專利名稱：加固混凝土梁的體外預應力結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)中各種混凝土梁因荷載增加、質(zhì)量缺陷、火災損傷、 腐蝕損壞等原因，需要提高現(xiàn)有承載力或恢復原有承載力所采取加固的體外預應 力結(jié)構(gòu)。土木工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對混凝土梁的加固，目前有增大截面法、置換混凝土法、外加預應力法、外 粘型鋼法、粘貼碳纖維復合材法、粘貼鋼板法、增設支點法等。在《混凝土結(jié)構(gòu) 加固設計規(guī)范》GB50367 — 2006中，外加預應力法加固混凝土梁采用的是水平拉 桿或下?lián)问嚼瓧U方法，材料是"當加固的張拉力在150KN以下時，可用兩根直 徑為12 30 mra的HPB235級鋼筋；當加固的預應力較大，應用HRB335級鋼筋， 當加固梁的截面高度大于600 mm時，應用型鋼拉桿。"水平拉桿或下?lián)问嚼瓧U施 加預應力的方式采用機張法或用拉緊螺桿橫向張拉法。
《混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范》GB50367—2006中的外加預應力法存在的缺陷 是1.材料HPB235級、HRB335級鋼筋或型鋼，具有低強高松馳的缺點，鋼材外 表如不用混凝土保護，其受溫度影響較為突出，時間一長，鋼材會松馳，預應力 失效，需重新加固；2.加固結(jié)構(gòu)因需設置支撐墊板、鋼筋棒、拉緊螺桿等，使梁 體外贅物較大，如采用澆筑混凝土保護層，勢必增大梁截面的寬度和梁高度，影 響房屋的使用和美觀；3.不采用澆筑混凝土方法保護，鋼材的銹蝕問題還難以克 服；長期使用既存在結(jié)構(gòu)安全問題，又存在室內(nèi)美觀問題；4.正截面抗彎、斜截 面抗剪短期內(nèi)有效，梁的抗扭承載力無法提高；5.張拉機具沒有成套設備及同步 的錨固配件；或采用橫向張拉法，但拉緊螺桿拉力有限，且無實測拉力數(shù)值，即 有效張拉力很小且數(shù)值不準確。
為此，本實用新型提供一種加固混凝土梁的體外預應力結(jié)構(gòu)，使上述問題得 到一一解決。 發(fā)明內(nèi)容
1.本實用新型所要解決的技術(shù)問題
加周混凝土梁的體外預應力結(jié)構(gòu)，對己有混凝土梁因荷載增加、質(zhì)量缺陷、 火災損傷、腐蝕損壞等原因需提高現(xiàn)有正截面抗彎、斜截面抗剪及抗扭承載力或恢復原設計承載力，在梁的體外增加的一種體外預應力結(jié)構(gòu)。
2. 加固混凝土梁的體外預應力結(jié)構(gòu)組成
(1) 主要材料
根據(jù)梁的大小及荷載效應情況，選用高強低松馳的無粘結(jié)鋼絞線或鍍鋅鋼絞 線，線徑采用《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB50010—2002及《無粘結(jié)預應力混凝土 結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ92—2004、 J409-2005中所列的^8. 6、 9.5、 10.8、 11.1、 12.7、 12.9、 15.2、 15.7，抗拉強度/-=1570、 1670、 1720、 1770、 1860、 1960N/ 咖2等及其相配套的錨具。加固工程中一般選用^12.7， ^15.24， /M=1860N/
ram2的無粘結(jié)鋼絞線或鍍鋅鋼絞線和配套錨具即可。
(2) 組成
加固混凝土梁的體外預應力結(jié)構(gòu)是由高強低松馳的無粘結(jié)鋼絞線或鍍鋅鋼 絞線、錨具、梁底轉(zhuǎn)向護角承壓角鋼、梁面轉(zhuǎn)向鋼板、混凝土柱角轉(zhuǎn)向護角承壓 角鋼、錨固板等組成。
3. 技術(shù)方案
對混凝土梁采用纏繞捆綁式加固，即從梁的起始端開始， 一束或多束鋼絞線 按順時針方向圍繞梁的縱軸線旋轉(zhuǎn)，繞到梁的終端，另一束或多束在同一起始端 按逆時針方向旋轉(zhuǎn)繞至梁的終端。鋼絞線在梁面、梁底轉(zhuǎn)折處形成的合力作用于 承壓鋼板、轉(zhuǎn)向角鋼上，再傳至梁體，使梁產(chǎn)生一定的內(nèi)力，用以平衡外來荷載 的作用，以提高梁的承載力。 —
具體地說，用兩道鋼絞線從柱外側(cè)錨固板分別穿入，緊貼柱腳的兩側(cè)面至梁 面負彎矩區(qū)域內(nèi)交叉，于距柱內(nèi)側(cè)面1/3 1/4梁凈跨長度時，向下彎折并緊貼 梁兩側(cè)面向下到梁底，于梁底水平面內(nèi)再交叉，鋼絞線分別從梁的一側(cè)邊到達另 一側(cè)邊，轉(zhuǎn)折后沿梁側(cè)面上行至梁面，到達梁另一端的負彎矩截止點處，轉(zhuǎn)折向 水平面，在負彎矩區(qū)域內(nèi)再交叉，其后沿柱側(cè)面延伸至柱外側(cè)錨固。
在梁兩端的柱腳處鋼絞線與柱直角的轉(zhuǎn)折接觸處用角鋼護角承壓轉(zhuǎn)向；鋼絞 線于梁兩端負彎矩截止點處的梁面轉(zhuǎn)折下行時用鋼板承壓轉(zhuǎn)向；鋼絞線于梁底轉(zhuǎn) 折時用角鋼護角承壓轉(zhuǎn)向。
—鋼絞線經(jīng)張拉后，在粱側(cè)立面的豎直面內(nèi)，共產(chǎn)生兩對方向相反的豎向力， 這兩對力對梁的正截面抗彎，斜iT面抗剪起到加固作用；同時，在梁的兩側(cè)的水 平面內(nèi)，也產(chǎn)生兩對方向相反的水平力，梁的兩端還有一對鋼絞線張拉的壓力， 這就構(gòu)成了混凝土體處于三向應力狀態(tài)，進一步提高了梁的抗剪能力，纏繞捆綁在梁體上的鋼絞線與混凝土形成共同工作的結(jié)構(gòu)，鋼絞線參與抗扭計算，這就顯 著提高梁的抗扭性能。上述這些力的存在，對梁的整體性還起到一定的加固作用。 4.有益效果
(1) 采用高強低松馳無粘結(jié)鋼絞線，結(jié)構(gòu)在長時間的使用過程中，預應力效應 能基本保持不變，滿足工程加固的預期要求。
(2) 鋼絞線的布置緊貼構(gòu)件表面，采用砂槳找平、粉刷即可起到保護作用。
(3) 加固后的構(gòu)件截面尺寸僅增大3 5cm，未顯著改變結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸，粉刷 后，外觀看不到加固的痕跡。
(4) 對梁起到有效的正截面的抗彎、斜截面抗剪及梁的抗扭性能的加固。
(5) 對梁的整體性也起到一定程度的加固作用。
(6) 鋼絞線采用預應力專用千斤頂張拉方式，張拉力數(shù)值準確明顯，加固量有 據(jù)可依。


附圖1為捆綁式加固混凝土梁的體外預應力結(jié)構(gòu)圖。
圖中，l是混凝土柱，2是被加固梁，3是鋼絞線，4是梁底轉(zhuǎn)向護角承壓角 鋼，5是梁面轉(zhuǎn)向鋼板，6是柱角轉(zhuǎn)向護角承壓角鋼，7是錨固板，8是錨具。
附圖2是梁底轉(zhuǎn)向護角承壓角鋼截面圖，轉(zhuǎn)向角鋼一般取60 80cm長，采 用L50X5或L63X6等肢角鋼，外直角要用砂輪機或角向磨光機磨出圓弧面，便 于鋼絞線平滑過渡，直角會在張拉受力后割斷鋼絞線。
附圖3是梁面轉(zhuǎn)向鋼板截面圖，轉(zhuǎn)向鋼板長度一般取梁寬+2X2 cm即可， 與鋼絞線接觸的直角也需要磨成圓弧面，寬度5 10cm，厚度6 8mm。
錨固板是根據(jù)具體加固工程專門設計的，最主要的是要保證具有一定的剛 度，板厚一般為2cm厚，如剛度仍不足，則需在板面焊上加勁肋，由于各種工程 構(gòu)件尺寸不一樣，其錨固板也需做成多種形狀和尺寸，在本實用新型申請人李延 和、陳貴、李樹林等撰寫的—《高效預應力加固法理論及應用》一書中有詳細介紹， 此書為科學出版社出版，北京，2008年5月第一版。
具體實施方式

當一根混凝土梁(2)需要加固時，通過結(jié)構(gòu)計算，計算出所需加固量，得 出采用體外預應力鋼絞線的線徑、根數(shù)和張拉控制應力，畫出施工圖。按照施工. 圖，在梁面上定點放線，標出梁面轉(zhuǎn)向鋼板(5)距柱邊(1)的距離，在梁側(cè)邊 的板面上鉆孔，在孔邊鑿出安放梁面轉(zhuǎn)向鋼板(5)的淺槽，淺槽清潔后涂上結(jié)構(gòu)膠，粘上梁面轉(zhuǎn)向鋼板(5)，這可使梁露出的箍筋得到保護，同時鋼板(5) 與梁頂面之間無空隙并固定牢靠。用線繩從梁底向上穿過板底孔口并拉緊，找出 鋼絞線收緊后于梁下角的轉(zhuǎn)折處，將轉(zhuǎn)折處梁的直角磨去，R=l cm左右，這樣 做使角鋼(4)的內(nèi)圓角與梁下角同為圓弧過渡配合。鋼絞線(3)從柱外側(cè)或梁 端穿進錨固板孔，在梁頂面第一次交叉后穿過混凝土板，貼著梁側(cè)面至梁底面， 在梁底面再第二次交叉至梁的另一側(cè)面，上折穿越混凝土板至梁頂面，在梁頂面 再一次交叉后伸出柱外側(cè)或梁端錨固。鋼絞線于梁頂面第一次交叉后下穿混凝土 板時用梁面轉(zhuǎn)向鋼板(5)承壓，鋼絞線從梁側(cè)面轉(zhuǎn)向梁底面時用梁底轉(zhuǎn)向護角 承壓角鋼(4)承壓轉(zhuǎn)向，鋼絞線在梁的兩端遇混凝土柱時，因一般柱寬大于梁 寬，勢必鋼絞線會直接壓在柱角混凝土上，因此也采用柱角轉(zhuǎn)向護角角鋼(6) 承壓轉(zhuǎn)向。當混凝土梁的兩端需承受較大的剪力，僅用附圖1的加固結(jié)構(gòu)仍不能 滿足時，則需增加抗剪鋼絞線，抗剪鋼絞線基本按附圖l布置，僅是在緊挨兩柱 腳處的梁面上再各設兩塊梁面轉(zhuǎn)向承壓鋼板(5)，鋼板(5)上焊上①10扁環(huán)形 鋼筋圈(與梁寬等長)，鋼絞線在梁底交叉從板底上穿出來后，從扁環(huán)鋼筋圈中 穿出，不交叉，直接從柱側(cè)面穿過，進入錨固板錨固，具體方法在《高效預應力 加固法理論及應用》 一書中有專門介紹。
粱上、下及側(cè)面、柱腳處的鋼絞線采用1: 2水泥砂漿(30 50咖厚)粉刷 保護，錨固端澆筑C30細石混凝土保護殼，同時做好防水措施，這些保護措施內(nèi) 容，均可參考《高效預應力加固法理論及應用》 一書中的做法介紹。
權(quán)利要求1. 加固混凝土梁的體外預應力結(jié)構(gòu)，本結(jié)構(gòu)其特征是鋼絞線(3)在混凝土梁(2)面上一端負彎矩區(qū)域內(nèi)交叉布線，交叉后鋼絞線在承壓鋼板(5)處向下轉(zhuǎn)折至梁底，在梁底的轉(zhuǎn)向角鋼(4)處轉(zhuǎn)折再交叉延伸至梁的另一側(cè)邊處的轉(zhuǎn)向角鋼(4)上，再向上轉(zhuǎn)折至梁面承壓鋼板(5)的面上，于梁的另一端負彎矩區(qū)域內(nèi)第三次交叉伸出梁端至柱(1)外側(cè)錨固。
專利摘要加固混凝土梁的體外預應力結(jié)構(gòu)，土木工程領(lǐng)域。用于已有混凝土梁因荷載增加、質(zhì)量缺陷、火災損傷、腐蝕損壞等原因的混凝土梁的加固。它由高強低松馳的無粘結(jié)鋼絞線(3)或鍍鋅鋼絞線、錨具(8)、梁底轉(zhuǎn)向護角承壓角鋼(4)、梁面轉(zhuǎn)向鋼板(5)、混凝土柱角轉(zhuǎn)向角鋼(6)、錨固板(7)等組成。鋼絞線在梁面、梁底轉(zhuǎn)折處形成的合力作用于承壓鋼板、轉(zhuǎn)向角鋼上，再傳至梁體，使梁產(chǎn)生一定的內(nèi)力，用以平衡外來荷載的作用，以提高梁的承載力。
文檔編號E04G23/02GK201297042SQ200820178808
公開日2009年8月26日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者李延和, 李樹林, 貴 陳 申請人:李延和;李樹林;陳 貴