CN107060362A - 基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构 - Google Patents

基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，包括包覆于原柱体外围的柱钢板和覆盖在原梁体上方的梁钢板，所述的柱钢板与原柱体之间用填充料填充，所述的柱钢板上方穿过楼板处凿槽与梁钢板焊接，实现梁钢板在梁柱交接处的固定，所述的梁钢板在梁柱交接处的负弯矩区采用具有初张力的预应力钢板，利用预应力钢板对横梁负弯矩处施加预应力，抑制裂缝的开展，提高梁体的抗弯能力；所述的梁钢板通过粘结剂和螺栓与原梁体上表面连接固定。本发明利用预应力钢板在梁的上表面负弯矩区设置预应力，可以成倍提高构件在正常使用阶段的承载能力以及刚度，并可抑制裂缝开展甚至闭合裂缝，使梁构件的性能显著改善。

Description

基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构
技术领域
本发明所属建筑结构加固技术领域，特别涉及基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构。
背景技术
钢筋混凝土结构是多高层工业和民用建筑最常见的结构类型。在服役期内，自身老化、外荷载增加或使用功能改变等原因导致了钢筋混凝土建筑结构大量的加固改造需求。其中，框架和框剪结构的框架梁或连梁的端部负弯矩区常产生裂缝、出现受弯承载能力明显不足的情况，必须进行加固。
目前，钢筋混凝土梁结构加固方法主要有增大截面，外包钢加固，粘贴钢板加固法，粘贴碳纤维加固，体外预应力加固以及改变结构受力体系加固法等。其中，增大截面法影响了使用空间；外包钢法工序复杂；粘贴钢板加固的局限性在于被加固表面的处理以及对粘结剂的依赖性，并且裂缝不能很好的抑制，更无谈闭合；体外预应力加固关键在于锚固点的设置，由于筋束的外置，虽然检查更换容易，但也更易损坏，而且由于活载受迫振动时限制了自由长度，会由于延性不足而导致突然崩断。在梁与柱交接处负弯矩区加固，锚固方式的选择以及锚固部件的设计等，都直接影响到加固材料能否有效发挥抗弯作用、能否有效抑制裂缝开展，最终起到良好的加固效果。鉴于此，本发明提供一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，包括包覆于原柱体2外围的柱钢板1和覆盖在原梁体7上方的梁钢板4，其特征在于：所述的柱钢板1与原柱体2之间用填充料3填充，所述的柱钢板1上方穿过楼板处凿槽与梁钢板4焊接，实现梁钢板4在梁柱交接处的固定，所述的梁钢板4在梁柱交接处的负弯矩区采用具有初张力的预应力钢板，利用预应力钢板对横梁负弯矩处施加预应力，抑制裂缝的开展，提高梁体的抗弯能力；所述的梁钢板4通过粘结剂和螺栓8与原梁体7上表面连接固定。
所述的梁钢板4上靠近柱钢板1的负弯矩区上焊接有锚固钢筋9，所述的锚固钢筋9末端斜向上穿过柱钢板1后插入原柱体2内，所述的锚固钢筋9在梁钢板4的宽度方向上均匀对称布置。
所述的螺栓8穿过梁钢板4后伸入原梁体7的混凝土内，粘结剂通过挤压注入法填满梁钢板4和原梁体7之间的空隙，通过螺栓8的锚固连接，将梁钢板4的预应力钢板上的预应力有效传递到梁体内部。
所述的柱钢板1与原柱体2之间通过栓钉5和拉结筋连接，栓钉5垂直连接于柱钢板1上，拉结筋一端与栓钉5连接，一端伸入原柱体2内，实现柱钢板1与原柱体2之间的连接固定，填充料3将柱钢板1与原柱体2之间的间隙填满后，将栓钉5与拉结筋包裹，进一步实现柱钢板1与原柱体2之间的固定连接。
所述的柱钢板1周向均开孔穿过植筋6，植筋6内侧端伸入原柱体2内，外侧端通过螺母旋合与柱钢板1外侧面固定，通过植筋6将柱钢板1与原柱体2锚固成整体，实现对原柱体2的进一步加固。
所述的填充料3选用微膨胀细石混凝土或灌浆料。
所述的梁钢板4的宽度大于原梁体7的宽度与四倍螺栓8的直径之和，将原梁体7两侧局部楼板作为梁体的翼缘，通过螺栓8连接梁钢板4与该局部楼板将梁钢板4上的预应力传递到原梁体7和梁体翼缘上。
所述的锚固钢筋9与梁钢板4的焊接部位长度不小于五倍锚固钢筋直径，使得梁钢板4与原柱体在梁柱交接处的锚固牢固、受力明确、传力可靠。
相邻两原柱体2之间的原梁体7上的梁钢板4由两块预应力钢板焊接后拼接而成，使得梁钢板4上的预应力在整段梁体内传递。
相邻两原柱体2之间的原梁体7上的梁钢板4由布置于梁体两侧负弯矩区的两块预应力钢板和布置于梁体中部的非预应力钢板间隔焊接而成，中部非预应力钢板与原梁体7锚固连接，两侧预应力钢板的长度大于理论计算得到的梁体负弯矩区长度范围。
本发明具有如下优点：
本发明中基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构适用于对既有钢筋混凝土结构梁的加固，尤其是当端部负弯矩区产生裂缝、出现受弯承载能力明显不足的情况，通过在梁柱交接处负弯矩区设置具有初张力的钢板，利用钢板预应力抑制负弯矩区裂缝的开展，甚至闭合已有裂缝，同时在梁柱交接处通过焊接、锚固钢筋等方式，实现梁柱交接处锚固牢固和传力可靠；
本发明巧妙运用了钢混组合结构的特性，充分发挥了钢材抗拉和混凝土抗压的优点，让钢板充当了补强钢筋的作用，有效发挥抗弯作用；本发明利用预应力钢板在梁的上表面负弯矩处设置预应力，可以成倍提高构件在正常使用阶段的承载能力以及刚度，并可抑制裂缝开展甚至闭合裂缝，使梁构件的性能显著改善；本发明对原柱体外包柱钢板，并通过梁钢板伸入柱钢板内、焊接连接、锚固钢筋植入柱内等方式，保证了梁柱交接处锚固牢固和传力可靠，最终起到良好的加固效果。
附图说明
图1为本发明中梁柱交接处俯视剖面结构示意图；
图2是本发明中利用外包钢板加固柱的俯视剖面结构示意图；
图3是本发明中一种梁钢板拼接状态示意图；
图4是本发明中另一种梁钢板拼接状态示意图；
其中：1-柱钢板，2-原柱体，3-填充料，4-梁钢板，5-栓钉，6-植筋，7-原梁体，8-螺栓，9-锚固钢筋，10 -焊缝。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1-4所示，一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，包括包覆于原柱体2外围的柱钢板1和覆盖在原梁体7上方的梁钢板4，其特征在于：所述的柱钢板1与原柱体2之间用填充料3填充，所述的柱钢板1上方穿过楼板处凿槽与梁钢板4焊接，实现梁钢板4在梁柱交接处的固定，所述的梁钢板4在梁柱交接处的负弯矩区采用具有初张力的预应力钢板，利用预应力钢板对横梁负弯矩处施加预应力，抑制裂缝的开展，提高梁体的抗弯能力；所述的梁钢板4通过粘结剂和螺栓8与原梁体7上表面连接，原柱体2通过柱钢板1加固后的柱体尺寸由计算得出。
进一步的，梁钢板4上靠近柱钢板1的负弯矩区上焊接有锚固钢筋9，所述的锚固钢筋9末端斜向上穿过柱钢板1后插入原柱体2内，所述的锚固钢筋9在梁钢板4的宽度方向上均匀对称布置。
进一步的，螺栓8穿过梁钢板4后伸入原梁体7的混凝土内，粘结剂通过挤压注入法填满梁钢板4和原梁体7之间的空隙，通过螺栓8的锚固连接，将梁钢板4预应力钢板钢板上的预应力有效传递到梁体内部。
进一步的，柱钢板1与原柱体2之间通过栓钉5和拉结筋连接，栓钉5垂直连接于柱钢板1上，拉结筋一端与栓钉5连接，一端伸入原柱体2内，实现柱钢板1与原柱体2之间的连接固定，填充料3将柱钢板1与原柱体2之间的间隙填满后，将栓钉5与拉结筋包裹，进一步实现柱钢板1与原柱体2之间的固定连接。
进一步的，柱钢板1周向均开孔穿过植筋6，植筋6内侧端伸入原柱体2内，外侧端通过螺母旋合与柱钢板1外侧面固定，通过植筋6将柱钢板1与原柱体2锚固成整体，实现对原柱体2的进一步加固。
进一步的，填充料3选用微膨胀细石混凝土或灌浆料。
进一步的，所述的梁钢板4的宽度大于原梁体7的宽度与四倍螺栓8的直径之和，将原梁体7两侧局部楼板作为梁体的翼缘，通过螺栓8连接梁钢板4与该局部楼板将梁钢板4上的预应力传递到原梁体7和梁体翼缘上。
进一步的，锚固钢筋9与梁钢板4的焊接部位长度不小于五倍锚固钢筋直径，使得梁钢板4与原柱体在梁柱交接处的锚固牢固、受力明确、传力可靠。
进一步的，如图3所示，相邻两原柱体2之间的原梁体7上的梁钢板4由两块预应力钢板焊接后拼接而成，拼接处形成焊缝10，使得梁钢板4上的预应力在整段梁体内传递。
进一步的，如图4所示，相邻两原柱体2之间的原梁体7上的梁钢板4由布置于梁体两侧负弯矩区的两块预应力钢板和布置于梁体中部的非预应力钢板间隔焊接而成，中部非预应力钢板与原梁体7锚固连接，两侧预应力钢板的长度大于理论计算得到的梁体负弯矩区长度范围。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (10)

1.一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，包括包覆于原柱体(2)外围的柱钢板(1)和覆盖在原梁体(7)上方的梁钢板(4)，其特征在于：所述的柱钢板(1)与原柱体(2)之间用填充料(3)填充，所述的柱钢板(1)上方穿过楼板处凿槽与梁钢板(4)焊接，实现梁钢板(4)在梁柱交接处的固定，所述的梁钢板(4)在梁柱交接处的负弯矩区采用具有初张力的预应力钢板，利用预应力钢板对横梁负弯矩处施加预应力，抑制裂缝的开展，提高梁体的抗弯能力；所述的梁钢板(4)通过粘结剂和螺栓(8)与原梁体(7)上表面连接固定。
2.如权利要求1所述的一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，其特征在于：所述的梁钢板(4)上靠近柱钢板(1)的负弯矩区上焊接有锚固钢筋(9)，所述的锚固钢筋(9)末端斜向上穿过柱钢板(1)后插入原柱体(2)内，所述的锚固钢筋(9)在梁钢板(4)的宽度方向上均匀对称布置。
3.如权利要求1所述的一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，其特征在于：所述的螺栓(8)穿过梁钢板(4)后伸入原梁体(7)的混凝土内，粘结剂通过挤压注入法填满梁钢板(4)和原梁体(7)之间的空隙，通过螺栓(8)的锚固连接，将梁钢板(4)的预应力钢板上的预应力有效传递到梁体内部。
4.如权利要求1所述的一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，其特征在于：所述的柱钢板(1)与原柱体(2)之间通过栓钉(5)和拉结筋连接，栓钉(5)垂直连接于柱钢板(1)上，拉结筋一端与栓钉(5)连接，一端伸入原柱体(2)内，实现柱钢板(1)与原柱体(2)之间的连接固定，填充料(3)将柱钢板(1)与原柱体(2)之间的间隙填满后，将栓钉(5)与拉结筋包裹，进一步实现柱钢板(1)与原柱体(2)之间的固定连接。
5.如权利要求1所述的一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，其特征在于：所述的柱钢板(1)周向均开孔穿过植筋(6)，植筋(6)内侧端伸入原柱体(2)内，外侧端通过螺母旋合与柱钢板(1)外侧面固定，通过植筋(6)将柱钢板(1)与原柱体(2)锚固成整体，实现对原柱体(2)的进一步加固。
6.如权利要求1所述的一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，其特征在于：所述的填充料(3)选用微膨胀细石混凝土或灌浆料。
7.如权利要求1所述的一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，其特征在于：所述的梁钢板(4)的宽度大于原梁体(7)的宽度与四倍螺栓(8)的直径之和，将原梁体(7)两侧局部楼板作为梁体的翼缘，通过螺栓(8)连接梁钢板(4)与该局部楼板将梁钢板(4)上的预应力传递到原梁体(7)和梁体翼缘上。
8.如权利要求2所述的一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，其特征在于：所述的锚固钢筋(9)与梁钢板(4)的焊接部位长度不小于五倍锚固钢筋直径，使得梁钢板(4)与原柱体在梁柱交接处的锚固牢固、受力明确、传力可靠。
9.如权利要求1所述的一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，其特征在于：相邻两原柱体(2)之间的原梁体(7)上的梁钢板(4)由两块预应力钢板焊接后拼接而成，使得梁钢板(4)上的预应力在整段梁体内传递。
10.如权利要求1所述的一种基于预应力钢板的混凝土梁负弯矩区加固结构，其特征在于：相邻两原柱体(2)之间的原梁体(7)上的梁钢板(4)由布置于梁体两侧负弯矩区的两块预应力钢板和布置于梁体中部的非预应力钢板间隔焊接而成，中部非预应力钢板与原梁体(7)锚固连接，两侧预应力钢板的长度大于理论计算得到的梁体负弯矩区长度范围。
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