CN114961327B - H型钢梁加固系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种H型钢梁加固系统及方法，属于建筑领域。包括H型钢梁、预制混凝土板单元、连接件和受拉钢筋；H型钢梁包括上翼缘、腹板和下翼缘，受拉钢筋在腹板两侧沿着H型钢梁通长布置，并靠近H型钢梁受拉的一侧；预制混凝土板单元在腹板两侧沿着H型钢梁的长度方向依次设置，并远离H型钢梁受拉的一侧；受拉钢筋和预制混凝土板单元固定在腹板上，上翼缘和下翼缘之间的空间内密实填充水泥砂浆。本发明减少了现场湿作业，污染小，对施工技术要求低，结构安全可靠，安装定位准确，成本较低，施工速度快；避免了焊接残余应力和变形对H型钢梁带来的不利影响，避免了粘接加固的缺陷，避免了采用射钉带来的不利影响。

Description

H型钢梁加固系统及方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，特别是指一种H型钢梁加固系统及方法。

背景技术

在已有建筑物中，在设计、施工、使用均正常的情况下，H型钢梁能够满足安全使用要求。但是，如果出现设计失误、施工质量差或使用时增加荷载、改变结构用途等情况，H型钢梁就有可能不再满足安全要求，从而需要进行加固。现有技术中对H型钢梁进行加固的方法通常为焊接加固、粘接加固和冷连接加固。

1、焊接加固：

在H型钢梁上焊接钢板及型钢等进行加固是最常用的加固方式，该种方法在H型钢梁的腹板和翼缘上焊接水平板、垂直板或者斜板来增加截面面积，以此提高截面抗弯刚度，从而提高抗弯承载能力。直接在H型钢梁的腹板上焊接钢板可以加强H型钢梁的抗剪强度；当H型钢梁的腹板稳定性不能保证时，可以采用设置加劲肋的方式，在H型钢梁的翼缘设置圆钢或者圆钢管。

焊接加固的缺点如下：

焊接过程中会产生比较大的热量，引起焊接变形，并且焊接过后H型钢梁外立面不美观。焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响区可能使某些部位材质变脆；焊接过程中钢材受到分布不均匀的升温和冷却，使钢梁截面产生焊接残余应力和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有较大影响。焊接结构由于刚度大，局部裂纹一经发生很容易扩展到整体，尤其是在低温下易发生脆断。焊缝连接的塑性和韧性较差，施焊时可能产生缺陷，使疲劳强度降低。

2、粘接加固：

H型钢使用结构胶与加固材料进行粘接，利用钢板或复合材料等加固材料增强H型钢的结构强度、刚度、稳定性，提高构件承载能力和耐久性。

粘接加固的缺点如下：

构件受力时，结构胶处容易产生剪切变形，使得结构胶产生拉应力，从而粘结性能降低，结构安全性减小。加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，这就对施工队伍素质要求比较高。同时，结构胶破环机理研究还不成熟，粘结剂的抗老化性能、徐变对粘结强度的影响，在动荷载作用下粘钢加固的性能等问题，都有待于深入研究。粘接加固适用面相对较窄，一般适用于承受静力作用的受弯及受拉构件，要求整个加固面是平面，对于环境温度和湿度要求很高，使得粘钢加固的应用不够普遍，黏结加固后构件的使用年限、耐久性问题、动力特性、疲劳强度等也需要进一步研究解决。

3、冷连接加固：

在H型钢梁上使用螺栓将钢板或者型钢等与H型钢梁连接进行加固，采用射钉冷连接技术，用射钉器击发带有螺纹的钉弹，将叠放的钢板或者型钢与原H型钢梁的上、下翼缘连接到一起，然后用螺栓固定。

冷连接加固缺点如下：

采用射钉会削弱原有H型钢梁截面的性能，适用的钢板厚度不大，并且此加固方法会增大H型钢梁截面高度，外表不美观而且减少了空间净高，使得空间利用率变低，影响正常使用功能。

发明内容

本发明提供一种H型钢梁加固系统及方法，减少了现场湿作业，污染小，对施工技术要求低，结构安全可靠，安装定位准确，成本较低，施工速度快，避免了焊接残余应力和变形对H型钢梁带来的不利影响，避免了粘接加固的缺陷，避免了采用射钉带来的不利影响。

本发明提供技术方案如下：

一种H型钢梁加固系统，包括H型钢梁、预制混凝土板单元、连接件和受拉钢筋，其中：

所述H型钢梁包括上翼缘、腹板和下翼缘，所述受拉钢筋设置在所述腹板两侧并位于所述上翼缘和所述下翼缘之间的空间内，所述受拉钢筋沿着所述H型钢梁的长度方向通长布置，并且所述受拉钢筋在上下方向上设置在靠近所述H型钢梁受拉的一侧；

所述预制混凝土板单元设置在所述腹板两侧并位于所述上翼缘和所述下翼缘之间的空间内，若干个预制混凝土板单元沿着所述H型钢梁的长度方向依次设置，并且所述预制混凝土板单元在上下方向上设置在远离所述H型钢梁受拉的一侧；

所述受拉钢筋通过所述连接件固定在所述腹板上，所述预制混凝土板单元通过对穿螺栓固定在所述腹板上，所述上翼缘和所述下翼缘之间的空间内密实填充水泥砂浆。

进一步的，所述腹板上开设有若干个第一对穿螺栓孔，所述第一对穿螺栓孔上穿有第一对穿螺栓；

所述连接件上开设有第一预留孔，所述受拉钢筋固定在所述连接件上，所述腹板两侧的连接件通过其第一预留孔对称穿在所述腹板两侧的第一对穿螺栓上，并通过位于所述连接件外侧的第一组螺母将所述连接件固定在所述腹板上。

进一步的，所述连接件为L形连接件，所述L形连接件包括垂直板和水平板，所述受拉钢筋焊接在所述水平板上，所述第一预留孔开设在所述垂直板上。

进一步的，所述预制混凝土板单元上开设有第一预留螺栓孔，所述腹板两侧的预制混凝土板单元通过其第一预留螺栓孔对称穿在所述腹板两侧的第一对穿螺栓上的所述垂直板的外侧，并通过位于所述预制混凝土板单元外侧的第二组螺母将所述预制混凝土板单元固定在所述腹板上。

进一步的，所述预制混凝土板单元内侧面在所述第一预留螺栓孔处开设置第一组螺母槽，所述第一组螺母容纳在所述第一组螺母槽内，所述预制混凝土板单元的内侧面紧贴在所述垂直板的外侧面上，所述预制混凝土板单元的内侧面通过预先涂抹在所述腹板表面上的粘结水泥砂浆与所述腹板贴紧粘接。

进一步的，当所述H型钢梁受拉的一侧为下侧时，所述预制混凝土板单元的顶面通过预先涂抹在所述上翼缘底面上的粘结水泥砂浆与所述上翼缘底面贴紧粘接；

当所述H型钢梁受拉的一侧为上侧时，所述预制混凝土板单元的底面通过预先涂抹在所述下翼缘顶面上的粘结水泥砂浆与所述下翼缘顶面贴紧粘接。

进一步的，所述H型钢梁配备有浇筑模板，所述浇筑模板包括两个浇筑侧模，两个浇筑侧模分别位于所述H型钢梁两侧并位于所述预制混凝土板单元外侧；所述腹板上开设有若干个第二对穿螺栓孔，所述预制混凝土板单元上开设有第二预留螺栓孔，所述浇筑侧模上开设有第二预留孔；

所述第二对穿螺栓孔、第二预留螺栓孔和第二预留孔对齐，对齐的所述第二对穿螺栓孔、第二预留螺栓孔和第二预留孔上穿有第二对穿螺栓，所述浇筑侧模外侧设置有第三组螺母，将所述浇筑侧模临时固定；

所述浇筑侧模、所述H型钢梁和所述预制混凝土板单元将所述上翼缘和所述下翼缘之间需要密实填充水泥砂浆的空间封闭。

进一步的，所述浇筑侧模的下部开设有注浆孔，所述浇筑侧模的顶部开设有出浆孔；两个浇筑侧模的底端通过连接板连接在一起，所述浇筑模板的内净宽度与所述H型钢梁的总宽度相等；所述浇筑侧模外侧上设置有加劲肋，所述浇筑侧模与所述预制混凝土板单元边界的接触处设置有柔性密封条。

进一步的，通过所述注浆孔灌注水泥砂浆完毕并养护后，并拆除第三组螺母、第二对穿螺栓和浇筑侧模后；向对齐的所述第二对穿螺栓孔和第二预留螺栓孔上穿设第三对穿螺栓，并通过位于所述预制混凝土板单元外侧的第四组螺母将所述预制混凝土板单元固定在所述腹板上。

进一步的，所述预制混凝土板单元的外侧面为光滑面，其他面为粗糙面；所述预制混凝土板单元的长度方向的两端开设有键槽，位于所述腹板一侧的沿着所述H型钢梁的长度方向的相邻两个预制混凝土板单元间隔一定距离；每个预制混凝土板单元均包括沿长度方向分布的两个所述第一预留螺栓孔以及沿长度方向分布的两个所述第二预留螺栓孔，所述第二预留螺栓孔位于所述第一预留螺栓孔上方；所述预制混凝土板单元的宽度等于所述腹板一侧的上翼缘和下翼缘的净宽度，所述预制混凝土板单元的高度小于所述腹板的净高度；

所述第一对穿螺栓和第三组对穿螺栓的长度小于等于所述H型钢梁的总宽度，所述第二组对穿螺栓的长度大于所述H型钢梁的总宽度；所述预制混凝土板单元外侧面在所述第一预留螺栓孔处和第二预留螺栓孔处分别开设置第二组螺母槽和第三螺母槽，所述第二组螺母和第四组螺母分别容纳在所述第二组螺母槽和第三螺母槽内，所述第二组螺母槽和第三螺母槽内涂有抹平砂浆；

所述第一组螺母为高强螺母，所述第二组螺母、第三组螺母和第四组螺母为普通螺母。

一种H型钢梁加固系统的加固方法，所述方法包括：

S1：对带加固的H型钢梁移除可变载荷；

S2：在所述H型钢的腹板上的设计位置开设所述第一对穿螺栓孔和所述第二对穿螺栓孔，或者，所述H型钢的腹板上带有所述第一对穿螺栓孔和所述第二对穿螺栓孔；

S3：将所述L形连接件按照所述第一对穿螺栓孔的位置摆放，并将所述受拉钢筋焊接在所述L形连接件的水平板上；

S4：将所述第一对穿螺栓穿在所述第一对穿螺栓孔上，在所述腹板两侧将带有受拉钢筋的L形连接件通过其垂直板上的第一预留孔对称穿在所述第一对穿螺栓上，并通过位于所述L形连接件外侧的第一组螺母将所述L形连接件固定在所述腹板上；

S5：在所述上翼缘和下翼缘中受拉的其中一个的与所述预制混凝土板单元接触的表面以及所述腹板的表面涂抹粘结水泥砂浆，在所述腹板两侧将预制混凝土板单元通过其第一预留螺栓孔对称穿在所述第一对穿螺栓上的所述垂直板的外侧，使得所述预制混凝土板单元与所述H型钢梁涂抹有粘结水泥砂浆的表面贴紧粘接，并通过位于所述预制混凝土板单元外侧的第二组螺母将所述预制混凝土板单元固定在所述腹板上；

S6：将所述浇筑侧模的第二预留孔与所述第二对穿螺栓孔和第二预留螺栓孔对齐，将所述第二对穿螺栓穿在所述第二对穿螺栓孔、第二预留螺栓孔和第二预留孔上，并通过位于所述浇筑侧模外侧的第三组螺母将所述浇筑侧模临时固定，使得所述上翼缘和所述下翼缘之间需要密实填充水泥砂浆的空间封闭；

S7：从所述浇筑侧模的注浆孔压力注入水泥砂浆，当某一出浆孔有水泥砂浆冒出时，将其封堵，待所有出浆孔均冒出水泥砂浆并封堵完成后，封堵注浆孔，注浆完成；

S8：在所述水泥砂浆养护后，松开所述第三组螺母并将所述第二对穿螺栓抽出，拆除浇筑侧模；换上所述第三对穿螺栓，并通过位于所述预制混凝土板单元外侧的第四组螺母将所述预制混凝土板单元固定；

S9：在所述第二组螺母槽和第三螺母槽内涂抹抹平砂浆，使得所述预制混凝土板单元外侧面平整。

本发明具有以下有益效果：

本发明在H型钢梁靠近受拉一侧设置受拉钢筋，在远离受拉一侧设置预制混凝土板单元，并在剩余空间内灌注水泥砂浆，形成一个整体，实现对H型钢梁的加固。采用预制混凝土板单元加固H型钢梁，增大了梁截面，提高了梁的抗弯刚度，同时也提高了梁的抗弯承载能力，采用受拉钢筋加固H型钢梁，增大了梁的抗拉性能，预制混凝土板单元和受拉钢筋，以及灌注后的水泥砂浆，达到了加固H型钢梁的目的。

本发明采用预制混凝土板单元加固，减少了现场湿作业，污染小，对施工技术要求低，结构安全可靠，安装定位准确，成本较低；本发明加固施工速度快，全程施工对H型钢梁无焊接，避免了焊接残余应力和变形对H型钢梁带来的不利影响；本发明不使用结构胶的加固方式，避免了粘接加固的诸多缺陷；本发明不改变原有H型钢梁的截面高度，避免了采用射钉带来的不利影响。

附图说明

图1为H型钢梁的示意图；

图2为预制混凝土板单元的示意图；

图3为连接件的立体图；

图4为连接件的侧视图；

图5为受拉钢筋的固定方式示意图；

图6为预制混凝土板单元的固定方式示意图；

图7为浇筑模板的立体图；

图8为浇筑模板的侧视图；

图9为浇筑模板的安装示意图；

图10为图9的侧视图；

图11为H型钢梁加固后的示意图；

图12为第一组螺母处的局部剖视图；

图13为第二组螺母或第四组螺母处的局部剖视图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

实施例1：

本发明实施例提供一种H型钢梁加固系统，如图1-13所示，包括H型钢梁1、预制混凝土板单元2、连接件3和受拉钢筋4，其中：

H型钢梁1包括上翼缘5、腹板6和下翼缘7，受拉钢筋4设置在腹板6两侧并对称位于上翼缘5和下翼缘7之间的空间内的对应位置，受拉钢筋4沿着H型钢梁1的长度方向通长布置，并且受拉钢筋4在上下方向上设置在靠近H型钢梁1受拉的一侧；附图中均以H型钢梁1下侧受拉为例，受拉钢筋4位于H型钢梁1的下侧；同理，H型钢梁1上侧受拉时，拉钢筋6位于H型钢梁1的上侧。

预制混凝土板单元2采用工厂制作，在施工现场拼接。预制混凝土板单元2设置在腹板6两侧并对称位于上翼缘5和下翼缘7之间的空间内的对应位置，若干个预制混凝土板单元2沿着H型钢梁1的长度方向依次设置，并且预制混凝土板单元2在上下方向上设置在远离H型钢梁1受拉的一侧。

受拉钢筋4与上翼缘5和下翼缘7其中受拉的一个共同承担拉力，从而提高H型钢梁的抗弯承载力。附图中均以H型钢梁1下侧(即下翼缘)受拉为例，预制混凝土板单元2位于H型钢梁1的上侧；同理，H型钢梁1上侧受拉时，预制混凝土板单元2位于H型钢梁1的下侧。

预制混凝土板单元2的宽度等于腹板6一侧的上翼缘5和下翼缘7的净宽度，即腹板6一侧的上翼缘5和下翼缘7之间的空间的宽度，使得预制混凝土板单元2外侧面与上翼缘5和下翼缘7的宽度最外端平齐。预制混凝土板单元2的高度小于腹板6的净高度，即腹板6位于上翼缘5和下翼缘7之间的高度，为放置通长的受拉钢筋4留出空间。

受拉钢筋4通过连接件3固定在腹板6上，预制混凝土板单元2通过对穿螺栓8、31固定在腹板6上，上翼缘5和下翼缘7之间的空间内密实填充水泥砂浆9；水泥砂浆9可以是高强水泥砂浆，养护完成达到设计强度后，使得预制混凝土板单元2、受拉钢筋4与H型钢梁1可靠连接，形成整体共同工作。

本发明在H型钢梁靠近受拉一侧设置受拉钢筋，在远离受拉一侧设置预制混凝土板单元，并在剩余空间内灌注水泥砂浆，形成一个整体，实现对H型钢梁的加固。采用预制混凝土板单元加固H型钢梁，增大了梁截面，提高了梁的抗弯刚度，同时也提高了梁的抗弯承载能力，采用受拉钢筋加固H型钢梁，增大了梁的抗拉性能，预制混凝土板单元和受拉钢筋，以及灌注后的水泥砂浆，达到了加固H型钢梁的目的。

本发明采用预制混凝土板单元加固，减少了现场湿作业，污染小，对施工技术要求低，结构安全可靠，安装定位准确，成本较低；本发明加固施工速度快，全程施工对H型钢梁无焊接，避免了焊接残余应力和变形对H型钢梁带来的不利影响；本发明不使用结构胶的加固方式，避免了粘接加固的诸多缺陷；本发明不改变原有H型钢梁的截面高度，避免了采用射钉带来的不利影响。

本发明不限制受拉钢筋4与腹板6的具体连接方式，在其中一个示例中，腹板6上开设有若干个第一对穿螺栓孔10，第一对穿螺栓孔10上穿有第一对穿螺栓8，第一对穿螺栓8的长度等于或略小于H型钢梁的总宽度，第一对穿螺栓孔10的直径大于第一对穿螺栓8的直径1.5-2mm。

连接件3上开设有第一预留孔11，受拉钢筋4固定在连接件3上，固定方式可以是焊接等方式，腹板6两侧的连接件3通过其第一预留孔11对称悬挂穿在腹板6两侧的第一对穿螺栓8上，并通过位于连接件3外侧的第一组螺母12将连接件3固定在腹板6上，如图5所示，以保证受拉钢筋4与H型钢梁1形成可靠连接，共同受力。

第一组螺母12可以是高强螺母，第一对穿螺栓孔10位于靠近H型钢梁1受拉的一侧，附图中是靠近下侧，使得连接件3和受拉钢筋4固定在H型钢梁1下侧。

前述的连接件3可以为L形连接件，L形连接件包括垂直板13和水平板14，第一预留孔11开设在垂直板13上，垂直板13挂在第一对穿螺栓8上，在固定第一对穿螺栓8时将L形连接件一起用第一组螺母12固定。水平板14起到承托受拉钢筋4的作用，受拉钢筋4焊接在水平板14上，具体可以焊接在水平板14顶面上，角焊缝如附图标记15所示。

基于上述的受拉钢筋4的具体连接方式，相应的，预制混凝土板单元2的一种具体连接方式如下：

预制混凝土板单元2上开设有第一预留螺栓孔16，腹板6两侧的预制混凝土板单元2通过其第一预留螺栓孔16对称穿在腹板6两侧的第一对穿螺栓8上的垂直板13的外侧，并通过位于预制混凝土板单元2外侧的第二组螺母17将预制混凝土板单元2固定在腹板6上，即固定到H型钢梁1上，如图6所示。第二组螺母17可以是普通螺母。

第一对穿螺栓孔10可以是在腹板6上钻孔，开孔位置与预制混凝土板单元2的第一预留螺栓孔16位置一一对应。当H型钢梁为蜂窝梁时，其腹板上本身就具备孔洞，可以不在腹板6上钻孔，直接使用其本身的孔洞作为第一对穿螺栓孔10。

预制混凝土板单元2内侧面在第一预留螺栓孔16处开设置第一组螺母槽18，第一组螺母12容纳在第一组螺母槽18内，预制混凝土板单元2的内侧面紧贴在垂直板13的外侧面上，在腹板6表面上预先涂抹粘结水泥砂浆(例如可以是高性能粘结水泥砂浆)，预制混凝土板单元2的内侧面通过预先涂抹在腹板6表面上的粘结水泥砂浆与腹板6贴紧粘接，如图12所示。

当H型钢1梁受拉的一侧为下侧时，在上翼缘5底面预先涂抹粘结水泥砂浆，预制混凝土板单元2的顶面通过预先涂抹在上翼缘5底面上的粘结水泥砂浆与上翼缘5底面贴紧粘接。

当H型钢梁1受拉的一侧为上侧时，在下翼缘7顶面预先涂抹粘结水泥砂浆，预制混凝土板单元2的底面通过预先涂抹在下翼缘7顶面上的粘结水泥砂浆与下翼缘7顶面贴紧粘接。

也就是说，H型钢梁1的与预制混凝土板单元2接触的表面(包括腹板6表面以及上翼缘5或下翼缘7表面)涂抹有粘结水泥砂浆，安装好预制混凝土板单元2后，其与腹板6以及上翼缘5或下翼缘7贴紧粘接。

设置完毕受拉钢筋4和预制混凝土板单元2后，即可在上翼缘和下翼缘之间的剩余空间(即现浇部分)内密实填充水泥砂浆，填充水泥砂浆时，需要为H型钢梁1配备浇筑模板19，浇筑模板19包括两个浇筑侧模20，如图7、8所示；两个浇筑侧模20分别位于H型钢梁1两侧并位于预制混凝土板单元2外侧。

腹板6上开设有若干个第二对穿螺栓孔21，预制混凝土板单元2上开设有第二预留螺栓孔22，浇筑侧模20上开设有第二预留孔23。第二对穿螺栓孔21、第二预留螺栓孔22和第二预留孔23对齐，对齐的第二对穿螺栓孔21、第二预留螺栓孔22和第二预留孔23上穿有第二对穿螺栓24，浇筑侧模20外侧设置有第三组螺母25，将浇筑侧模20临时固定如图9、10所示。第三组螺母25可以为普通螺母。

第二组对穿螺栓24的长度大于H型钢梁1的总宽度，使得第二组对穿螺栓24从两侧穿过浇筑侧模20，并在两端设置第三组螺母25。

两个浇筑侧模20的间距与H型钢梁1的总宽度相等，使得浇筑侧模20的内表面紧贴在所述预制混凝土板单元2的外表面和所述上翼缘5和下翼缘7的宽度最外端上，必要时，可以在浇筑侧模20与预制混凝土板单元2边界的接触处设置柔性密封条26，保证在压力注浆时不漏浆、不跑浆，密闭性好。

浇筑侧模20、H型钢梁1和预制混凝土板单元2将上翼缘和下翼缘之间需要密实填充水泥砂浆的空间(即现浇部分)封闭。

由于本发明是对已施工后的H型钢梁1进行加固，因此H型钢梁1的长度方向的两端已经通过固定结构固定并封堵，无需再在H型钢梁1的长度方向的两端设置浇筑模板。

浇筑侧模20的下部开设有注浆孔27，浇筑侧模20的顶部开设有出浆孔28，如图7、9所示；从注浆孔27向内压力注入水泥砂浆，当某一出浆孔有水泥砂浆冒出时，将其封堵，待所有出浆孔28均冒出水泥砂浆并封堵完成后，封堵注浆孔27，注浆完成。浇筑侧模20外侧上设置有加劲肋29，防止注浆时发生涨模。

两个浇筑侧模20的底端通过连接板30连接在一起，使得浇筑模板19形成整体结构，整体为U形结构，其内净宽度与H型钢梁1的总宽度相等，具体的，与下翼缘7的宽度相等；U形结构上部使用第二组对穿螺栓24固定到加H型钢梁1上。

浇筑侧模20的形状可以完全覆盖H型钢梁1的两侧，或者浇筑侧模20的形状与上翼缘和下翼缘之间的剩余空间(即现浇部分)贴合，即浇筑侧模20只覆盖现浇部分，此时，浇筑侧模20与预制混凝土板单元2的中部对应的部分可以省略部分结构，形成缺口37。

通过注浆孔27灌注水泥砂浆9完毕并养护后(例如养护达到设计强度75％)，拆除第三组螺母25、第二对穿螺栓24和浇筑侧模20，拆除后的第三组螺母25、第二对穿螺栓24和浇筑侧模20可循环使用。然后向对齐的第二对穿螺栓孔21、第二预留螺栓孔22和第二预留孔23上穿设第三对穿螺栓31，并通过位于预制混凝土板单元2外侧的第四组螺母32将预制混凝土板单元2固定在H型钢梁1的腹板6上，与第一对穿螺栓8共同固定预制混凝土板单元2，如图11所示。四组螺母32可以为普通螺母。

第一对穿螺栓8和第三组对穿螺栓31的长度等于或略小于H型钢梁1的总宽度，第二组对穿螺栓24的长度大于H型钢梁1的总宽度，第二组对穿螺栓24的直径等于或小于第一对穿螺栓8的直径，第三组对穿螺栓31的直径等于第二组对穿螺栓24的直径。

预制混凝土板单元2的形状为厂房梯形，其外侧面为光滑面，其他面均为粗糙面，预制混凝土板单元2的长度方向的两端开设有键槽33，位于腹板6一侧的沿着H型钢梁1的长度方向的相邻两个预制混凝土板单元2间隔一定距离，键槽33的空间以及相邻两个预制混凝土板单元2的间隔空间用于压力注入水泥砂浆。

预制混凝土板单元2与现浇部分的水泥砂浆9采用键槽33连接，且预制混凝土板单元2用于与其他结构(H型钢梁1或现浇水泥砂浆9)连接的表面为粗糙面。键槽33空腔、预制混凝土板单元2与上翼缘5或下翼缘7之间的剩余空间内压力注入水泥砂浆，保证相邻预制混凝土板单元2之间的连接以及预制混凝土板单元2与受拉钢筋4、H型钢梁1的粘接作用，形成有机整体协同受力。

每个预制混凝土板单元2均包括沿长度方向分布的两个第一预留螺栓孔13以及沿长度方向分布的两个第二预留螺栓孔22，即每个预制混凝土板单元2包括四个预留螺栓孔。第二预留螺栓孔22可以位于第一预留螺栓孔13上方，例如在正上方。

预制混凝土板单元2外侧面在第一预留螺栓孔13处和第二预留螺栓孔22处分别开设置第二组螺母槽34和第三螺母槽35，第二组螺母17和第四组螺母32分别容纳在第二组螺母槽34和第三螺母槽35内，第二组螺母槽34和第三螺母槽35内涂有抹平砂浆36，如图13所示，使得加固完成后的H型钢梁1两侧保持平整，美观实用。

实施例2：

本发明实施例提供实施例1所述的H型钢梁加固系统的加固方法，该方法包括：

S1：加固开始前，需要先对带加固的H型钢梁1移除可变载荷，并采取支撑等方式使H型钢梁1尽可能保持水平。

然后根据H型钢梁1正常工作状态的受力计算，计算出加固用的预制混凝土板单元2的混凝土强度等级、灌注的水泥砂浆强度以及受拉钢筋4等级与直径等。

S2：在H型钢1的腹板6上的设计位置开设第一对穿螺栓孔10和第二对穿螺栓孔21，如图1所示。第一对穿螺栓孔10和第二对穿螺栓孔21的直径均大于相应的第一对穿螺栓8、第二对穿螺栓24和第三对穿螺栓31的直径1.5-2mm。

或者，当H型钢1为蜂窝梁时，可省略此开孔过程，而直接使用H型钢1的腹板6上带有的孔洞作为第一对穿螺栓孔10和第二对穿螺栓孔21。

S3：将L形连接件3按照第一对穿螺栓孔10的位置摆放，并将受拉钢筋4焊接在L形连接件3的水平板14上。

S4：将第一对穿螺栓8穿在第一对穿螺栓孔10上，在腹板6两侧将带有受拉钢筋4的L形连接件3通过其垂直板13上的第一预留孔11对称穿在第一对穿螺栓10上，并通过位于L形连接件3外侧的第一组螺母12将L形连接件3固定在腹板6上，如图5所示。

本发明先将受拉钢筋4焊接在L形连接件3上，然后将L形连接件3固定到腹板6上，使得焊接受拉钢筋4时的作业空间不受H型钢梁1的限制。

S5：在上翼缘5和下翼缘7中受拉的其中一个的与预制混凝土板单元2接触的表面以及腹板6的表面涂抹粘结水泥砂浆，在腹板6两侧将预制混凝土板单元2通过其第一预留螺栓孔16对称穿在第一对穿螺栓8上的垂直板13的外侧，使得预制混凝土板单元2与H型钢梁1涂抹有粘结水泥砂浆的表面贴紧粘接，并在第一预留螺栓孔16外侧处使用防松垫圈38，通过位于预制混凝土板单元2外侧的第二组螺母17将预制混凝土板单元2固定在腹板6上，如图6所示。

S6：将浇筑侧模20的第二预留孔23与第二对穿螺栓孔21和第二预留螺栓孔22对齐，将第二对穿螺栓24穿在第二对穿螺栓孔21、第二预留螺栓孔22和第二预留孔23上，并通过位于浇筑侧模20外侧的第三组螺母25将浇筑侧20模临时固定，使得上翼缘5和下翼缘7之间需要密实填充水泥砂浆9的空间(即现浇部分)封闭，如图9、10所示。

S7：从浇筑侧模20的注浆孔27压力注入水泥砂浆9，当某一出浆孔有水泥砂浆冒出时，将其封堵，待所有出浆孔28均冒出水泥砂浆并封堵完成后，封堵注浆孔27，注浆完成。

S8：在水泥砂浆9养护达到设计强度75％后，松开第三组螺母25并将第二对穿螺栓24抽出，拆除浇筑侧模20；换上第三对穿螺栓31，并通过位于预制混凝土板单元2外侧的第四组螺母32将预制混凝土板单元2固定，如图11所示。此时，预制混凝土板单元2、受拉钢筋4和H型钢梁1紧密有效地连接在一起，形成了统一的受力整体。

S9：在第二组螺母槽34和第三螺母槽35内涂抹抹平砂浆36，使得预制混凝土板单元2外侧面平整，加固安装完成，如图13所示。

第二组螺母槽34是预先开设在预制混凝土板单元2外侧面上的，第三螺母槽35是拆除浇筑侧模20后在预制混凝土板单元2外侧面现场开设的。

本发明实施例的加固方法包括实施例1所述的H型钢梁加固系统的全部技术方案，其即具备实施例1所述的有益效果，在此不再赘述。本实施例其他未提及之处，可参考前述实施例1中的相应内容。

需要说明的是，本专利附图中只示出了H型钢梁1下侧受拉的情况，即H型钢梁1承受正弯矩；对于H型钢梁1上侧受拉(即H型钢梁1承受负弯矩)的情况，将预制混凝土板单元2与受拉钢筋4的上下位置互换即可，本发明中不再赘述。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种H型钢梁加固系统，其特征在于，包括H型钢梁、预制混凝土板单元、连接件和受拉钢筋，其中：

所述H型钢梁包括上翼缘、腹板和下翼缘，所述受拉钢筋设置在所述腹板两侧并位于所述上翼缘和所述下翼缘之间的空间内，所述受拉钢筋沿着所述H型钢梁的长度方向通长布置，并且所述受拉钢筋在上下方向上设置在靠近所述H型钢梁受拉的一侧；

所述预制混凝土板单元设置在所述腹板两侧并位于所述上翼缘和所述下翼缘之间的空间内，若干个预制混凝土板单元沿着所述H型钢梁的长度方向依次设置，并且所述预制混凝土板单元在上下方向上设置在远离所述H型钢梁受拉的一侧；

所述受拉钢筋通过所述连接件固定在所述腹板上，所述预制混凝土板单元通过对穿螺栓固定在所述腹板上，所述上翼缘和所述下翼缘之间的空间内密实填充水泥砂浆；

所述腹板上开设有若干个第一对穿螺栓孔，所述第一对穿螺栓孔上穿有第一对穿螺栓；

所述连接件上开设有第一预留孔，所述受拉钢筋固定在所述连接件上，所述腹板两侧的连接件通过其第一预留孔对称穿在所述腹板两侧的第一对穿螺栓上，并通过位于所述连接件外侧的第一组螺母将所述连接件固定在所述腹板上；

所述连接件为L形连接件，所述L形连接件包括垂直板和水平板，所述受拉钢筋焊接在所述水平板上，所述第一预留孔开设在所述垂直板上；

所述预制混凝土板单元上开设有第一预留螺栓孔，所述腹板两侧的预制混凝土板单元通过其第一预留螺栓孔对称穿在所述腹板两侧的第一对穿螺栓上的所述垂直板的外侧，并通过位于所述预制混凝土板单元外侧的第二组螺母将所述预制混凝土板单元固定在所述腹板上；

所述预制混凝土板单元内侧面在所述第一预留螺栓孔处开设置第一组螺母槽，所述第一组螺母容纳在所述第一组螺母槽内，所述预制混凝土板单元的内侧面紧贴在所述垂直板的外侧面上，所述预制混凝土板单元的内侧面通过预先涂抹在所述腹板表面上的粘结水泥砂浆与所述腹板贴紧粘接；

当所述H型钢梁受拉的一侧为下侧时，所述预制混凝土板单元的顶面通过预先涂抹在所述上翼缘底面上的粘结水泥砂浆与所述上翼缘底面贴紧粘接；

当所述H型钢梁受拉的一侧为上侧时，所述预制混凝土板单元的底面通过预先涂抹在所述下翼缘顶面上的粘结水泥砂浆与所述下翼缘顶面贴紧粘接；

所述H型钢梁配备有浇筑模板，所述浇筑模板包括两个浇筑侧模，两个浇筑侧模分别位于所述H型钢梁两侧并位于所述预制混凝土板单元外侧；所述腹板上开设有若干个第二对穿螺栓孔，所述预制混凝土板单元上开设有第二预留螺栓孔，所述浇筑侧模上开设有第二预留孔；

所述第二对穿螺栓孔、第二预留螺栓孔和第二预留孔对齐，对齐的所述第二对穿螺栓孔、第二预留螺栓孔和第二预留孔上穿有第二对穿螺栓，所述浇筑侧模外侧设置有第三组螺母，将所述浇筑侧模临时固定；

所述浇筑侧模、所述H型钢梁和所述预制混凝土板单元将所述上翼缘和所述下翼缘之间需要密实填充水泥砂浆的空间封闭；

所述浇筑侧模的下部开设有注浆孔，所述浇筑侧模的顶部开设有出浆孔；两个浇筑侧模的底端通过连接板连接在一起，所述浇筑模板的内净宽度与所述H型钢梁的总宽度相等；所述浇筑侧模外侧上设置有加劲肋，所述浇筑侧模与所述预制混凝土板单元边界的接触处设置有柔性密封条；

通过所述注浆孔灌注水泥砂浆完毕并养护后，并拆除第三组螺母、第二对穿螺栓和浇筑侧模后；向对齐的所述第二对穿螺栓孔和第二预留螺栓孔上穿设第三对穿螺栓，并通过位于所述预制混凝土板单元外侧的第四组螺母将所述预制混凝土板单元固定在所述腹板上；

所述预制混凝土板单元的外侧面为光滑面，其他面为粗糙面；所述预制混凝土板单元的长度方向的两端开设有键槽，位于所述腹板一侧的沿着所述H型钢梁的长度方向的相邻两个预制混凝土板单元间隔一定距离；每个预制混凝土板单元均包括沿长度方向分布的两个所述第一预留螺栓孔以及沿长度方向分布的两个所述第二预留螺栓孔，所述第二预留螺栓孔位于所述第一预留螺栓孔上方；所述预制混凝土板单元的宽度等于所述腹板一侧的上翼缘和下翼缘的净宽度，所述预制混凝土板单元的高度小于所述腹板的净高度；

所述第一对穿螺栓和第三组对穿螺栓的长度小于等于所述H型钢梁的总宽度，所述第二组对穿螺栓的长度大于所述H型钢梁的总宽度；所述预制混凝土板单元外侧面在所述第一预留螺栓孔处和第二预留螺栓孔处分别开设置第二组螺母槽和第三螺母槽，所述第二组螺母和第四组螺母分别容纳在所述第二组螺母槽和第三螺母槽内，所述第二组螺母槽和第三螺母槽内涂有抹平砂浆；

所述第一组螺母为高强螺母，所述第二组螺母、第三组螺母和第四组螺母为普通螺母。

2.一种权利要求1所述的H型钢梁加固系统的加固方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：对带加固的H型钢梁移除可变载荷；

S2：在所述H型钢的腹板上的设计位置开设所述第一对穿螺栓孔和所述第二对穿螺栓孔，或者，所述H型钢的腹板上带有所述第一对穿螺栓孔和所述第二对穿螺栓孔；

S3：将所述L形连接件按照所述第一对穿螺栓孔的位置摆放，并将所述受拉钢筋焊接在所述L形连接件的水平板上；

S4：将所述第一对穿螺栓穿在所述第一对穿螺栓孔上，在所述腹板两侧将带有受拉钢筋的L形连接件通过其垂直板上的第一预留孔对称穿在所述第一对穿螺栓上，并通过位于所述L形连接件外侧的第一组螺母将所述L形连接件固定在所述腹板上；

S5：在所述上翼缘和下翼缘中受拉的其中一个的与所述预制混凝土板单元接触的表面以及所述腹板的表面涂抹粘结水泥砂浆，在所述腹板两侧将预制混凝土板单元通过其第一预留螺栓孔对称穿在所述第一对穿螺栓上的所述垂直板的外侧，使得所述预制混凝土板单元与所述H型钢梁涂抹有粘结水泥砂浆的表面贴紧粘接，并通过位于所述预制混凝土板单元外侧的第二组螺母将所述预制混凝土板单元固定在所述腹板上；

S6：将所述浇筑侧模的第二预留孔与所述第二对穿螺栓孔和第二预留螺栓孔对齐，将所述第二对穿螺栓穿在所述第二对穿螺栓孔、第二预留螺栓孔和第二预留孔上，并通过位于所述浇筑侧模外侧的第三组螺母将所述浇筑侧模临时固定，使得所述上翼缘和所述下翼缘之间需要密实填充水泥砂浆的空间封闭；

S7：从所述浇筑侧模的注浆孔压力注入水泥砂浆，当某一出浆孔有水泥砂浆冒出时，将其封堵，待所有出浆孔均冒出水泥砂浆并封堵完成后，封堵注浆孔，注浆完成；

S8：在所述水泥砂浆养护后，松开所述第三组螺母并将所述第二对穿螺栓抽出，拆除浇筑侧模；换上所述第三对穿螺栓，并通过位于所述预制混凝土板单元外侧的第四组螺母将所述预制混凝土板单元固定；

S9：在所述第二组螺母槽和第三螺母槽内涂抹抹平砂浆，使得所述预制混凝土板单元外侧面平整。