CN106703435A - 预应力钢丝束与碳纤维布组合加固混凝土梁的方法 - Google Patents

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Abstract

预应力钢丝束与碳纤维布组合加固混凝土梁的施工方法，用于混凝土梁的加固技术领域，其步骤为：根据现场实际，确定加固方案；准备好加固所需要的材料、工具以及设备；在混凝土梁（1）中性轴的两端打贯穿孔（2），并清扫干净。将钢筋螺杆（4）穿在钢丝束（3）上，并在有贯穿孔（2）的每个面上配置3根钢筋螺杆（4），然后将钢丝束（3）穿过贯穿孔（2）。张拉钢丝束（3），并将其两端锁住，形成一个环形；顶升混凝土梁（1），至底部裂缝完全闭合。张拉碳纤维布（5）并粘贴在梁底部；用腹板（6）束缚住预应力碳纤维布（5），并通过螺栓（7）将腹板（5）与钢筋螺杆（4）固定；对加固后的结构进行防护处理。

Description

预应力钢丝束与碳纤维布组合加固混凝土梁的方法
技术领域
本发明涉及混凝土梁的加固技术。
背景技术
混凝土梁由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、计算假定的近似性、制造与施工质量的分散性以及在使用过程中周围环境、使用功能改变和损伤累积等因素的影响，会发生结构材料劣化、混凝土开裂、保护层剥落、钢筋锈蚀等病害，甚至使构件丧失其原有承载力，影响结构的正常使用寿命。同时，随着时间的推移，大量的混凝土梁正在发生老化、开裂、锈蚀、碳化等现象，这些问题对结构的安全性、适用性及耐久性产生了很大的影响。据估计，在21世纪中期我国将出现混凝土结构加固维修高潮，并将持续很长一段时间，每年所需维修费用可能高达数千亿元之多。面对日益艰巨的危旧混凝土梁的加固任务，寻找一种快速、有效、可靠的加固方法已成为亟待解决的问题。
本发明的目的是提供一种预应力钢丝束与碳纤维布组合加固混凝土梁的方法。
本发明是预应力钢丝束与碳纤维布组合加固混凝土梁的方法，其步骤为：
（1）根据即将加固的混凝土梁（1）裂缝的实际情况，初步确定加固方案；
（2）准备好加固混凝土梁（1）所需要的材料、工具以及设备；
（3）标记出混凝土梁（1）中性轴的位置，并在中性轴线上转2个贯穿孔（2），每个贯穿孔（2）的位置分别距离混凝土梁（1）端5到10cm左右，贯穿孔（2）的尺寸根据所用钢丝束（3）的直径来确定；然后将贯穿孔（2）清扫干净；
将钢筋螺杆（4）穿在钢丝束（3）上，在混凝土梁（1）带贯穿孔（2）的每个面上配置3根钢筋螺杆（4），然后将钢丝束（3）穿过贯穿孔（2）；
将每个面上配置的3根钢筋螺杆（4）分别摆放在距离混凝土梁（1）端四分之一跨长的位置以及二分之一跨长的位置，并张拉钢丝束（3），使钢丝束（3）产生一定的预应力，并将钢丝束（3）的两端锁住，使钢丝束（3）形成一个环形；
（4）将混凝土梁（1）的底面进行清扫除尘处理；
并使用设备顶升混凝土梁（1），至混凝土梁（1）底面的裂缝完全闭合为止；
然后使用设备张拉碳纤维布（5），使其产生一定的预应力，并用黏结剂将碳纤维布（5）粘贴在混凝土梁（1）的底面；
（5）为防止预应力损失，用腹板（6）束缚住预应力碳纤维布（5），并通过螺栓（7）将腹板（5）与对应的钢筋螺杆（4）固定牢固；
（6）移去顶升设备以及张拉设备，并对加固部位进行防腐防火处理。
本发明的有益效果，通过独特的加固方式，解决了危旧混凝土梁的加固问题，保障了结构的安全性、适用性以及耐久性。而且，钢丝束在贯穿孔处，不仅能提供沿中性轴方向的水平分力，而且还能够提供垂直于中性轴并指向混凝土梁底面的竖向分力；水平分力能够为混凝土梁提供轴向压力，有效地约束了混凝土梁底部裂缝的发展；竖向分力能够为混凝土梁提供弯矩，有效地减弱了混凝土梁跨中的弯矩。不仅如此，预应力钢丝束上的钢筋螺杆，通过混凝土梁底部的腹板，能为梁式结构提供向上的拉力，减小混凝土梁所受的剪力。而且，预应力碳纤维布通过黏结剂的粘贴以及腹板的约束，能够有效地与混凝土梁协同工作，对混凝土梁的加固起到显著的效果。
附图说明
图1是预应力钢丝束与碳纤维布组合加固混凝土梁的方法示意图，附图标记及对应名称为：混凝土梁1，贯穿孔2，钢丝束3，钢筋螺杆4，碳纤维布5，腹板6，螺栓7。
具体实施方式
本发明是一种预应力钢丝束与碳纤维布组合加固混凝土梁的方法，其步骤为：
（1）根据即将加固的混凝土梁（1）裂缝的实际情况，初步确定加固方案；
（2）准备好加固混凝土梁（1）所需要的材料、工具以及设备等；
（3）标记出混凝土梁（1）中性轴的位置，并在中性轴线上转2个贯穿孔（2），每个贯穿孔（2）的位置分别距离混凝土梁（1）端5到10cm左右，贯穿孔（2）的尺寸根据所用钢丝束（3）的直径来确定。然后将贯穿孔（2）清扫干净。将钢筋螺杆（4）穿在钢丝束（3）上，在混凝土梁（1）带贯穿孔（2）的每个面上配置3根钢筋螺杆（4），然后将钢丝束（3）穿过贯穿孔（2）。将每个面上配置的3根钢筋螺杆（4）分别摆放在距离混凝土梁（1）端四分之一跨长的位置以及二分之一跨长的位置，并张拉钢丝束（3），使钢丝束（3）产生一定的预应力，并将钢丝束（3）的两端锁住，使钢丝束（3）形成一个环形；
（4）将混凝土梁（1）的底面进行清扫除尘处理。并使用设备顶升混凝土梁（1），至混凝土梁（1）底面的裂缝完全闭合为止。然后使用设备张拉碳纤维布（5），使其产生一定的预应力，并用黏结剂将碳纤维布（5）粘贴在混凝土梁（1）的底面；
（5）为防止预应力损失，用腹板（6）束缚住预应力碳纤维布（5），并通过螺栓（7）将腹板（5）与对应的钢筋螺杆（4）固定牢固；
（6）移去顶升设备以及张拉设备，并对加固部位进行防腐防火处理。
其中，钢σ束需要张拉的预应力应满足下式：
(a)
(b)
(c)
(d)
式中：
F-钢丝束需要张拉的预应力；
F x -钢丝束在贯穿孔处沿中性轴方向的水平分力；
F y 钢-钢丝束在贯穿孔处沿垂直于中性轴方向并指向混凝土梁底面的竖向分力；
q-混凝土梁上所受的均布力；
l-混凝土梁的跨长；
A-混凝土梁的横截面积；
W-混凝土梁的截面抵抗矩；
[σ t ]-《混凝土结构设计规范》所规定的混凝土抗拉强度设计值；
b-混凝土梁截面的宽度；
h-混凝土梁截面的高度；
E-混凝土梁内纵筋的弹性模量；
[ω]-《混凝土结构设计规范》所规定的受弯构件的挠度限值；
实施例：已知一根混凝土梁的跨长l为4.5m，梁的截面宽度b为0.3m，截面高度h为0.45m，混凝土强度等级为C40，其抗拉强度设计值[σ t ]为1710kN/m2，混凝土梁内纵筋为HRB400，其弹性模量E为2×108kN/m2，该混凝土梁上所受的均布力q为6kN/m，《混凝土结构设计规范》所规定的受弯构件的挠度限值[]为，钢丝束需要张拉的预应力F为100kN，钢丝束在贯穿孔处沿中性轴方向的水平分力F x 为80kN，钢丝束在贯穿孔处沿垂直于中性轴方向并指向混凝土梁底面的竖向分力F y 为60kN。
满足条件。

Claims (2)

1.预应力钢丝束与碳纤维布组合加固混凝土梁的方法，其特征在于，其步骤为：
（1）根据即将加固的混凝土梁（1）裂缝的实际情况，初步确定加固方案；
（2）准备好加固混凝土梁（1）所需要的材料、工具以及设备；
（3）标记出混凝土梁（1）中性轴的位置，并在中性轴线上转2个贯穿孔（2），每个贯穿孔（2）的位置分别距离混凝土梁（1）端5到10cm左右，贯穿孔（2）的尺寸根据所用钢丝束（3）的直径来确定；然后将贯穿孔（2）清扫干净；
将钢筋螺杆（4）穿在钢丝束（3）上，在混凝土梁（1）带贯穿孔（2）的每个面上配置3根钢筋螺杆（4），然后将钢丝束（3）穿过贯穿孔（2）；
将每个面上配置的3根钢筋螺杆（4）分别摆放在距离混凝土梁（1）端四分之一跨长的位置以及二分之一跨长的位置，并张拉钢丝束（3），使钢丝束（3）产生一定的预应力，并将钢丝束（3）的两端锁住，使钢丝束（3）形成一个环形；
（4）将混凝土梁（1）的底面进行清扫除尘处理；
并使用设备顶升混凝土梁（1），至混凝土梁（1）底面的裂缝完全闭合为止；
然后使用设备张拉碳纤维布（5），使其产生一定的预应力，并用黏结剂将碳纤维布（5）粘贴在混凝土梁（1）的底面；
（5）为防止预应力损失，用腹板（6）束缚住预应力碳纤维布（5），并通过螺栓（7）将腹板（5）与对应的钢筋螺杆（4）固定牢固；
（6）移去顶升设备以及张拉设备，并对加固部位进行防腐防火处理。
2.根据权利要求1所述的预应力钢丝束与碳纤维布组合加固混凝土梁的方法，其特征在于：钢丝束需要张拉的预应力应满足下式：
式中：
F-钢丝束需要张拉的预应力；
F x -钢丝束在贯穿孔处沿中性轴方向的水平分力；
F-钢丝束在贯穿孔处沿垂直于中性轴方向并指向混凝土梁底面的竖向分力；
q-混凝土梁上所受的均布力；
l-混凝土梁的跨长；
A-混凝土梁的横截面积；
W-混凝土梁的截面抵抗矩；
[σ t ]-《混凝土结构设计规范》所规定的混凝土抗拉强度设计值；
b-混凝土梁截面的宽度；
h-混凝土梁截面的高度；
E-混凝土梁内纵筋的弹性模量；
[ω]-《混凝土结构设计规范》所规定的受弯构件的挠度限值。
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