CN101832033B - 钢筋混凝土板的加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种钢筋混凝土板的加固方法，其特征在于，它通过采用永久性机械锚固装置，将索材安装于被加固钢筋混凝土板的受拉区域；锚固后，以被加固钢筋混凝土板作为反力装置对索材进行横向张拉施加预应力并固定，然后涂抹聚合物砂浆覆盖整个锚固装置和索材。本发明方法采用简易的永久性机械锚固，张拉预应力后索材处于张紧状态，结实牢固，无需各类辅助的锚固件与复杂的构造；采用横向张拉方法对索材施加预应力，既克服了高强材料应力滞后的问题，又便于在加固现场实现，其操作简便，成本低廉；其具有双向预应力效果，特别适用于加固桥梁结构中的预应力空心板出现纵向裂缝的情况，可有效解决桥梁工程界关于预应力空心板纵向裂缝加固的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑加固方法，特别是一种钢筋混凝土板的加固方法。
背景技术
现有技术中使用的给钢筋混凝土板的加固的方法为高强钢铰线-聚合物砂浆加固技术。它是将钢铰线网片敷设于被加固构件的受拉区域，并在其表面涂抹聚合物砂浆。其中钢铰线是受力的主体，在加固后的结构中发挥其高于普通钢筋的抗拉强度；聚合物砂浆面层厚度一般在25-50mm，它一方面起保护钢铰线网片的作用，同时将其粘结在原结构上形成整体，使钢铰线网片与原结构协同工作。该技术的主要缺陷为：
(1)高强钢绞线(钢丝绳)强度高达1500～1600MPa，但弹性模量较低(约为1.1～1.5×105MPa，普通钢材约为2.1×105MPa)，作为结构的后加材料，只有在结构进一步受荷，变形加大以后，材料才发挥作用，其应力滞后现象严重，即便对结构进行卸载，在正常工作条件下应力水平仍然很低，只有约100～150MPa，材料强度无法得到充分利用，加固效率偏低；
(2)后加材料处于被动受力，无法实现对原有结构的卸载作用，应力水平与原结构不协调，原结构仍可能处于较高的应力状态，极限状态下容易被各个击破，对提高结构的抗震性能不利；
(3)该加固方法无法实现对裂缝的主动修复和闭合功能，对于恢复原结 构的性能作用有限；
(4)为保证钢绞线的锚固和防止加固层的剥离，采用的构造措施复杂，增加了造价；
(5)高强钢绞线的传力主要依靠聚合物砂浆来实现，聚合物砂浆与混凝土构件界面应力以及高强钢绞线与聚合物砂浆的粘结应力水平较高，对聚合物砂浆的配比和施工要求高，不但造价高，且可靠性相对较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种采用机械锚固、利用横向张拉技术实现预应力的钢筋混凝土板的加固方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种钢筋混凝土板的加固方法，其特点是：它通过采用永久性机械锚固装置，将索材安装于被加固钢筋混凝土板的受拉区域；锚固后，以被加固钢筋混凝土板作为反力装置对索材进行横向张拉施加预应力并固定，然后涂抹聚合物砂浆覆盖整个锚固装置和索材。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的钢筋混凝土板的加固方法，其特点是，其具体步骤如下：
(1)清理被加固钢筋混凝土板表面，露出混凝土结构层；在钢筋混凝土板上设置锚固螺栓组和转向螺栓组；每2组锚固螺栓组与1组转向螺栓组配合使用，且转向螺栓组设置在2组锚固螺栓组的中部；在配合使用的每2组锚固螺栓组与1组转向螺栓组中，加固用索材从一组锚固螺栓组上绕过至另一组锚固螺栓组并初步张紧，然后将底部抹有胶粘材料的锚固板安装在锚固螺栓组上并拧紧，最后用锁扣将索材锁紧；每1锚固螺栓组至少设有2个锚固螺栓，每1转向螺栓组设有至少1个转向螺栓；
(2)待胶粘材料硬化后，将索材进行横向张拉至转向螺栓组上；然后在钢筋混凝土板面刷界面剂，再抹上聚合物砂浆以覆盖索材和锚固板，抹平养护，完成加固施工。
在上述技术方案中，所述的锚固板、锚固螺栓组、转向螺栓组、锁扣等构成了本发明所述的锚固装置。在本发明中，任何具有直接锚固作用与辅助锚固作用的构件均可构成本发明所述的锚固装置。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的钢筋混凝土板的加固方法，其特点是，所述的索材在安装时采用连续绕装方法，连续绕过所有锚固螺栓后切断。这样，可以提高安装效率。
本发明方法主要适用于各类钢筋混凝土板以及类板式构件，如空心板梁及墙体等。本发明方法通过采用永久性机械锚固，将高强索材安装于被加固板的受拉区域；锚固后，以被加固构件作为反力装置对高强索材进行横向张拉施加预应力，并固定，然后在构件表面涂抹聚合物砂浆，覆盖整个的锚固装置和高强索材。其中高强索材是受力的主体，通过施加预应力，使钢高强索材在加固后的结构中，能够发挥其高强的特性；聚合物砂浆有良好的渗透性、粘结强度和密实程度，它主要起保护高强索材的作用，同时将其粘结在原结构上形成整体，与原结构共同工作。主要适用的索材有：钢绞线、钢丝绳以及各种高强FRP索。
本发明通过设置永久性的机械锚固，采用横向张拉方法对高强索材施加预应力，可同时实现双向预应力效果。
1、横向张拉原理；
如图1所示，钢绞线(钢丝绳)原长为L1，横向张拉距离为L2，张拉后钢绞线(钢丝绳)长为L3，此时钢绞线(钢丝绳)伸长量；因此高强索的应变，张拉预应力，张拉力；加固设计时，只需调整L1与L2的比例关系，即可得到设计需要的张拉应力。
2、双向预应力的实现：
如图1所示，张拉后高强夹角为a，张拉力为，此时索材的纵向分力为，竖向分力为，其中两个方向的预应力的比例可通过调整α角来加以控制，而张拉应力的大小则可通过调整下料长度加以控制，索材安装时可不必绷紧。
与原有技术相比，本发明方法的优点是：
本发明方法在保持原有技术优点的前提下，还具有以下几方面的优势：
1.一般的高强索材直径在2～6mm之间，较为柔软，易弯折。本发明方法充分利用此特点，采用绕装方法，利用锁扣与锚固板实现索材锚固；采用横向张拉方法对索材施加预应力，即克服了高强材料应力滞后的问题，又便于在加固现场实现，其操作简便，成本低廉。
2.通过对索材施加预应力，使后加材料主动参与结构受力，实现对原结构的卸载，降低原结构中钢筋的应力水平，实现原结构与后加部分的同步受力，提高结构的安全性和抗震性能；无需额外采取对结构的卸载措施，充分发挥索材的特点，提高共同工作性能，减少加固材料用量。
3.采用简易的永久性机械锚固，张拉预应力后索材处于张紧状态，结实牢固，无需各类辅助的锚固件，以及复杂的构造，提高加固的可靠性和经济性。
4.采用横向张拉方式，以被加固构件为反力装置，实际张拉锚固的方式 多样、灵活，无需复杂的机械设备，采用普通的撬棍即可，施工方便可靠；需要时，可实现双向预应力的效果，工程造价低。
5.通过施加预应力，可实现主动闭合或减小被加固构件裂缝，实现对构件的主动修复，恢复构件性能。
6.索材的传力主要依靠永久锚固，聚合物砂浆与混凝土构件界面应力以及索材与聚合物砂浆的粘结应力水平较低，对聚合物砂浆的性能要求较低，且加固的可靠性高，不易出现加固层的剥离问题。
7.本发明方法的双向预应力效果，特别适用于加固桥梁结构中的预应力空心板，出现纵向裂缝的情况。本发明方法一方面可以提高预应力空心板的承载能力，另一方面可减小预应力空心板纵向裂缝的宽度并抑制其发展，可有效解决桥梁工程界关于预应力空心板纵向裂缝加固的难题。
附图说明
图1为本发明方法的张拉应力原理示意图。
图2-3为锚固螺栓组和转向螺栓组的二种安装示意图。
图4-5为二种张拉后的结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，参照图2-5，一种钢筋混凝土板的加固方法，它通过采用永久性机械锚固装置，将索材1安装于被加固钢筋混凝土板的受拉区域；锚固后，以被加固钢筋混凝土板作为反力装置对索材1进行横向张拉施加预应力并固定，然后涂抹聚合物砂浆覆盖整个锚固装置和索材1。
实施例2，实施例1所述的钢筋混凝土板的加固方法，其具体步骤如下：
(1)清理被加固钢筋混凝土板表面，露出混凝土结构层；在被加固钢筋混凝土板上设置锚固螺栓组和转向螺栓组；每2组锚固螺栓组与1组转向螺栓组配合使用，且转向螺栓组设置在2组锚固螺栓组的中部；在配合使用的每2组锚固螺栓组与1组转向螺栓组中，加固用索材1从一组锚固螺栓组上绕过至另一组锚固螺栓组并初步张紧，然后将底部抹有胶粘材料的锚固板4安装在锚固螺栓组上并拧紧，最后用锁扣将索材1锁紧；每1锚固螺栓组至少设有2个锚固螺栓3，每1转向螺栓组设有至少1个转向螺栓2；
(2)待胶粘材料硬化后，将索材1进行横向张拉至转向螺栓组上；然后在钢筋混凝土板面刷界面剂，再抹上聚合物砂浆以覆盖索材1和锚固板4，抹平养护，完成加固施工。
实施例3，实施例2所述的钢筋混凝土板的加固方法，所述的索材1在安装时采用连续绕装方法，连续绕过所有锚固螺栓3后切断。
实施例4，参照图2-5，采用钢筋混凝土板的加固方法进行现场加固操作实验。
施工具体操作步骤如下：
1.按照设计要求，清除被加固钢筋混凝土板表面疏松部分，至露出混凝土结构层，并将浮尘清刷干净。
2.按设计要求在板相应的位置设置锚固螺栓组和转向螺栓组；本方法可根据被加固钢筋混凝土板的跨度以及张拉预应力等不同的要求，设置如图2-3的2种形式的转向螺栓组。每2组锚固螺栓组与1组转向螺栓组配合使用， 且转向螺栓组设置在2组锚固螺栓组的中部；在配合使用的每2组锚固螺栓组与1组转向螺栓组中，加固用索材1从一组锚固螺栓组上绕过至另一组锚固螺栓组并初步张紧，然后将底部抹有胶粘材料的锚固板4安装在锚固螺栓组上并拧紧，最后用锁扣将索材1锁紧；每1锚固螺栓组至少设有2个锚固螺栓3，每1转向螺栓组设有至少1个转向螺栓2。
3.待胶粘材料硬化后，将索材1进行横向张拉至转向螺栓组上，如图4-5所示；然后在钢筋混凝土板面刷界面剂，再抹上聚合物砂浆以覆盖索材和锚固板，抹平养护，完成加固施工。
一般抹30mm厚聚合物砂浆即可满足正常的耐久性和防火要求，如有更高的防护要求，适当加大砂浆层厚度即可。
Claims (2)
1.一种钢筋混凝土板的加固方法，其特征在于，它通过采用永久性机械锚固装置，将索材安装于被加固钢筋混凝土板的受拉区域；锚固后，以被加固钢筋混凝土板作为反力装置对索材进行横向张拉施加预应力并固定，然后涂抹聚合物砂浆覆盖整个锚固装置和索材；
其具体步骤如下：
(1)清理被加固钢筋混凝土板表面，露出混凝土结构层；在被加固钢筋混凝土板上设置锚固螺栓组和转向螺栓组；每2组锚固螺栓组与1组转向螺栓组配合使用，且转向螺栓组设置在2组锚固螺栓组的中部；在配合使用的每2组锚固螺栓组与1组转向螺栓组中，加固用索材从一组锚固螺栓组上绕过至另一组锚固螺栓组并初步张紧，然后将底部抹有胶粘材料的锚固板安装在锚固螺栓组上并拧紧，最后用锁扣将索材锁紧；每1锚固螺栓组至少设有2个锚固螺栓，每1转向螺栓组设有至少1个转向螺栓；
(2)待胶粘材料硬化后，将索材进行横向张拉至转向螺栓组上；然后在钢筋混凝土板面刷界面剂，再抹上聚合物砂浆以覆盖索材和锚固板，抹平养护，完成加固施工。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土板的加固方法，其特征在于，所述的索材在安装时采用连续绕装方法，连续绕过所有锚固螺栓后切断。
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