[發(fā)明專利]一種全預(yù)應(yīng)力復(fù)合一體化加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210135868.3
• 申請(qǐng)日: 2012-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN102704698A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧瑞南;楊蘇杭;王毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京盛圓土木工程高科技有限公司;江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): E04G23/02
• 分類號(hào): E04G23/02
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進(jìn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域，特別涉及一種全預(yù)應(yīng)力復(fù)合一體化加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

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背景技術(shù)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是工程結(jié)構(gòu)中最為面廣量大的結(jié)構(gòu)形式。在建筑工程、橋梁工程、港口碼頭、隧道工程等領(lǐng)域均大量采用。混凝土建筑物會(huì)因材料劣化，荷載增加、損傷累計(jì)、使用功能變化，設(shè)計(jì)施工存在初始缺陷等，需要對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造或修復(fù)。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)成為結(jié)構(gòu)加固改造領(lǐng)域研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50367-2006），提出了多種加固方法供設(shè)計(jì)人員選用，如加大截面加固法、粘鋼加固法、粘貼纖維復(fù)合材料加固法、鋼絲繩網(wǎng)加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法等。但是，現(xiàn)行規(guī)范中提出的這些加固方法，仍存在如下一些問題：

(1)加大截面加固法：可靠性好，提高的承載力、剛度幅度大，但是施工周期長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)多且施工比較復(fù)雜，增加了結(jié)構(gòu)的自重，又增加了結(jié)構(gòu)高度，占用凈空或影響使用。

(2)粘鋼加固法：能夠提高承載力，對(duì)剛度提高有限，且抗腐蝕能力差，不防火，不適用于混凝土強(qiáng)度很低的情況。且受原構(gòu)件配筋量的限制，極限承載力的提高幅度有限，加固構(gòu)件的延性也會(huì)隨之降低。

(3)粘纖維復(fù)合材料加固法：具有材料自重小，施工方便的優(yōu)點(diǎn)。?但是對(duì)剛度提高不明顯，不防火。也不適用于混凝土強(qiáng)度低的情況，易發(fā)生粘結(jié)破壞等脆性困難。由于應(yīng)力應(yīng)變滯后，材料強(qiáng)度利用率低。

(4)鋼絞線網(wǎng)加固法：是通過高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)再以-滲透性聚合砂漿封閉進(jìn)行加固。耐久性和耐火性較粘鋼板加固和粘貼纖維加固好些，但對(duì)剛度提高也不明顯，?對(duì)承載力的提高也還很有限，其機(jī)理也屬于加筋類加固方法。

(5)體外預(yù)應(yīng)力加固法：雖然該方法能明顯提高剛度、承載力，但施工比較復(fù)雜，成本高。還存在錨固較難，外露筋需做防腐防火耐久性處理等問題，若處理不當(dāng)直接影響到加固效果和結(jié)構(gòu)安全。

常見的加固方法均能不同程度提高結(jié)構(gòu)的承載力和剛度等，但這些加固法均是單措施加固法。不能同時(shí)解決的共性問題是：1.加固結(jié)構(gòu)為二次組合結(jié)構(gòu)，新老結(jié)構(gòu)缺乏可靠連結(jié)形成整體，不能有效共同工作；2.加固結(jié)構(gòu)為二次受力結(jié)構(gòu)，原結(jié)構(gòu)在自重或荷載作用下已經(jīng)發(fā)生變形損傷等，后加結(jié)構(gòu)材料需再次受力變形才能發(fā)揮材料的強(qiáng)度性能。上述特性可說是目前所常用的加固方法固有弊端。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種高效全預(yù)應(yīng)力復(fù)合一體化加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及其方法。可以解決公知的現(xiàn)有加固混凝土的結(jié)構(gòu)及方法存在的缺陷問題，能有效的較大幅度提高構(gòu)件的承載力、剛度、開裂荷載和延性，對(duì)于已受損結(jié)構(gòu)也能起修復(fù)加固作用。保證新老結(jié)構(gòu)的共同工作。即使原結(jié)構(gòu)配筋率較高，剛度較大，也可通過合理設(shè)計(jì)改善結(jié)構(gòu)的性能或起到損傷修復(fù)作用。

本發(fā)明采用如下機(jī)理：由于原結(jié)構(gòu)在荷載作用下已經(jīng)發(fā)生不同程度的初始應(yīng)力應(yīng)變。后加結(jié)構(gòu)材料需要原結(jié)構(gòu)再次變形才能發(fā)揮材料的強(qiáng)度。有時(shí)可能導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞，而后加結(jié)構(gòu)材料還未充分發(fā)揮材料強(qiáng)度性能，應(yīng)力應(yīng)變滯后效應(yīng)明顯。此時(shí)，則需采用預(yù)應(yīng)力加固方法，后加結(jié)構(gòu)材料施加預(yù)應(yīng)力后錨固在原結(jié)構(gòu)上。以使得后加結(jié)構(gòu)材料隨即可以發(fā)揮強(qiáng)度作用，消除應(yīng)力應(yīng)變滯后效應(yīng)的影響，結(jié)構(gòu)新老部分隨即可以共同受力。具體是對(duì)受壓部位的后加結(jié)構(gòu)材料施加預(yù)壓應(yīng)力，受拉部位后加結(jié)構(gòu)材料施加預(yù)拉應(yīng)力。這樣加固結(jié)構(gòu)再次受力，后加結(jié)構(gòu)材料與原結(jié)構(gòu)同步變形就能同時(shí)起到作用。解決加固結(jié)構(gòu)二次受力的應(yīng)力應(yīng)變滯后問題。可以充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度。這對(duì)已開裂損壞或無法卸載的結(jié)構(gòu)加固尤其重要，應(yīng)力應(yīng)變滯后將嚴(yán)重影響加固效果，必須對(duì)后加結(jié)構(gòu)材料施加預(yù)應(yīng)力。

原結(jié)構(gòu)與后加結(jié)構(gòu)材料需要通過結(jié)合面形成整體，傳遞剪力實(shí)現(xiàn)共同工作。單純采用結(jié)構(gòu)膠膠結(jié)無法保證新老結(jié)構(gòu)完全可靠粘結(jié)形成整體。通過在新老結(jié)構(gòu)的界面引入壓應(yīng)力和機(jī)械錨固與結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)等復(fù)合粘結(jié)一體化。解決單純采用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)界面強(qiáng)度不足容易失效，新老結(jié)構(gòu)不能復(fù)合形成整體共同工作的問題。與單純?cè)谑芾瓍^(qū)增加加固材料相比，本方法的加固幅度更大。拉壓區(qū)同時(shí)加固或者兩面對(duì)稱加固，又能充分發(fā)揮全截面的性能。并且，受到原結(jié)構(gòu)截面尺寸、配筋率的限制較小。加固構(gòu)件全截面的加固性能得到較好的發(fā)揮加固后并仍具有較好的延性。