水工程结构缺陷加固技术及分类

水工程结构缺陷一般加固技术，主要是指由建筑工程混凝土结构加固移植过来的10种施工方法。

（1）加大截面加固法。

（2）外包钢加固法。

（3）粘贴钢板（筋）加固法。

（4）体外预应力加固法。

（5）玻璃钢加固法。

（6）锚固法。

（7）绕丝加固法。

（8）喷射混凝土加固法。

（9）置换混凝土加固法。

（10）改变结构传力途径加固法。

上述10种工法中，（1）为传统加固技术；（2）、（4）、（6）、（9）和（10）五种工法为常规加固技术；剩余的（3）、（5）、（7）和（8）四种工法，则属于新近的加固法，系新型加固技术（图1.1）。相应的适用范围及优缺点见表1.1。

表1.1　水工程混凝土结构缺陷加固技术一览表

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如果按水工程混凝土结构加固受体划分，上述10种施工方法又可隶属为直接加固与间接加固两类技术。其中，加大截面加固法、外包钢加固法、体外预应力加固法、粘贴钢板（筋）加固法、玻璃钢加固法、锚固法、绕丝加固法和喷射混凝土加固法属于直接加固技术；置换混凝土加固法与改变结构传力途径加固法则属于间接加固技术。

图1.1　水工混凝土结构缺陷加固技术分类框图

所谓直接加固，是通过一些加固补强措施，直接提高混凝土构件截面承载力和刚度的一种技术（方法）；所谓间接加固，是通过一些混凝土构件和局部措施，改变原水工混凝土结构的受力途径、减少荷载效应、发挥混凝土构件的潜能，达到减少结构失效概率、加固结构目的的一种技术（方法）。

直接加固的典型方法，以加大截面加固法、外包钢加固法和体外预应力加固法为代表；间接加固的典型方法，以改变结构传力途径加固法为代表。为深化对直接加固与间接加固理念的了解，现在先简述其特征以作铺垫。

（1）加大截面加固法。加大截面加固法是采用同种材料，即混凝土和普通钢筋，对原结构进行加固补强，通过加大混凝土和钢筋截面的面积和一些构造措施，保证后加固部分与原构件可靠连接，共同工作，达到提高截面承载力和刚度的目的。这是一种非常有效的直接加固方法，可用来提高构件正截面抗弯抗压承载力和斜截面抗剪承载力以及截面的刚度，也可以用来修补开裂截面，可广泛的用于钢筋混凝土结构梁、板、柱、墙等构件和一般构筑物的加固。

（2）外包钢加固法。外包钢加固法是采用异种材料对原构件进行加固补强，在基本上不改变原构件截面尺寸的情况下，大幅度提高结构承载力的一种直接加固方法。外包方式可分为干式和湿式两种。当外包材料与原构件间无任何连接或虽填塞有水泥砂浆但仍不能确保结合面剪力有效传递时，称为干式外包加固。当以乳胶水泥粘贴或以环氧树脂灌浆等方法粘贴时，称为湿式外包加固。干式外包加固是通过原物件变形把荷载转嫁给新加结构，而湿式外包加固法，则是通过粘贴措施使新老材料组合成一体，共同工作，共同受力。该方法适用于使用上不允许增大构件截面尺寸，而又需要大幅度提高承载力的轴心和偏心受压构件的加固。当采用化学灌浆外包加固时，外包材料表面温度不宜高于60℃，还要有可靠的防腐蚀措施。

（3）体外预应力加固法。体外预应力加固法是采用异型材料（高强钢筋或型钢），通过施加预应力迫使后加材料与原材料共同受力，达到对结构进行加固的一种直接方法。该加固方法具有能够克服被加固构件截面力超前、减小原构件裂缝宽度和挠度等优点，适用于要求提高构件承载力、刚度和抗裂度以及加固后占用空间小的混凝土受弯构件和受压构件，此加固方法不适用于温度高于60℃环境下的混凝土结构，也不适用于混凝土收缩、徐变大的结构。

（4）在间接加固的代表技术（方法）——改变结构传力途径加固法中，可细分为以下4种。

1）增设构件法。增设构件法是在原结构的构件与构件间增设一个新的构件（例如两个大梁间增设一个新梁，柱网间加设一个新柱等），以减少作用在原构件上的荷载，达到加固结构的作用。该方法一般适用于单层电站厂房，或增设新构件后不影响使用要求的多层建筑物的楼面梁、柱的加固。该方法施工时不破损原结构，因此施工安全。

2）增设支点法。增设支点法是在梁、板、柱上增设支点以减少结构的计算跨度，达到减少荷载效应，发挥构件潜能，提高承载力，加固结构的目的。按支撑结构的受力性能，梁的增设支点加固法分为刚性支点法和弹性支点法。刚性支点法是通过支撑构件的轴心受压把荷载直接传递给基础或其他承重构件，此时，支点的变形相对被加固梁的挠度而言非常小，可忽略不计；弹性支点加固法是以支撑构件受弯或桁架作用来间接传递荷载，此时，支点的变形不能忽略，柱的支点加固可采用柱间横向支撑法。增设支点法适用于地下厂房净空不受限制的大跨度梁、板或高度较高的柱的加固。

3）增加结构整体性加固法。增加结构整体性加固法是通过增设支撑使多个构件形成空间整体，共同工作，因为整体破坏的概率小于单个构件破坏的概率，因此，在不加固当中任何一个构件的情况下提高了结构的可靠度。

4）改变刚度比值加固法。在地面厂房结构中，改变构件的刚度比值，调整原结构的内力分布，改善结构受力状况，也可以达到结构加固的目的。该方法多用于提高结构水平抗力的能力。

5）托梁拔柱法。主要包括有支撑托梁拔柱法；无支撑托梁拔柱法；双托梁反牛腿托梁拔柱法。