一种用于桁架双角钢杆件补强开洞装置及其开洞方法与流程

本发明属于建筑工程领域，具体涉及一种用于桁架结构中的双角钢杆件补强开洞装置及其开洞方法。

背景技术：

我国经过几十年的发展，既有建筑已接近或超过设计使用年限，结构安全问题日益突出，特别是工业建筑，由于使用环境恶劣，腐蚀性介质较多，再加上维修防护不善，很多钢结构桁架都出现杆件及节点锈蚀，承载力下降，给正常生产带来严重安全隐患。

目前较常用的方法是通过对受损杆件进行直接焊接补强，由于补强过程中焊接使杆件温度升高承载力下降，通常需要卸载，周期长，且影响正常生产，还存在严重的安全隐患。采用钢绞线预应力加固方法，能够在不影响生产的情况下进行施工，且具有高效、安全及经济的特点。但在采用预应力钢绞线施工过程中，钢绞线需要穿过部分杆件，需要对其进行开洞处理。

因此，提供一种安全可靠、操作方便且经济高效的杆件补强开洞方法对于采用预应力钢绞线加固锈蚀桁架具有重要意义。

技术实现要素：

为了解决上述预应力钢绞线穿过双角钢杆件的技术难题，本发明提供了一种安全可靠的方法，可广泛用于钢桁架预应力加固中，且高效、经济，不影响正常生产。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于桁架双角钢杆件补强开洞装置，包括在桁架原第一角钢2和第二角钢3上通过高强螺栓4进行固定的补强角钢1；所述的补强角钢1与原第一角钢2和第二角钢3之间设置有结构胶层5；

所述的补强角钢1型号选用与桁架原杆件相同的角钢型号，长度根据结构胶层抗剪强度计算，开洞尺寸根据所穿钢绞线大小确定；

所述的高强螺栓4采用8.8级M12高强高强螺栓，主要用于构造要求及安全储备；结构胶层5用于补强角钢粘贴到原桁架杆件角钢上。

利用所述的桁架双角钢杆件补强开洞装置进行开洞的方法，包括以下步骤：

(1)根据本发明计算方法及使用要求，制作两个补强角钢1，并钻孔、开洞；

(2)采用结构胶层5把两个补强角钢1分别粘贴到原杆件的原第一角钢2和第二角钢3需要开洞的位置，并使结构胶层5完全固化；

(3)采用磁力钻沿补强角钢1的螺栓孔位置在原桁架的原第一角钢2和原第二角钢3上钻孔，并把高强螺栓4进行安装固定；

(4)采用等离子切割机沿补强角钢开洞处在原桁架杆件上进行开孔。

补强角钢设计计算方法为：

1、补强角钢长度L计算：

桁架杆件轴力为N，结构胶抗剪强度为fv，角钢肢长b，内弧r，肢厚t，开洞长度c，补强角钢所需长度：

$L=\frac{0.5N}{f_v(b-r-t)}+c---\left(1\right)$

根据式(1)可确定补强角钢所需要的长度；

2、角钢净截面强度验算：

桁架杆件轴力N，补强角钢及原角钢抗拉强度设计值f，面积均为A，开洞宽度d，抗拉强度验算：

若补强后的杆件满足式(2)要求，即满足净截面强度验算；

通过上述计算方法，根据原桁架杆件受力大小确定补强角钢长度，若补强杆件截面处强度符合式(2)，则双角钢杆件补强开洞设计满足使用要求。

积极有益效果：本发明通过计算补强角钢长度及验算其强度，通过先利用结构胶粘贴，再进行钻孔开洞，在不影响生产的情况下实现钢绞线穿越双角钢杆件的开洞方法；且结构胶粘贴、磁力钻打孔及等离子切割机开洞等过程产生热量小，热影响区较小，不影响钢材承载能力，故该方法具有通用性，使用过程简单、安全、方便，且不影响正常生产使用，大大提高了综合效益。

以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

附图说明

图1为本发明中补强角钢示意图；

图2为本发明中的原桁架杆件示意图；

图3补强角钢通过结构胶粘贴示意图；

图4为发明中原杆件钻孔及螺栓固定示意图；

图5为发明中的杆件开洞示意图；

图中为：补强角钢 1、原杆件第一角钢 2、原杆件第二角钢 3、高强螺栓 4、结构胶 5。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明做进一步的说明：

一种用于桁架双角钢杆件补强开洞装置，包括在桁架原第一角钢2和第二角钢3上通过高强螺栓4进行固定的补强角钢1；所述的补强角钢1与原第一角钢2和第二角钢3之间设置有结构胶层5；

所述的补强角钢1型号选用与桁架原杆件相同的角钢型号，长度根据结构胶层抗剪强度计算，开洞尺寸根据所穿钢绞线大小确定；

所述的高强螺栓4采用8.8级M12高强高强螺栓，主要用于构造要求及安全储备；结构胶层5用于补强角钢粘贴到原桁架杆件角钢上。

利用所述的桁架双角钢杆件补强开洞装置进行开洞的方法，包括以下步骤：

(1)根据本发明计算方法及使用要求，制作两个补强角钢1，并钻孔、开洞；

(2)采用结构胶层5把两个补强角钢1分别粘贴到原杆件的原第一角钢2和第二角钢3需要开洞的位置，并使结构胶层5完全固化；

(3)采用磁力钻沿补强角钢1的螺栓孔位置在原桁架的原第一角钢2和原第二角钢3上钻孔，并把高强螺栓4进行安装固定；

(4)采用等离子切割机沿补强角钢开洞处在原桁架杆件上进行开孔。

补强角钢设计计算方法为：

1、补强角钢长度L计算：

桁架杆件轴力为N，结构胶抗剪强度为fv，角钢肢长b，内弧r，肢厚t，开洞长度c，补强角钢所需长度：

$L=\frac{0.5N}{f_v(b-r-t)}+c---\left(1\right)$

根据式(1)可确定补强角钢所需要的长度；

2、角钢净截面强度验算：

桁架杆件轴力N，补强角钢及原角钢抗拉强度设计值f，面积均为A，开洞宽度d，抗拉强度验算：

若补强后的杆件满足式(2)要求，即满足净截面强度验算；

通过上述计算方法，根据原桁架杆件受力大小确定补强角钢长度，若补强杆件截面处强度符合式(2)，则双角钢杆件补强开洞设计满足使用要求。

实施例1

本发明在某选煤厂皮带走廊预应力钢绞线加固中成功实施，该皮带走廊建于上世纪80年代，经过三十多年的使用，下弦杆件由于煤泥堆积已产生较为严重的锈蚀，承载力明显下降。为消除安全隐患，采用预应力钢绞线进行张拉加固，由于预应力钢绞线需穿过部分杆件，需对这些杆件进行补强开洞处理。根据原设计图纸计算出需要补强开洞杆件受力大小，然后按式(1)及式(2)进行计算，选择补强角钢1，根据具体实施步骤进行补强开洞处理。在本实例中，按本发明方法对杆件成功进行了补强开洞处理，并经钢绞线预应力张拉加固，效果良好。

本发明通过计算补强角钢长度及验算其强度，通过先利用结构胶粘贴，再进行钻孔开洞，在不影响生产的情况下实现钢绞线穿越双角钢杆件的开洞方法；且结构胶粘贴、磁力钻打孔及等离子切割机开洞等过程产生热量小，热影响区较小，不影响钢材承载能力，故该方法具有通用性，使用过程简单、安全、方便，且不影响正常生产使用，大大提高了综合效益。

以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。