CN104675139B - 混凝土筒仓结构多点紧固加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混凝土筒仓结构多点紧固加固方法，首先在筒仓外壁上每隔一定间距设置一条竖向的不等边角钢，所述角钢的长边紧贴筒仓外壁表面，沿角钢竖向等间距植入化学锚栓将角钢锚固在筒仓壁上；然后沿筒仓竖向，每隔一定间距设置一条水平环绕筒仓的钢板带；在钢板带上每个正对角钢长边的部位，设置螺栓孔；将螺栓由外向内穿过钢板带上的螺栓孔，并在螺栓位于钢板带和角钢之间的部位上设一顶紧螺母；旋转螺栓使其前端顶紧角钢的长边，同时向外转动顶紧螺母，使顶紧螺母向外顶紧对钢板带施加一定预应力；然后挂设钢筋网；最后搭设滑模，在筒仓壁外浇筑一层加固混凝土。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土筒仓结构的加固方法，属于土木工程和建筑加固领域。
背景技术
混凝土筒仓结构在粮食、建材、煤炭、冶金、电力、化工等行业中应用越来越广泛，尤其是在水泥生产和粮食储藏企业以其建造成本低、容量大等特点广泛应用。但是由于筒仓建设规范的不完善、施工过程中的缺陷等原因，使很多筒仓结构都存在安全隐患。一方面，建造过程中的缺陷随着混凝土筒仓服役年限的增加日益显现，另一方面，随着筒仓结构服役年限的增加，筒仓的承载力急剧下降，甚至部分筒仓在超负荷运转，严重影响了筒仓的使用安全。
现实中，为了避免资源浪费，很多存在安全隐患的筒仓都在继续服役，但为了确保混凝土筒仓的安全运营，有必要对其采取有效的加固措施。
考虑到筒仓结构受力特点和使用功能，现有的加固方法主要有：增大筒仓截面加固，黏贴碳纤维、高强钢绞线—砂浆聚合物加固，体外预应力加固等。
传统的增大截面加固混凝土筒仓，是在筒仓外再浇筑一层新的混凝土，将仓壁加厚；但这种方法新旧结构的共同工作能力差，且对基础承载力要求较高，在基础承载力为定值的情况下，一味增大筒仓壁的厚度显然不可取的。
传统的黏贴碳纤维、高强钢绞线等加固方法对混凝土筒仓结构的耐久性改善较为明显，但对提高承载力的程度有限。
传统的预应力加固方法是通过布置体外预应力束并施加预应力，同时在筒仓外壁浇筑一层混凝土，增加混凝土筒仓的承载力。如中国专利申请号201110289986.5、名称为“一种筒仓环向加固方法”的发明专利，及中国专利申请号201110049689.3、名称为“预应力钢绞线加固筒仓的方法”的发明专利，公开的就是这种体外预应力加固方法。但上述方法提供的技术方案，一方面，体外预应力加固由于锚固部位承受较大的应力，要求筒壁锚固部位具有较大的承载力；若预加固更大直径的混凝土筒仓，一味加大预应力束的预拉力显然是不可取的；另一方面，存在预应力损失大、局部应力大、新旧结构共同工作能力差等缺陷，并且在长期的使用过程中容易出现强度或疲劳破坏。
总之，传统的加固方法相当于“腰带”或“镀层”，仅对局部的承载力或耐久性有提高的效果，对筒仓的整体承载力和刚度加固效果差，尤其是新旧结构的共同工作能力差，结构受力也迫切需要改善。
发明内容
本发明的目的在于克服目前的混凝土筒仓结构加固方法的缺陷，提供一种混凝土筒仓结构的加固方法，使加固后新旧结构面共同工作，有效提高混凝土筒仓的水平承载力，有效防治混凝土筒仓开裂。
本发明的技术方案如下：
一种混凝土筒仓结构多点紧固加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)沿筒仓环向，在筒仓外壁上每隔一定间距设置一条竖向的不等边角钢，所述角钢的长边紧贴筒仓外壁表面，沿角钢竖向等间距植入化学锚栓将角钢锚固在筒仓壁上；
(2)沿筒仓竖向，每隔一定间距设置一条水平环绕筒仓的钢板带；所述钢板带形成一闭合的圆环，钢板带两端的接头处采用焊接连接；
(3)在钢板带上每个正对角钢长边的部位，设置螺栓孔；
(4)将螺栓由外向内穿过钢板带上的螺栓孔，并在螺栓位于钢板带和角钢之间的部位上设一顶紧螺母；旋转螺栓使其前端顶紧角钢的长边，同时向外转动所述顶紧螺母，使顶紧螺母向外顶紧钢板带，并对钢板带施加一定预应力；
(5)对筒仓壁进行凿毛、损伤处理，然后涂刷界面剂；
(6)在钢板带的外侧挂设一层覆盖钢板带及角钢钢的钢筋网；
(7)搭设混凝土浇筑滑模，在筒仓壁外浇筑一层加固混凝土。
本发明提供的方法具有结构合理、受力均匀、协同工作性能好、承载力提高程度大等优点其适用范围很大，从较小直径的混凝土烟囱到超大直径的混凝土筒仓，都具有超越传统结构体系的优势，并且施工快捷、简便和经济，具有较强的工程应用价值。
本发明既有传统体外预应力加固和增大截面加固的特点，提高筒仓结构的承载力和耐久性，又取消了对传统加固对锚固的要求，并充分发挥了材料特性在很大程度上减小了加固截面，进而减小对支撑结构和基础的承载力要求，并且便于加固施工。一方面，由于其形成完整的受力环不需要锚固，并采用螺栓外撑钢板带来施加预应力，克服了对锚固要求高的弊端；另一方面，混凝土筒仓结构多点紧固加固体系可以充分发挥各种材料的性能，能够较大程度的减小加固部分的体量，减小对基础的要求，并且可通过调整钢板带的宽度、厚度和螺栓的数量(或排数)来增加加固结构的承载力。本发明新加固部分中的钢板带可与旧结构中的钢筋应力基本一致，使新旧结构可以更好的共同工作。因此，本发明能充分发挥材料的性能，减少材料用量，降低对筒仓支撑体系的要求，新旧结构受力更为合理。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明对筒仓加固后的横截面结构示意图；
图3是钢板带上设置1排螺栓孔的平面结构局部示意图；
图4是钢板带上设置1排螺栓孔，筒仓加固后的局部纵向剖视结构示意图；
图5是钢板带上设置2排螺栓孔的平面结构局部示意图；
图6是钢板带上设置2排螺栓孔，筒仓加固后的局部纵向剖视结构示意图；
图7是钢板带上设置3排螺栓孔的平面结构局部示意图；
图8是钢板带上设置3排螺栓孔，筒仓加固后的局部纵向剖视结构示意图。
具体实施方式
本发明混凝土筒仓多点紧固体加固方法是一种对既有筒仓结构的加固方法，通过既有筒仓结构承载力评定，在承载力不能满足构筑物荷载要求的情况下，可以采用本方法对筒仓结构进行加固。本发明是采用设置竖向角钢垫板和环向预应力钢板带，以环向预应力钢板带受力为主、竖向角钢垫板受力为辅；竖向角钢垫板通过化学锚栓与原筒壁相结合，环向预应力钢板带通过高强螺栓施加承载力提高所需要的预应力，多点紧固体系完成之后对筒仓进行挂钢筋网、混凝土浇筑和养护，完成多点紧固加固。本发明的加固方法流程如图1所示，筒仓加固完成后的横截面结构如图2所示。本发明的具体实施步骤如下：
(1)沿筒仓环向，在筒仓1外壁上每隔一定间距设置一条竖向的不等边角钢2，所述角钢2的长边紧贴筒仓1外壁表面，沿角钢竖向等间距植入化学锚栓将角钢锚固在筒仓壁上。
所述角钢的长度为自筒仓底部到筒仓顶部；当一根角钢长度不够时，可采用多根角钢等强焊接，并使焊缝背向筒仓外壁面。
(2)沿筒仓竖向，每隔一定间距设置一条水平环绕筒仓的钢板带3；所述钢板带3形成一闭合的圆环，钢板带两端的接头处采用焊接连接。
当一条钢板带的长度不够环绕筒仓时，可采用多条钢板带等强焊接，并使焊缝背向筒仓外壁面。
(3)在钢板带3上每个正对角钢2长边的部位，设置螺栓孔4。
所述钢板带上环向至少设置一排螺栓孔，即钢板带每个正对角钢长边的部位上，设置至少一个螺孔；当钢板带上环向设置两排以上螺栓孔时，即钢板带每个正对角钢长边的部位上设置两个以上个螺孔，且这两个以上个螺孔按竖向等间距设置。
图3所示的，是钢板带3上设置1排螺栓孔4的平面结构局部示意图，钢板带3每个正对角钢2长边的部位上设置1个螺栓孔4。
图5所示的，是钢板带3上设置2排螺栓孔4的平面结构局部示意图；钢板带3每个正对角钢2长边的部位上设置2个螺栓孔4，这2个螺孔4按竖向等间距设置。
图7所示的，是钢板带3上设置3排螺栓孔4的平面结构局部示意图；钢板带3每个正对角钢2长边的部位上设置3个螺栓孔4，这3个螺孔4按竖向等间距设置。
(4)将螺栓5由外向内穿过钢板带上的螺栓孔4，并在螺栓位于钢板带和角钢之间的部位上设一顶紧螺母6；旋转螺栓5使其前端顶紧角钢2的长边，同时向外转动所述顶紧螺母6，使顶紧螺母6向外顶紧钢板带3，并对钢板带3施加一定预应力。
螺栓前端顶紧角钢的长边，其作用是确保承受螺栓传来的紧固力，并将其分散。
环向钢板带是加固的主要受力材料，在施工的过程中应确保螺栓沿筒仓的径向，并保证顶紧螺母对钢板带向外施加的力达到设计要求的预应力。
向外转动所述顶紧螺母对钢板带施加预应力时，位于筒仓两侧水平方向相互对称的两个螺母同时操作。
图4是钢板带上设置1排螺栓孔时，筒仓加固后的局部纵向剖视结构示意图；
图6是钢板带上设置2排螺栓孔时，筒仓加固后的局部纵向剖视结构示意图；
图8是钢板带上设置3排螺栓孔时，筒仓加固后的局部纵向剖视结构示意图。
(5)对筒仓壁进行凿毛、损伤处理，然后涂刷界面剂；
(6)在钢板带的外侧挂设一层覆盖钢板带及角钢钢的钢筋网7；
(7)搭设混凝土浇筑滑模，在筒仓壁外侧浇筑一层加固混凝土8。加固混凝土的浇筑方式与现有的增加筒仓截面积加固、体外预应力加固等加固方法浇筑混凝土的方式相同，但本发明由于设置了角钢、钢板带、螺栓、钢筋网等，混凝土浇筑时要振捣充分，确保新浇筑混凝土结构和筒仓原混凝土结构共同受力。
本发明对筒仓加固前，筒仓要卸载；浇筑的加固混凝土充分湿润养护时间不得少于14天，加固的混凝土龄期大于28天后，筒仓方可加载使用。
Claims (5)
1.一种混凝土筒仓结构多点紧固加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)沿筒仓环向，在筒仓外壁上每隔一定间距设置一条竖向的不等边角钢，所述角钢的长边紧贴筒仓外壁表面，沿角钢竖向等间距植入化学锚栓将角钢锚固在筒仓壁上；
(2)沿筒仓竖向，每隔一定间距设置一条水平环绕筒仓的钢板带；所述钢板带形成一闭合的圆环，钢板带两端的接头处采用焊接连接；
(3)在钢板带上每个正对角钢长边的部位，设置螺栓孔；
(4)将螺栓由外向内穿过钢板带上的螺栓孔，并在螺栓位于钢板带和角钢之间的部位上设一顶紧螺母；旋转螺栓使其前端顶紧角钢的长边，同时向外转动所述顶紧螺母，使顶紧螺母向外顶紧钢板带，并对钢板带施加一定预应力；
(5)对筒仓壁进行凿毛、损伤处理，然后涂刷界面剂；
(6)在钢板带的外侧挂设一层覆盖钢板带及角钢钢的钢筋网；
(7)搭设混凝土浇筑滑模，在筒仓壁外浇筑一层加固混凝土。
2.根据权利要求1所述的混凝土筒仓结构多点紧固加固方法，其特征在于：所述角钢的长度为自筒仓底部到筒仓顶部；当一根角钢长度不够时，采用多根角钢等强焊接，并使焊缝背向筒仓外壁面。
3.根据权利要求1所述的混凝土筒仓结构多点紧固加固方法，其特征在于：当一条钢板带的长度不够环绕筒仓时，采用多条钢板带等强焊接，并使焊缝背向筒仓外壁面。
4.根据权利要求1所述的混凝土筒仓结构多点紧固加固方法，其特征在于：所述钢板带上环向至少设置一排螺栓孔，且钢板带每个正对角钢长边的部位上，设置至少一个螺栓孔。
5.根据权利要求1所述的混凝土筒仓结构多点紧固加固方法，其特征在于：向外转动所述顶紧螺母对钢板带施加预应力时，水平方向相互对称的两个螺母同时操作。
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