钢筋混凝土梁高效预应力加固工程实例

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1、钢筋混凝土梁高效预应力加固工程实例　　钢筋砼梁由于设计或施工错误、材质不符合要求、使用功能改变或耐久性等原因，其裂缝宽度超出规范允许值或承载能力不足，都应加固处理。加固方法分非预应力加固和预应力加固二种。非预应力加固法要待砼梁继续变形后才逐渐起作用，所以加固后梁裂缝宽度和挠度仍会继续增加，是一种被动加固法。预应力加固法的主要优点是见效快，随着预应力的施加，梁反拱，裂缝宽度减小，原有钢筋和砼的应力降低，是一种主动加固法。　　传统的预应力加固法是采用Ⅰ级或Ⅱ级钢作为补强拉杆，有以下缺点：强度低、柔性差、长度短、耗材多、预应力水

2、平低、需焊接。近年来发展了一种用高强钢绞线作为补强拉杆的“高效预应力加固法”。这种方法克服了以上缺点，与一般铰线相比，无粘结筋具有防腐性能好，摩阻小的优点，本工程即采用无粘结筋作为补强拉杆。　　泉州某车间的二跨梁如图1所示，砼为C25：梁截面为300mm×800mm，中柱处负筋为5Φ25，边柱处负筋为通长4Φ25，正筋为通长4Φ22，箍筋为Φ8@200，加密区为Φ8@100，承受恒载标准值gk＝/m，活载标准qk＝32kN/m；柱截面为400×600，层高，四层框架结构。因改变工艺需要，二层梁处需加设设备，其恒载标准值为2

3、5kN/m，由于该结构的柱、基础的强度有较大的富余，只须加固主梁即可。图1梁和无粘结筋的形状　　计算模型　　预应力在超静定结构中会产生次弯矩，较为复杂。为此，本文把无粘结筋的效应作为外荷载作用在原结构上，结构的内力为无粘结筋的等效荷载和一般外荷载共同作用下的内力。这样计算概念明确，避免了次弯矩计算〔1〕。原来的梁就变为偏心受压构件，一般为大偏心构件。大偏心构件抗弯力大于压力为零的梁，为简化计算，偏心受压梁抗弯能力仍按压力为零的梁来计算，偏于安全。计算模型和无粘结筋的等效荷载如图2所示。图2计算模型　　确定无粘结筋的布置　　

4、本工程把无粘结筋在梁顶处的折角设在梁柱交界处，如图1.其优点为：施工方便，能同时加强梁的正载面和斜载面强度，保持原楼面的平整。梁底折角的位置，即β1和β2的取值，一般为β1＝～，β2＝～〔3〕。Β1和β2的取值范围较大，如何针对本工程，求出合适的β1和β2值，本文对此进行了分析。取无粘结筋的拉力为1kN，梁端力矩为1kN×＝*m，为梁高的一半，无粘结筋的偏心距，由图1中折角θ1-θ2，可求出图2中的F1和F2，即F1＝θ1、F2＝θ2.本文以预应力产生的弯矩图形状与外荷载产生的弯矩图形状大致相同，弯矩值相反来确定合理的β1

5、、β2值，即以预应力均衡地抵消各截面弯矩为合理。依此，取β1＝、β2＝。　　确定无粘结筋面积　　由于无粘结筋与周围砼的应变不相协调，所以在极限状态时，其极限应力бpu的计算相当复杂。考虑到钢绞线费用在整个加固费用中所占比例较小，可采用保守的近似计算方法。假定外荷载作用下无粘结筋的应力增量与预应力损失相等〔2〕，则极限应力бpu等于张拉控制应力бcon。规范规定бcon可取，fptk为强度标准值，无粘结筋在折角处受力不利，本工程бcon取。本工程无粘结筋fptk＝1860N/m㎡，бcon＝1209N/m㎡。如前所述，大偏心

6、受压的梁仍按一般梁计算其抗弯能力，则：　　式中：Ap为无粘结筋面积，m为外荷载产生的弯矩，Mm为原梁的弯矩设计值，M1为单位无粘结筋力产生的弯矩。取跨中和两支座所求的Ap值的最大值为加固所需的预应力筋面积，计算值为236m㎡，取用二根无粘结筋。一般情况下，二根钢绞线便能满足要求。　　张拉过程：　　采用YDC240Q手提式千斤顶，双控张拉。因钢绞线较短，进行一端张拉，固定端为OVM15P型挤压锚具，张拉端为OVM15-1类片锚具。　　端部锚固：　　本工程柱边与梁侧面间距为5cm，故将侧面平齐，如图3所示。若这一间距较大，可用

7、钻孔方法。梁底钢绞线折角处圆钢为Φ25，剥除该处砼保护层，将圆钢焊在梁底钢筋上。图3端部锚具　　防腐措施：　　无粘结筋具有良好的防腐性能，只需在凿除处用环氧砂浆填充，锚具处涂环氧树脂，用C30细石砼包裹。为了美观，用C30细石砼对全梁进行包裹。在本工程中，去除柱处的无粘结筋套管，去除油脂，张拉后由环氧砂浆与柱粘成一个整体，形成双保险。　　在张拉结束24小时后，用百分表测跨中反拱，梁原有的细小裂缝均已闭合。在加设的设备荷载作用下，梁跨中挠度为，可见预应力效应大于设备荷载效应，经鉴定确认加固成功，可以保证结构安全。　　集中张拉

8、5根加固梁的施工时间仅为5小时，整个加固施工时间为9天，材料费仅为5000元左右，且无粘结筋所占空间很小，不影响使用。加固竣工一年来，未出现任何强度问题。　　材料用量省，预应力水平高。　　钢绞线柔性好，施工方便。　　钢绞线有足够的长度进行多跨加固，加强结构的整体性。　　有现成的锚具可供使用，不需要电焊，