體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)摘要：體外預(yù)應(yīng)力加固方法是一種人為主動(dòng)的加固改造和修復(fù)技術(shù)，首先對(duì)體外預(yù)應(yīng)力加固體系的基本構(gòu)成和加固方法進(jìn)行了總結(jié)和分析研究體外預(yù)應(yīng)力加固受彎構(gòu)件的計(jì)算方法，在總結(jié)規(guī)范中給出的計(jì)算方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討體外預(yù)應(yīng)力筋在加固完成后，在荷載作用下應(yīng)力增量的計(jì)算問題。 關(guān)鍵字：體外預(yù)應(yīng)力、加固、加固效應(yīng)Abstract：The technology of structural reinforcement is developing rapidly and begins to takeshape. Firstly， the external prestress

2、ing system and strengthening methods axe summarized， the external prestressed strengthening flexural errbers was studied， a calculation method are summarized in detail， on the basis of externally prestressed tendons are discussed under load stress increment， according to the calculation problem of u

3、nbounded prestressed concrete suggestion into consideration of the calculation method.Keywords： External prestressing； Strengthening； Reinforcement effect1 緒論 采用體外預(yù)應(yīng)力加固方法對(duì)鋼筋混凝土梁進(jìn)行加固時(shí)，特別適合于結(jié)構(gòu)負(fù)荷增加、使用功能改變，需要提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載等級(jí)情況；特別適合因設(shè)計(jì)失誤、施工錯(cuò)誤、材質(zhì)不符合要求情況；適合因地震、火災(zāi)使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件遭到損害，造成的結(jié)構(gòu)承載力下降情況；適合控制梁體裂縫及降低鋼筋的疲勞應(yīng)力幅度情況；適合

4、施工過程中的臨時(shí)支撐和加固等情況。目前體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)己廣泛運(yùn)用于房屋、橋梁、隧道和港口碼頭以及電力電網(wǎng)輔助設(shè)施等結(jié)構(gòu)加固工程中，工程實(shí)踐表明，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB50367-2006 )中列出了粘貼纖維復(fù)合材料加固法、加大截面加固法、外加預(yù)應(yīng)力加固法以及粘鋼板加固法等方法。其中體外預(yù)應(yīng)力加固法沒有其它加固方法中常見的加固效應(yīng)滯后的缺陷，是一種有效的主動(dòng)加固方法。 近年來，我國(guó)在既有建筑結(jié)構(gòu)(拔柱、拆墻、減小梁截面高度的改造工程，樓板的加固工程和水池池壁的抗浮加固等)、橋梁結(jié)構(gòu)、隧道和港口碼頭以及電力電網(wǎng)輔助設(shè)施等結(jié)構(gòu)的加固方面，己從多方面

5、展開了研究和探索，并成功的應(yīng)用于工程加固。自從上世紀(jì)80年代起，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)開始用于加固工程以來，已應(yīng)用于數(shù)百項(xiàng)實(shí)際工程中，取得了良好的加固效果，產(chǎn)生了極好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2 體外預(yù)應(yīng)力體系及其加固方法2.1 引言在體外預(yù)應(yīng)力加固出現(xiàn)的早期，由于可供選用的材料及機(jī)具的限制，由此導(dǎo)致體外預(yù)應(yīng)力體系的構(gòu)成相對(duì)比較簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單地講，體外預(yù)應(yīng)力體系在構(gòu)成上主要包括:轉(zhuǎn)向塊筋材錨固點(diǎn)和固定支座等。筋材中的水平筋大多數(shù)情況下由粗鋼筋加工制作而成，即在鋼筋兩端加工出粗制螺紋，配以螺母加以錨固和施加預(yù)應(yīng)力筋材中的斜向布筋大都采用粗鋼筋或型鋼加工制作而成斜向布筋的下端通過設(shè)置在梁底的轉(zhuǎn)向滑塊與水平筋連接

6、，上端錨固于梁端頂部或梁端腹板處錨固的位置可根據(jù)加固結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的特點(diǎn)及施工現(xiàn)場(chǎng)情況選擇:腹板部位錨固梁頂部位錨固梁端部位錨固。在橋梁結(jié)構(gòu)中，通常還會(huì)利用T形梁的橫隔板作為豎向支承和水平筋斜筋轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此時(shí)可在該處設(shè)置U型承托，這樣可以減少橫隔板底部的摩擦力U型承托一般采用鋼板彎制而成，并通過環(huán)氧砂漿和錨固螺栓加以固定轉(zhuǎn)向塊的制作大多數(shù)情況下則可由型鋼鋼鑄件混凝土厚鋼板等制作而成根據(jù)構(gòu)造形式轉(zhuǎn)向塊分為楔形塊與水平塊轉(zhuǎn)向塊所起到的作用與體外預(yù)應(yīng)力橋梁體系中的轉(zhuǎn)向裝置相同此外，當(dāng)水平筋和斜向布筋為非同一型號(hào)鋼筋時(shí)，轉(zhuǎn)向塊還具有將其連接為一體的作用。近年來，體外預(yù)應(yīng)力加固中大都用高強(qiáng)度的鋼絲鋼絞線鋼絲繩

7、或無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋來代替早期的螺紋鋼筋，相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力筋的布置形式更為多樣化，預(yù)應(yīng)力筋的張拉和錨固效率更高，預(yù)應(yīng)力體系的防護(hù)措施也更為完善此外，通過使用鋼絞線和高強(qiáng)度鋼絲繩，體外預(yù)應(yīng)力加固梁在布筋形式上突破了傳統(tǒng)方法只能單跨布置的局限，與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力相似的連續(xù)多跨折線布置方式得以實(shí)現(xiàn)。2.2 體外預(yù)應(yīng)力體系構(gòu)成體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系，是指對(duì)布置于承載結(jié)構(gòu)或構(gòu)件主體之外的預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)應(yīng)力所形成的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系，屬于后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系體外預(yù)應(yīng)力體系在設(shè)計(jì)及施工方面，就材料設(shè)備承載能力計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失和耐久性等方面都具有自身的特點(diǎn)。體外預(yù)應(yīng)力體系的構(gòu)成主要包括：(l)筋材(2)防護(hù)體系；(3)錨固裝置；(4

8、)轉(zhuǎn)向裝置另外，對(duì)于普通的體外預(yù)應(yīng)力體系，當(dāng)所需施加的預(yù)應(yīng)力較小時(shí)，還會(huì)設(shè)置簡(jiǎn)易的預(yù)應(yīng)力張拉和調(diào)節(jié)裝置。圖2.1體外預(yù)應(yīng)力體系構(gòu)成示意2.3 體外預(yù)應(yīng)力筋及防護(hù)體系體外預(yù)應(yīng)力加固鋼材早期主要采用冷拉HRB400級(jí)粗鋼筋和槽鋼制作，目前多采用高強(qiáng)鋼絲鋼絞線和鋼絲繩等預(yù)應(yīng)力筋材由于缺乏混凝土保護(hù)層，體外預(yù)應(yīng)力筋的外層通常需要進(jìn)行專門的防腐處理目前，防護(hù)體系主要有預(yù)應(yīng)力筋束本身防腐層護(hù)套管及灌漿料錨固段防腐三部分組成。鋼絞線外通常有起防腐作用的HDPE套管作為外護(hù)套，在錨固塊和轉(zhuǎn)向塊處，因受力復(fù)雜且受力較大多采用鋼套管作為外護(hù)套根據(jù)環(huán)境對(duì)防腐與防護(hù)能力的要求，也可以在外護(hù)套與鋼絞線之間通過灌漿加以防

9、護(hù)在體外預(yù)應(yīng)力加固工程中應(yīng)用較多的是采用成品的單根無粘結(jié)鋼絞線，無粘結(jié)鋼絞線有PE護(hù)套并內(nèi)充油脂，可不再套管道而單獨(dú)使用，并能取得良好的防腐效果。體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)對(duì)預(yù)應(yīng)力筋材料的要求主要包括以下3個(gè)方面：(l)高強(qiáng)度及低松弛預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在施工及使用過程中將會(huì)出現(xiàn)各種預(yù)應(yīng)力損失，因此，只有采用高強(qiáng)度及低松弛材料才有可能建立較高的有效預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力筋中有效預(yù)應(yīng)力的大小取決于預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力值的大小，而控制應(yīng)力又決定于預(yù)應(yīng)力筋的極限抗拉強(qiáng)度。(2)優(yōu)良的塑性和使用性能預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要能夠保證實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的延性破壞，并要保證在施工中預(yù)應(yīng)力筋能夠滿足彎曲和轉(zhuǎn)向要求，這就要求預(yù)應(yīng)力筋材要具有足

10、夠的塑性，即預(yù)應(yīng)力筋必須具有一定伸長(zhǎng)率和優(yōu)良的彎折性能(3)可靠的耐久性能較之普通低強(qiáng)度鋼材，預(yù)應(yīng)力鋼材腐蝕的程度要嚴(yán)重得多，這主要是由于強(qiáng)度等級(jí)高的鋼材對(duì)腐蝕更靈敏以及預(yù)應(yīng)力筋的直徑相對(duì)較小導(dǎo)致的因此，預(yù)應(yīng)力筋材更要具可靠的耐久性。2.3 體外預(yù)應(yīng)力錨固裝置采用體外預(yù)應(yīng)力法加固構(gòu)件時(shí)，體外預(yù)應(yīng)力要通過張拉或頂撐才能導(dǎo)入到預(yù)應(yīng)力筋中，而預(yù)應(yīng)力要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期有效，則必須把預(yù)應(yīng)力鎖定在體外筋中，這也就需要在梁上設(shè)置錨固裝置根據(jù)設(shè)計(jì)及施工方便的需要，錨固裝置可在梁端進(jìn)行錨固和腹板進(jìn)行錨固，并采取不同的相應(yīng)構(gòu)造措施錨固時(shí)一般需在梁體上打孔穿筋或螺栓，這時(shí)應(yīng)避開梁受力較大和鋼筋密集的區(qū)域，并采取合理的構(gòu)造措

11、施以減小錨后應(yīng)力的影響。預(yù)應(yīng)力筋采用什么樣的錨固形式，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的實(shí)際情況加以處理，例如被加固的是端部有間隙的簡(jiǎn)支梁，可以在端部設(shè)置鋼圍套，預(yù)應(yīng)力筋一方面可以直接焊接在鋼圍套兩側(cè)；另一方面也可在鋼圍套的側(cè)面再焊接預(yù)留孔角鋼，以供預(yù)應(yīng)力筋材穿入后再通過螺帽錨固并預(yù)緊而對(duì)于薄腹梁或截面寬度較小的梁，則可以在梁腹部打眼，然后穿入高強(qiáng)螺栓以?shī)A緊固定兩側(cè)的鋼板，形成高強(qiáng)螺栓摩擦一粘結(jié)錨固；對(duì)于梁端有柱子的框架梁，則可以在柱端設(shè)置鋼圍套，連續(xù)梁可在梁端設(shè)置鋼圍套。從目前的建筑結(jié)構(gòu)加固來看，采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)多用于樓蓋梁的加固，而在樓板的加固方面較少涉及到混凝土樓板的加固多采用鋼筋網(wǎng)片一聚合物砂漿加固

12、法或鋼絞線網(wǎng)片一聚合物砂漿加固法由于存在應(yīng)力滯后效應(yīng)，后加的鋼筋網(wǎng)片和鋼絞線網(wǎng)片發(fā)揮的作用較小因此本文這里提出一種體外預(yù)應(yīng)力加固板的方法:預(yù)應(yīng)力鋼絲繩加固方法該方法的錨固裝置采用鋼板配合聚合物砂漿進(jìn)行端部錨固。預(yù)應(yīng)力筋錨固示意2.4 轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向裝置一般采用較為簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)向塊，轉(zhuǎn)向塊是構(gòu)件與體外預(yù)應(yīng)力筋在構(gòu)件中部相聯(lián)系的構(gòu)造轉(zhuǎn)向塊的作用是為預(yù)應(yīng)力筋提供牢靠的轉(zhuǎn)向支承，并以能夠在盡可能小的摩擦力情況下使筋材順利轉(zhuǎn)向并傳遞有效預(yù)應(yīng)力，轉(zhuǎn)向塊在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮以下三個(gè)方面的因素:最小曲率半徑R，轉(zhuǎn)向裝置是否可作為不動(dòng)點(diǎn)，應(yīng)避免產(chǎn)生銳角使預(yù)應(yīng)力筋受轉(zhuǎn)向塊根據(jù)需要有多種形式大致可分成三類:鋼管或HDPE管或兩

13、者組合；槽鋼鋼板和鋼管(或粗鋼筋)根據(jù)工程實(shí)際情況焊接而成；帶彈性墊層及滑動(dòng)部件的轉(zhuǎn)向裝置，轉(zhuǎn)向塊與構(gòu)件聯(lián)成整體。轉(zhuǎn)向節(jié)點(diǎn)2.5 體外預(yù)應(yīng)力加固方法2.5.1 預(yù)應(yīng)力筋的布置形式對(duì)于需要加固的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁等受彎構(gòu)件，常在梁(板)底或梁側(cè)邊增設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋼絲繩或預(yù)應(yīng)力粗鋼筋補(bǔ)強(qiáng)，并分別錨固在梁的兩端，通常，預(yù)應(yīng)力筋的布置方式：對(duì)于折線式可以用于連續(xù)受彎構(gòu)件的加固(這種加固方式既可以提高正截面抗彎承載能力，還可以增強(qiáng)斜截面受剪承載力，另外從施工工藝的角度來看，連續(xù)布置可以節(jié)省錨具，可以實(shí)現(xiàn)一次連續(xù)張拉，節(jié)約工期，但此時(shí)體外預(yù)應(yīng)力的損失較大。折線式布筋連續(xù)折線布筋當(dāng)然，體外預(yù)應(yīng)力筋加固的布筋形

14、式不僅限于以上方法，考慮到實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)固時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一般較為復(fù)雜，很多情況下要照顧到原來建筑管線設(shè)備等，此時(shí)就要對(duì)通常的預(yù)應(yīng)力筋布置方式進(jìn)行調(diào)整。另外從結(jié)構(gòu)受力的角度考慮，預(yù)應(yīng)力筋的集中布置對(duì)結(jié)構(gòu)也存在著不利的方面，比如錨點(diǎn)和轉(zhuǎn)向點(diǎn)處都會(huì)出現(xiàn)比較大的集中力，一次張拉時(shí)需要比較大的張拉力，對(duì)設(shè)備和張拉空間要求比較高等。2.5.2 本外預(yù)應(yīng)力筋的張拉常用的張拉方法有以下幾種:(l)千斤頂張拉法這是一種用千斤頂在預(yù)應(yīng)力筋的頂端進(jìn)行張拉并錨固的方法通常用于鋼絞線夾片錨和粗螺紋鋼筋的張拉其張拉預(yù)應(yīng)力的工藝如圖所示千斤頂張拉法一般用于需要較大預(yù)應(yīng)力情況的加固施工，在大型橋梁結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用較多

15、。千斤頂張拉法(2)橫向收緊張拉法這是一種橫向張拉預(yù)應(yīng)力的方法即在加固筋兩端被錨固的情況下，利用扳手和螺栓等簡(jiǎn)易工具，迫使加固筋由直線變曲產(chǎn)生拉伸應(yīng)變，從而在加固筋中建立預(yù)應(yīng)力其張拉預(yù)應(yīng)力的工藝如圖所示橫向收緊張拉法具有操作簡(jiǎn)便，易于施工的特點(diǎn)該方法在建筑房屋加固中應(yīng)用最為廣泛。(3)豎向頂撐張拉法該類方法又分為人工擰緊螺母豎向頂撐張拉法和千斤頂豎向頂撐張拉法兩種，豎向頂撐張拉法工藝簡(jiǎn)單，一般不需要專門的張拉設(shè)備及機(jī)具。應(yīng)該指出的是以上三種施加預(yù)應(yīng)力方法多用于混凝土梁受彎承載力加固，對(duì)于混凝土樓板受彎承載力及剛度的加固應(yīng)用則不多見，由于混凝土板的加固面積一般比較大，且相對(duì)于梁其橫

16、截面面外剛度較小因此結(jié)合混凝土板的加固特點(diǎn)，本文提出了一種體外預(yù)應(yīng)力筋交叉自平衡張拉法，該方法適用于張拉力不大，體外預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)較多且截面較小。3 結(jié)語從體外預(yù)應(yīng)力體系的構(gòu)成和加固方法來看，與梁底增焊或粘貼鋼筋或鋼板的加固方法相比，其不需清鑿混凝土保護(hù)層，因此對(duì)梁體待損傷程度很小，加固施工工藝方便可以節(jié)約工期，對(duì)建筑物的正常使用影響小，能恢復(fù)或提高混凝土梁的荷載等級(jí)，經(jīng)濟(jì)效果較為明顯。另外，體外預(yù)應(yīng)力用于建筑房屋結(jié)構(gòu)的加固不僅可以加固梁(受彎構(gòu)件)，而且用于樓板的加固也是可行的；同時(shí)采用該方法進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)加固不應(yīng)拘泥于傳統(tǒng)的體外筋布置及預(yù)應(yīng)力施加方法，而應(yīng)該具體問題具體分析，綜合考慮可操作性和

17、經(jīng)濟(jì)性，遵循適用的就是最好的原則加以處理。參考文獻(xiàn)1湛潤(rùn)水，胡釗芳，帥長(zhǎng)斌.公路舊橋加固技術(shù)與實(shí)例M.北京:人民交通出版社，2002:93-96.2 Bilal EI-Aris Stiffness of reinforced concrete beams with external tendonsJ.ournal of structural Engineering， 2004， 234(9):2047-2051.3周子兵，石春香.公路鋼筋混凝土橋梁的體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)J.森林工 程，2000，16(3):57-58.4康葉銘.體外預(yù)應(yīng)力加固機(jī)理及應(yīng)用D.南京:河海大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.5

18、王鳳來，陳再現(xiàn).震后受損房屋結(jié)構(gòu)加固方法J.施工技術(shù)，2009，38(2):46-506 Young Hoon Parka Cheolwoo Parkb，Yong Gul Parkc. The behavior of an in-service Plate girder bridge strengthened with external Prestressing tendonsJ.International JournalofEngineeringStructures 2005，10(6):379-386.7 W.B. Kratziga， YS. Petryna F. Stangenberg. Measures of structural damage for global failure analysis J.