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 外加预应力加固法是通过对钢筋混凝土梁、板、柱或桁架构件反向应力应变方向施加应力荷载,以抵消或降低构件内部由已承担荷载产生的应力应变,增强构件承载能力的一种加固方法。本加固方法适用于原构件截面偏小或需要增加其使用荷载;处于高应力、应变状态,且难以直接卸除其结构上的荷载或需要改善其使用性能的梁、板、柱或桁架等构件的加固;

  1. 设计依据

  (1)《混凝土结构加固设计规范 GB50367-2006》、、《混凝土结构设计规范GB50010-2002》;

  (2)《建筑抗震加固技术规程JGJ116-98》;

  (3) 原结构竣工图或施工图及施工资料、必需的检测报告或新增荷载资料。

    2. 设计要求
采用外加预应力加固混凝土结构时,应根据被加固构件的受力性质、构造特点和现场条件,选择适合的预应力方法:

  (1)对正截面受弯承载力不足的梁、板构件,可采用预应力水平拉杆进行加固;正截面和斜截面均需加固的梁式构件,可采用下撑式预应力拉杆进行加固;若工程需要,且构造条件许可,也可同时采用水平拉杆和下撑式拉杆。

  (2)对受压承载力不足的轴心受压柱、小偏心受压柱以及弯矩变号的大偏心受压柱,可采用双侧预应力拉杆进行加固;若弯矩不变号,可采用单侧预应力拉杆进行加固;

  (3)对桁架中承载力不足的轴心和偏心受拉构件,可采用预应力拉杆进行加固; 对受拉钢筋配置不足的大偏心受压柱,也可以采用预应力拉杆进行加固;

  3. 工程实例

  a. 东方苑某幢柱外加预应力加固(混凝土施工质量缺陷)

 

  4. 注意事项

  (1)采用预应力拉杆进行加固时,其构造设计应考虑施工采用的张拉方法。 当采用机张法时,应按现行国家标准《混凝土结构设计规范GB50010》及《混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204》的规定进行设计;当采用横向张拉法时,应满足下列规定:

  a 采用预应力水平拉杆或下撑式拉杆加固梁,且加固的张拉力在150KN以下时,可用两根直径为12~30mm的HPB235级钢筋;若加固的预应力较大,应用HRB335级筋。当加固梁的截面高度大于600mm时,应用型钢拉杆。

  b 采用预应力拉杆加固桁架时,可用HRB335钢筋、HRB400钢筋、精轧螺纹钢筋、碳素钢丝或钢绞线等高强度钢材。预应力水平拉杆或预应力下撑式拉杆中部的水平段距被加固梁或桁架下缘的净空宜为30~80mm。

  c 预应力下撑式拉杆的斜段宜紧贴在被加固梁的梁肋两旁;在被加固梁下应设厚度不大于10mm的钢垫板,其宽度宜与被加固梁宽相等,其梁跨度方向的长度不应小于板厚的5倍;钢垫板下应设直径不小于20mm的钢筋棒,其长度不应小于被加固梁宽加2倍拉杆直径再加40mm;钢垫板宜用结构胶固定位置,钢筋棒可用点焊固定位置。

  d 预应力拉杆端部的锚固构造:
   
           ( a) 被加固构件端部有传力预埋件可利用时,可将预应力拉杆与传力预埋件焊接,通过焊缝传力。

     ( b) 当无传力预埋件时,宜焊制专门的钢套,套在混凝土构件上与拉杆焊接。钢套箍可用型钢焊成,也可用钢板加焊加劲助。钢套箍与混凝土构件间的空隙,应用细石混凝土填塞。钢套箍对构件混凝土的局部受压承载力应经验算合格。

  e 横向张拉应采用工具式拉紧螺杆。拉紧螺杆的直径应按张拉力的大小 计算确定,但不应小于16mm,其螺帽的高度不得小于螺杆直径的1.5倍。

  (2) 采用预应力撑杆进行加固时,其构造设计应遵守下列规定:

  a. 预应力撑杆用的角钢,其截面不应小于50mm×50mm×5mm ;压杆肢的两根角钢用缀板连接形成槽形的截面;也可用单根槽钢作压杆肢。板的厚度不得小于6mm,宽度不得小于80mm,其长度应按角钢与被加固柱之间的空隙大小确定。相邻缀板间的距离应保证单个角钢的长细比不大于40。

  b. 压杆肢末端的传力构造,应采用焊在压杆肢上的顶板与承压角钢顶紧,通过抵承传力。承压角钢嵌入被加固柱的柱身混凝土或柱头混凝土内不应少于25mm。传力顶板宜用厚度不小于16mm的钢板,其与角钢肢焊接的板面及与承压角钢抵承的面均应刨平。承压角钢截面不得小于100mm×75mm×12mm。

  c. 当预应力撑杆采用螺栓横向拉紧的施工方法时,双侧加固的撑杆,其两个压杆肢的中部应向外弯折,并应在弯折处采用工具式拉紧螺杆建立预应力并复位。单侧加固的撑杆只有一个压杆肢,仍应在中点处弯折,并应采用工具式拉紧螺杆进行横向张拉与复位。

  d. 压杆肢的弯折与复位应符合下列规定:

  ① 弯折压杆肢前,应在角钢的侧立肢上切出三角形缺口。缺口背面,应补焊钢板加强。

  ② 弯折压杆肢的复位应采用工具式拉紧螺杆,其直径应按张拉力的大小计算确定,但不应小于16mm,其螺帽高度不应小于螺杆直径的1.5倍。