[發(fā)明專利]雙向預應力角鋼板在線無破損加固矩形截面混凝土柱法

有效

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• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN106351464B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 曾憲桃;任振華
• 申請（專利權）人: 湖南工程學院
• 主分類號: E04G23/02
• 分類號: E04G23/02;E04C3/34
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發(fā)明公開了一種混凝土柱加固方法，特別是指一種雙向預應力角鋼板在線無破損加固矩形截面混凝土柱法，屬于混凝土施工方法技術領域。

背景技術

鋼筋混凝土結構是目前工程實踐中應用最為廣泛的結構形式。由于施工質量差、建筑物使用功能改變、結構超載、暴露于惡劣環(huán)境等原因，有許多鋼筋混凝土結構要進行加固補強。鋼筋混凝土柱的加固方法包括：

增大截面加固法：

又稱為外包混凝土加固法,是采用增大構件或建筑物的截面和配筋,以提高其強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性來滿足構件正常使用要求的一種加固形式。增大截面加固法有四周外包、單面加厚和雙面加厚等加固形式。外包的混凝土常采用支模澆搗,目前也常采用噴射混凝土法。噴射混凝土法工藝簡單,施工方便,特別適用于復雜形狀柱的表面。增大截面法對混凝土柱加固施工時,原柱已存在一定的壓縮變形,而且收縮和徐變已然存在,因此，新加部分的應力應變必然滯后于原柱的應力應變,導致新舊柱不能同時達到應力峰值，若外載應力超過舊有混凝土柱的強度，舊有混凝土就會開裂破壞，新加固的混凝土也會隨之破壞，加固就會失敗。在新舊混凝土的結合面粘結可靠的前提下,新舊混凝土的應變增量會基本一致，但對于軸心受壓柱,新舊混凝土之間存在著明顯的應力重分布，導致新混凝土的受力滯后。

螺旋筋約束柱法：

其做法是用鋼筋連續(xù)纏繞在混凝土柱體上成螺旋狀,然后用高強度等級細石混凝土填塞、灌滿,密實柱與螺旋筋之間的空隙,并將螺旋筋表面抹平,再用一定厚度的水泥砂漿抹光作為保護層。采用螺旋筋約束柱法可以提高混凝土柱的強度等級,從而達到加固柱子的目的。此法與加大截面法無明顯的差異，螺旋筋由于是后加的，其受力存在滯后現(xiàn)象。

外包鋼加固法：

是指在混凝土(方)柱的四角或兩面包型鋼的一種加固方法，分為干式外包鋼與濕式外包鋼兩種形式。干式外包鋼即將型鋼直接外包于原柱上或在柱體與型鋼之間填塞有水泥砂漿但無法保證結合面剪力的有效傳遞。濕式外包鋼則采用在型鋼和原柱間保留一定的縫隙,并在其中澆灌乳膠水泥砂漿或環(huán)氧砂漿使兩者粘結在一起的方法進行加固。現(xiàn)多采用濕式外包鋼的方式進行鋼筋混凝土柱的加固。使用濕式外包鋼加固混凝土柱,除了其外包鋼與加固的舊混凝土柱能整體受力共同工作提高柱承載力外,外包鋼柱形成整體的緊箍,對原混凝土起到部分約束作用,提高原混凝土抗壓強度,也可以提高柱的承載力。外包鋼加固法可顯著提高加固柱的承載力,但其對混凝土橫向變形約束不夠，導致舊有混凝土的變形過大。

纖維增強聚合物加固法：

用聚合物纖維布對鋼筋混凝土柱進行橫向包裹的一種加固方法。聚合物纖維布對混凝土的約束作用與箍筋的約束作用類似,可使其包裹的混凝土處于三向受壓狀態(tài)下。聚合物纖維布的約束作用是一種被動約束,隨著混凝土軸向力的增長,橫向膨脹使聚合物纖維布產(chǎn)生環(huán)向伸長,從而達到側向約束混凝土的目的。加固柱的內(nèi)核芯混凝土受到箍筋與外包聚合物纖維布的雙重約束作用,在混凝土達到峰值應力時仍有較好的變形性能。橫向包裹聚合物纖維布加固混凝土柱可較大地提高柱的延性,但由于聚合物纖維布是一種各項異性的材料,其纖維方向的強度與彈模遠大于其垂直纖維方向的強度與彈模,故其對加固柱的極限承載力提高幅度不大。

軸向預應力撐桿加固：

預應力撐桿加固法就是在混凝土柱子的一側或兩側用長于柱子的型鋼對柱子施加預頂升力,從而對混凝土柱子進行加固的方法。軸向撐桿的架設分擔了原有混凝土柱子的部分受力，使原有混凝土柱部分卸載，存在的問題是新舊兩部分受力不同步，預應力撐桿過長或受力過大還要對其實施橫向加固，以確保其橫向穩(wěn)定性。

軸向預應力拉桿加固：

預應力拉桿加固方法是主要針對大偏心受壓混凝土柱,在受拉區(qū)設置拉桿,以提高混凝土柱承載能力的一種加固方法。該方法存在的明顯不足是，預應力拉桿加大了混凝土柱受壓部分的壓力，外置拉桿與混凝土柱中原有受拉鋼筋的受力不同步，有可能出現(xiàn)梯次破壞。

橫向預應力加固法：

施加環(huán)向預應力在作者申請的“預壓應力鋼護筒并植筋擴大斷面加固混凝土柱法”專利中已有提及，該發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，其突出優(yōu)點為：不損壞原有混凝土柱的結構，不降低混凝土柱的承載力；對原有混凝土柱施加適當環(huán)向預應力，確保了原有結構和加固結構層受力同步，使原有混凝土的受力由兩向應力狀態(tài)變?yōu)槿蚴芰顟B(tài)；既提高了柱的強度又提高了混凝土柱的剛度，確保了二者的協(xié)同工作。但其缺陷也不少：