘材料加固技术

3.1基本应用思路

粘贴纤维材料加固法是20世纪80、90年代在国外兴起的一种加固技术,它利用树脂类胶结材料将碳纤维织物粘贴于混凝土表面,来达到对结构补强加固及改善结构受力性能的目的。现阶段,在土木工程中研究和应用较广的主要有碳纤维增强聚合物、玻璃纤维增强聚合物、芳纶纤维增强聚合物等。将相应的材料水平包裹或缠绕于混凝土构件的外围,当构件承受竖向荷载而发生横向变形时可为混凝土被动提供约束力,提高核心混凝土的极限抗压强度和极限应变,改善混凝土柱的受力性能。外粘纤维加固法具有耐腐蚀、量轻、强度高、维护费用较低等优点,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

3.2操作注意事项

推广使用这一技术时,遇到的主要问题是:加固后结构延性较差,变形能力不足。由于粘贴纤维材料底部树脂为环氧类结构胶,对温度要求较高,易老化,需要专门的防火处理。如何解决上述问题,拓宽相应材料、技术的使用范围,是相关技术人员目前的研究重心。

4.在土木工程施工中使用预应力加固技术

4.1基本应用思路

采用预应力加固法的主要思想是:施加一部分预先设想的力或变形,来减小或抵消不希望出现的力和变形。预应力法加固按加固对象的不同,分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加固。预应力拉杆加固法适用于大偏心受压构件的加固,钢拉杆布置在受压构件的受拉侧,施加预应力后,能降低构件的内力,提高构件的承载力。轴心受压柱应在加固柱两侧设置压杆肢;对于小偏心受压柱,压杆肢设置在压力较大侧。此法适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占空间小的混凝土承重结构,尤其是高应力状态下的大跨结构。

4.2操作注意事项

这种方法的缺点是:需要有专门的预应力设备,应准备充足的资金采购设备,还要保证现场的空间面积足够安装预应力设备。同时,施工工序较为复杂。而且施工难度较高,要合理规划施工方案,为员工分配具体的施工任务,并要提前对人才进行技术交底,保证参与施工建设工作的人才具备对相应技术的灵活应能力。

结语:钢筋混凝土桩柱的加固方法有很多,不同方法需要使用不同的材料、设备,施工操作流程有较大差异。要遵循结合实际的原则,考虑施工工期、现场环境特点,从施工难度、经济性角度综合分析问题,选出最佳的施工方案。这需要做好对比分析工作,并结合工作成果总结经验,合理创新和优化施工方案。最终依托钢筋和混凝土的混合物,提升建筑物的使用性能,延长使用寿命,保障建筑物的使用安全,推动土木工程建设行业的可持续健康发展。

参考文献:

[1]王干.加固技术在钢筋混凝土框架结构设计中的应用[J].石材,2023,(11):56-58.

[2]蒋存辉.土木工程施工中钢筋混凝土柱加固技术分析[J].技术与市场,2020,27(3):104+106.

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