一种体外预应力移植钢板抗弯加固梁的方法与流程

本发明涉及建筑梁加固技术领域，具体涉及一种体外预应力移植钢板抗弯加固梁的方法。

背景技术：

建筑改造加固是既有建筑服役年限已久或新的建筑功能的改变而产生社会性的行业，这一行业关系到人们的切身安全，国家有相关的设计规范和相应的验收标准。

加固技术或措施比较多，可以说都能延缓建筑的使用寿命和产生社会价值，这些技术各有优缺点和使用上有特定的范围，对梁式受弯构件大多数都是被动加固法，而被动加固法规范及工程实践经验比较成熟，但被动加固法存在受力滞后的缺陷，况且被动加固法的刚度变形验算规范没有理论公式验算。对于另一种解决方案就是主动加固法，在被加固构件施加体外预应力，能很好的解决构件应力滞后的问题，给构件施加预应力的方法一般有降温法、支座位移法等，预应力材料有碳纤维、钢绞线、钢筋等一些高强材料，但碳纤维和钢绞线在加固上材料强度又不能充分发挥，造成材料的浪费。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种体外预应力移植钢板抗弯加固梁的方法，将待处理钢板拉伸后再抵靠并固定于待加固梁的底部，从而达到体外预应力移植至待加固梁以起到加固补强效果，提高了待加固梁的抗弯强度，提高钢板材料的利用率，解决了结构应力滞后的问题，提高待加固梁的承载力，有利于结构抗震；与增大梁截面加固法相比，本发明的体外预应力移植钢板抗弯加固梁的方法更节省建筑的空间，有利于建筑空间的利用，耗材更少加固构件自重更轻，无需支模、操作简单，控制方便，工程材料成本较低。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种体外预应力移植钢板抗弯加固梁的方法，包括如下步骤：

(s1)、对待加固梁进行现状鉴定，再按设计要求选取待处理钢板；

(s2)、采用张拉装置与所述待处理钢板连接组成张拉自平衡体系并拉伸所述待处理钢板，使所述待处理钢板的伸长量达到设计要求，得到预应力钢板；

(s3)、对所述待加固梁的底面打磨和清洗处理，然后将所述预应力钢板与待加固梁抵靠；

(s4)、采用紧固件贯穿所述预应力钢板并植入所述待加固梁，以将所述预应力钢板固定于所述待加固梁的底部，完成体外预应力移植钢板抗弯加固梁。

优选的，所述步骤(s1)中，根据所述待加固梁所需的承载力以确定所述待处理钢板的物理量，所述物理量为厚度、初始长度、宽度、应力、应变和伸长量中的至少一种。

优选的，所述步骤(s2)中，所述待处理钢板的两端分别连接有第一固定块和第二固定块；所述张拉装置包括抵靠于所述待处理钢板的伸缩钢套管、均容设于伸缩钢套管的第一传力钢构件和第二传力钢构件、夹设于第一传力钢构件和第二传力钢构件之间的加压设备，所述伸缩钢套管位于所述第一固定块和第二固定块之间。

优选的，所述张拉装置还包括分别设置于伸缩钢套管的两端的第一加强板和第二加强板，所述第一加强板通过第一销钉与所述第一传力钢构件连接，所述第二加强板通过第二销钉与所述第二传力钢构件连接。

优选的，所述步骤(s3)中，所述打磨处理采用金刚砂磨头打磨，所述清洗处理采用丙酮清洗。

优选的，所述步骤(s3)还包括：在所述预应力钢板与待加固梁抵靠之前，对所述预应力钢板靠近所述待加固梁的一面施加粘钢胶。

优选的，所述步骤(s4)中，所述紧固件为螺杆或化学螺栓。

优选的，所述步骤(s4)还包括：植入所述紧固件后，在所述待加固梁的侧面以及所述预应力钢板的底面设置箍板。

优选的，所述步骤(s4)还包括：所述预应力钢板的表面涂覆有防火防锈涂料。

本发明的有益效果在于：本发明的体外预应力移植钢板抗弯加固梁的方法，将待处理钢板拉伸后再抵靠并固定于待加固梁的底部，从而达到体外预应力移植至待加固梁以起到加固补强效果，提高了待加固梁的抗弯强度，提高钢板材料的利用率，解决了结构应力滞后的问题，提高待加固梁的承载力，有利于结构抗震；与增大梁截面加固法相比，本发明的体外预应力移植钢板抗弯加固梁的方法更节省建筑的空间，有利于建筑空间的利用，耗材更少加固构件自重更轻，无需支模、操作简单，控制方便，工程材料成本较低。

附图说明

图1是本发明的体外预应力移植钢板的结构示意图；

图2是图1中a-a的剖面图；

图3是本发明制作所述预应力钢板的结构示意图。

附图标记为：1、待加固梁；2、待处理钢板；3、张拉装置；31、伸缩钢套管；32、第一传力钢构件；33、第二传力钢构件；34、加压设备；35、第一加强板；36、第二加强板；4、预应力钢板；5、紧固件；6、第一固定块；7、第二固定块；8、第一销钉；9、第二销钉；10、箍板。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

如图1-3所示，一种体外预应力移植钢板抗弯加固梁的方法，包括如下步骤：

(s1)、对待加固梁1进行现状鉴定，再按设计要求选取待处理钢板2；

(s2)、采用张拉装置3与所述待处理钢板2连接组成张拉自平衡体系并拉伸所述待处理钢板2，使所述待处理钢板2的伸长量达到设计要求，得到预应力钢板4；

(s3)、对所述待加固梁1的底面打磨和清洗处理，然后将所述预应力钢板4与待加固梁1抵靠；

(s4)、采用紧固件5贯穿所述预应力钢板4并植入所述待加固梁1，以将所述预应力钢板4固定于所述待加固梁1的底部，完成体外预应力移植钢板抗弯加固梁。

该体外预应力移植钢板抗弯加固梁的方法，将待处理钢板2拉伸后再抵靠并固定于待加固梁1的底部，从而达到体外预应力移植至待加固梁1以起到加固补强效果，提高了待加固梁1的抗弯强度，提高钢板材料的利用率，解决了结构应力滞后的问题，提高待加固梁1的承载力，有利于结构抗震；与增大梁截面加固法相比，本发明的体外预应力移植钢板抗弯加固梁的方法更节省建筑的空间，有利于建筑空间的利用，耗材更少使得加固构件自重更轻，无需支模、操作简单，控制方便，工程材料成本较低。

其中，步骤(s1)中，进行现状鉴定的目的是为了获得所述待加固梁1所需的承载力，进而选取合适的待处理钢板2，避免待处理钢板2处理后预应力低于所述待加固梁1的要求而导致结构稳定性差且安全性低。步骤(s2)中，利用所述张拉装置3伸长所述待处理钢板2并获得设计要求的伸长量，以获得因所述待处理钢板2拉伸形变产生的预应力。步骤(s3)中，打磨和清洗处理以获得相对平滑的待加固梁1底面，避免因所述待加固梁1的底面凹凸不平而导致所述预应力钢板4局部受力。步骤(s4)中，所述紧固件5植入所述待加固梁1，既能使所述预应力钢板4紧固于所述待加固梁1的底部，避免所述预应力钢板4松动，防止因在受外力过程中产生二次受力而导致结构应力滞后，又能固定所述预应力钢板4的位置，防止所述预应力钢板4偏移。

在本实施例中，所述步骤(s1)中，根据所述待加固梁1所需的承载力以确定所述待处理钢板2的物理量，所述物理量为厚度、初始长度、宽度、应力、应变和伸长量中的至少一种。

以所述待加固梁1所需的承载力为基础，根据材料力学公式计算得出待处理钢板2的物理量，所述物理量至少包括厚度、初始长度、应力、应变和伸长量，待处理钢板2的宽度可根据待加固梁1的宽度而定，本发明使用的材料力学公式至少包括：

σ＝f÷a，其中，σ表示应力，f表示横截面的轴力，a表示横截面的面积；

ε＝△l÷l，其中，ε表示应变，l表示初始长度，△l表示伸长量；

σ＝e·ε，其中，e表示杨氏模数，σ表示应力，ε表示应变；

以及《gb50367-2013混凝土结构加固设计规范》中的体外预应力加固截面受弯构件的正截面承载力公式。

确定好所述待处理钢板2的物理量，便于对待处理钢板2按预定的伸长量进行处理，防止所述预应力钢板4的伸长量低于设计要求而导致应力偏低而降低加固梁的稳定性，防止所述预应力钢板4的伸长量高于设计要求而导致所述待处理钢板2断裂和报废。

在本实施例中，所述步骤(s2)中，所述待处理钢板2的两端分别连接有第一固定块6和第二固定块7；所述张拉装置3包括抵靠于所述待处理钢板2的伸缩钢套管31、均容设于伸缩钢套管31的第一传力钢构件32和第二传力钢构件33、夹设于第一传力钢构件32和第二传力钢构件33之间的加压设备34，所述伸缩钢套管31位于所述第一固定块6和第二固定块7之间。

采用上述技术方案，利用张拉装置3的伸缩钢套管31、第一传力钢构件32、第二传力钢构件33和加压设备34，以使得所述待处理钢板2产生一定的形变，来应对结构本身所受到的荷载，从而使所述待处理钢板2获得一定的伸长量，最终达到设计要求。使用时，所述加压设备34向其两端扩展，第一传力钢构件32和第二传力钢构件33分别获得方向相反、大小相同的力，使得第一传力钢构件32和第二传力钢构件33分别与第一固定块6和第二固定块7抵靠，所述加压设备34进一步向其两端扩展，从而使所述待处理钢板2产生一定的形变。所述第一固定块6和第二固定块7既便于将张拉力传递至所述待处理钢板2，又在紧固件5贯穿预应力钢板4植入待加固梁1的过程中避免损坏所述预应力钢板4。

在本实施例中，所述张拉装置3还包括分别设置于伸缩钢套管31的两端的第一加强板35和第二加强板36，所述第一加强板35通过第一销钉8与所述第一传力钢构件32连接，所述第二加强板36通过第二销钉9与所述第二传力钢构件33连接。

采用上述技术方案，更有利于所述第一固定块6和第二固定块7受力并传递至所述待处理钢板2，避免所述待处理钢板2在张拉过程中发生弯曲形变因而顶出所述张拉装置3而造成安全事故；所述第一加强板35、第二加强板36、第一销钉8和第二销钉9均为可拆卸地设置于所述张拉装置3的两端。

在本实施例中，所述步骤(s3)中，所述打磨处理采用金刚砂磨头打磨，所述清洗处理采用丙酮清洗。

采用金刚砂磨头打磨，使待加固梁1的底面形成密实的混凝土结构新面，采用丙酮清洗对有油污物的构件结合面进行清洗，保证待加固梁1的底面的平整度和洁净度。

在本实施例中，所述步骤(s3)还包括：在所述预应力钢板4与待加固梁1抵靠之前，对所述预应力钢板4靠近所述待加固梁1的一面施加粘钢胶。

采用上述技术方案，即所述预应力钢板4与粘钢胶组成粘钢，粘钢胶将所述预应力钢板4与所述待加固梁1紧密粘接形成统一的整体，粘钢胶完全固化后即可以正常受力工作，共同抗弯，更有效提高待加固梁1的承载力，提高结构抗震能力和空间利用率。粘钢加固梁式受弯构件是相对理想的技术方案，因为所述预应力钢板4的强度和应变比较接近钢筋，但粘钢加固也存在应力滞后的问题，而本发明采用体外预应力移植粘钢的方式在粘钢加固受弯构件，更有利于克服结构应力滞后的问题，为建筑结构安全提供保障。

上述技术方案在原有待加固梁1所能承受的承载力的基础上提高了10-60％的承载力。

在本实施例中，所述步骤(s4)中，所述紧固件5为螺杆或化学螺栓。

采用上述技术方案，植入的紧固件5更稳固，避免所述预应力钢板4松动或脱落。在植入所述紧固件5之前，需要先对所述第一固定块6、第二固定块7以及所述待处理钢板2制孔，便于紧固件5的安装。实施例中，所述紧固件5为螺杆，在其他实施例中，所述紧固件5为化学螺栓。

在本实施例中，所述步骤(s4)还包括：植入所述紧固件5后，在所述待加固梁1的侧面以及所述预应力钢板4的底面设置箍板10。

采用上述技术方案，一方面，设置的箍板10提高所述预应力钢板4与待加固梁1的结合强度，避免所述预应力钢板4松动或脱落；另一方面，所述箍板10自身就是一体式结构，其在所述待加固梁1的侧面以及所述预应力钢板4的底面形成类似于u型的结构，从而提高所述待加固梁1的抗剪强度。

在本实施例中，所述步骤(s4)还包括：所述预应力钢板4的表面涂覆有防火防锈涂料。

采用上述技术方案，避免所述预应力钢板4长期裸露于外界环境中受侵蚀以及所述预应力钢板4受高温而使得所述预应力钢板4的抗弯强度降低，进而导致加固梁的承载力降低，延缓了加固梁的使用寿命。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。