逆应力流的精细化主动加固方法和装置与流程

本发明涉及结构工程，更具体地说，本发明涉及一种逆应力流的精细化主动加固方法和装置。

背景技术：

1、结构加固法中主要分为主动加固法和被动加固法，主动加固法包括钢绞线体外预应力、碳纤维板体外预应力等，被动加固法包括植筋增大截面、粘贴钢板、粘贴碳纤维板/布等。其中主动加固法相对于被动加固法，加固效率更高，在梁式桥中广泛应用。

2、目前体外预应力加固的主动加固法通常使用梁端锚固块、体外索、体外索转向器等构件。体外索通常由多根钢绞线组成，集中锚固在梁端，锚固块应力集中问题严重。且现行常用的集束式体外索只能粗犷的逆应力流方向张拉，以避免梁体开裂，亟需更为精细的加固设计方法。申请公布号cn102936965a，公开日2013.02.20的中国专利公开了一种分散式体外预应力索加固钢筋混凝土梁的方法，采用连续绕装法张拉索材，但多个索材集中在同一张拉装置上，仍然存在应力集中的问题。

技术实现思路

1、基于上述认识，本发明提出了一种逆应力流的精细化主动加固方法，该方法的最大特点是首先获得梁体结构最易导致结构开裂的第一主应力向量图，再根据第一主应力的分布位置、方向、大小，精细化设计散束式体外索的位置、走向及张拉力，体外预应力与梁体第一主应力形成的逆向关系，其中散束式体外索为单根钢绞线、螺杆或碳纤维绳，小吨位的锚固装置分散分布，以避免应力集中，解决已有主动加固法存在的应力集中的问题。

2、为实现本发明的目的，本发明提供一种逆应力流的精细化主动加固方法，包括：

3、获得梁结构的主应力向量；

4、根据主应力向量针对性的布置逆应力流的体外预应力措施；

5、所述逆应力流的体外预应力措施包括锚固装置和散束式体外索；根据主应力向量的分布位置、方向和大小逆向设置所述散束式体外索的分布位置、方向和张拉力，所述锚固装置分散布置在梁结构上，所述散束式体外索与锚固装置连接。

6、优选的是，所述的逆应力流的精细化主动加固方法中，所述散束式体外索为单根钢绞线、螺杆或碳纤维绳，所述锚固装置的锚固力为15～20t，锚固间距0.5米以上。

7、优选的是，所述的逆应力流的精细化主动加固方法中，所述主应力为最易导致梁结构发生开裂的应力。

8、优选的是，所述的逆应力流的精细化主动加固方法中，对梁结的主应力进行分类，得到每类主应力的特点；针对每类主应力布置相应的逆应力流的体外预应力措施。

9、优选的是，所述的逆应力流的精细化主动加固方法中，当梁结构为简支梁时，将主应力分为跨中梁底区域类和梁端区域类；

10、针对跨中梁底区域类的主应力，散束式体外索沿纵桥向多根并排布置在梁底，横向间距3～7cm，且从跨中往梁端散束式体外索的根数逐渐减少；

11、针对梁端区域类主应力，散束式体外索在四分点到梁端区域，沿腰梁斜向上布置，且从跨中往梁端逐渐加密。

12、本发明提供的一种逆应力流的精细化主动加固装置，可用于简支梁、连续梁等，当用于简支梁结构时，包括：

13、布置在梁底区域的第一散束式体外索(抗弯散束式体外索)，第一散束式体外索沿纵桥向多根并排布置，且从跨中往梁端散束式体外索的根数逐渐减少；

14、布置在四分点到梁端区域的第二散束式体外索(抗剪散束式体外索)，第二散束式体外索沿腰梁斜向上布置，且从跨中往梁端逐渐加密。

15、优选的是，所述的逆应力流的精细化主动加固装置中，所述散束式体外索为单根钢绞线、高强螺杆或碳纤维绳；散束式体外索梁端对应设置有锚固装置，每个锚固装置张拉一根散束式体外索，锚固装置的锚固力15～20t，锚固点间距0.5m以上。

16、本发明至少包括以下有益效果：

17、本发明的方法包括识别第一主应力向量和逆应力流的体外预应力措施；识别第一主应力向量(第一主应力应力流)，是通过实体单元建模计算得到或根据工程经验预估得到的；第一主应力向量绘制出了第一主应力的分布位置、方向、大小。从材料力学角度出发，砼结构内部的第一应力是最容易发生开裂的应力，本发明通过措施降低第一应力极值，避免砼结构应拉应力超标而开裂。本发明所采用的逆应力流的体外预应力措施，包括锚固装置以及散束式体外索；与传统的体外预应力索不同的是，本发明中要求体外预应力系统由散束式体外索+分散布置的锚固装置组成，是根据结构内部第一主应力流的分布位置、方向、大小逆向布置散束式体外索的位置、走向及张拉力。散束式体外索为单根钢绞线、螺杆或碳纤维绳等，锚固装置所需要的锚固力较小，为降低应力集中度，锚固装置分散布置。

18、本发明的方法设计针对性的逆向分布的体外预应力措施，精细化降低砼结构开裂的风险，加固效率高。

19、本发明的体外预应力措施中的体外索相对于传统的集束式体外索，线形布置更为灵活、容错率更高、设计工作量更小。

20、本发明的分散式体外预应力措施中的采用15～20t锚固力、锚固点间距0.5m以上的锚固装置，相对于传统的集束式体外索锚固块，锚固力更小、应力集中问题得到改善、抗拔力矩更小。

21、本发明的分散式体外预应力措施要求采用散束式体外索和锚固装置等装配式构件，化整为零，单件零件更轻，安装和更换更为便利，也可在不中断交通的条件下实施结构加固。

22、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种逆应力流的精细化主动加固方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的逆应力流的精细化主动加固方法，其特征在于，所述散束式体外索为单根钢绞线、螺杆或碳纤维绳，所述锚固装置的锚固力为15～20t。

3.如权利要求1所述的逆应力流的精细化主动加固方法，其特征在于，所述主应力为最易导致梁结构发生开裂的应力。

4.如权利要求1所述的逆应力流的精细化主动加固方法，其特征在于：对梁结构的主应力进行分类，得到每类主应力的特点；针对每类主应力布置相应的逆应力流的体外预应力措施。

5.如权利要求4所述的逆应力流的精细化主动加固方法，其特征在于，当梁结构为简支梁时，将主应力分为跨中梁底区域类和梁端区域类；

6.一种逆应力流的精细化主动加固装置，用于简支梁结构，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的逆应力流的精细化主动加固装置，其特征在于，所述散束式体外索为单根钢绞线、螺杆或碳纤维绳；散束式体外索梁端对应设置有锚固装置，每个锚固装置张拉一根散束式体外索，锚固装置的锚固力15～20t。

技术总结
本发明公开了一种逆应力流的精细化主动加固方法和装置，属于结构工程技术领域，包括：获得梁结构的主应力向量；根据主应力向量针对性的布置逆应力流的体外预应力措施；所述逆应力流的体外预应力措施包括锚固装置和散束式体外索；根据主应力向量的分布位置、方向和大小逆向设置所述散束式体外索的分布位置、方向和张拉力，所述锚固装置分散布置在梁结构上，所述散束式体外索与锚固装置连接。本发明针对性设计逆向分布的体外预应力措施，精细化降低梁结构砼开裂的风险，加固效率高，避免应力集中，解决已有主动加固法存在的应力集中的问题。

技术研发人员：陈进,吴俊明,苏云超,郭俊峰,涂静,桑毅彩,徐文豪,钰如月
受保护的技术使用者：中交特种工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4