高效预应力与外粘型钢综合加固法

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1、高效预应力与外粘型钢综合加固法理论及应用李延和12，孙伟民1，秦超21.南京工业大学2.江苏建华建设有限公司1、工程概况某建筑物，建于1933年，该楼为省级文保的民国建筑，建成后一直作为宾馆使用。该楼原为三层（局部四层）框架结构，使用过程中经过多次改造与扩建，现为四层（局部五层）框架结构。2012年初，经检测鉴定单位现场查勘、检测结构验算和综合分析鉴定。鉴定结论为：“该楼柱轴压比普遍超限，多数梁承载力不足且房屋存在抗震安全隐患。按照《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）第8.1.2条款，综合评定该楼安全性等级为Csu级，安全性不满足鉴定标准

2、要求，显著影响整体承载。”根据检测鉴定结果，该楼框架柱轴压比超限，柱、梁尺寸偏小，材料强度过低，强度推定值普遍在10Mpa~14Mpa之间，一层、三层、四层各有一根柱的混凝土强度推定值低于10Mpa。2、加固方法选择2.1、现有加固方法在GB50367-2006《混凝土结构加固设计规范》[1]中明确的加固方法有：增大截面加固法、置换混凝土加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维复合材加固法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力土途径加固法和构件外部粘钢加固法等，这些加固方法存在各自的优缺点。2.2、各种加固方法对砼强度的最低要求1）增大截面加固法，被加固构件砼

3、强度等级不应低于C10；2）粘贴钢板，粘贴碳纤维布以及钢丝绳网片—聚合物砂浆外加层加固法时9被加固构件砼强度等级不应低于C15；3）外贴型钢加固法对被加固构件砼强度等级没有要求；4）高效预应力加固法对低于C15的混凝土构件要求处理局部承压问题。2.3、方法选择根据鉴定结论，本工程的钢筋混凝土柱、梁及三层板均需加固，本文仅讨论梁的加固。鉴于本工程的框架梁的砼强度在C10~C14之间，属于低强度砼梁加固，若采用增大截面法则湿作业量大、施工复杂、工期较长，粘贴碳纤维布法及粘钢板法以及钢丝绳网片—聚合物砂浆外加层加固法均要求砼强度C15；本工程采用以外贴型钢加固法

4、为框架梁的加固方法。同时，考虑到外贴型钢加固法对梁支座负弯矩加固法构造做法困难且影响使用功能，我们采用了具有克服二次受力功能的高效预应力加固法。将外贴型钢加固法与高效预应力加固法组合，这是加固低强度砼框架梁的较优方案。对于跨中，由外粘型钢和高效预应力综合加固，由外粘型钢作为预应力筋转向传力构件，克服了低强度砼存在的局部承压问题，而预应力的作用，又增强了外粘型钢与原梁的粘结压力，促进了外粘型钢与砼的共同作用。对于支座负弯矩采用高效预应力加固梁、板面传力可解决局部承压问题，预应力加固方法可起到较好的加固作用。3、框架梁的加固计算方法梁的加固计算分为梁的抗弯（正

5、截面承载力计算）、梁的抗剪（斜截面承载力计算）加固计算。93.1、框架梁的抗弯（正截面承载力）加固计算先按原截面和选定的型钢截面计算，原梁经外粘型钢加固后的承载力M1，与所需承载力比较，不足部分采用高效预应力加固法。1）原梁经外粘型钢加固法加固后的承载力M1计算，根据规范[1]的方法：（1）（2）（3），不考虑二次受力影响取0，将代入（3）得：（4）将（4）代入（2）得：整理得：令，（5）式中：Esp—钢材弹性模量，取Asp—加固用角钢有效面积，为简化计算取角钢面积的一半。92）采用高效预应力加固法的加固量计算：（6）式中：M—梁所需的抗弯承载力M1—经外

6、粘型钢加固法加固后的承载力3）高效预应力加固法计算[2]（7a）（7b）式中：c—中性轴高度ap—加固材料受力合力点到原梁受拉边缘的距离。X0—型钢加固后梁砼受压区高度，计算M1时已算出。计算过程如下：(1)的计算有效预应力（8）—张拉控制应力高效预应力加固时，由于钢绞线弯曲后产生内应力以及转向块对钢绞线的横向挤压作用会使钢绞线的极限强度降低。因此，取钢绞线强度标准值—预应力损失9锚固损失的计算（9）Ep—预应力钢绞线弹性模量；l—当用千斤顶在一端张拉时，l表示预应力筋的有效长度；当在两端张拉时，l表示预应力筋有效长度的一半；a—张拉处的锚具变形和钢筋的内

7、缩值，夹片式锚具时，a=5mm弯折点摩擦损失的计算（10）式中：—预应力筋轴线之间的空间夹角μ—摩擦系数混凝土收缩，徐变损失的计算对使用年限≤5年的混凝土构件进行加固时，其混凝土收缩与徐变损失可以按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中的规定采用。对具有一定使用年限（5年以上）的构件，由于在加固前构件混凝土收缩，徐变已基本完成，而加固后截面内混凝土的应力方向一般不会改变，因此可以忽略不计。（2）预应力筋应力增量的计算简化计算100MPa(简支梁时)=70MPa（梁抗剪情况时）（11）50MPa（悬臂梁，连续梁，框架梁时）精确计算9（12）其中

8、xpx0可通过（7）（5）求得取，则L—梁计算跨度—预应力钢绞线原