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摘要：近些年来，随着经济建设的迅猛发展，建筑工程科学技术已有了飞速发展。同时，随着钢筋混凝土结构加固理论研究方面的不断深入，各种新型建筑材料不断涌现，建筑物改造与病害处理应用越来越广泛。本文针对加固混凝土结构的方法进行了论述，并进一步分析了卸荷对加固混凝土结构的影响。
关键词：加固 混凝土 方法 影响
一、混凝土结构加固的基本方法
混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类，设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。
1、直接加固的一般方法有：
1.1加大截面加固法
在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。
在适筋范围内，混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下，增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面，通过新加部分和原构件共同工作，可有效地提高构件承载力，改善正常使用性能。
2.2置换混凝土加固法
该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
2.3有粘结外包型钢加固法
外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。
该法也称湿式外包钢加固法，受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
2.4粘钢加固法
钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段（正截面受拉区、正截面受压区或斜截面）表面粘贴钢板，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便。
该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
2.5粘贴纤维增强塑料加固法
外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
2、间接加固的一般方法有：
2.1预应力水平拉杆固法
预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件，由于预应力和新增外部荷载的共同作用，拉杆内产生轴向拉力，该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上（当拉杆与梁板底面紧密贴合时，拉杆会与构件共同找曲，此时尚有一部分压力直接传递给构件底面），在构件中产生偏心受压作用，该作用克服了部分外荷载产生的弯矩，减少了外荷载效应，从而提高了构件的抗弯能力。同时，由于拉杆传给构件的压力作用，构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高。
2.2预应力下撑拉杆加固法
钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体系，在外荷载和预应力共同作用下，拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点（下撑点和杆端锚固点）传递给被加固构件，抵消了部分外荷载，改变了原构件截面内力特征，从而提高了构件的承载能力。
二、卸荷对加固混凝土结构的影响分析
在轴向荷载作用下中心受压柱，原有钢筋混凝土已有应变值εc1，新增部分钢筋及混凝土随后才参与受力。当原柱混凝土应变值由εc1增至峰值应变εc0=0.002时，原混凝土被压碎，其所承担的力由新增部分混凝土来承担，新增部分混凝土应力水平突然增大致使结构破坏。其抗压极限承载力公式：
Nu=Φ(Ac1fc1+As1fy1+Ac2σc2+As2σs2)------------①
Φ---------轴心受压构件的稳定系数；
Ac1、Ac2-----原柱及新加混凝土截面面积；
As1、As2-----原柱及新加钢筋截面面积；
fc1、fy1-----原柱混凝土、钢筋抗压强度设计值；
σc2、σs2---新加混凝土、钢筋压应力值；
σc2和σs2量值取决于原结构混凝土应变值εc1与混凝土峰值应变εc0的差值Δεc1=εc0-εc1。
根据美国E.Hognestad建议的混凝土应力、应变模型
σc=fc[2×εc/εc0-（εc/εc0）2]（当εc≤εc0时）
=fc[1-（εc/εc0 -1）2]
令新加混凝土强度利用系数
αc=σc2/fc2=1-（Δεc1/εc0-1）2=1-[（εc0-εc1）/εc0-1]2
=1-（εc1/εc0）2----------------------②
令原柱混凝土应力水平指标
β=σc1/fc1=N1K/(Ac1×fck1)=1-（εc1/εc0-1）2
解之得εc1/εc0 =1-（1-β）1/2-------------③
将③回代入②中
αc=1-[1-（1-β）1/2]2
=2×（1-β）1/2+β-1-----------------④
新加钢筋的应力，当原混凝土应变达到εc0时
σs2=Δεc1ES=(1-εc1/εc0)εc0ES
=（1-β）1/2εc0ES
令新加钢筋强度利用系数
αs=σs2/fy2=ESεc0（1-β）1/2/fy2
=ES（1-β）1/2/（500×fy2）---------------⑤
當αs＞1时，钢筋进入塑性区，取αs=1。
将σc2、σs2回代入式①中得
Nu=Φ(Ac1fc1+As1fy1+αc Ac2 fc2+αs As2 fy2)----⑥
此式即为加固结构轴心受压承载力的公式。
由此可见，加固结构工程中新加混凝土部分，因其应力、应变滞后而不能充分发挥其效能，尤其是当原结构混凝土应力、应变值较高时，对于受压构件往往原混凝土已达极限状态，后加部分基本不起作用，致使达不到加固的效果。反之，加固时若对原结构进行卸荷，尤其当原结构工作应力值较高时，由于应力、应变滞后现象得以缓和，新加部分承载力得以更好利用，不仅加固效果较好，而且也节约不少材料。
关键词：加固 混凝土 方法 影响
一、混凝土结构加固的基本方法
混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类，设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。
1、直接加固的一般方法有：
1.1加大截面加固法
在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。
在适筋范围内，混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下，增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面，通过新加部分和原构件共同工作，可有效地提高构件承载力，改善正常使用性能。
2.2置换混凝土加固法
该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
2.3有粘结外包型钢加固法
外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。
该法也称湿式外包钢加固法，受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
2.4粘钢加固法
钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段（正截面受拉区、正截面受压区或斜截面）表面粘贴钢板，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便。
该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
2.5粘贴纤维增强塑料加固法
外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
2、间接加固的一般方法有：
2.1预应力水平拉杆固法
预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件，由于预应力和新增外部荷载的共同作用，拉杆内产生轴向拉力，该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上（当拉杆与梁板底面紧密贴合时，拉杆会与构件共同找曲，此时尚有一部分压力直接传递给构件底面），在构件中产生偏心受压作用，该作用克服了部分外荷载产生的弯矩，减少了外荷载效应，从而提高了构件的抗弯能力。同时，由于拉杆传给构件的压力作用，构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高。
2.2预应力下撑拉杆加固法
钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体系，在外荷载和预应力共同作用下，拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点（下撑点和杆端锚固点）传递给被加固构件，抵消了部分外荷载，改变了原构件截面内力特征，从而提高了构件的承载能力。
二、卸荷对加固混凝土结构的影响分析
在轴向荷载作用下中心受压柱，原有钢筋混凝土已有应变值εc1，新增部分钢筋及混凝土随后才参与受力。当原柱混凝土应变值由εc1增至峰值应变εc0=0.002时，原混凝土被压碎，其所承担的力由新增部分混凝土来承担，新增部分混凝土应力水平突然增大致使结构破坏。其抗压极限承载力公式：
Nu=Φ(Ac1fc1+As1fy1+Ac2σc2+As2σs2)------------①
Φ---------轴心受压构件的稳定系数；
Ac1、Ac2-----原柱及新加混凝土截面面积；
As1、As2-----原柱及新加钢筋截面面积；
fc1、fy1-----原柱混凝土、钢筋抗压强度设计值；
σc2、σs2---新加混凝土、钢筋压应力值；
σc2和σs2量值取决于原结构混凝土应变值εc1与混凝土峰值应变εc0的差值Δεc1=εc0-εc1。
根据美国E.Hognestad建议的混凝土应力、应变模型
σc=fc[2×εc/εc0-（εc/εc0）2]（当εc≤εc0时）
=fc[1-（εc/εc0 -1）2]
令新加混凝土强度利用系数
αc=σc2/fc2=1-（Δεc1/εc0-1）2=1-[（εc0-εc1）/εc0-1]2
=1-（εc1/εc0）2----------------------②
令原柱混凝土应力水平指标
β=σc1/fc1=N1K/(Ac1×fck1)=1-（εc1/εc0-1）2
解之得εc1/εc0 =1-（1-β）1/2-------------③
将③回代入②中
αc=1-[1-（1-β）1/2]2
=2×（1-β）1/2+β-1-----------------④
新加钢筋的应力，当原混凝土应变达到εc0时
σs2=Δεc1ES=(1-εc1/εc0)εc0ES
=（1-β）1/2εc0ES
令新加钢筋强度利用系数
αs=σs2/fy2=ESεc0（1-β）1/2/fy2
=ES（1-β）1/2/（500×fy2）---------------⑤
當αs＞1时，钢筋进入塑性区，取αs=1。
将σc2、σs2回代入式①中得
Nu=Φ(Ac1fc1+As1fy1+αc Ac2 fc2+αs As2 fy2)----⑥
此式即为加固结构轴心受压承载力的公式。
由此可见，加固结构工程中新加混凝土部分，因其应力、应变滞后而不能充分发挥其效能，尤其是当原结构混凝土应力、应变值较高时，对于受压构件往往原混凝土已达极限状态，后加部分基本不起作用，致使达不到加固的效果。反之，加固时若对原结构进行卸荷，尤其当原结构工作应力值较高时，由于应力、应变滞后现象得以缓和，新加部分承载力得以更好利用，不仅加固效果较好，而且也节约不少材料。