工程中的鋼結(jié)構(gòu)不可避免地存在各種缺陷和損傷。在荷載和環(huán)境等因素的作用下，材料發(fā)生變化，引起宏觀力學(xué)性能的劣化，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)工程事故。為確保結(jié)構(gòu)安全工作，延長使用壽命就必須對損傷構(gòu)件進(jìn)行更換或加固，更換這些構(gòu)件將造成極大的浪費，而且會影響結(jié)構(gòu)的正常使用。同時，結(jié)構(gòu)損傷具有局部性和多發(fā)性特點，這些結(jié)構(gòu)不可能在出現(xiàn)損傷時就立即退役。因此，尋求經(jīng)濟高效的鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)既是土木工程領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題，又是一個關(guān)系到社會可持續(xù)發(fā)展的問題。

造成鋼結(jié)構(gòu)損害的因素有很多，但當(dāng)我們了解到了主要因素后找到對應(yīng)的加固技術(shù)措施，問題實際也很好進(jìn)行解決的。

鋼結(jié)構(gòu)損害的主要因素有：

1)由荷載變化，超期服役，規(guī)范和規(guī)程改變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力不足；

2)構(gòu)件由于各種意外產(chǎn)生變形、扭曲、傷殘、凹陷等，致使構(gòu)件截面削弱，桿件翹曲，連接開裂等；

3)溫差作用下引起構(gòu)件或連接變形、開裂和翹曲；

4)由于化學(xué)物質(zhì)的侵蝕而產(chǎn)生腐蝕以及電化學(xué)腐蝕致使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面削弱；

5)其它包括設(shè)計、生產(chǎn)、施工中的失誤及服役期中的違規(guī)使用和操作等。

鋼結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)措施：

1) 截面補強法：在局部或沿構(gòu)件全長以鋼材補強，連成整體使之共同受力；

2) 改變計算簡圖：增設(shè)附加支承，調(diào)整荷載分布情況，降低內(nèi)力水平，對超靜定結(jié)構(gòu)支座進(jìn)行強迫位移，降低應(yīng)力峰值；

3) 預(yù)應(yīng)力加固法：利用高強拉鎖或碳板加固結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)或提高結(jié)構(gòu)整體承載力、剛度和穩(wěn)度。

在鋼結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中，預(yù)應(yīng)力加固是一種比較新的加固工法，那么我們就以預(yù)應(yīng)力碳板為例分析一下預(yù)應(yīng)力加固的優(yōu)點和難點。

預(yù)應(yīng)力加固的優(yōu)點：

1）加固工作可在不卸載、不停產(chǎn)的條件下進(jìn)行；

2）施加預(yù)應(yīng)力可直接減小變形，迅速消除超逾應(yīng)力和內(nèi)力峰值；

3）與非預(yù)應(yīng)力方式相比，可消除應(yīng)力滯后現(xiàn)象，充分利用碳纖維高強特性，提高加固效率。

4）結(jié)合可靠錨固，可降低粘結(jié)界面的剝離應(yīng)力，避免碳纖維整體剝落，提高加固的可靠性；

5）降低加固費用和使用成本。

預(yù)應(yīng)力加固難點：

1）對已損壞的鋼結(jié)構(gòu)，是否可以承受預(yù)應(yīng)力碳板所施加的力；

2）鋼結(jié)構(gòu)表面的平整程度決定著施工操作的難易程度；

3）結(jié)構(gòu)膠與鋼結(jié)構(gòu)粘接效果的確定。

預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固鋼結(jié)構(gòu)除遵守一般鋼結(jié)構(gòu)加固的準(zhǔn)則與規(guī)定外，還應(yīng)遵循預(yù)應(yīng)力碳板加固的設(shè)計與計算原則。

1）進(jìn)行靜力計算時必須首先確定一些與調(diào)整應(yīng)力有關(guān)的參數(shù)，例如輔助平衡力大小、預(yù)應(yīng)力力度、預(yù)應(yīng)力卸載彎矩值、支座標(biāo)高的位移值等；

2）要確定調(diào)整應(yīng)力時的合理荷載值或應(yīng)力水平，換言之，要分析判斷加固結(jié)構(gòu)時是否需要全部卸載，或卸載至某一水平；

3）加固件與被加固件皆在材料彈性范圍內(nèi)受力，兩者在荷載下同時達(dá)到材料的強度設(shè)計值；

4）充分發(fā)揮材料強度潛力，加固件的預(yù)應(yīng)力度可使被加固件的應(yīng)力卸載至其反向應(yīng)力的極值；

5）預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計中同樣應(yīng)當(dāng)考慮預(yù)應(yīng)力加載系數(shù)、預(yù)應(yīng)力損失系數(shù)、工作條件系數(shù)、荷載系數(shù)等。

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