无粘结钢绞线体外预应力加固法的工程应用实例.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流无粘结钢绞线体外预应力加固法的工程应用实例.精品文档.无粘结钢绞线体外预应力加固法的工程应用实例项剑锋，陈微（浙江剑锋加固工程有限公司，浙江杭州311112）摘要：无粘结钢绞线体外预应力加固法已被编入我国混凝土结构加固设计规范的修订稿中。为了更好地推广这项新技术，本文介绍了该项加固技术在四种情况下的工程应用实例，文中配有十四个典型工程的施工照片。关键词：无粘结钢绞线；体外预应力；加固法；工程应用Engineering Applications of the Exterior Prestress Strengthening Method of

2、Unbonded Steel CableXiang Jianfeng，Chen wei(Zhejiang jianfeng reinforcement engineering Co., LTD, Hangzhou,Zhejiang311112,China)Abstract: The exterior prestress strengthening method of unbonded steel cable has been codified in the revised draft of the chinese design code for strengthing concret stru

3、cture。In order to promote the new technology, this paper introduces the strengthening technology in four cases with fourteen typical construction photograph of engineering examples。Keywords: unboned steel cable；exterior prestress；strengthening method；engineering applications“无粘结钢绞线体外预应力加固法”是于1988年在传

4、统的以低强钢筋作为补强拉杆的“预应力下撑式拉杆法”1的基础上逐步发展起来的。开始时是以光面钢绞线作为补强拉杆23，当无粘结钢绞线问市以后又改为以无粘结钢绞线作为补强拉杆45。这种加固方法已应用于百余个加固改造工程。目前这种技术已被建设部采纳，编入混凝土结构加固设计规范修订稿中。为了配合新的加固设计规范的即将发布，本文介绍了这种新技术的工程应用典型案例。1 用于加固砼强度低于C15的大梁，火灾受损的大梁和严重开裂的大梁由于体外预应力技术是依靠预应力产生的反向弯矩平衡掉一部分外荷载产生的弯矩，它不仅减小了大梁截面受拉边缘的最大拉应力，还同时减小了截面受压边缘的最大压应力，使大梁对砼强度要求降低，只

5、要端部支承点处的局部承压能力能满足要求即可；而且它在梁中永远保持了一个轴向压力，可以减小裂缝宽度并有效控制裂缝进一步开展。所以高效体外预应力技术很适宜用来加固砼强度低于C15的大梁，火灾受损的大梁和严重开裂的大梁。这与我国现行加固设计规范的规定是相违背的，我国现行加固设计规范对采用预应力加固构件砼强度的要求和混凝土结构设计规范一样，即不低于C40。我认为这是没有道理的，这等于是给预应力加固技术判了死刑。我们认为这项规定是我们在认识上的一个误区。我国的预应力结构设计规范之所以规定预应力砼构件的砼强度不得低于C40，这是针对预制构件而言。在预应力技术应用的初期，主要是应用于预制构件，象桥梁、吊车梁

6、、屋面梁、屋架下弦杆这类预应力预制构件。对于这种平时以承受自重为主的预应力预制构件，必须考虑二个问题：一是施加预应力时构件截面要能够承受较大的预压应力；二是要避免构件因预压应力过大而产生过大的由砼徐变产生的预应力损失。因此，预应力预制构件的砼强度要求不低于C40是有道理的。但对于需要作预应力加固处理的砼构件,一般都是现浇楼面梁和板，这类构件平时已承受了较大的荷重，所施加的预应力不会产生较大的预压应力，它只会同时减小截面受压边缘的最大压应力和受拉边缘的最大拉应力。因此它反而降低了对砼强度的要求。下面介绍这方面的三个典型工程实例(1) 杭州第二棉纺织厂南纺车间272根严重开裂的风道大梁（兼作屋架托

7、梁）的加固杭州第二棉纺织厂南纺车间建于1958年大跃进年代，当时为了偏面追求施工进度，风道大梁（兼作屋架托梁）在砼令期不足的情况下就进行安装，而且砼的强度也很低。由于过早承受荷载，而且是以静荷载为主，经复核安全系数也不足，大梁长期处于高应力状态。所以厂房建成后不久，大梁便出现裂缝，而且逐年增加。为了减轻荷载，将青平瓦改成石棉瓦，但裂缝仍继续发展。曾多次召开专家会议，情况仍没有改善。至1990年被定为危房，准备移地重建。但由于资金困难，决定作加固处理。1991年，我们受厂方委托，用高强钢绞线体外预应力加固法对这272根大梁进行了加固。我们在大梁两侧各配置了一根光面钢绞线，采用5跨和6跨连续配置，

8、用手工横向张拉。钢绞线的防腐采用刷环氧胶泥和聚氨脂防腐涂料，梁的裂缝用白水泥封缝。加固以后，对钢绞线的应力作了四年长期测试，应力变化很小，梁的裂缝经封闭以后再也没有出现过，后来摘掉了危房帽子，至今使用良好。(2) 浙江永康求是工贸有限公司厂房楼面梁加固永康求是五金工贸有限公司厂房为二层二跨房屋，底层为钢筋砼框架结构，二层为排架结构，采用木屋架、木檩条、瓷瓦屋面。该工程梁、柱的砼强度设计等级为C25，经永康市建设工程质量监督站检验室回弹检测，梁、柱砼强度基本上均低于C15。我们受业主和施工单位委托，采用“无粘结钢绞线体外预应力加固法”对楼面主梁和次梁进行了加固。在主梁和次梁的两侧各布置一根极限强

9、度为1860N/mm2的低松弛无粘结钢绞线。主梁的钢绞线跨中支承在次梁的底面，成双折线形；次梁的钢绞线跨中布置在梁底，成三折线形。每根钢绞线的张拉力为150KN,端部支承垫板采用10厚的100100mm的钢板。加固后的照片如下(3) 浙江宁海县菜蓝子配送中心底框梁火灾受损后加固宁海县菜蓝子配送中心底层租借给宁波三江俱乐部办超市，上部五层为住宅。底层为框架结构，上层为砖混结构。由于底层超市失火，底框横梁严重受损。我们采用“无粘结钢绞线体外预应力加固法”对受损大梁进行加固。主梁采用4根钢绞线，次梁采用2根钢绞线。为了不影响房屋净高，部分梁将钢绞线布置在腹部，钢绞线采用千斤顶张拉。2 用于加固承载能

10、力相差很大的梁和板当楼、屋面梁、板承载能力相差很大时，例如要将办公用楼面改作密集型档案库使用，要在普通楼面上建造桑拿浴池，在这种情况下梁和板不仅承载能力严重不足，还会产生过大挠度。采用体外预应力技术可以同时解决梁和板的强度和刚度问题，也不会出现超筋问题。下面介绍这方面的四个典型工程实例(1) 浙江宁海县工业供销公司综合楼底框大梁加固这是一座底框结构的五层楼房，底层为商店，上层为住宅。由于设计时荷载取值错误，8m跨度底框横梁的截面高度仅为70cm，而且大梁的砼强度也很低。房屋建成后大梁产生很大挠度，并严重开裂，楼层的横墙也出现严重的八字形裂缝。经复核，大梁的承载能力相差40%，而且刚度也严重不足

11、。这事发生在1988年，当地建工局委托我们提供加固方案并负责加固施工。我们在加固设计规范中推荐的以低强钢筋作为补强拉杆的“下撑式预应力拉杆法”的基础上作了改进，用光面高强钢绞线取代低强钢筋作为补强拉杆，并对施工工艺和张拉工具进行了进一步研究和试验，创出了“钢筋砼大梁高强钢绞线体外预应力加固法”。根据计算，我们在大梁两侧配置了3对6根极限强度为15000/cm2的光面钢绞线，采用手工横向张拉施加预应力。张拉以后，上部四层房屋在梁底木支撑松开以后又上抬了8mm。上层横墙的八字形裂缝明显变小。裂缝经封闭以后再也没有开裂。当时由于市场上还没有无粘结钢绞线，只得采用光面钢绞线。钢绞线的防腐采用涂抹黄油，

12、外包塑料布和棉布条的方法。(2) 宁波新福钛白粉有限公司办公楼12m跨楼面大梁加固宁波新福钛白粉有限公司办公楼三层和四层二根12m跨度的无粘结部分预应力大梁因装璜施工钻孔时把大梁内的6根无粘结钢绞线全部割断，我们采用体外无粘结预应力钢绞线对大梁进行加固。在体外布置了6根成三折线形布置的无粘结钢绞线，每根钢绞线张拉170KN。在张拉了4根钢绞线时梁底的支撑便松开了。所以体外预应力的加固效果是很好的。(3) 永康市城建大楼档案库楼面加固 永康市城建大楼档案库楼面原为一般用途多孔板楼面，改为档案库使用后要增加600/的使用荷载。我们采用“无粘结钢绞线体外预应力加固法“对楼面梁进行了加固，并用“钢支托

13、无粘结钢绞线预应力下撑式拉杆法”对楼板进行了加固。(4) 辽宁省丹东市大东港区码头梁、板加固大东港区码头因堆载超载过大，致使码头横梁严重开裂，其中有个别板也受到损伤。某单位曾用“粘贴碳纤维布法”对横梁进行了二次加固，但横梁的裂缝仍无法解决。我们分析，主要是超载严重时横梁内的非预应力钢筋将产生很大的塑性变形，这种变形在码头卸载以后不能回缩回去，它阻碍了大梁裂缝的闭合。业主又委托我们用“无粘结钢绞线体外预应力加固法”对码头横梁进行了加固，并用“钢支托无粘结钢绞线下撑式预应力拉杆法”对板进行了加固。取得了很好的效果。 （5）浙江上虞天丰粮食有限公司面粉厂仓库楼面梁加固 浙江上虞天丰粮食有限公司面粉厂

14、仓库因楼面荷载过大，而大梁砼强度很低，大梁严重开裂。我们用无粘结钢绞线体外预应力加固法对大梁进行了加固。加固以后大梁的承载能力大幅增加，裂缝封闭以后不再出现。3 用于减小梁的截面高度当要减小梁的截面高度时，梁的下部钢筋已全部去除，只保留了上部负钢筋，梁的承载能力和截面刚度都将严重不足。由于预应力技术可以提供反向弯矩平衡外荷载，所以可以用这种技术来减小梁的截面高度。当需要作抗震考虑时,还要在梁的两端梁底位置用植筋的方法将正弯矩钢筋植入柱子内。把无粘结钢绞线体外预应力加固法用于减小梁的截面高度是一种简单而有效的方法。原有大梁用体外预应力加固以后就不需要再设临时支撑，直接可以将下部的混凝土和主筋去除

15、。梁底箍筋和构造筋的砼保护层比较小，该区段宜采用高强自流的灌浆料灌实。下面介绍这方面的三个典型工程实例(1) 浙江平湖嘉和花苑商办2#楼屋面梁减小截面高度改造嘉和花苑商办2#楼的8m跨度屋面主梁和6m跨度屋面次梁，因为要影响设置搁楼层，开发商要求将主梁的截面高度由800mm改为400mm，将次梁的截面高度由600mm改为400mm。由于是屋面梁，荷载不是很大，而且可以把负弯矩区段的钢绞线埋设在屋面保温层中，钢绞线在跨中和支座处的位置高差可以做得较大，可以产生较大的反向弯矩，所以我们采用无粘结钢绞线体外预应力技术，按弯矩图形布置钢绞线。在预应力张拉以后将下部截面砼凿去，将箍筋保留一定长度，弯折后

16、用电焊连接，然后设置模板将底部箍筋和两侧及顶部钢绞线用C25细石砼包裹，两端锚具也用细石砼包裹。(2) 浙江慈溪市三环钢管有限公司厂房屋面梁减小截面高度改造该厂房端头三间有二根15m跨度的屋面梁，梁高1500mm，因吊车通行需要，要将梁的截面高度减小为930mm。厂方委托我们提供加固处理方案并负责加固施工。因为是屋面梁，荷载不是很大。根据计算，分别配置8根和6根极限强度为1860N/mm2的Uj15.2低松驰无粘结钢绞线，每根钢绞线的张拉力为170KN，便可以平衡掉这二根屋面梁的上部荷载。我们采用无粘结钢绞线体外预应力技术先对大梁进行加固，在预应力张拉以后将下部截面砼凿去。为了避免凿砼时伤及上

17、部截面砼，在上部截面的下边缘处粘贴一层4mm厚的钢板。在凿去砼后保留一部分箍筋，弯折后相互焊接，然后设置模板，将底部箍筋和两侧钢绞线、铁件及端部锚具用C25细石砼包裹。（3）浙江慈溪市弘元羽毛有限公司综合楼过道梁截面高度减小改造 该工程过道梁由于要影响集装箱通过，需减小梁截面高度。我们采用无粘结钢绞线体外预应力技术先对大梁进行加固，然后去掉下部截面。4 用于拆除承重柱和承重墙当柱子和承重墙所受荷载不是很大时，可采用“无粘结钢绞线体外预应力加固法”对大梁或圈梁进行加固，加固后再将柱子或承重墙拆除。由于预应力提供了一个反向弯矩，产生反拱，在柱子或承重墙拆除后不会产生过大挠度而使上部楼板或墙体出现裂

18、缝，也可以做到使柱子或承重墙拆除后上部结构不产生挠度。拔柱和拆墙的改造工程是加固改造工程中难度比较大的一种，它必须解决好三方面的问题：一是要解决拔柱、拆墙后梁构件的承载能力；二是要解决两端柱子的承载能力；三是要避免拔柱、拆墙后上部结构产生过大变形而开裂。梁构件的承载能力是依靠布置在体外的无粘结预应力钢绞线所产生的向上反力来解决。当所需要的无粘结钢绞线数量过多（ 超过八根）时，就不宜用体外预应力的方法。为了确保安全，当所需钢绞线数量少于4根时，也要配置4根。当端部设有钢筋混凝土柱子时一般情况下承载能力可以满足；如果不满足，可以采用加大截面法或双侧预应力角铁撑杆法对柱子进行加固。端部没有柱子时要新

19、增柱子。由于预应力可以产生反拱，梁构件自身的变形一般不大，但要防止两端柱子产生过大沉降。如果柱基底面增加的应力不是很大，柱基可以不作处理；如果增加的应力过大，则应采取加大基底面积和基础厚度，必要时要采用设置锚杆静压桩的方法进行处理。下面介绍这方面的三个典型工程实例（1）浙江宁海县越溪乡政府大楼底层门厅拔柱改造由于乡政府大楼门厅进门处中间有一根柱子，影响外观和使用，我们用无粘结钢绞线体外预应力技术先将原二跨连续梁托起，然后将柱凿除。（2）浙江慈溪市职业高中教学楼顶层拆除承重墙改造在拆除承重墙之前，先用无粘结钢绞线体外预应力技术将圈梁托起，然后将承重墙拆除。（3）浙江宁波华力医疗包装有限公司办公楼

20、拆墙改造该工程为二层建筑，底层承重墙只承受楼面的重量，跨度为7.5m。经计算，在圈梁两侧各配置2Uj15.2无粘结钢绞线，平衡掉楼面现有使用荷载，在预应力张拉以后将承重墙拆除，然后再在圈梁下部增设216非预应力钢筋，用加大截面法补足承载能力。参考文献1混凝土结构加固设计规范（GB50367-2006）.2 项剑锋.高强钢绞线预应力加固法J.建筑技术,1992（6）.3 项剑锋.钢筋混凝土大梁高强钢绞线预应力加固法C/后张预应力混凝土设计手册,陶学康主编，中国建筑工业出版社，1996.4 项剑锋.钢筋混凝土大梁无粘结钢绞线体外预应力加固法C/结构工程师增刊,预应力结构基本理论及工程应用，2000，同济大学.5 项剑锋.高效预应力加固和改造技术的工程应用C/建筑结构增刊，首届全国既有结构加固改造设计与施工技术交流会论文集，2007.作者简介 项剑锋，浙江温州人，汉族，教授级高工，国家一级注册结构工程师，中国建筑科学研究院研究生班第一届硕士，浙江剑锋加固工程有限公司总经理，现主要从事建筑加固改造方面的工作。Email：xjf18182000 Tel:13396570286 13355933998