新型增大截面预应力加固技术应用前景的探讨

蔡先松 林爱洁

摘要：为解决既有建筑物加固工程中出现的如跨度增大等情况，在常用加固方法的基础上提出了一种增大截面预应力加固技术。本文介绍了该加固技术目前的的研究现状与发展及其适用范围，为今后类似的加固工程提供一定的参考价值。

关键词：建筑物加固 增大截面 预应力加固 大跨度

Abstract: to solve the adjacent buildings appear in reinforcing project such as span increase wait for a circumstance, common in the reinforcement method is proposed on the basis of a kind of increase section prestressed strengthening technology. This paper introduces the current research of strengthening technology of the present situation and the development and the applicable scope, for the next similar reinforcement project to provide certain reference value.

Keywords: building reinforcement increases section prestressed strengthening big span

中图分类号：TU757.1文献标识码：A 文章编号：

引言

结构加固是采用一些有效的方法，使受损的结构构件恢复到原有的结构功能，或是在既有结构的基础上提高其结构功能，以满足新的使用条件下的要求。目前，对于钢筋混凝土结构的加固方法分为：直接加固与间接加固两类。直接加固分为：增大截面加固 法、置换混凝土加固法、粘贴纤维复合材加固法、外粘型钢加固法、外粘钢板加固法、绕丝加固法；间接加固分为：增设支点加固法、外加预应力加固法。

一、建筑结构需要加固的主要原因

1、设计及施工环节出现的问题,导致结构的安全性及适用性出现隐患;

2 、建筑物改扩建、增层等改变原有结构的使用功能等情况;

3、自然地质灾害与偶然事故的发生对建筑物造成的损伤;

4、建筑环境的影响引起结构构件出现诸如裂缝、锈蚀、混凝土碳化等问题;

5、建筑物达到或超过设计基准期，此时结构的老化导致不宜继续安全使用，因此也需要对其进行检测加固；

6、为防患于未然而对既有的旧建筑物进行的检测加固等;

二、国内外有关增大截面预应力加固技术的研究现状

目前，国内外对既有建筑物的加固方法日趋成熟和规范。近年来外加预应力加固法从众多加固方法中脱颖而出，因该方法与本文浅析的加固方法有较大的相关性，因此将国内外目前的外加预应力加固法研究现状作简单的综述：

体外预应力的概念和方法产于法国，由EugeneFreyssinet进行了首次应用，70年代法国的许多桥梁加固工程为体外预应力的发展提供了机会;1979年，E.C.Figg和J.Muller设计并建造了佛罗里达的Long Key桥，充分显示了体外预应力在桥梁建设中的优越性。80年代后，世界上许多国家开始在桥梁工程、加固工程、大跨度结构工程等领域中广泛使用体外预应力技术。Kiang-HweeTan和Chee-KloonNg通过试验分析了T型钢筋混凝土梁用体外预应力加固后的抗弯强度，并提出了体外预应力混凝土梁极限状态下预应力筋应力增量的计算公式，有了进一步的改进，值得借鉴。

余天庆提出了体外预应力加固的加固机理：其机理以桥梁为例来说明，在体外对桥梁上部结构施加预应力，以预应力产生的反弯矩部分抵消外荷载产生的内力，从而达到提高承载能力的目的。由于体外预应力束基本不占用结构空间, 不会因为预留孔的存在而降低结构的承载能力，也避免降低结构的使用功能，那么应该意识到在预应力加固过程中尽量避免因预留孔洞而产生对加固效果的影响。在试件加固过程中预应力钢索做成一种折线的形式，是考虑了施工方便与抗剪的作用。

王焱提出体外预应力是后张预应力体系的分支，也给出了两者之间的区别是预应力筋的位置；提出了反弯矩的加固机理，认为加固过程是对原梁施加一组平衡力系的过程同时提出施加预应力的作用：一是卸载利用施加的平衡力系与原有上部荷载抵消；二是加固后共同分担梁上部的再增荷载。

谭贺新提出了预应力加固法是一种可以有效提高结构强度和刚度的主动加固法；1.在所列举的具体加固实例时意识到体外预应力筋抗火和耐久性能的不足，因此在预应力筋张拉结束后用C40细石混凝土将预应力筋包裹起来；2.锚固点所产生的集中力，需进行局部承压验算；3.锚头设在锚穴内,锚固以后用环氧砂浆封闭,不使水分渗入；4.在近预应力梁端,设计了一个用膨胀螺栓或植筋锚固在原混凝土梁上的钢制转向装置,已使预应力筋由斜向转成水平向,以便于张拉；5.可以有效的控制裂缝的发展。同时提出了协调效应：在一定程度上减小了新旧材料或结构间的应力应变水平的差距，消除了滞后效应。

邓宁，钟翔研究的某框架结构办公楼由于使用功能的改变，而导致楼面荷载增加，因此分析比较之后采用预应力加固法进行对主梁的加固。1.在施工过程中也认识到为确保防火和防腐要求，待梁侧预应力筋张拉完后，进行外挂钢丝网并用水泥砂浆封闭；2.考虑了施工中张拉的方便性采用了张拉端和转向块合二为一的节点构造，施工方便快捷，也不受空间的限制，并且考虑了预应力的损失的因素。

刘中伏，郑兴泉提出了加大截面加固法在设计构造方面要解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题，结合面是加固结构受力时的薄弱环节。对结合面, 从设计构造上配置足够的贯穿于结合面的剪切摩擦筋或锚固件将两部分连接起来, 是确保结合面能有效传力、并使新旧两部分能整体共同工作的关键。

江元盛提出加固结构的受力性能与一般未经加固的普通结构有较大的差异, 加固往往是在原结构不卸荷或卸去部分荷载的情况下进行的。因此, 加固结构属于二次受力结构。加固时原构件在已有荷载作用下已处于某一应力、应变水平( 第一次受力) , 而新加部分在新增荷载时, 即第二次加载下才开始受力, 所以新加部分的应力、应变滞后于原结构的应力、应变, 新旧结构不能同时达到应力峰值。

三、增大截面预应力加固技术的优势

鉴于目前加固工程中已经出现不再局限于单一的加固方法，例如本文介绍的增大截面预应力加固技术，就结合了增大截面加固法与预应力加固法，该加固方法相比较增大截面加固法与外加预应力加固法有较大的优势。

增大截面加固法的局限性：（1）承载力提高幅度不大；（2）对承载力提高幅度要求较高的加固工程，只能通过加大混凝土构件截面，限制了使用空间；（3）新旧结合面的连接部位，是其加固效果的薄弱环节；（4）施工过程需要湿作业。

外加预应力加固法的局限性：（1）体外预应力筋布置在构件的外侧，受外界环境的影响较大，容易受到锈蚀等;（2）防火耐高温性能是其普遍推广的限制因素；（3）体外预应力加固后整体结构的耐久性亟需提高。

针对上述两种加固方法的局限性，提出了增大截面预应力加固法，此种方法针对性的解决和完善了增大截面法和外加预应力加固法的缺陷： （1）加固构件承载力的提高基本不受原截面尺寸的限制，能有效的解决大跨度结构和类似抽柱后跨度增大的结构的加固工程；（2）加固后结构构件的整体性能好；（3）能大幅提高构件的承载能力，满足某些需要较大幅度提高承载力的情况；（4）通过增大合适的截面尺寸来提高预应力筋的防火耐高温性能；（5）有效的提高加固后构件的耐久性。

四、结语

增大截面预应力加固技术是对增大截面加固法和外加预应力加固法的改良，因此与此两种加固方法一样其适用性也非常广泛，可用于建筑结构、大跨度桥梁结构的维修与加固，特别适用于大跨度结构和抽柱后跨度增大的结构的加固改造设计，将会显著提高结构的安全性与耐久性，对今后的设计施工起到指导性的作用，具有很好的参考价值，综合经济效益将会十分显著。随着研究的逐步成熟完善，其应用和发展前景十分广阔。

参考文献：

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