[发明专利]外套钢管混凝土扩大截面加固混凝土柱的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加固混凝土柱的方法，特别是一种利用外套钢管混凝土加固混凝土柱以达到有效提高原混凝土柱承载力与刚度的方法，属于土木建筑工程结构加固技术领域。

背景技术

由于我国经济的迅猛发展，许多既有建筑的使用功能发生改变，实际使用荷载增加，原有的结构已不能满足承载力要求；随着有些地区抗震设防等级的提高，原有建筑物不能满足“强柱弱梁”的抗震设防要求；另外还有一些已建和在建的建筑物由于设计或施工的原因，存在一些缺陷；另外由于各种灾害原因，使混凝土结构出现损伤，承载力下降。这些原因造成钢筋混凝土结构的加固和修复问题变得越来越突出。因此，研究和发展经济、可靠的加固技术具有重要的理论意义和工程实用价值。

目前，常用的几种传统加固方法都可在一定程度上提高混凝土柱的承载力，达到加固的目的。增大截面法虽然在提高承载力的同时，也提高了刚度，降低了柱子的长细比，但其新老混凝土常共同工作性不好，协同变形性能差，对结构塑性改善较小；此外设置模板施工难度较大。干式外包钢则是外包钢与原构件不能整体工作，彼此只能单独受力，外包钢性能利用率低，整体性差；湿式外包钢法则是不能有效地提高柱的抗弯刚度，降低柱子的长细比，特别不适合应用于经撞击破坏、火灾等局部表面破坏较大，迫切需要大幅提高刚度的混凝土柱的加固。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单可行、结构整体性能好、充分发挥不同材料性能、加固效果可靠的混凝土柱加固方法。

为实现本发明的目的，本发明采用外套钢管、间隙内填高性能微膨胀混凝土的方法来实现对原结构的加固，包括以下步骤：

(1)施工准备；(2)对混凝土柱进行表面处理；(3)在混凝土柱周边进行植筋；(4)外套钢管且焊接成一体；(5)将植入的钢筋与外套钢管内壁焊接；(6)在植入的钢筋与外套钢管之间的间隙内浇筑高性能混凝土；(7)外套钢管外表面防腐及外装修处理。

原混凝土柱表面处理包括对原结构的微细裂缝和深层裂缝进行灌浆注胶、表面的凿毛以及表面的清理三个工序。

结构注缝胶选用浆液粘度低、硬化成型体粘结强度高，固化时间合适的注缝胶。浆液粘度低保证了可灌行好和灌浆的密实性；硬化成型体粘结强度高则能保证损伤部分有足够的强度，恢复混凝土构件的整体性，再次受力时，新的裂缝不在原断面上发展；

在原混凝土柱周边进行植筋，植筋不宜过密，本发明优选植入的钢筋间的夹角为90°，所植钢筋选择螺栓式锚筋或自锁锚杆，可增强植筋的锚固力，提高新老混凝土的整体性。植筋锚固长度一般选用10d～20d(d为植筋直径)，但不应超过混凝土柱的3/8厚度。

植筋孔洞直径D不宜过大或过小，因如结构胶层过厚，易造成胶层出现气泡，影响胶接质量；过小则植筋施工难于进行，易造成钢筋周边部分区域无胶，影响植筋质量。在d＜12mm时，D＝d+4mm；12mm＜d＜20mm时，D＝d+6mm；20mm＜d时，D＝d+8mm。

植筋胶选用收缩率低、胶粘强度高、耐化学介质作用、可常温固化的环氧树脂类的建筑结构胶。若采用自锁锚杆，可采用无机灌浆料填充植筋孔。

根据原混凝土柱不同的截面形式选择外套钢管，对于工程中常见的圆形截面与方形截面柱，圆形外套钢管一般由两块半圆形钢板(矩形外套钢管则是有两个型)通过端头焊接组合而成，钢管厚度以2～4mm为宜，新老混凝土强度利用率最高。多节组合焊缝应纵向错开布置；每节长度以2～4m为宜，两节接触部位水平方向焊接成体。

外套钢管扩大截面加固混凝土柱承载力的主要影响因素有：外套钢管的厚度、后浇混凝土的厚度、后浇混凝土强度与原结构强度的比值。这三个因素对结构受力的影响不是独立的，比如随着加固混凝土层厚度的增加或加固混凝土强度的提高，外包钢管的约束作用则相对减弱，从而对加固柱承载力的提高又有一定的限制，故设计时应将三个因素进行综合考虑。加固混凝土厚度、强度与外套钢管的厚度可由相关的承载力计算公式计算，最终确定合理的加固混凝土强度、厚度及外套钢管的厚度。

外套钢管与原结构间隙内可进行配筋，增加结构的配筋率，提高承载力。