預應力加固法
發布時間:2014-07-15
預yu應ying力li加jia固gu法fa是shi采cai用yong外wai加jia預yu應ying力li鋼gang拉la杆gan或huo型xing鋼gang撐cheng杆gan對dui結jie構gou構gou件jian或huo整zheng體ti進jin行xing加jia固gu的de方fang法fa,特te點dian是shi通tong過guo預yu應ying力li手shou段duan強qiang迫po後hou加jia部bu分fen的de拉la杆gan或huo撐cheng杆gan受shou力li,改gai變bian原yuan結jie構gou內nei力li分fen布bu並bing降jiang低di原yuan結jie構gou應ying力li水shui平ping,致zhi使shi一yi般ban
結構加固中所特有的應力應變滯後現象得以完全消除。適用於大跨結構或高應力、應變狀態下的混凝土構件。但在無防護情況下不能適應於溫度大於600℃的環境中,也不宜用於收縮徐變較大的
混凝土結構。
建築加固
一、加固形式與原理
對構件施加預應力加固包括外加預應力拉杆加固和外加預應力撐杆加固兩種形式。
外加預應力拉杆主要用於加固受彎構件、屋架等,在特定場合下,也可用於加固大偏心受壓構件。外加預應力拉杆可進一步劃分為直線式、下撐式和混合式三種形式。對於鋼筋、混hun凝ning土tu梁liang,直zhi線xian式shi拉la杆gan一yi般ban設she置zhi於yu梁liang受shou拉la邊bian的de邊bian緣yuan,施shi加jia預yu應ying力li後hou,拉la杆gan中zhong產chan生sheng拉la應ying力li和he拉la應ying變bian,而er梁liang的de拉la應ying力li和he拉la應ying變bian減jian小xiao,使shi得de外wai加jia拉la杆gan相xiang對dui於yu梁liang的de應ying變bian滯zhi後hou現xian象xiang得de以yi緩huan解jie,甚shen至zhi消xiao除chu,可ke更geng有you效xiao地di提ti高gao梁liang的de正zheng截jie麵mian抗kang彎wan能neng力li;同時,外加拉杆的預拉應力在梁中產生軸向壓力和反向彎矩.使梁受拉區的拉應力和受壓區的壓應力降低,因此還可減小梁的裂縫寬度和撓度。采用下撐式(折線形)拉(la)杆(gan)時(shi),除(chu)了(le)以(yi)上(shang)加(jia)固(gu)效(xiao)果(guo),還(hai)可(ke)提(ti)高(gao)構(gou)件(jian)斜(xie)截(jie)麵(mian)的(de)抗(kang)剪(jian)能(neng)力(li),而(er)且(qie)在(zai)減(jian)小(xiao)構(gou)件(jian)撓(nao)度(du)方(fang)麵(mian)更(geng)為(wei)有(you)效(xiao)。混(hun)合(he)式(shi)拉(la)杆(gan)一(yi)般(ban)由(you)兩(liang)根(gen)直(zhi)線(xian)式(shi)拉(la)杆(gan)和(he)兩(liang)根(gen)下(xia)撐(cheng)式(shi)拉(la)杆(gan)組(zu)成(cheng),可(ke)綜(zong)合(he)達(da)到(dao)直(zhi)線(xian)式(shi)拉(la)杆(gan)和(he)下(xia)撐(cheng)式(shi)拉(la)杆(gan)的(de)加(jia)固(gu)效(xiao)果(guo)。
外(wai)加(jia)預(yu)應(ying)力(li)撐(cheng)杆(gan)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)加(jia)固(gu)軸(zhou)心(xin)受(shou)壓(ya)構(gou)件(jian)和(he)偏(pian)心(xin)受(shou)壓(ya)結(jie)構(gou),可(ke)采(cai)用(yong)雙(shuang)側(ce)撐(cheng)杆(gan)加(jia)固(gu)和(he)單(dan)側(ce)撐(cheng)杆(gan)加(jia)固(gu)兩(liang)種(zhong)方(fang)案(an)。對(dui)撐(cheng)杆(gan)施(shi)加(jia)頂(ding)應(ying)力(li)後(hou),撐(cheng)杆(gan)會(hui)分(fen)擔(dan)加(jia)固(gu)時(shi)柱(zhu)承(cheng)擔(dan)的(de)部(bu)分(fen)荷(he)載(zai),起(qi)到(dao)卸(xie)荷(he)作(zuo)用(yong);同(tong)時(shi),撐(cheng)杆(gan)中(zhong)會(hui)產(chan)生(sheng)壓(ya)應(ying)力(li)和(he)壓(ya)應(ying)變(bian),而(er)柱(zhu)的(de)壓(ya)應(ying)力(li)和(he)壓(ya)應(ying)變(bian)相(xiang)應(ying)減(jian)小(xiao),同(tong)樣(yang)可(ke)使(shi)撐(cheng)杆(gan)相(xiang)對(dui)柱(zhu)的(de)應(ying)變(bian)滯(zhi)後(hou)現(xian)象(xiang)得(de)以(yi)緩(huan)解(jie),提(ti)高(gao)加(jia)固(gu)效(xiao)果(guo)。
二、加固計算
用直線式、下撐式外加預應力拉杆加固
鋼筋混凝土梁的設計步驟基本相同。下麵介紹直線式外加預應力拉杆(水平拉杆)加固的設技步驟。
按偏心受壓構件驗算梁跨中、支座截麵的偏心受壓承載力以及梁支廊附近的斜戰麵
受剪承載力時,其中應將水平拉杆的內力作為外力施加於梁上。若驗算結果不能滿足現行國家標準《
混凝土結構沒計規範》(GB50010-2010)的要求,應加大預應力拉杆的截麵或改用其他
加固方案。
用單側預應力撐杆加固彎矩不變號的
鋼筋混凝土柱時,主要的設計步驟如下:
1)初選撐杆的截麵麵積,按靜力平衡條件確定加固後柱應承擔的內力。
2)按《
混凝土結構設計規範》(GB50010-2010)和柱應承擔的內力校核柱的承載力。
3)按《
鋼結構設計規範》(GB50017-2002)設計綴板。
4)確定施工時的預加應力值,宜取為50-80MPa。
5)按應變和幾何關係計算橫向張拉量。
當用雙側預應力撐杆加固彎矩變號的偏心受壓
鋼筋混凝土柱時,可首先按單側撐杆加固的步驟設計受壓較大一側的撐杆,使柱能夠承受最不利的偏心受壓荷載,柱另一側的撐杆則可對稱設置。
三、構造要求
1.預應力拉杆加固的構造要求
當用預應力水平拉杆或下撐式拉杆加固梁,且加固的張拉力較小(一般在150kN以下)時,可選用兩根直徑為12~30mm的HPB235級鋼筋;若加固的預應力較大,也可采用Ⅱ級鋼筋;被加固梁截麵高度大於600mm時,則可采用型鋼拉杆。當用預應力拉杆加固屋架時,可用HPB235級、HRB335級、精軋螺紋鋼筋、碳素鋼絲、鋼絞線等高強度
鋼材。預應力水平拉杆或預應力下撐式拉杆中部的水平段距離梁或屋架下緣的淨空一般不應大於100mm,以30~80mm為宜。
預應力下撐式拉杆的布置,其斜段宜緊貼在梁肋兩旁。拉杆彎折處的構造應在梁下設厚度不小於10mm的鋼墊板,其寬度宜與梁寬相等,而沿梁跨度方向的長度應不小於板厚的4倍,鋼墊板下設直徑不小於20mm的鋼墊棒,其長度不得小於梁寬加2倍拉杆直徑再加40mm,鋼墊板宜用膠固定位置,鋼墊棒可用點焊固定位置。
預yu應ying力li拉la杆gan端duan部bu必bi須xu可ke靠kao錨mao固gu,不bu得de發fa生sheng任ren何he位wei移yi。錨mao固gu預yu應ying力li拉la杆gan時shi,被bei加jia劃hua構gou件jian端duan部bu有you傳chuan力li預yu埋mai件jian可ke利li用yong時shi,可ke將jiang預yu應ying力li拉la杆gan與yu傳chuan力li預yu埋mai什shen焊han接jie,通tong過guo焊han縫feng傳chuan力li。如ru無wu傳chuan力li預yu埋mai件jian,宜yi焊han製zhi專zhuan門men的de鋼gang托tuo套tao,套tao在zai混hun凝ning土tu構gou件jian上shang,與yu拉la杆gan焊han連lian。鋼gang托tuo套tao可ke用yong型xing鋼gang焊han成cheng,也ye可ke用yong
鋼板和(he)加(jia)勁(jin)肋(lei)焊(han)成(cheng)。鋼(gang)托(tuo)套(tao)與(yu)混(hun)凝(ning)土(tu)構(gou)件(jian)間(jian)的(de)空(kong)隙(xi),應(ying)用(yong)細(xi)石(shi)混(hun)凝(ning)土(tu)或(huo)砂(sha)漿(jiang)填(tian)塞(sai)密(mi)實(shi)。鋼(gang)托(tuo)套(tao)對(dui)構(gou)件(jian)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)局(ju)部(bu)受(shou)壓(ya)承(cheng)載(zai)力(li)應(ying)經(jing)驗(yan)算(suan)合(he)格(ge)。
橫向張拉通過擰緊螺栓的螺帽進行。拉緊螺栓的直徑不得小於lOmm,螺帽高度不得小於螺杆直徑的1.5倍。
2.預應力撐杆加固的構造要求
用作預應力撐杆的角鋼的截麵不應小於50mm×50mm×5mm,壓杆肢的兩根角鋼應用綴板連接,形成槽形截麵;也可用單根槽鋼作為壓杆肢。綴板的厚度不得小於6mm寬度不得小於80mm,綴板間距應保證單個角鋼的長細比不大於40。
壓杆肢的兩根角鋼與頂板(平行於綴板且較厚)問通過焊縫傳力,頂板與承壓角鐧之問通過抵撐傳力。承壓角鋼的截麵不得100mm×75mmx12mm,宜嵌入被加固柱的柱身混凝土或柱頭混凝土內25mm左右,傳力頂板宜用厚度不小於16mm的
鋼板製作,抵撐處的承壓角鋼表麵和傳力頂板的端麵均應刨平。為使撐杆壓力能較均勻地傳遞,可在承壓角鋼之上或其外再設鋼墊板。
dangyuyinglichenggancaiyongluoshuanhengxianglajindeshigongfangfashi,shuangcejiagudechenggandelianggeyaganzhizhongbuxiangwaizhewan,zaiwanzhechulajinluoshuantoujianliyuyingli。dancejiagudechengganzhiyouyigeyaganzhi.仍在中點處折彎,並采用螺栓進行橫向張拉。彎折壓杆肢之前,需在角鋼側肢上切出三角形缺口,並應在角鋼另一肢上補焊
鋼板予以加強。拉緊螺栓的直徑不應小於16mm,螺帽高度不應小於螺栓直徑的1.5倍。
四、施工要求
1.預應力拉杆加固
預應力的施加方法宜根據工程條件和預應力的大小選定,預應力較大時宜用機張法或電熱法,預應力較小(在150kN以下)且求不停產時,則宜用橫向張拉法。采用機張法或電熱法施工時,應遵守現行施工與驗收規範的規定;采用橫向張拉法時,應遵守下列施工規定:
1)拉杆在安裝前必須調直、校正,幾何尺寸和安裝位置必須準確。
2)張拉前應對焊接接頭、螺杆、螺帽的質量進行認真檢查,並作記錄,以保證拉杆傳力可靠,避免張拉過程中拉杆斷裂或滑動。
3)橫向張拉時,可先適當拉緊螺栓,再逐漸放鬆。當拉杆基本平直、未鬆弛彎乖時,停止放鬆,記錄讀數,以此作為橫向張拉的起點。
4)橫向張拉分一點張拉和兩點張拉。兩點張拉時,應使兩個拉緊螺栓同步旋緊,保證兩點均勻張拉。
5)橫向張拉量達到要求後,宜用點焊將拉緊螺栓的螺帽固定,切除螺帽以外的螺杆,塗防鏽漆或設防火保護層。
2.預應力撐杆加固
1)宜在施工現場用綴板焊連兩個角鋼,形成壓杆肢;然後在壓杆肢中點的角鋼側肢上功倒三角形缺口,並將壓杆肢彎折成所設計的形狀;再將補強
鋼板彎好,焊在彎折後角鋼的另一肢上。
2)檢查合格後,將撐杆兩端用螺栓臨時固定,進行填灌(撐杆與構件之間一般應灌注環氧膠或水泥灌漿料)。
3)預應力撐杆的橫向張拉量應按計算結果進行控製,兩根拉緊螺栓應同步旋緊,保證兩點均勻張拉。
4)張zhang拉la完wan成cheng後hou,應ying用yong連lian接jie板ban焊han連lian雙shuang側ce加jia固gu的de兩liang個ge壓ya杆gan肢zhi,單dan側ce加jia固gu時shi也ye應ying用yong連lian接jie板ban將jiang壓ya杆gan肢zhi與yu柱zhu另ling一yi側ce的de外wai包bao短duan角jiao鋼gang焊han連lian,固gu定ding壓ya杆gan肢zhi的de位wei置zhi。施shi焊han時shi應ying防fang止zhi預yu壓ya應ying力li因yin受shou熱re而er損sun失shi,可ke采cai取qu分fen區qu、分段的施焊方法。焊接完成後,用砂漿或細石混凝土填塞撐杆與構件之間的縫隙。
5)對外露
鋼材進行防鏽、防火處理。