CN101705662A - 新型预应力钢板套箍装置及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型预应力钢板套箍装置及其安装方法，其构成包括两个可组成一完整套箍的U形钢箍板、两套用于对钢套箍施加预应力的加力板和张拉螺栓。本发明技术加固效果好，装置构造简单，操作方便，且成本低廉，具有环保节能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种可对钢筋混凝土柱和桥墩进行加固的预应力钢板套箍装置。
背景技术
既有钢筋混凝土柱和桥墩最严重的缺陷主要是箍筋配置不足。在钢筋混凝土柱的抗震加固中，应重视如何使补加部分对原有截面产生良好的横向约束，以最大幅度地增加加固结构后的延性。同时，加固方案还应尽量减少加固部分应力滞后，使加固部分和原结构有效协同工作。解决上述技术难题的有效方法是采用横向预应力技术对混凝土柱进行加固，使混凝土柱获得良好的横向约束并达到提高其抗剪强度和变形能力的目的。
在横向预应力技术的实用化中，Ottawa大学采用在混凝土柱四角及中部安装滑轮，预应力通过对滑轮轨道内钢铰线的张拉实现，张拉端楔形机具对达到预应力水平的钢铰线进行锚固。此种预应力施加装置能够达到很大的预应力水平，但加固过程十分繁琐，在混凝土柱侧面的局部锚固也存在很大的难度，且其加固成本十分高昂，这与结构加固的初衷是不相符的。Alberta大学的横向预应力施加装置的设计相对较为简单，四块窄板带围合而成对混凝土柱的约束，混凝土柱角部位置对应的板带上开有与边长成45度角的螺栓孔，预应力的施加正是通过斜向螺栓张紧实现，这种预应力施加机构构造简单，操作较为方便，加固成本较低，但由于板带较窄，对混凝土柱的约束效果也必然较差，且每一角部均需进行操作，因此，要达到预定的加固效果，其工作量仍然较大。由于施加的预应力方向与板带方向不处于同一方向，因而，不可避免存在角部应力集中和偏心受力的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型预应力钢板套箍装置，其可有效提高框架柱抗剪承载力、轴向承载力和抗震性能，而且实施过程无需大型设备，易于实现。
本发明的另一目的是提供上述新型预应力钢板套箍装置的安装方法。
本发明的技术方案是这样的：新型预应力钢板套箍装置，包括两个可对应扣合的U形钢箍板，此两个U形钢箍板的端部分别相对应焊接在一起形成与被加固对象的截面相适配的闭环套箍；还配用有用于对上述U形钢箍板施加预应力的加力板和张拉螺杆。
上述两个U形钢箍板的角部呈圆角状，以方便预应力施加过程中箍板应力的传递并避免角部传力过程的应力集中。
上述U形钢箍板的两个端部分别焊接有连接板和用以支撑上述加力板的挡板，上述两个U形钢箍板的端部在完成张拉预应力后分别通过上述连接板相对应焊接在一起。
上述加力板有四个，此四个加力板分别通过螺栓固定于上述两个U形钢箍板的两臂上，并分别抵靠于相对应的上述连接板和挡板上，位于上述两个U形钢箍板的相应的一臂上的一对上述加力板沿平行于上述两个U形钢箍板的两臂的方向分别开设有相对应的螺孔，上述张拉螺杆分别穿设于此相对应的两个螺孔内。
新型预应力钢板套箍装置的安装方法，通过如下方案实现：
(1)准备预应力钢板套箍装置：根据加固设计需要制作两个相对应扣合后与被加固对象的截面相适配的U形钢箍板，在每个U形钢箍板的两个端部分别焊接连接板和挡板；制作四个与U形钢箍板相匹配的加力板，将此四个加力板分别通过螺栓固定于两个U形钢箍板的两臂上并分别抵靠于相对应的连接板和挡板上，位于两个U形钢箍板的相应的一臂上的一对加力板沿平行于两个U形钢箍板的两臂的方向分别开设有相对应的螺孔；
(2)将两个U形钢箍板安装至被加固对象需加固的位置，在相应的一对加力板上的螺孔内分别穿设张力螺杆；
(3)在两个U形钢箍板的表面上分别粘贴电阻应变片，用扭矩扳手同步旋紧连接一对加力板的两个张力螺栓以施加预应力，并通过实时测量张力螺杆的拉力和U形钢箍板上电阻应变片的数据，以控制两个U形钢箍板预应力的施加过程，当两个U形钢箍板达到预定初始预应力水平，停止加力；
(4)将两个U形钢箍板端部的连接板进行等强度焊接；
(5)卸去张拉螺杆和加力板，即完成一个预应力钢套箍的安装过程。
上述步骤(1)中，将两个U形钢箍板的角部处理成圆角。
在上述步骤(2)中，将被加固对象的角部处理成相应的圆角，并在圆角处衬垫与上述两个U形钢箍板的圆角的内半径相同的钢衬板。
采用上述方案后，本发明的优点为：(1)利用本发明的预应力钢板套箍装置进行加固能使RC柱混凝土提前处在三向受压状态，有效提高框架柱抗剪承载力、轴向承载力和抗震性能。(2)加力板和张拉螺杆可方便拆除，加固后柱断面不增大，不影响加固后建筑的观瞻和使用功能。(3)构造简单，实施过程无需大型设备，易于实现。加固一个预应力钢板套箍仅需在两对边进行张紧螺栓操作和焊接。(4)预应力水平控制简便。预应力水平可通过箍板表面的电阻应变片进行实时监测获得，也可通过扭矩扳手控制。(5)节省钢材，除了加固方法的高效率带来材料的节省外，加力板和螺杆可重复利用。施工过程不需任何湿作业，也不需结构胶粘贴，具有环保节能的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖示图(省略张力螺杆)；
图3为图2的A-A剖示图。
具体实施方式
本发明的新型预应力钢板套箍装置，如图1-3所示，包括两个可对应扣合的U形钢箍板1，此两个U形钢箍板1相扣合后可形成与被加固对象的截面相适配的闭环套箍，此两个U形钢箍板1的角部呈圆角状，以优化张拉过程力的传递并避免角部传力过程的应力集中，每个U形钢箍板1的两个端部分别焊接有连接板11和挡板12。
还还配用有用于对U形钢箍板1施加预应力的加力板2和张拉螺杆3.加力板2有四个，各个加力板2和U形钢箍板1的相应部位分别开设有螺栓孔21、13，此四个加力板2分别通过与螺栓孔21、13相对应的螺栓固定于两个U形钢箍板1的两臂上并分别抵靠于相对应的连接板11上，通过连接板11和挡板12对各加力板2起到支撑作用，位于U形钢箍板1的相应的一臂上的一对加力板2沿平行于U形钢箍板1的两臂的方向分别开设有相对应的螺孔22，张拉螺杆3分别穿设于此相对应的两个螺孔22内.
两个U形钢箍板1的表面粘贴有用于测量两个U形钢箍板1的预应力的电阻应变片。
还配用有可施加和控制两个U形钢箍板1的预应力的扭矩扳手。
本发明的新型预应力钢板套箍装置的安装方法，通过如下方案实现：
(1)准备预应力钢板套箍装置：根据加固设计需要制作两个相对应扣合后与钢筋混凝土柱的截面相适配的U形钢箍板1；将两个U形钢箍板1的角部处理成圆角，以避免角部传力过程的应力集中；并在此两个U形钢箍板1的端部分别焊接连接板11和挡板12；制作四个与U形钢箍板1匹配的加力板2，将此四个加力板2分别通过螺栓固定于两个U形钢箍板1的两臂上并分别抵靠于相对应的连接板11和挡板12上，通过连接板11和挡板12对各加力板2起到支撑作用，位于两个U形钢箍板1的相应的一臂上的一对加力板2沿平行于两个U形钢箍板1的两臂的方向分别开设有相对应的螺孔22；
(2)将钢筋混凝土柱的角部处理成与两个U形钢箍板1的圆角相应的圆角，再将两个U形钢箍板1安装至钢筋混凝土柱需加固的位置，在钢筋混凝土柱的圆角处衬垫与两个U形钢箍板1的圆角的内半径相同的钢衬板，在相应的一对加力板2上的螺孔22内分别穿设张力螺杆3；
(3)在两个U形钢箍板1的表面上分别粘贴电阻应变片，用扭矩扳手同步旋紧连接一对加力板上的张力螺栓3以施加预应力，并通过实时测量张力螺杆3的拉力和U形钢箍板1上电阻应变片的数据，以控制两个U形钢箍板1预应力的施加过程，当两个U形钢箍板1达到预定初始预应力水平，停止加力；
(4)将U形钢箍板1端部的连接板11进行等强度焊接，将两个U形钢箍板1焊接成一闭环箍套；
(5)卸去张拉螺杆3和加力板2，即完成一个预应力钢套箍的安装过程。
Claims (7)
1.新型预应力钢板套箍装置，其特征在于：包括两个可对应扣合的U形钢箍板，此两个U形钢箍板的端部分别相对应焊接在一起形成与被加固对象的截面相适配的闭环套箍；还配用有用于对上述U形钢箍板施加预应力的加力板和张拉螺杆。
2.根据权利要求1所述的新型预应力钢板套箍装置，其特征在于：上述两个U形钢箍板的角部呈圆角状，以方便预应力施加过程中箍板应力的传递并避免角部传力过程的应力集中。
3.根据权利要求1所述的新型预应力钢板套箍装置，其特征在于：上述U形钢箍板的两个端部分别焊接有连接板和用以支撑上述加力板的挡板，上述两个U形钢箍板的端部在完成张拉预应力后分别通过上述连接板相对应焊接在一起。
4.根据权利要求1所述的新型预应力钢板套箍装置，其特征在于：上述加力板有四个，此四个加力板分别通过螺栓固定于上述两个U形钢箍板的两臂上，并分别抵靠于相对应的上述连接板和挡板上，位于上述两个U形钢箍板的相应的一臂上的一对上述加力板沿平行于上述两个U形钢箍板的两臂的方向分别开设有相对应的螺孔，上述张拉螺杆分别穿设于此相对应的两个螺孔内。
5.新型预应力钢板套箍装置的安装方法，其特征在于：通过如下方案实现：
(1)准备预应力钢板套箍装置：根据加固设计需要制作两个相对应扣合后与被加固对象的截面相适配的U形钢箍板，在每个U形钢箍板的两个端部分别焊接连接板和挡板；制作四个与U形钢箍板相匹配的加力板，将此四个加力板分别通过螺栓固定于两个U形钢箍板的两臂上并分别抵靠于相对应的连接板和挡板上，位于两个U形钢箍板的相应的一臂上的一对加力板沿平行于两个U形钢箍板的两臂的方向分别开设有相对应的螺孔；
(2)将两个U形钢箍板安装至被加固对象需加固的位置，在相应的一对加力板上的螺孔内分别穿设张力螺杆；
(3)在两个U形钢箍板的表面上分别粘贴电阻应变片，用扭矩扳手同步旋紧连接一对加力板的两个张力螺栓以施加预应力，并通过实时测量张力螺杆的拉力和U形钢箍板上电阻应变片的数据，以控制两个U形钢箍板预应力的施加过程，当两个U形钢箍板达到预定初始预应力水平，停止加力；
(4)将两个U形钢箍板端部的连接板进行等强度焊接；
(5)卸去张拉螺杆和加力板，即完成一个预应力钢套箍的安装过程。
6.根据权利要求5所述的新型预应力钢板套箍装置的安装方法，其特征在于：上述步骤(1)中，将两个U形钢箍板的角部处理成圆角。
7.根据权利要求5所述的新型预应力钢板套箍装置的安装方法，其特征在于：在上述步骤(2)中，将被加固对象的角部处理成相应的圆角，并在圆角处衬垫与上述两个U形钢箍板的圆角的内半径相同的钢衬板。
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