专利名称：加固混凝土梁的体外预应力结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑结构中各种混凝土梁因荷载增加、质量缺陷、火灾损伤、 腐蚀损坏等原因，需要提高现有承载力或恢复原有承载力所采取加固的体外预应 力结构。土木工程领域。
背景技术：
对混凝土梁的加固，目前有增大截面法、置换混凝土法、外加预应力法、外 粘型钢法、粘贴碳纤维复合材法、粘贴钢板法、增设支点法等。在《混凝土结构 加固设计规范》GB50367 — 2006中，外加预应力法加固混凝土梁采用的是水平拉 杆或下撑式拉杆方法，材料是"当加固的张拉力在150KN以下时，可用两根直 径为12 30 mra的HPB235级钢筋；当加固的预应力较大，应用HRB335级钢筋， 当加固梁的截面高度大于600 mm时，应用型钢拉杆。"水平拉杆或下撑式拉杆施 加预应力的方式采用机张法或用拉紧螺杆横向张拉法。
《混凝土结构加固设计规范》GB50367—2006中的外加预应力法存在的缺陷 是1.材料HPB235级、HRB335级钢筋或型钢，具有低强高松驰的缺点，钢材外 表如不用混凝土保护，其受温度影响较为突出，时间一长，钢材会松驰，预应力 失效，需重新加固；2.加固结构因需设置支撑垫板、钢筋棒、拉紧螺杆等，使梁 体外赘物较大，如采用浇筑混凝土保护层，势必增大梁截面的宽度和梁高度，影 响房屋的使用和美观；3.不采用浇筑混凝土方法保护，钢材的锈蚀问题还难以克 服；长期使用既存在结构安全问题，又存在室内美观问题；4.正截面抗弯、斜截 面抗剪短期内有效，梁的抗扭承载力无法提高；5.张拉机具没有成套设备及同步 的锚固配件；或采用横向张拉法，但拉紧螺杆拉力有限，且无实测拉力数值，即 有效张拉力很小且数值不准确。
为此，本实用新型提供一种加固混凝土梁的体外预应力结构，使上述问题得 到一一解决。 发明内容
1.本实用新型所要解决的技术问题
加周混凝土梁的体外预应力结构，对己有混凝土梁因荷载增加、质量缺陷、 火灾损伤、腐蚀损坏等原因需提高现有正截面抗弯、斜截面抗剪及抗扭承载力或恢复原设计承载力，在梁的体外增加的一种体外预应力结构。
2. 加固混凝土梁的体外预应力结构组成
(1) 主要材料
根据梁的大小及荷载效应情况，选用高强低松驰的无粘结钢绞线或镀锌钢绞 线，线径采用《混凝土结构设计规范》GB50010—2002及《无粘结预应力混凝土 结构技术规程》JGJ92—2004、 J409-2005中所列的^8. 6、 9.5、 10.8、 11.1、 12.7、 12.9、 15.2、 15.7，抗拉强度/-=1570、 1670、 1720、 1770、 1860、 1960N/ 咖2等及其相配套的锚具。加固工程中一般选用^12.7， ^15.24， /M=1860N/
ram2的无粘结钢绞线或镀锌钢绞线和配套锚具即可。
(2) 组成
加固混凝土梁的体外预应力结构是由高强低松驰的无粘结钢绞线或镀锌钢 绞线、锚具、梁底转向护角承压角钢、梁面转向钢板、混凝土柱角转向护角承压 角钢、锚固板等组成。
3. 技术方案
对混凝土梁采用缠绕捆绑式加固，即从梁的起始端开始， 一束或多束钢绞线 按顺时针方向围绕梁的纵轴线旋转，绕到梁的终端，另一束或多束在同一起始端 按逆时针方向旋转绕至梁的终端。钢绞线在梁面、梁底转折处形成的合力作用于 承压钢板、转向角钢上，再传至梁体，使梁产生一定的内力，用以平衡外来荷载 的作用，以提高梁的承载力。 —
具体地说，用两道钢绞线从柱外侧锚固板分别穿入，紧贴柱脚的两侧面至梁 面负弯矩区域内交叉，于距柱内侧面1/3 1/4梁净跨长度时，向下弯折并紧贴 梁两侧面向下到梁底，于梁底水平面内再交叉，钢绞线分别从梁的一侧边到达另 一侧边，转折后沿梁侧面上行至梁面，到达梁另一端的负弯矩截止点处，转折向 水平面，在负弯矩区域内再交叉，其后沿柱侧面延伸至柱外侧锚固。
在梁两端的柱脚处钢绞线与柱直角的转折接触处用角钢护角承压转向；钢绞 线于梁两端负弯矩截止点处的梁面转折下行时用钢板承压转向；钢绞线于梁底转 折时用角钢护角承压转向。
—钢绞线经张拉后，在粱侧立面的竖直面内，共产生两对方向相反的竖向力， 这两对力对梁的正截面抗弯，斜iT面抗剪起到加固作用；同时，在梁的两侧的水 平面内，也产生两对方向相反的水平力，梁的两端还有一对钢绞线张拉的压力， 这就构成了混凝土体处于三向应力状态，进一步提高了梁的抗剪能力，缠绕捆绑在梁体上的钢绞线与混凝土形成共同工作的结构，钢绞线参与抗扭计算，这就显 著提高梁的抗扭性能。上述这些力的存在，对梁的整体性还起到一定的加固作用。 4.有益效果
(1) 采用高强低松驰无粘结钢绞线，结构在长时间的使用过程中，预应力效应 能基本保持不变，满足工程加固的预期要求。
(2) 钢绞线的布置紧贴构件表面，采用砂桨找平、粉刷即可起到保护作用。
(3) 加固后的构件截面尺寸仅增大3 5cm，未显著改变结构构件的尺寸，粉刷 后，外观看不到加固的痕迹。
(4) 对梁起到有效的正截面的抗弯、斜截面抗剪及梁的抗扭性能的加固。
(5) 对梁的整体性也起到一定程度的加固作用。
(6) 钢绞线采用预应力专用千斤顶张拉方式，张拉力数值准确明显，加固量有 据可依。
附图1为捆绑式加固混凝土梁的体外预应力结构图。
图中，l是混凝土柱，2是被加固梁，3是钢绞线，4是梁底转向护角承压角 钢，5是梁面转向钢板，6是柱角转向护角承压角钢，7是锚固板，8是锚具。
附图2是梁底转向护角承压角钢截面图，转向角钢一般取60 80cm长，采 用L50X5或L63X6等肢角钢，外直角要用砂轮机或角向磨光机磨出圆弧面，便 于钢绞线平滑过渡，直角会在张拉受力后割断钢绞线。
附图3是梁面转向钢板截面图，转向钢板长度一般取梁宽+2X2 cm即可， 与钢绞线接触的直角也需要磨成圆弧面，宽度5 10cm，厚度6 8mm。
锚固板是根据具体加固工程专门设计的，最主要的是要保证具有一定的刚 度，板厚一般为2cm厚，如刚度仍不足，则需在板面焊上加劲肋，由于各种工程 构件尺寸不一样，其锚固板也需做成多种形状和尺寸，在本实用新型申请人李延 和、陈贵、李树林等撰写的—《高效预应力加固法理论及应用》一书中有详细介绍， 此书为科学出版社出版，北京，2008年5月第一版。
具体实施方式
当一根混凝土梁(2)需要加固时，通过结构计算，计算出所需加固量，得 出采用体外预应力钢绞线的线径、根数和张拉控制应力，画出施工图。按照施工. 图，在梁面上定点放线，标出梁面转向钢板(5)距柱边(1)的距离，在梁侧边 的板面上钻孔，在孔边凿出安放梁面转向钢板(5)的浅槽，浅槽清洁后涂上结构胶，粘上梁面转向钢板(5)，这可使梁露出的箍筋得到保护，同时钢板(5) 与梁顶面之间无空隙并固定牢靠。用线绳从梁底向上穿过板底孔口并拉紧，找出 钢绞线收紧后于梁下角的转折处，将转折处梁的直角磨去，R=l cm左右，这样 做使角钢(4)的内圆角与梁下角同为圆弧过渡配合。钢绞线(3)从柱外侧或梁 端穿进锚固板孔，在梁顶面第一次交叉后穿过混凝土板，贴着梁侧面至梁底面， 在梁底面再第二次交叉至梁的另一侧面，上折穿越混凝土板至梁顶面，在梁顶面 再一次交叉后伸出柱外侧或梁端锚固。钢绞线于梁顶面第一次交叉后下穿混凝土 板时用梁面转向钢板(5)承压，钢绞线从梁侧面转向梁底面时用梁底转向护角 承压角钢(4)承压转向，钢绞线在梁的两端遇混凝土柱时，因一般柱宽大于梁 宽，势必钢绞线会直接压在柱角混凝土上，因此也采用柱角转向护角角钢(6) 承压转向。当混凝土梁的两端需承受较大的剪力，仅用附图1的加固结构仍不能 满足时，则需增加抗剪钢绞线，抗剪钢绞线基本按附图l布置，仅是在紧挨两柱 脚处的梁面上再各设两块梁面转向承压钢板(5)，钢板(5)上焊上①10扁环形 钢筋圈(与梁宽等长)，钢绞线在梁底交叉从板底上穿出来后，从扁环钢筋圈中 穿出，不交叉，直接从柱侧面穿过，进入锚固板锚固，具体方法在《高效预应力 加固法理论及应用》 一书中有专门介绍。
粱上、下及侧面、柱脚处的钢绞线采用1: 2水泥砂浆(30 50咖厚)粉刷 保护，锚固端浇筑C30细石混凝土保护壳，同时做好防水措施，这些保护措施内 容，均可参考《高效预应力加固法理论及应用》 一书中的做法介绍。
权利要求1. 加固混凝土梁的体外预应力结构，本结构其特征是钢绞线(3)在混凝土梁(2)面上一端负弯矩区域内交叉布线，交叉后钢绞线在承压钢板(5)处向下转折至梁底，在梁底的转向角钢(4)处转折再交叉延伸至梁的另一侧边处的转向角钢(4)上，再向上转折至梁面承压钢板(5)的面上，于梁的另一端负弯矩区域内第三次交叉伸出梁端至柱(1)外侧锚固。
专利摘要加固混凝土梁的体外预应力结构，土木工程领域。用于已有混凝土梁因荷载增加、质量缺陷、火灾损伤、腐蚀损坏等原因的混凝土梁的加固。它由高强低松驰的无粘结钢绞线(3)或镀锌钢绞线、锚具(8)、梁底转向护角承压角钢(4)、梁面转向钢板(5)、混凝土柱角转向角钢(6)、锚固板(7)等组成。钢绞线在梁面、梁底转折处形成的合力作用于承压钢板、转向角钢上，再传至梁体，使梁产生一定的内力，用以平衡外来荷载的作用，以提高梁的承载力。
文档编号E04G23/02GK201297042SQ200820178808
公开日2009年8月26日 申请日期2008年11月14日 优先权日2008年11月14日
发明者李延和, 李树林, 贵 陈 申请人:李延和;李树林;陈 贵