CN104074368A - 加固混凝土结构的方法、自锚式预应力组件、装配式张拉组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加固混凝土结构的方法、自锚式预应力组件以及装配式张拉组件。加固混凝土结构的方法，包括如下步骤：安装锚座步骤，将锚座固定于混凝土结构上，其中，采用灌注法粘贴锚座以及化学植埋紧固件；预应力索制作与安装步骤，制作预应力索，并将预应力索安装于装配式张拉组件中；预应力张拉步骤，具有预应力索单根预紧子步骤和预应力索整体张拉子步骤，以对单根预应力索依次张拉和随后对所有预应力索整体张拉；喷射砂浆加固步骤，至少对混凝土结构的被预应力索覆盖的区域进行砂浆喷射，以实现对混凝土结构的加固。本发明的目的在于提供明显提高混凝土结构的承载力。

Description

加固混凝土结构的方法、自锚式预应力组件、装配式张拉组件

技术领域

本发明涉及一种加固混凝土结构的方法、一种用于该加固混凝土结构的方法的自锚式预应力组件以及一种用于该加固混凝土结构的方法的装配式张拉组件。 

背景技术

目前，混凝土结构广泛应用于各种设施中，但有些已经建好的混凝土结构的承载力不够，需要进一步进行加固才能满足承载要求。例如，随着经济的发展、交通量增大、载重等级发生变化。故已经建成的桥梁随着上述发展，亟需进行加固以能够满足当前的承载要求。常用的桥梁加固方法有加大截面加固法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维加固法、混凝土裂缝封闭方法、改变结构受力体系法。上述方法工程费用高、必须或优选的需要中断交通、加固后承载能力不足等缺点。 

发明内容

本发明的目的在于提供可明显提高混凝土结构的承载力的一种加固混凝土结构的方法、一种用于该加固混凝土结构的方法的自锚式预应力组件以及一种用于该加固混凝土结构的方法的装配式张拉组件。 

为实现上述目的，本发明一方面提供一种加固混凝土结构的方法，包括如下步骤：安装锚座步骤，将锚座固定于混凝土结构上，其中，采用灌注法粘贴锚座以及化学植埋紧固件；预应力索10制作与安装步骤，制作预应力索，并将预应力索安装于装配式张拉组件中；预应力张拉步骤，具有预应力索单根预紧子步骤和预应力索整体张拉子步骤，以对单根预应力索依次张拉和随后对所有预应力索整体张拉；喷射砂浆加固步骤，至少对混凝土结构的预应力索覆盖的区域进行砂浆喷射，以实现对混凝土结构的加 固。 

根据本发明，安装锚座步骤执行为：在混凝土结构上划线定位；混凝土结构及锚座的底板界面处理；钻孔并进行化学植埋紧固件；锚座安装和焊接；配制结构胶，其中包括底板封边胶和灌注结构胶；注胶施工，使用底板封边胶封闭锚座的底板的边缘，将粘钢灌注胶灌注到底板和混凝土结构之间的间隙中。 

根据本发明，钻孔并进行化学植埋紧固件执行为：在混凝土结构上标定钻孔孔位，在孔位处钻进形成钻孔，清理钻孔，向钻孔中灌胶，在钻孔中插入紧固件。 

根据本发明，预应力索制作与安装步骤具有如下子步骤：挤压施工准备子步骤，制作预应力索；挤压锚挤压子步骤，安装装配式张拉组件，并将预应力索安装于装配式张拉组件中并进行挤压；挤压锚挤压后锚头检查子步骤，保证挤压后的锚固头的预应力索外端应露出挤压套筒1～5mm，安装压板。 

根据本发明，喷射砂浆加固步骤中采用的砂浆包括聚丙烯酸酯和聚乙烯酸酯的混合聚合物。 

根据本发明，还包括施工控制与施工监控步骤，预应力索张拉时，在满足控制张拉力的同时，实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6％以内，在张拉的过程中监测锚固块变形和混凝土结构变形，采用钢绳索张力仪和钢筋计索力监控预应力索的索力。 

本发明另一方面提供一种用于上述加固混凝土结构的方法的自锚式预应力组件，包括：锚座，锚座具有底板和固定于底板上的限位板，限位板设置有至少一个通槽；预应力索以及连接于预应力索的挤压式端头锚；其中，预应力索位于限位板的通槽中，挤压式端头锚抵靠限位板的侧壁以构成轴向限位。 

本发明还提供一种用于上述加固混凝土结构的方法的装配式张拉组件，包括：锚座；可拆卸地连接于锚座上的支撑板、转向滚轴和柔性张拉杆；其中，支撑板上设置有至少一个通孔，转向滚轴设置有与至少一个通孔一一对应的至少一个环形槽，柔性张拉杆依次穿过环形槽以及该环形槽 所对应的通孔。 

根据本发明，锚座包括底板和固定于底板上的限位板，限位板位于支撑板和转向滚轴之间；限位板上设置有一一对应于至少一个通孔的至少一个通槽。 

根据本发明，还包括：压板，压板具有凹腔，压板以凹腔朝向锚座的方式、可拆卸地连接于锚座；柔性张拉杆穿过凹腔。 

根据本发明，压板位于转向滚轴和支撑板之间。 

相比于现有技术，本发明的有益效果在于： 

本发明的加固混凝土结构的方法，对混凝土结构的开裂荷载、刚度、屈服荷载、最大承载力等均提高明显。加固后的混凝土结构一般不会发生粘结破坏，而是发生钢筋屈服、受压区混凝土压坏、加固材料断裂的破坏，不仅可以使加固材料强度得到充分发挥，承载力提高幅度显著，而且延性也好。另外还具有成本低、施工便利、耐火性好等优点。 

在现有技术中，必须在混凝土结构上或外部支架形成一个锚固点，对结构产生损伤且施工困难。而本发明的用于上述加固混凝土结构的方法的自锚式预应力组件，结构简单，并且直接利用既有锚座中的限位件作为反力支撑，克服了现有技术中的缺点。 

本发明的用于上述加固混凝土结构的方法的装配式张拉组件，具有上述自锚式预应力组件的相同优点，并且装配方便。成本低，操作简便。 

附图说明

图1是采用本发明加固混凝土结构的方法的一个实施例的混凝土结构成品局部主视图； 

图2是在图1中采用的方法中使用的锚座的主视示意图； 

图3是图2示出的锚座的的右视示意图； 

图4是在图1中采用的方法中使用的支撑板的主视示意图； 

图5是图4示出的支撑板的的右视示意图； 

图6是图4示出的支撑板的俯视示意图； 

图7是在图1中采用的方法中使用的转向滚轴的主视示意图； 

图8是图7示出的转向滚轴的右视示意图； 

图9是图8示出的转向滚轴的侧支撑板的俯视示意图； 

图10是在图1中采用的方法中使用的压板的示意图； 

图11是图2至图10所示出的构件安装在一起的装配示意图； 

图12是在图1中采用的方法中使用的柔性张拉杆的示意图； 

图13是在图1中采用的方法中使用的挤压式端头锚与预应力索的示意图； 

图14是在图1中采用的方法中使用的挤压机的示意图； 

图15是钢丝绳拉力识别测量原理图。 

具体实施方式

如下参照附图描述本发明的实施例。 

参照图1，示出了采用本发明的加固混凝土结构的方法的一个实施例的混凝土结构成品局部主视图(即加固后的混凝土结构的示意图)，在本实施例中，进行加固的混凝土结构为桥梁，当然，在其他可选的实施例中，本领域技术人员可对任何适用本方法的混凝土结构进行加固。 

图1示出的本发明的加固混凝土结构的方法的一个实施例包括如下步骤： 

安装锚座步骤，将锚座固定于混凝土结构上，其中，采用灌注法粘贴锚座以及化学植埋紧固件； 

预应力索10制作与安装步骤，制作预应力索10，并将预应力索10安装于装配式张拉组件中； 

预应力张拉步骤，具有预应力索10单根预紧子步骤和预应力索10整体张拉子步骤，以对单根预应力索10依次张拉和随后对所有预应力索10整体张拉； 

喷射砂浆加固步骤，至少对混凝土结构的预应力索10覆盖的区域进行砂浆喷射，以实现对混凝土结构的加固。 

本发明的加固混凝土结构的方法，对混凝土结构的开裂荷载、刚度、屈服荷载、最大承载力等均提高明显。加固后的混凝土结构一般不会发生 粘结破坏，而是发生钢筋屈服、受压区混凝土压坏、加固材料断裂的破坏，不仅可以使加固材料强度得到充分发挥，承载力提高幅度显著，而且延性也好。另外还具有成本低、施工便利、耐火性好等优点。 

如下将详细描述上述步骤，以及在本实施例中可选地包含的其他步骤。 

首先，执行安装锚座步骤。即将锚座固定于混凝土结构上，其中，本实施例所使用的锚座如图2和图3所示，该锚座具有底板1和固定于底板1上的限位板2，限位板2设置有至少一个通槽3。并且，在安装锚座步骤中采用灌注法粘贴锚座以及化学植埋紧固件。如下进行对于安装锚座步骤的具体描述。在本实施例中，底板1为钢板。 

第一步，在混凝土结构上划线定位。 

根据设计图纸的要求并结合现场测量定位，在需灌钢加固混凝土的表面放出锚座的底板1(在图2中示出)位置大样。换言之，对应设计图纸，测量出混凝土结构上需要进行加固的部分的位置。该部分的表面即为锚座放置的位置。 

第二步，混凝土结构及锚座的底板1界面处理。 

清除混凝土结构原有抹灰等装修面层，直至裸露混凝土结构的结实面，混凝土结构处理的边缘应比设计抹灰尺寸外扩50mm，对松散、剥落等缺陷较大的部位剔除后应涂界面胶后用聚合物砂浆进行修补，表面刮毛，经修补后的基面必须适时进行喷水保养，养护时间不得少于24小时。对有剥落、锈蚀的钢筋进行除锈、防腐处理。梁柱边角的会与之后放置的预应力索10接触的表面应倒钝，以防止在张拉时损坏预应力索10。将须混凝土结构上需要加固的部分的表面的混凝土凿毛，凿毛深度应达到混凝土结构的骨料新面，一般应大于或等于2mm，并形成平整的粗糙面，在该粗糙面不平整的地方应用尖凿轻凿整平，再用钢丝刷刷毛。当采用三面或四面混凝土梁柱外包钢板时，尚应凿除梁柱截面的棱角。混凝土结构的混凝土截面的棱角应进行圆化打磨，圆化半径应大于或等于20mm，在完成上述加工后，应清除松动的骨料，浮渣，尘土，并用清洁的压力水冲洗干净。并且，保持混凝土结构上需要进行加固的部分表面潮湿但无明水状态，以减少聚合物砂浆在固化时的水分流失，有利于聚合物砂浆的充分固化，使之 达到设计强度值。水质应达到砂浆的用水要求。若表面严重凹凸不平，可用环氧修补胶进行找平。混凝土表层含水率小于或等于4％为宜。其中，为简便描述，将“混凝土结构上需要进行加固的部分”称之为“待加固部分”，将“混凝土结构上需要进行加固的部分的表面”称之为“待加固部分的表面”。 

然后，将锚座的底板1的在之后会与混凝土结构粘合的表面用磨光砂轮机或钢丝刷磨机进行除锈和糙化处理。其中，除锈后的底板1的上述表面应显露出金属光泽，并且糙化的纹路越大越好，纹路方向应垂直于底板1在处于图1所示状态时的受力方向。在除锈并糙化处理后，用脱脂棉沾丙酮将底板1表面擦拭干净。可理解，进行擦拭的表面至少为上述进行了除锈和糙化处理的表面。 

第三步，钻孔并进行化学植埋紧固件。包括在混凝土结构上标定钻孔孔位，在孔位处钻进形成钻孔，清理钻孔，向钻孔中灌胶，在钻孔中插入紧固件。具体如下。 

依照设计图纸的要求，确定需钻孔的位置，钻孔间距优选地为30cm至50cm(以相邻的两个钻孔的轴线之间的距离为该钻孔间距)，并且钻孔的轴线至之后安装的底板1的边缘的距离位于5cm至10cm的范围内，以使之后安装于钻孔中的紧固件至底板1边缘的距离控制在5cm至10cm的范围内。此外，上述钻孔为盲孔，该盲孔的孔径和孔深应严格按设计要求施工。必要时可用钢筋混凝土保护层测试仪查明混凝土钢筋布置，在所确定的钻孔的位置与钢筋位置错开时，进行钻孔，以避免钻孔打盲孔时碰及钢筋。然后，在钻孔中化学植埋紧固件，在本实施例中，紧固件为螺杆，优选地，为全螺纹螺杆。当然，在其他可选地实施例中，紧固件也可为螺栓等其他本领域技术人员常用的紧固件。其中，化学植埋紧固件的具体步骤将在下述详细描述。 

第四步，锚座安装和焊接。 

依据现场混凝土结构上的实际放样进行锚座的底板1的下料，并依据现场植埋的螺杆，对锚座的底板1进行配套打孔，即在锚座的底板1上钻制与已经植埋好的螺杆相匹配的贯通孔。其中，锚座的底板1为下面步骤 中固定于混凝土结构上并进行灌注的锚座的底板1。 

然后，在待加固部分的表面与底板1之间放置厚度为3mm的垫片，以将底板1和待加固部分的表面间隔开。 

之后，将锚座通过其底板1上的贯通孔套在螺杆上进行调整水平和固定，保证底板1与待加固部分的表面的间隙为3mm，以确保下述步骤中的灌注质量，避免局部脱空、缺胶。至此，完成了锚座底板的安装。然后安装锚座预埋件(主要包括各根预应力索的锚下垫块及张拉限位块)，锚座预埋件的安装位置按设计要求确定，锚座预埋件的实际安装位置与设计安装位置的安装误差应在设计允许范围内。优选地，实际安装位置与设计参照点空间坐标误差应小于10mm、角度误差小于1度。 

第五步，配制结构胶。在本实施例中，结构胶包括底板1封边胶和粘钢灌注胶。按照供应商提供的产品说明书要求的比例分别配制上述两种结构胶。将底板1封边胶(在本实施例中为钢板封边胶)及粘钢灌注胶分别用搅拌器(优选地为低速搅拌器)搅拌均匀，在适用期内用完。具体地，在随后的步骤中，粘钢灌注胶应在封边完成、且底板1封边胶达到完全固化有足够的强度后再进行配制和使用。 

第六步，注胶施工(即注入底板1封边胶及灌注结构胶)。 

先封边，即将注入嘴粘结在锚座的底板1上的注入孔上，在底板1的边缘插入排气管，在植入的螺杆的头部上罩上密封用盖碗，然后用底板1封边胶封闭底板1的边缘，完成封边。其中，注入嘴和出气孔之间的间隔为1m。待底板1封边胶达到完全固化(约12小时)以具有一定的强度后，通气试压以检验底板1的封边效果。若封边良好，进行后续灌注施工。 

用压力泵以0.2MPa至0.4MPa的压力将容纳于压力罐中的粘钢灌注胶经塑料导管从注入嘴灌注到底板1和待加固部分的表面之间的间隙中。在注入过程中，压力应保持稳定。当上述排气孔冒出浆液时停止加压，以底板1封边胶堵住排气孔，再以低于0.2MPa的压力维持约10分钟停止灌注，或灌注工作持续到所有排气孔均有胶液流出时停止。在灌注过程中，用橡皮锤敲打底板1以确认是否灌注密实。 

可理解，上述步骤为采用灌注法粘贴锚座，并且至此，当粘钢灌注胶 固化后，锚座固定在混凝土结构上。 

第七步，养护。 

注胶施工结束后，应进行72小时静置养护。在此期间，待加固部分不得受到撞击和振动的影响。 

第八步，底板1表面防腐处理。 

经检验确认底板1粘贴固化密实效果可靠后，去除所有注入嘴和排气管，并清除底板1表面污垢和锈斑，对外露底板1防腐处理涂装。 

此外，如下详细描述粘钢灌注胶的材料与施工质量的检验与验收。 

应按照国家标准《建筑结构加固工程施工质量验收规范》(GB50550-2010)进行材料和施工质量的检验和验收。 

(1)结构胶(粘钢灌注胶)进场时，施工单位应会同监理人员对结构胶的品牌、型号、包装、中文标志、安全性能鉴定报告、湿热老化报告、出厂日期、出厂检验报告等进行检查，各项性能指标应满足设计的要求。粘钢灌注胶安全性能指标参见表1。 

表1 

在本实施例中，采用优质A级无溶剂型改性环氧树脂类粘钢灌注胶。为确保底板1与被加固构件(即混凝土结构)形成整体，粘钢灌注胶须有良好的可灌性，能够均匀密实地填充于底板1与待加固部分之间，因而粘钢灌注胶的粘度应小于650mPa·s(毫帕·秒)，且无论产品本身或施工时都不得掺加任何溶剂。为确保底板1与被加固构件以及其中的胶体(粘钢灌注胶固化后形成)三者能够共同工作和一起受力，胶体本身不会被拉断，底板1与待加固部分之间的胶层也不致被拉脱，粘钢灌注胶的抗弯强度必须大于65MPa，钢—钢粘结抗拉强度必须大于35MPa，钢—钢拉伸剪切强度标准值必须大于16MPa，粘钢灌注胶的性能应符合国家标准《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006)中“表4.5.5粘钢及外粘型钢用胶粘剂安全性检验合格指标”的A级胶的要求。为了确保加固后的混凝土结构的使用寿命在30年以上，粘钢灌注胶必须有持有90d耐湿热老化试验法定单位检测报告，经过90天湿热老化后其钢—钢拉伸抗剪强度降底的百分率应小于或等于1％，主要设计指标要求如表2。 

(2)材料性能有见证抽样复检。在施工开始使用材料前，胶粘剂(即粘钢灌注胶)必须经见证抽样检验合格后方允许使用。抽样复检标准应遵从国家标准《建筑结构加固工程施工质量验收规范(GB50550-2010)》附录B“加固材料或产品进场复检抽样规定”。 

(3)施工质量检验及验收 

灌注法粘贴锚座的施工质量检验，应检验其胶粘强度，并探测其注胶饱满度，检验和探测时，应符合国家标准《建筑结构加固工程施工质量验收规范》(GB50550-2010)第9.6的规定。 

注胶饱满度(在底板1和待加固部分之间的注胶的饱满度)的探测，应由检验机构派员到现场以仪器或小锤敲击法进行，探测结果以空鼓率不 大于5％为合格。当采用小锤敲击法检查时，应将粘贴的底板1分区，逐区测定空鼓面积。底板1经24小时固化后.沿粘贴面轻轻敲击底板1，从音响判断灌注胶体的密实度。如无空洞声，则表示已灌注密实；否则应在底板1空鼓处重新打孔用针筒灌胶。 

另外，上述植埋紧固件的步骤可更加具体地执行如下： 

步骤1，清理混凝土结构。清除混凝土结构表面松动杂物，并且使得待加固部分的表面温度及湿度达到植筋胶的要求。 

步骤2，标定钻孔孔位。按照图纸尺寸标定孔位，若孔位受原钢筋的影响，应通知设计单位，若有需要则变更钢筋位置。 

步骤3，钻孔。在上述步骤标定的钻孔孔位进行钻孔操作，即进行钻进形成钻孔。其中孔深与紧固件埋设深度相同，孔径和孔深按设计数据，孔位应避让构造钢筋，孔道应顺直。 

步骤4，清理钻孔。孔道先用硬鬃毛刷清理，再以空气(优选地为高压干燥空气)吹去孔底灰尘、碎片和水分，孔内应保持干燥。 

步骤5，灌胶。将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处，待插入紧固件后，胶即充满整个孔洞。 

步骤6，插入紧固件。紧固件在插入前应清除插入部分的表面污物，若有新旧锈斑，应用砂纸擦干净，应旋转插到孔底，孔口多余的胶应清除。可选地，污物应先以钢刷清除，再用丙酮擦净，并予拭干。 

步骤7，在植筋胶完成固化之前，不得对混凝土结构有较大扰动。植埋紧固件后12小时内不得扰动紧固件，若有较大扰动宜重新植埋紧固件。 

锚固紧固件所用树脂类粘贴胶材料(即上述植筋胶)，具体力学性能指标如表2所示。 

表2 

注：1、表2中各项性能指标，除标有强度标准值外，均为平均值； 

2、当按现行国家标准《树脂浇注体弯曲性能试验方法》GB/T2570进行胶体抗弯强度试验时，其试件厚度h应该为8mm。 

可理解，上述步骤为化学植埋紧固件工艺。 

至此，安装锚座步骤执行完毕。 

然后执行预应力索10制作与安装步骤，即制作预应力索10，并将预应力索10安装于装配式张拉组件中。在本实施例中，该步骤至少包括挤压施工准备子步骤、挤压锚挤压子步骤和挤压锚加压后锚头检查子步骤，具体如下。 

按设计长度下料，两端安装P锚，挤压式P锚工艺要点如下。 

首先，执行挤压施工准备子步骤： 

第一步，制作预应力索10。 

(1)预应力索10(在本实施例中为钢丝绳)的下料长度应通过计算确定。计算时考虑锚具长度、千斤顶长度、构件预应力段长度和外露长度等因素。 

(2)钢丝绳的切断采用砂锯轮切断，切割时保证切口平整，切断时不应出现斜面，线头不散，以防止挤压套挤压时头部倾斜。 

第二步，使用前对挤压机11(在本实施例中为参照JG/T322-2011《预应力筋用挤压机》选用的专用环向挤压机，在图14中示出)的压力表进行检定。 

第三步，对使用设备提前进行维护保养，将油泵(在本实施例中为高压油泵)的安全阀调整到挤压机11额定油压56MPa，不可任意调整。 

第四步，检查油泵与挤压机11的油管连接是否正确。 

第五步，确保挤压套表面清洁。如果表面有泥土、灰砂，采用柴油清洗后再用，也不能有锈蚀现象，如果有锈蚀现象会使挤压套与挤压模摩阻增大，锈蚀严重的必须更换新的挤压套。 

然后，执行挤压锚挤压子步骤： 

(1)将事先下好料的钢丝绳的挤压端毛刺打磨干净以便于挤压前挤压套顺利穿入，然后清除挤压顶杆凹槽内的残留钢丝套。 

(2)挤压时应注意有的挤压套是有方向性的，有锥度的一端放置在合金模内，有台阶的一端放置在挤压机顶杆端，切不可颠倒方向。 

(3)挤压时挤压模内腔要保持清洁，每次挤压后都要清理一次，并在 

挤压模和挤压套上涂抹石蜡油膏(石蜡：锂基脂＝1:1)润滑剂，切不 

可干燥，防止挤坏合金模，影响挤压机11使用寿命或者增大挤压压力 

导致挤压套卡住在合金模内挤压不出来。 

(4)将钢丝衬套慢慢的旋入钢丝绳端部，用双手使其并紧，同时旋紧，紧紧地裹住在钢丝绳上。再把带有钢丝衬套的钢丝绳穿过挤压模孔，并使钢丝绳全部穿过挤压套内，其一端抵在顶杆槽内。 

(5)挤压套安装在钢丝绳端头挤压时，钢丝绳、挤压模与活塞杆应在同一中心线上，以免挤压套被卡住。 

至此完成预应力索10的安装。其中，在上述过程中，需安装装配式张拉组件中除锚座外的其他零件，在本实施例中，该装配式张拉组件除包括上述已固定于混凝土结构上的锚座外，还包括支撑板、转向滚轮、压板和柔性张拉杆等。各个零件的相对位置及结构将在下面详细论述。其中支撑板直接安装在锚座上作为张拉反力作用点，通过转向滚轮和柔性张拉杆实现随后进行的自锚张拉，而压板起着张拉过程中限制钢丝绳位置的作用。此外，支撑板、转向滚轮、压板和柔性张拉杆等零部件可选择地在锚座固定于混凝土结构上之后的任意时刻固定于锚座上。(6)将各件安装后，操纵油泵向挤压机11供油开始挤压。 

(7)挤压过程不得中间停顿，应一次完成。 

(8)挤压时，观察压力表的最大压力值，并记录在原始数据记录表上。 

(9)压力表的压力降低，当挤压套一挤压过挤压模应立即回程； 

(10)当压力达到56MPa仍未从挤压模挤压出来时，应停止挤压，更换挤压模。 

最后，执行挤压锚挤压后锚头检查子步骤： 

(1)挤压后的锚固头的钢丝绳外端应露出挤压套筒1～5mm。如果有挤压后钢丝绳缩在挤压套内应切割掉重新挤压，以保证挤压套与钢丝绳的握裹力，防止在张拉时拉托造成滑丝。 

(2)检查挤压后的套表面有无划痕，有划痕时应立即检查合金模有无破损开裂，有破损必须立即跟换合金模。 

(3)清除锚固头表面油污。 

(4)安装用于在锚座外部压住预应力索的压板。其中，安装压板时，使挤压套和P型锚板(锚座)无缝隙。 

至此，预应力索10制作与安装步骤完成。 

然后，执行预应力张拉步骤，具体如下。 

首先，执行预应力索10单根预紧子步骤： 

将一根预应力索10在装配式张拉组件中装配好后，在预应力索10的两端安装好工作锚具，一端安装单根张拉支座，然后用千斤顶进行单根预紧，预紧力为10％δcon(设计控制应力)。由此，对单根预应力索10依次张拉。其中，单根张拉支座为套筒式结构，柔性张拉杆穿过套筒的空心部分，套筒一端支撑在装配式张拉组件中的支撑板结构上，另一端为张拉千斤顶的作用面，通过张拉端丝口锚具实现可调张拉。 

然后，执行预应力索10整体张拉子步骤： 

预应力索10采用千斤顶进行对称张拉，张拉程序为：0→15％δcon→30％δcon→50％δcon→90％δcon→100％δcon(持荷2分钟)→锚固。张拉时同一束索两端尽量要同步(应力及伸长量同步)，必须是专业人员操作。由此，对已经进行过张拉的所有单根预应力索10整体张拉。 

至此，执行预应力张拉步骤执行完毕。 

如下，执行喷射砂浆加固步骤，即对混凝土结构的预应力索10覆盖的区域进行砂浆喷射。 

其中，采用包括有聚丙烯酸脂(PAE)、聚乙烯醋酸脂(EVA)混合聚合物砂浆进行喷射施工，砂浆由普通硅酸盐水泥、骨料和可以分散在水中的有机聚合物(聚丙烯酸脂(PAE)、聚乙烯醋酸脂(EVA)混合液)、外加剂、密实剂同时拌合而成。砂浆性能详见表3。 

表3 

相关材料技术参数见下表4.1和4.2，其中，表4.1为细骨料的技术指标，表4.2为细骨料的颗粒级配。 

表4.1 

项目

含泥量％

云母含量％

硫化物含量％

有机物含量％

指标

≤3

≤1

≤1

不允许

表4.2 

筛孔，mm	5.0	2.5	1.25	0.63	0.315	0.16
							筛含量，％	0	0～25	10～50	41～70	70～92	90～100

喷射砂浆加固步骤具体执行如下子步骤： 

(1)对加固构件(即混凝土结构)的表面进行清洁、凿毛处理，凿毛面应有一定深度，包凹凸不宜过大，否则，喷浆时表面所受的压力不均匀，会影响新、老混凝土之间的粘结。 

(2)在喷浆前一小时，应对受喷面进行洒水处理，使之保持湿润状态，但又无水珠存在，以保证喷浆与原混凝土的良好结合。 

(3)喷浆时，工作压力应控制在0.25—0.40MPa范围内，软管长度一般连接成25—70m，具体可参见下表5的喷浆工作压力。 

表5 

喷浆工作压力(kg/cm2)	管长(m)	最大升高(m)
			0.25—0.35	25—45	5
0.35—0.40	45—70	10

喷枪头与受喷面之间保持适当的距离，距离大小视压力而定，要求80-120m m，并且喷头与受喷面一般应保持垂直以以使喷射物集中，增强粘结力，喷射须分层进行，每层厚度控制值(即喷射加固法喷层厚度)如下表6。 

表6 

喷射条件	仰喷	侧喷	俯喷
				最大厚度(mm)	10—20	20—30	30—40

(4)喷射后的养护，应采取遮阳措施或加强洒水养护，第一次洒水养护，应在喷射后1—2小时后，以保持湿润程度，养护期为1—2周，此外，由于喷射层通常很薄，因而在养护期内尤其不能遭受雨打、波浪冲击、强烈振动以及重物冲击。 

至此，喷射砂浆加固步骤执行完毕，实现了对混凝土结构的加固。 

在上述各个步骤中，可选地进行施工控制与施工监控。具体如下： 

(1)预应力索10(也可称为体外预应力索)张拉力控制 

预应力索10现场张拉时必须满足“双控”标准，即在满足控制张拉力的同时，实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6％以内，否则应停止张拉，检查分析原因，直到改正后满足以上要求。 

(2)预应力张拉应力监测 

监控主要采用在锚固块处布置相对变形观测点，测量在不同加载等级下的锚固块的变形，保障锚固块的安全。其中，锚固块包括底板1、预应力索锚下垫块等组件。 

监测体外预应力索10张拉过程中，桥梁梁体变形。 

(3)预应力索10索力监测 

索力监测的基本方法有：钢绳索张力仪、振动频率法(即钢筋计)、压力传感器、光纤光栅传感器、磁通量传感器等。综合比选后，本项目采用钢绳索张力仪、钢筋计进行索力监测。 

①钢绳索张力仪，又称索弓计，采用索夹等设备将待测拉索某段锁死，使由索夹固定中间索段被顶起而索力增加时，拉索与索夹间不产生相对滑动，待测索段的索力增量不向外侧索段传递。设索夹之间的距离为L，拉索索力为T，假定在被固定索段中点处施加一侧向集中力N，将索段顶起，顶起高度为δ。设顶起后由于索段伸长索力的增量为△T，顶起前后两侧索段的转角为θ。参见图15。假设被固定索段的原长为L0，那么 

L＝L₀+△   (1) 

式中，为被固定索段在待测索力T下的伸长量。 

顶升前后两侧索段的伸长量为： 

$\mathrm{\ΔL}=\frac{1-\cos \mathrm{\θ}}{\cos \mathrm{\θ}}\×\frac{L}{2}---\left(2\right)$

由此产生的索力增量为： 

$\mathrm{\ΔT}=\frac{\mathrm{\ΔL}}{L_0/2}\mathrm{EA}=\frac{1-\cos \mathrm{\θ}}{\cos \mathrm{\θ}}(\mathrm{EA}+T)---\left(3\right)$

根据索段O点的内力平衡条件，可得： 

2(T+△T)sinθ＝N   (4) 

将(3)式(4)式联立可得： 

$T=\frac{N}{2\tan \mathrm{\θ}}+(\cos \mathrm{\θ}-1)\mathrm{EA}---\left(5\right)$

一般与固定索段长度相比。拉索加载点的顶起高度δ很小。故有： 

sinθ＝tanθ≈θ＝arctan(2δ/L)≈2δ/L 

于是，当N、δ已知时，可求得测试索段的内力如下： 

$T=\frac{\mathrm{NL}}{4\mathrm{\δ}}-2{\left(\frac{\mathrm{\δ}}{L}\right)}^2\mathrm{EA}---\left(6\right)$

式中，E为钢丝绳弹性模量，A为钢丝绳断面面积。 

②钢筋计，为振弦式，工作原理是：当钢筋计受轴力时，引起弹性钢弦的张拉拢变化，改变钢弦的振动频率，通过频率仪测得钢弦的频率变化即可测出预应力索(在本实施例中为钢丝绳)拉力。应变与振弦频率的计算公式为：ε＝K₀f2 

其中:ε为应变(με)，f为频率(Hz)，K₀为比例系数。 

钢丝绳与应变的计算公式为：T＝KAε 

其中：A为钢筋计的截面积，K为标定系数。 

参照图2至图13，本发明的用于上述加固混凝土结构的方法的装配式张拉组件的一个实施例，包括锚座、可拆卸地连接于锚座上的支撑板4、可拆卸地连接于锚座上的转向滚轴6、可拆卸地连接于锚座上的压板8和可拆卸地连接于锚座上的柔性张拉杆9。其中，支撑板4上设置有至少一个通孔5，转向滚轴6设置有与至少一个通孔5一一对应的至少一个环形槽7，柔性张拉杆9依次穿过环形槽7以及该环形槽7所对应的通孔5。换言之，支撑板4上的通孔5和转向滚轴6上的环形槽7的数量相同，并且一个通孔5对应于一个环形槽7，以使得柔性张拉杆9穿过相互对应的一个通孔5和一个环形槽7，以对相应的预应力索10进行张拉操作，如图11所示。其中，该环形槽7围绕转向滚轴6的轴线，柔性张拉杆9穿过该环形槽7后换向。此外，转向滚轴6的两端分别设置有一个侧支撑板13。以支撑转向滚轴6上具有环形槽7的轴段隔离于底板1。 

在本实施例中，具体参照图2和图3，锚座包括底板1和固定于底板1上的限位板2。在限位板2上设置有至少一个通槽3。具体参照图11，限位板2位于支撑板4和转向滚轴6之间，限位板2上的至少一个通槽3一 一对应于支撑板4上的至少一个通孔5。换言之，支撑板4上的通孔5和限位板2上的通槽3的数量相同，并且一个通孔5对应于一个通槽3。参照图11，当柔性张拉杆9与预应力索10连接后，其整体依次穿过限位板2上的通槽3、转向滚轴6上的环形槽7和支撑板4上的通孔5。可理解，环形槽7在此处对柔性张拉杆9起到换向的作用。其中，预应力索10穿过限位板2上的通槽3，柔性张拉杆9穿过转向滚轴6上的环形槽7和支撑板4上的通孔5。此外，在预应力索10的端部连接有挤压式端头12，通过该挤压式端头锚12抵靠限位板2的侧壁，以使得限位板2对预应力索10起到限位作用。在上述方法中，在进行张拉完毕后，可拆除支撑板4、转向滚轴6、压板8。上述可拆卸地连接可通过螺栓连接等本领域技术人员公知的方式实现。 

此外，压板8具有凹腔，压板8以凹腔朝向锚座的方式、可拆卸地连接于锚座。可理解，压板8为U形件以限定有凹腔。该凹腔的开口朝向锚座，以在使柔性张拉杆9穿过凹腔并且抵靠凹腔底面以使得压板对柔性张拉杆9产生压力。另外，压板8位于转向滚轴6和支撑板4之间。 

在现有技术中，必须在混凝土结构上或外部支架形成一个锚固点，对结构产生损伤且施工困难。本发明的用于上述加固混凝土结构的方法的装配式张拉组件，直接利用既有锚座中的限位件作为反力支撑，克服了现有技术中的缺点。并且装配方便。成本低，操作简便。 

此外，进一步参照图11，本发明的用于上述加固混凝土结构的方法的自锚式预应力组件的一个实施例，其包括锚座、预应力索10以及连接于预应力索10的挤压式端头锚12。锚座具有底板1和固定于底板1上的限位板2，限位板2设置有至少一个通槽3。其中，预应力索10位于限位板2的通槽3中，挤压式端头锚12抵靠限位板2的侧壁以构成轴向限位。其中，挤压式端头锚12在预应力索10制作与安装步骤中连接于预应力索10，然后再安装压板8。 

在现有技术中，必须在混凝土结构上或外部支架形成一个锚固点，对结构产生损伤且施工困难。而本发明的用于上述加固混凝土结构的方法的自锚式预应力组件，结构简单，并且直接利用既有锚座中的限位件作为反 力支撑，克服了现有技术中的缺点。 

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (11)

1.一种加固混凝土结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：

安装锚座步骤，将锚座固定于混凝土结构上，其中，采用灌注法粘贴锚座以及化学植埋紧固件；

预应力索制作与安装步骤，制作预应力索，并将预应力索安装于装配式张拉组件中；

预应力张拉步骤，具有预应力索单根预紧子步骤和预应力索整体张拉子步骤，以对单根预应力索依次张拉和随后对所有预应力索整体张拉；

喷射砂浆加固步骤，至少对混凝土结构的被预应力索10覆盖的区域进行砂浆喷射，以实现对混凝土结构的加固。

2.根据权利要求1所述的加固混凝土结构的方法，其特征在于，

所述安装锚座步骤执行为：

在所述混凝土结构上划线定位；

所述混凝土结构及所述锚座的底板界面处理；

钻孔并进行所述化学植埋紧固件；

所述锚座安装和焊接；

配制结构胶，其中包括底板封边胶和灌注结构胶；

注胶施工，使用所述底板封边胶封闭所述锚座的底板的边缘，将粘钢灌注胶灌注到所述底板和所述混凝土结构之间的间隙中。

3.根据权利要求2所述的加固混凝土结构的方法，其特征在于，

所述钻孔并进行化学植埋紧固件执行为：在所述混凝土结构上标定钻孔孔位，在所述孔位处钻进形成所述钻孔，清理所述钻孔，向所述钻孔中灌胶，在所述钻孔中插入紧固件。

4.根据权利要求1所述的加固混凝土结构的方法，其特征在于，

所述预应力索制作与安装步骤具有如下子步骤：

挤压施工准备子步骤，制作预应力索；

挤压锚挤压子步骤，安装所述装配式张拉组件，并将所述预应力索安装于所述装配式张拉组件中并进行挤压；

挤压锚挤压后锚头检查子步骤，保证挤压后的锚固头的预应力索外端应露出挤压套筒1～5mm，安装压板。

5.根据权利要求1所述的加固混凝土结构的方法，其特征在于，

所述喷射砂浆加固步骤中采用的砂浆包括聚丙烯酸酯和聚乙烯酸酯的混合聚合物。

6.根据权利要求1所述的加固混凝土结构的方法，其特征在于，还包括

施工控制与施工监控步骤，所述预应力索10张拉时，在满足控制张拉力的同时，实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6％以内，在所述张拉的过程中监测锚固块变形和所述混凝土结构变形，采用钢绳索张力仪和钢筋计索力监控所述预应力索的索力。

7.一种用于权利要求1-6所述的加固混凝土结构的方法的自锚式预应力组件，其特征在于，包括：

锚座，所述锚座具有底板(1)和固定于底板(1)上的限位板(2)，所述限位板(2)设置有至少一个通槽(3)；

预应力索(10)以及连接于所述预应力索(10)的挤压式端头锚(12)；

其中，所述预应力索(10)位于所述限位板(2)的所述通槽(3)中，所述挤压式端头锚(12)抵靠所述限位板(2)的侧壁以构成轴向限位。

8.一种用于权利要求1-6所述的加固混凝土结构的方法的装配式张拉组件，其特征在于，包括：

锚座；

可拆卸地连接于所述锚座上的支撑板(4)、转向滚轴(6)和柔性张拉杆(9)；

其中，所述支撑板(4)上设置有至少一个通孔(5)，所述转向滚轴(6)设置有与所述至少一个通孔(5)一一对应的至少一个环形槽(7)，所述柔性张拉杆(9)依次穿过所述环形槽(7)以及该环形槽(7)所对应的所述通孔(5)。

9.根据权利要求8所述的用于加固混凝土结构的方法的装配式张拉组件，其特征在于，

所述锚座包括底板(1)和固定于底板(1)上的限位板(2)，所述限位板(2)位于所述支撑板(4)和所述转向滚轴(6)之间；

所述限位板(2)上设置有一一对应于所述至少一个通孔(5)的至少一个通槽(3)。

10.根据权利要求8所述的装配式张拉组件，其特征在于，还包括：

压板(8)，所述压板(8)具有凹腔，所述压板(8)以所述凹腔朝向所述锚座的方式、可拆卸地连接于所述锚座；

所述柔性张拉杆(9)穿过所述凹腔。

11.根据权利要求10所述的装配式张拉组件，其特征在于，

所述压板(8)位于所述转向滚轴(6)和所述支撑板(4)之间。