專利名稱：新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可對鋼筋混凝土柱和橋墩進行加固的預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置。
背景技術(shù)：
既有鋼筋混凝土柱和橋墩最嚴(yán)重的缺陷主要是箍筋配置不足。在鋼筋混凝土柱的
抗震加固中，應(yīng)重視如何使補加部分對原有截面產(chǎn)生良好的橫向約束，以最大幅度地增加
加固結(jié)構(gòu)后的延性。同時，加固方案還應(yīng)盡量減少加固部分應(yīng)力滯后，使加固部分和原結(jié)構(gòu)
有效協(xié)同工作。解決上述技術(shù)難題的有效方法是采用橫向預(yù)應(yīng)力技術(shù)對混凝土柱進行加
固，使混凝土柱獲得良好的橫向約束并達(dá)到提高其抗剪強度和變形能力的目的。 在橫向預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實用化中，Ottawa大學(xué)采用在混凝土柱四角及中部安裝滑
輪，預(yù)應(yīng)力通過對滑輪軌道內(nèi)鋼鉸線的張拉實現(xiàn)，張拉端楔形機具對達(dá)到預(yù)應(yīng)力水平的鋼
鉸線進行錨固。此種預(yù)應(yīng)力施加裝置能夠達(dá)到很大的預(yù)應(yīng)力水平，但加固過程十分繁瑣，在
混凝土柱側(cè)面的局部錨固也存在很大的難度，且其加固成本十分高昂，這與結(jié)構(gòu)加固的初
衷是不相符的。Alberta大學(xué)的橫向預(yù)應(yīng)力施加裝置的設(shè)計相對較為簡單，四塊窄板帶圍合
而成對混凝土柱的約束，混凝土柱角部位置對應(yīng)的板帶上開有與邊長成45度角的螺栓孔，
預(yù)應(yīng)力的施加正是通過斜向螺栓張緊實現(xiàn)，這種預(yù)應(yīng)力施加機構(gòu)構(gòu)造簡單，操作較為方便，
加固成本較低，但由于板帶較窄，對混凝土柱的約束效果也必然較差，且每一角部均需進行
操作，因此，要達(dá)到預(yù)定的加固效果，其工作量仍然較大。由于施加的預(yù)應(yīng)力方向與板帶方
向不處于同一方向，因而，不可避免存在角部應(yīng)力集中和偏心受力的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置，其可有效提高框架柱抗剪承
載力、軸向承載力和抗震性能，而且實施過程無需大型設(shè)備，易于實現(xiàn)。 本發(fā)明的另一目的是提供上述新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置的安裝方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置，包括兩個可對應(yīng)扣合的
U形鋼箍板，此兩個U形鋼箍板的端部分別相對應(yīng)焊接在一起形成與被加固對象的截面相
適配的閉環(huán)套箍；還配用有用于對上述U形鋼箍板施加預(yù)應(yīng)力的加力板和張拉螺桿。 上述兩個U形鋼箍板的角部呈圓角狀，以方便預(yù)應(yīng)力施加過程中箍板應(yīng)力的傳遞
并避免角部傳力過程的應(yīng)力集中。 上述U形鋼箍板的兩個端部分別焊接有連接板和用以支撐上述加力板的擋板，上
述兩個U形鋼箍板的端部在完成張拉預(yù)應(yīng)力后分別通過上述連接板相對應(yīng)焊接在一起。 上述加力板有四個，此四個加力板分別通過螺栓固定于上述兩個U形鋼箍板的兩
臂上，并分別抵靠于相對應(yīng)的上述連接板和擋板上，位于上述兩個U形鋼箍板的相應(yīng)的一
臂上的一對上述加力板沿平行于上述兩個U形鋼箍板的兩臂的方向分別開設(shè)有相對應(yīng)的
螺孔，上述張拉螺桿分別穿設(shè)于此相對應(yīng)的兩個螺孔內(nèi)。 新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置的安裝方法，通過如下方案實現(xiàn)
(1)準(zhǔn)備預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置根據(jù)加固設(shè)計需要制作兩個相對應(yīng)扣合后與被加 固對象的截面相適配的U形鋼箍板，在每個U形鋼箍板的兩個端部分別焊接連接板和擋板； 制作四個與U形鋼箍板相匹配的加力板，將此四個加力板分別通過螺栓固定于兩個U形鋼 箍板的兩臂上并分別抵靠于相對應(yīng)的連接板和擋板上，位于兩個U形鋼箍板的相應(yīng)的一臂 上的一對加力板沿平行于兩個U形鋼箍板的兩臂的方向分別開設(shè)有相對應(yīng)的螺孔；
(2)將兩個U形鋼箍板安裝至被加固對象需加固的位置，在相應(yīng)的一對加力板上 的螺孔內(nèi)分別穿設(shè)張力螺桿； (3)在兩個U形鋼箍板的表面上分別粘貼電阻應(yīng)變片，用扭矩扳手同步旋緊連接 一對加力板的兩個張力螺栓以施加預(yù)應(yīng)力，并通過實時測量張力螺桿的拉力和U形鋼箍板 上電阻應(yīng)變片的數(shù)據(jù)，以控制兩個U形鋼箍板預(yù)應(yīng)力的施加過程，當(dāng)兩個U形鋼箍板達(dá)到預(yù) 定初始預(yù)應(yīng)力水平，停止加力； (4)將兩個U形鋼箍板端部的連接板進行等強度焊接；(5)卸去張拉螺桿和加力板，即完成一個預(yù)應(yīng)力鋼套箍的安裝過程。 上述步驟(1)中，將兩個U形鋼箍板的角部處理成圓角。 在上述步驟(2)中，將被加固對象的角部處理成相應(yīng)的圓角，并在圓角處襯墊與 上述兩個U形鋼箍板的圓角的內(nèi)半徑相同的鋼襯板。 采用上述方案后，本發(fā)明的優(yōu)點為(l)利用本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置進行 加固能使RC柱混凝土提前處在三向受壓狀態(tài)，有效提高框架柱抗剪承載力、軸向承載力和 抗震性能。(2)加力板和張拉螺桿可方便拆除，加固后柱斷面不增大，不影響加固后建筑的 觀瞻和使用功能。(3)構(gòu)造簡單，實施過程無需大型設(shè)備，易于實現(xiàn)。加固一個預(yù)應(yīng)力鋼板 套箍僅需在兩對邊進行張緊螺栓操作和焊接。(4)預(yù)應(yīng)力水平控制簡便。預(yù)應(yīng)力水平可通 過箍板表面的電阻應(yīng)變片進行實時監(jiān)測獲得，也可通過扭矩扳手控制。(5)節(jié)省鋼材，除了 加固方法的高效率帶來材料的節(jié)省外，加力板和螺桿可重復(fù)利用。施工過程不需任何濕作 業(yè)，也不需結(jié)構(gòu)膠粘貼，具有環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的剖示圖(省略張力螺桿)；
圖3為圖2的A-A剖示圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置，如圖1-3所示，包括兩個可對應(yīng)扣合的U形鋼 箍板l，此兩個U形鋼箍板1相扣合后可形成與被加固對象的截面相適配的閉環(huán)套箍，此兩 個U形鋼箍板1的角部呈圓角狀，以優(yōu)化張拉過程力的傳遞并避免角部傳力過程的應(yīng)力集 中，每個U形鋼箍板1的兩個端部分別焊接有連接板11和擋板12。 還還配用有用于對U形鋼箍板1施加預(yù)應(yīng)力的加力板2和張拉螺桿3。加力板2 有四個，各個加力板2和U形鋼箍板1的相應(yīng)部位分別開設(shè)有螺栓孔21、13，此四個加力板 2分別通過與螺栓孔21、13相對應(yīng)的螺栓固定于兩個U形鋼箍板1的兩臂上并分別抵靠于 相對應(yīng)的連接板11上，通過連接板11和擋板12對各加力板2起到支撐作用，位于U形鋼
4箍板1的相應(yīng)的一臂上的一對加力板2沿平行于U形鋼箍板1的兩臂的方向分別開設(shè)有相對應(yīng)的螺孔22，張拉螺桿3分別穿設(shè)于此相對應(yīng)的兩個螺孔22內(nèi)。 兩個U形鋼箍板1的表面粘貼有用于測量兩個U形鋼箍板1的預(yù)應(yīng)力的電阻應(yīng)變片。 還配用有可施加和控制兩個U形鋼箍板1的預(yù)應(yīng)力的扭矩扳手。
本發(fā)明的新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置的安裝方法，通過如下方案實現(xiàn)
(1)準(zhǔn)備預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置根據(jù)加固設(shè)計需要制作兩個相對應(yīng)扣合后與鋼筋混凝土柱的截面相適配的U形鋼箍板1 ;將兩個U形鋼箍板1的角部處理成圓角，以避免角部傳力過程的應(yīng)力集中；并在此兩個U形鋼箍板1的端部分別焊接連接板11和擋板12 ;制作四個與U形鋼箍板1匹配的加力板2，將此四個加力板2分別通過螺栓固定于兩個U形鋼箍板1的兩臂上并分別抵靠于相對應(yīng)的連接板11和擋板12上，通過連接板11和擋板12對各加力板2起到支撐作用，位于兩個U形鋼箍板1的相應(yīng)的一臂上的一對加力板2沿平行于兩個U形鋼箍板1的兩臂的方向分別開設(shè)有相對應(yīng)的螺孔22 ; (2)將鋼筋混凝土柱的角部處理成與兩個U形鋼箍板1的圓角相應(yīng)的圓角，再將兩個U形鋼箍板1安裝至鋼筋混凝土柱需加固的位置，在鋼筋混凝土柱的圓角處襯墊與兩個U形鋼箍板1的圓角的內(nèi)半徑相同的鋼襯板，在相應(yīng)的一對加力板2上的螺孔22內(nèi)分別穿設(shè)張力螺桿3; (3)在兩個U形鋼箍板1的表面上分別粘貼電阻應(yīng)變片，用扭矩扳手同步旋緊連接一對加力板上的張力螺栓3以施加預(yù)應(yīng)力，并通過實時測量張力螺桿3的拉力和U形鋼箍板1上電阻應(yīng)變片的數(shù)據(jù)，以控制兩個U形鋼箍板1預(yù)應(yīng)力的施加過程，當(dāng)兩個U形鋼箍板1達(dá)到預(yù)定初始預(yù)應(yīng)力水平，停止加力； (4)將U形鋼箍板1端部的連接板11進行等強度焊接，將兩個U形鋼箍板1焊接成一閉環(huán)箍套； (5)卸去張拉螺桿3和加力板2，即完成一個預(yù)應(yīng)力鋼套箍的安裝過程。
權(quán)利要求
新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置，其特征在于包括兩個可對應(yīng)扣合的U形鋼箍板，此兩個U形鋼箍板的端部分別相對應(yīng)焊接在一起形成與被加固對象的截面相適配的閉環(huán)套箍；還配用有用于對上述U形鋼箍板施加預(yù)應(yīng)力的加力板和張拉螺桿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置，其特征在于上述兩個U形鋼箍板的角部呈圓角狀，以方便預(yù)應(yīng)力施加過程中箍板應(yīng)力的傳遞并避免角部傳力過程的應(yīng)力集中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置，其特征在于上述U形鋼箍板的兩個端部分別焊接有連接板和用以支撐上述加力板的擋板，上述兩個U形鋼箍板的端部在完成張拉預(yù)應(yīng)力后分別通過上述連接板相對應(yīng)焊接在一起。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置，其特征在于上述加力板有四個，此四個加力板分別通過螺栓固定于上述兩個U形鋼箍板的兩臂上，并分別抵靠于相對應(yīng)的上述連接板和擋板上，位于上述兩個U形鋼箍板的相應(yīng)的一臂上的一對上述加力板沿平行于上述兩個U形鋼箍板的兩臂的方向分別開設(shè)有相對應(yīng)的螺孔，上述張拉螺桿分別穿設(shè)于此相對應(yīng)的兩個螺孔內(nèi)。
5. 新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置的安裝方法，其特征在于通過如下方案實現(xiàn)(1) 準(zhǔn)備預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置根據(jù)加固設(shè)計需要制作兩個相對應(yīng)扣合后與被加固對象的截面相適配的U形鋼箍板，在每個U形鋼箍板的兩個端部分別焊接連接板和擋板；制作四個與U形鋼箍板相匹配的加力板，將此四個加力板分別通過螺栓固定于兩個U形鋼箍板的兩臂上并分別抵靠于相對應(yīng)的連接板和擋板上，位于兩個U形鋼箍板的相應(yīng)的一臂上的一對加力板沿平行于兩個U形鋼箍板的兩臂的方向分別開設(shè)有相對應(yīng)的螺孔；(2) 將兩個U形鋼箍板安裝至被加固對象需加固的位置，在相應(yīng)的一對加力板上的螺孔內(nèi)分別穿設(shè)張力螺桿；(3) 在兩個U形鋼箍板的表面上分別粘貼電阻應(yīng)變片，用扭矩扳手同步旋緊連接一對加力板的兩個張力螺栓以施加預(yù)應(yīng)力，并通過實時測量張力螺桿的拉力和u形鋼箍板上電阻應(yīng)變片的數(shù)據(jù)，以控制兩個u形鋼箍板預(yù)應(yīng)力的施加過程，當(dāng)兩個u形鋼箍板達(dá)到預(yù)定初始預(yù)應(yīng)力水平，停止加力；(4) 將兩個U形鋼箍板端部的連接板進行等強度焊接；(5) 卸去張拉螺桿和加力板，即完成一個預(yù)應(yīng)力鋼套箍的安裝過程。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置的安裝方法，其特征在于上述步驟(i)中，將兩個u形鋼箍板的角部處理成圓角。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置的安裝方法，其特征在于在上述步驟(2)中，將被加固對象的角部處理成相應(yīng)的圓角，并在圓角處襯墊與上述兩個U形鋼箍板的圓角的內(nèi)半徑相同的鋼襯板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型預(yù)應(yīng)力鋼板套箍裝置及其安裝方法，其構(gòu)成包括兩個可組成一完整套箍的U形鋼箍板、兩套用于對鋼套箍施加預(yù)應(yīng)力的加力板和張拉螺栓。本發(fā)明技術(shù)加固效果好，裝置構(gòu)造簡單，操作方便，且成本低廉，具有環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點。
文檔編號E01D22/00GK101705662SQ20091020848
公開日2010年5月12日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者劉陽, 曾建宇, 郭子雄, 黃群賢 申請人:華僑大學(xué)