体外预应力加固法在混凝土屋架加固中的应用

第34卷第11期西建筑󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁Vol.34No.11󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁山2008年4月Apr.󰀁2008SHANXI󰀁ARCHITECTURE

文章编号:1009󰀁6825(2008)11󰀁0106󰀁02

体外预应力加固法在混凝土屋架加固中的应用

徐伯英󰀁胡󰀁波

摘󰀁要:探讨了体外预应力加固法在混凝土屋架中的应用,分析了体外预应力加固法的特点,对体外预应力法加固屋架

设计计算步骤进行了总结,并对体外预应力加固中应注意的问题进行补充,结合某混凝土屋架加固实例,阐述采用体外预应力加固技术进行屋架加固的过程。

关键词:体外预应力,混凝土屋架,特点,加固技术中图分类号:TU746.3

文献标识码:A

2)不增加自重,不降低结构使用功能。

由于体外预应力束基本不占用结构空间,不会因为预留孔的存在而降低结构的承载能力,也避免因此降低结构的使用功能。

3)工程质量更有保证。

体外预应力束在工厂生产,质量比现场加工的预应力粗钢筋稳定;张拉过程中,施工人员能够精确控制和调整钢绞线的应力;由于无需后浇混凝土,可避免由此带来的预应力损失。

4)便于后期维护。

投入使用后,检查人员能够随时检查腐蚀情况,随时对预应力束进行应力检测,及时掌握工作数据,保证在必要时及时进行更换。

体外预应力加固法是屋架加固中最常用的方法之一。该方法通过预应力手段强迫后加部分󰀂󰀂󰀂拉杆或撑杆受力,改变原结构内力分布并降低原结构应力水平,致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除,因此,后加部分与原结构能较好地共同工作,预应力能使屋架原拉杆的内力降低,承载力显著提高,裂缝宽度缩小,甚至闭合;另外,预应力可减少屋架的挠度。消除或减缓后加杆件的应力滞后现象,使后加杆件有效地参与工作。因此,预应力加固法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重效果。

引言

混凝土屋架作为屋盖承重结构,是工业与民用建筑中的主要结构、构件之一。由于屋架的杆件多而细,节点构造复杂,因此混凝土屋架出问题及需要加固的比例较高。这些屋架中,有承载力不高、刚度不足、使用功能不良、裂缝过宽和钢筋锈蚀危及耐久性等。鉴于混凝土屋架各杆件内力相互影响较为敏感,合理地选择加固方法非常重要。

目前混凝土结构的加固常用方法主要有增大截面加固法、外粘型钢加固法、外加预应力加固法、粘贴纤维复合材料加固法和粘贴钢板加固法等。其中外加预应力加固法即体外预应力加固法,没有其他加固方法中常见的效应滞后的缺陷,是一种有效的主动加固方法。

体外预应力加固法是采用体外补加预应力拉杆或型钢撑杆,对结构或构件进行加固的,它广泛应用于混凝土屋架的加固工程中。文中主要对常用加固方法之体外预应力加固法在混凝土屋架中的应用进行探讨。分析了体外预应力加固法的特点,对体外预应力法加固屋架设计计算步骤进行总结,并对体外预应力加固应注意的问题进行补充,最后进行实例分析。

1󰀁体外预应力加固法特点

体外预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法,具有施工简便、用材省和效果好等特点。

与传统的体内预应力技术相比,采用体外预应力技术对混凝土结构进行加固具有诸多优点:

1)施工工艺简单,施工进度快,且不影响原结构的使用。采用体外预应力技术进行加固,所需工序少;该方法对原结构的改动较少,大大减少了工作量,这样可以最大限度地缩短工期;在施工过程中,原结构仍可使用,这样就可以把不利影响降到最低。

2󰀁混凝土屋架的体外预应力加固

2.1󰀁体外预应力法加固屋架设计计算步骤

体外预应力加固屋架加固包括体外拉杆加固(分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆三种)和钢撑杆加固。

当采用体外拉杆加固钢筋混凝土屋架时,宜按以下步骤进行设计计算:

1)计算原屋架在荷载组合作用下的内力。2)根据各杆件的作用效应、裂缝状况和屋架变形等确定预应力拉杆的加固布置方案。

Thediscussionontheindexesandtreatmenteffectsofconcretestrengthofstructure

ZHANGYong󰀁chang

Abstract:Itsimplyrepresentstheimportanceofthestandardmaintenanceoftestpieceandthemaintenanceoftestpieceinthesamecondition

ofconcrete,suggestionsconstructionenterprisesplaythestandardmaintenanceoftestpieceasthespotcheckingofcommercialconcretequali󰀁ty.Assessingthemaintenanceoftestpieceinthesameconditionasevaluatingstandardofthestrengthofconcreteisconducivetoraisingthequalityofconcretework,willenableenterprisestoimprovetheperformanceofconcreteandthetechnicalparameters.Keywords:thestandardmaintenance,concretestrength,structure

收稿日期:2007󰀁12󰀁27

作者简介:徐伯英(1970󰀁),男,讲师,上海市闵行区教育局基建站,上海󰀁201100

胡󰀁波(1971󰀁),男,工程师,上海市闵行区教育局基建站,上海󰀁201100

󰀁󰀁

第34卷第11期

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁徐伯英等:体外预应力加固法在混凝土屋架加固中的应用2008年4月

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󰀁󰀁3)选定预应力拉杆的截面面积Ap和施加的预应力值󰀁p,并将Ap󰀁p视为外力,计算其在屋架各杆件中引起的作用效应。

4)将1),3)两步的内力值叠加,验算各杆件在最终内力作用下的杆件截面承载力、裂缝宽度或抗烈度。上弦杆按偏心受压构件验算,腹杆及下弦杆按轴心受压或轴心受拉构件验算。

5)验算屋架的整体挠度。

2.2󰀁体外预应力加固应注意的问题2.2.1󰀁体外预应力筋的防护

由于增设的体外预应力钢筋布置于混凝土截面之外,因而体外预应力钢筋的防护是加固设计中应着重解决的问题之一。只有保证新增体外预应力钢筋在结构的使用期限内不发生锈蚀,才能使加固后的结构具有良好的耐久性。从目前国内外已有的桥梁加固工程实践来看,大都采用斜拉桥缆索的锚固和防护技术来确保体外预应力钢筋的耐久性。采用这种方法的优点在于锚固及防护体系的安全可靠,施工方法简便且必要时可以换索;但缆索费用昂贵,需要定厂生产,只能整束张拉,不利于大范围推广。我国体外预应力加固技术的大量工程实践证明,采用普通预应力钢筋外加防护套灌注水泥浆或防锈油脂、环氧树脂加玻璃丝布缠绕等方法均取得了很好的效果,同时降低了成本,具有推广应用价值。但也存在细部构造困难、施工较为繁琐等缺点。只要细部构造处理得当,施工过程中加强控制,该方法同样具有良好的耐久性。

󰀁󰀁现拟采用体外预应力水平式拉杆加固该屋架下弦杆,则加固计算步骤如下:

1)在设计荷载作用下,原屋架下弦杆轴力控制截面设计值为N=1106.60kN;原轴力控制截面受拉承载力设计值为Nu=823.94kN。

2)若采用1860级钢绞线,则估算预应力拉杆总截面面积为Ap,est!252.46mm2。故采用2束1860级1∀7标准型低松弛钢绞线(每侧一束),每束2󰀂s12.7钢绞线,钢绞线屈服强度选用1860N/mm2,张拉控制应力为0.75fptk。则Ap=394.6mm2,经计算,应施加的预应力󰀁p=1297.42N/mm2。钢绞线采用夹片式OVM锚具锚固。

3)将Ap󰀁p=512.22kN视为外力,计算其在屋架各杆件中引起的作用效应。将此作用效应与第1)步中的作用效应叠加,得下弦杆最终内力。

4)对下弦杆截面进行承载力验算及裂缝控制验算,均满足要求。

5)对屋架进行整体挠度验算,得f=16mm2.2.2󰀁体外预应力筋的锚固

体外预应力钢筋的锚固是加固设计的重点。在保证体外预应力钢筋有足够锚固强度的前提下,应尽量减小对原有结构的挠动,锚固块的位置应避开原钢筋密集和受力较大的区域,施工中严禁损伤原主筋,并通过合理的构造措施减小锚固后的局部应力、避免应力集中现象的产生。

采用体外预应力技术加固普通钢筋混凝土构件除应满足正常使用的要求之外,还应满足承载能力极限状态的要求。因而体外预应力钢筋的用量不宜过大,以使结构在破坏前可以产生较大的变形,防止结构体外发生无明显预兆的脆性破坏。此外,应验算极限状态下锚固块的强度,确保结构在破坏前体外预应力钢筋发挥作用。

4󰀁结语

文中主要对体外预应力加固法在混凝土屋架中的应用进行探讨。分析了体外预应力加固法的特点;对体外预应力法加固屋架设计计算步骤进行总结;并对体外预应力加固应注意的问题进行补充;最后进行实例分析。以上工程实例较为详细地展示了采用体外预应力技术进行屋架加固计算的过程。

体外预应力加固技术是一种很有推广价值的结构加固方法。其在结构加固与改造工程中正发挥着越来越重要的作用。参考文献:

[1]卫龙武,吕志涛.建筑物评估加固与改造[M].南京:江苏科学技术出版社,1992.

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[5]杨善峰.体外预应力加固法在工程中的应用[J].山西建筑,

2006,32(16):57󰀁58.

3󰀁工程实例

某厂房建于20世纪50年代后期,跨度为24m,采用YGJ󰀁24󰀁2预应力混凝土屋标准图制作。现由于该厂房用途改变,作用于

屋面的荷载有较大变化。经对该屋架进行验算得出:屋架上弦杆及腹杆均满足设计要求;屋架下弦杆截面校核不满足设计要求(下弦杆截面相同,在验算时选取最不利内力进行验算,验算中根据屋架图集说明,预应力钢筋和非预应力钢筋均进行冷拉,钢筋为5号钢,故在验算时取fy=400N/mm2),屋架加固立面图见图1。

Applicationofthereinforcementmethodby

externalinherentstressintheconcreterooftrussreinforcement

XUBo󰀁ying󰀁HUBo

Abstract:Itdiscussestheapplicationofthereinforcementmethodbyexternalinherentstressintheconcreterooftruss,analyzesthecharacter󰀁isticsofreinforcementmethodbyexternalinherentstress,generalizesthecorrespondingcalculationprocessofreinforcingconcreterooftrussde󰀁signthroughthismethod,doesadditiontothemattersneedattention,andrepresentsthecorrespondingreinforcementprocesstotheconcreterooftrussbythistechniquecombinedwithoneexample.

Keywords:externalinherentstress,concreterooftruss,characteristic,reinforcementtechnique