浅谈混凝土结构加固技术.doc

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1、本科生毕业论文（设计）本科生毕业论文（设计） 浅谈混凝土结构加固技术学生姓名 专业 土木工程 指导教师 职称 副教授 摘 要我国是一个发展中国家，在过去的50多年间,我国的土木工程建设一直没有停止过,并且发展很快,愈来愈多的建筑物和构筑物已进入或即将进入老龄化阶段,修复加固在建筑业中的比重逐年增加,己有建筑物常常因设计或施工的缺陷以及长期使用过程中的老化、破坏,甚至自然灾害,造成混凝土结构承载力不足、开裂以及抗震性能不良等,影响建筑物的安全和使用功能,从而不得不考虑结构的修复加固问题。解决这些问题将大大提高混凝土结构的性能和寿命，拓宽混凝土结构的发展前景。文章将从混凝土结构的发展史、混凝土的基

2、本概念、种类、特性、特点以及应用范围和应用现状谈起，主要研究混凝土结构的加固技术；分析混凝土结构常用加固方法，主要包括预应力加固法、增大截面加固法、外包钢加固法、外部粘钢加固法、增设支点加固法、化学灌浆补强法、水泥压浆补强法、喷射混凝土补强法、粘贴纤维材料加固法、化学植筋加固法等；了解混凝土结构新型的加固方法，主要包括绕丝加固法、粘贴钢筋加固技术、聚合物浸渍混凝土加固技术、玻璃钢加固法等。重点讨论碳纤维加固技术的研究现状及在工程方面的应用。通过搜集的权威人士的研究成果，查阅现行的技术规范，加之平时的工作经验积累，对混凝土结构的加固方案和技术进行分析比较，总结出混凝土结构加固技术应遵循的原则、适

3、用范围，展望混凝土结构加固技术的发展趋势。 关键词：混凝土结构 加固技术 加固技术规范 碳纤维加固技术目 录前言1第一章 混凝土结构的发展史及研究意义21.1 混凝土结构的发展史21.2 混凝土结构的研究意义4第二章 混凝土结构的概念及特性52.1 混凝土结构的概念52.2 混凝土结构的特性6第三章 混凝土结构加固技术分析73.1 结构加固的原则及常用结构加固方法、特点73.1.1结构加固的原则73.1.2常用结构加固方法、特点83.2混凝土结构加固改造配套技术133.3新型加固方法14第四章 碳纤维加固混凝土技术及应用164.1碳纤维材料的发展与应用164.1.1 PNA基碳纤维184.1.

4、2碳纤维增强塑料（CFRP）194.2 碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势204.3碳纤维材料与其他加固材料对比22结 语24参考文献25致 谢26前 言 当今社会在基础设施的管理和新建等各个方面都存在着一个可持续发展的问题。随着基础建设的不断发展,愈来愈多的建筑物和构筑物已进入或即将进入老龄化阶段,修复加固在建筑业中的比重逐年增加,人们预测,如果没有根本性的技术革新,不能充分重视这些问题,几十年以后社会将负担不了庞大基础设施的维修和管理费用。据权威机构调查,预计在今后的十年中我国的建筑业重点将逐步转向已有建筑的修复加固，此外在建筑工程中,钢筋混凝土结构的变更、追加、加固也成为很平常的问题,

5、本文将从混凝土结构的发展史开始，研究剖析混凝土结构的基本性能，混凝土结构的受力特征、混凝土结构的加固方法以及对一些加固方法进行总结比较。 第一章 混凝土结构的发展史及研究意义1.1 混凝土结构的发展史混凝土结构是一种新兴结构，它的应用只不过一百多年的历史，也就是在19世纪中期开始得到应用的，由于当时水泥和混凝土的质量都很差，同时设计计算理论尚未建立，所以发展比较缓慢。直到19世纪末以后，随着生产的发展，以及试验工作的开展、计算理论的研究、材料及施工技术的改进，这一技术才得到了较快的发展。目前已成为现代工程建设中应用最广泛的建筑材料之一。 在工程应用方面，混凝土结构最初仅在最简单的结构物如拱、板

6、等中使用。随着水泥和钢材工业的发展。混凝土和钢材的质量不断改进、强度逐步提高。例如在美国20世纪60年代使用的混凝土抗压强度平均为28N/mm2，20世纪70年代提高到42 N/mm2 ，近年来一些特殊需要的结构混凝土抗压强度可达80100 N/mm2，而实验室做出的抗压强度最高已达266 N/mm2。前苏联20世纪70年代使用钢材平均屈服强度为380 MPa，20世纪80年代提高到420 N/mm2；美国在20世纪70年代钢材平均屈服强度已达420 N/mm2。预应力钢筋所用强度则更高。这些均为进一步扩大钢筋混凝土的应用范围创造了条件，特别是自20世纪70年代以来，很多国家巳把高强度钢筋和高

7、强度混凝土用于大跨、重型、高层结构中，在减轻自重、节约钢材上取得了良好的效果。 为改善钢筋混凝土自重大的缺点，世界各国已经大力研究发展了各种轻质混凝土(由胶结料、多孔粗骨科、多孔或密实的细骨科与水拌制而成)，其干容重一般不大于18kNm3，如陶粒混凝土、浮石混凝土、火山渣混凝土、膨胀矿渣混凝土等。轻质混凝土可在预制和现浇的建筑结构中采用，例如可制成预制大型壁板、屋面板、折板以及现浇的薄壳、大跨、高层结构。但在应用中应当考虑到它的一些特殊性能(弹性模量低、收缩、徐变大等)。目前国外轻质混凝土用于承重结构的强度等级为C30C60，其容重一般为1418kNm3。国内常用的强度等级为C20、C30，也

8、可配制C40或更高的强度，其容重一般为1218kNm3。由轻混凝土制成的结构自重较普通混凝土可减少2030，由于自重减轻，结构地震作用减小，因此在地震区采用轻质混凝土结构可有效地减小地震力，节约材料和造价。 二次世界大战后，国外建筑工业化的发展很快，已从采用一般的标准设计定向工业化建筑体系，趋向于做到一件多用或仅用较少几种类型的构件(如梁板合一构件、墙柱合一构件等)就能建造成各类房屋。实践充分显示出建筑工业化在加快建设速度、降低建筑造价、保证施工质量等方面的巨大优越性。在大力发展装配或钢筋混凝土结构体系的同时，有些国家还采用了工具式模板、机械化现浇与预制相结合，即装配整体式钢筋混凝土结构体系。

9、 所有这些都显示了近代钢筋混凝土结构设计和施工水平日新月异的，迅速发展。 在19世纪末20世纪初，我国也开始有了钢筋混凝土建筑物，如上海市的外滩、广州市的沙面等，但工程规模很小，建筑数量也很少。解放以后，我国在落后的国民经济基础上进行了大规模的社会主义建设。随着工程建设的发展及国家进一步的改革开放，混凝土结构在我国各项工程建设中得到迅速的发展和广泛的应用。 我国20世纪70年代起，在一般民用建设中巳较广泛地采用定型化、标准化的装配式钢筋混凝土构件，并随着建筑工业化的发展以及墙体改革的推行，发展了装配式大板居住建筑，在多高层建筑中还广泛采用大模剪力墙承重结构外加挂板或外砌砖墙结构体系。各地还研究

10、了框架轻板体系，最轻的每平方米仅为35kN。由于这种结构体系的自重大大减轻，不仅节约材料消耗，而且对于结构抗震具有显著的优越性。 改革开放后，混凝土高层建筑在我国也有了较大的发展。继20世纪70年代北京饭店、广州白云宾馆和一批高层住宅（如北京前三门大街、上海漕溪路住宅建筑群）的兴建以后，80年代，高层建筑的发展加快了步伐，结构体系更为多样化，层数增多，高度加大，已逐步在世界上占据领先地位；目前国内最高的混凝土结构建筑是广州的中天广场，80层322m高，为框架筒体结构；香港的中环广场达78层374m，三角形平面筒中筒结构，是世界上最高的混凝土建筑；广州国际大厦63层199m，是80年代世界上最高

11、的部分预应力混凝土建筑。随着高层建筑的发展，高层建筑结构分析方法和试验研究工作，在我国得到了极为迅速的发展，许多方面已达到或接近于国际先进水平。 在大跨度的公共建筑和工业建筑中，常采用钢筋混凝土桁架、门式刚架、拱、薄壳等结构形式。在工业建设中已经广泛地采用了装配式钢筋混凝土及预应力混凝土。为了节约用地；在工业建筑中多层工业厂房所占比重有逐渐增多的趋势，在多层工业厂房中除现浇框架结构体系以外，装配整体式多层框架结构体系已被普遍采用。并发展了整体预应力装配式板柱体系，由于其构件类型少，装配化程度高、整体性好、平面布置灵活，是一种有发展前途的结构体系。同时升板结构、滑模结构也有所发展。此外，如电视塔

12、、水培、水池、冷却塔、烟囱、贮罐、筒仓等特殊构筑物也普遍采用了钢筋混凝土和预应力混凝土。如9度抗震设防、高380m的北京中央电视塔、高405m的天津电视塔、高490m的上海东方明珠电视塔等。 钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁也有很大的发展，如著名的武汉长江大桥引桥；福建乌龙江大桥，最大跨度达144m，全长548m。四川沪州大桥，采用了预应力混凝土T形结构，三个主跨为170m，主桥全长12556m，引道长达7000m，是目前我国最长的公路大桥。为改善城市交通拥挤，城市道路立交桥正在在迅速发展。 随着混凝土结构在工程建设中的大量使用，我国在混凝土结构方面的科学研究工作已取得较大的发展。在混凝土结构基本

13、理论与设计方法、可靠度与荷载分析、单层与多层厂房结构、大板与升板结构、高层、大跨、特种结构、工业化建筑体系、结构抗震及现代化测试技术等方面的研究工作都取得了很多新的成果，基本理论和设计工作的水平有了很大提高，已达到或接近国际水平。 经过近十几年我国工程建设的快速发展以及进入WTO的需要，自1997年起，我国对工程建设标准进行了全面修订，并于今年先后颁布了建筑结构可靠度设计统一标准（GB500682001）及混凝土结构设计规范（GB500102002）等。新标准的颁布，将推动新材料、新工艺、新结构的应用，使混凝土结构不断地发展，不停地演进，达到新的水平。1.2 混凝土结构的研究意义 由于混凝土结

14、构和其他材料的结构相比具有：整体性好，可灌筑成为一个整体；可模性好，可灌筑成各种形状和尺寸的结构；耐久性和耐火性好;工程造价和维护费用低等优点，注定混凝土的研究对于工程建设有着极其重要的意义。混凝土结构是工业和民用建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利、海港等工程中广泛使用的结构形式。然而，由于地理环境、自然灾害以及人为因素的影响，混凝土工的耐久性受到影响。我国水泥生产产量占世界总产量的13以上，混凝土工程量在世界上名列前茅，而我国区域辽阔，地跨温热二带，北方为寒冷地区，海岸线长达l8万多公里，又处地震多发区域，因此我国混凝土结构面临更严酷条件，加之一些工程质量不尽理想，而混凝土结构的耐久性能一般低于

15、发达国家，致使加固问题更为突出。解决这些问题将大大提高混凝土结构的性能，拓宽混凝土结构的发展前景。第二章 混凝土结构的概念及特性2.1 混凝土结构的概念以混凝土为主要材料制成的结构统称为混凝土结构。包括（1）素混凝土结构（2）钢筋混凝土结构（3）预应力混凝土结构（4）纤维混凝土结构（5）型钢混凝土结构。（1）素混凝土 素混凝土是针对钢筋混凝土、预应力混凝土等而言的。素混凝土是钢筋混凝土的重要组成部分，由水泥、砂、石子、矿物掺合料、外加剂等，按一定比例混合后加一定比例的水半只而成。这种材料具有较高的抗压强度，而抗拉强度却很低，故一般以受压为主的结构构件中采用。如基础墙、柱墩等（2）钢筋混凝土 当在混凝土中配以适量的钢筋，则为钢筋混凝土。钢筋和混凝土这两种物理、力学性能很不同的材料靠两者之间的粘结力有效地结合在一起，受荷载作用后协调变形，可形成强度高、刚度大、整体性和延性好的结构。此外，钢筋至混凝土边缘之间的混凝土，作为钢筋的保护层，使钢筋不受锈蚀并提高构件的耐久性和防火性能。（3）预应力钢筋混凝土 预应力钢筋混凝土是在混凝土结构构件受力前，利用张拉配在混凝土中的高强度预应力钢筋而使混凝土受到挤压，所产生的预压应力可以抵消外荷载所