预应力技术在钢筋混凝土结构加固施工中的应用研究

吴文龙

摘 要 本文针对预应力技术在钢筋混凝土结构加固施工中的应用要点，立足工程案例，先对预应力加固技术的原理进行分析，接着探讨了此项技术在钢筋混凝土结构加固施工中的应用要点。分析结果表明，在钢筋混凝土结构加固施工中，采用预应力技术，不但施工方便、经济，而且加固效果好，可大幅度提升原结构的受弯承载力和受剪承载力，保证钢筋混凝土结构的稳定性，值得大范围推广应用。

关键词 预应力技术;钢筋混凝土;结构加固;卸载架

引言

钢筋混凝土是目前建筑领域常用的施工材料，但是随着使用年限的增加，钢筋混凝土结构会发生不同程度的破坏，结构性能或材料会发生不同程度的退化，致使一些结构或者构件发生损伤。另外，新建结构受到设计不合理、施工管理不严格、使用功能变更、自然因素的影响等都会使钢筋混凝土结构或构件处于“病态”而需要进行加固、补强、改造。预应力技术是钢筋混凝土结构加固施工中常用的技术，具有操作简单，耗时少，加固效果好等优势，具有良好的发展前景。同时，对于后续需要二次改造的结构或构件，其拆卸较为方便，可逆性较好。基于此，开展预应力技术在钢筋混凝土结构加固施工中的应用研究就显得尤为必要[1]。

1工程概述

某建筑工程项目总建筑面积为1.84万㎡，主楼呈现梭形，主体结构都是钢筋混凝土框架剪力结构。施工至8层时，现场质量监理检查发现，很多梁都出现了不同程度的裂缝，经过一系列检测及验算分析之后，发现问题梁构件混凝土强度检测结果仅达到C20，严重低于设计强度C35的要求，且部分梁纵向受力钢筋遗漏，未严格按照设计图纸配筋进行施工。为保证结构的安全性，且避免增大截面加固法对建筑净高及外观产生影响，设计院分析比选后，采用外加预应力技术进行加固处理，效果显著，值得推广应用。

2预应力加固技术的原理

预应力加固技术是目前钢筋混凝土结构加固中比较常用的技术，具有操作简单、加固效果好等优势，其加固原理是对钢筋混凝土结构发生破坏的位置，施加一定的预应力，改造原钢筋混凝土结构的内力分布，从而降低发生结构破坏钢筋混凝土的水平应力。既能和建筑工程原有钢筋混凝土结构相互联合共同作用，也可以提升钢筋混凝土结构加固之后的总体承载力。可在不改变结构高度和影响结构使用性能的基础上，钢筋混凝土的抗剪承载力，改善结构性能。因为，通过预应力加固技术能够有效抵消不分荷载和负载弯矩，缩小裂缝，甚至完全闭合，加过效果非常显著，值得大范围推广应用[2]。

3预应力技术在钢筋混凝土结构加固施工中的应用

3.1 预应力筋张拉

预应力张拉是预应力加固技术在钢筋混凝土加固中应用的关键环节，按照张拉方法的不同，分为千斤顶张拉、横向收紧张拉、竖向张拉、电热张拉等方法。其中千斤顶张拉是最常用的预应力筋张拉方法，而且成本比较低，在预应力筋的顶端布置千斤顶，进行张拉锚固，和预应力施工技术的步骤基本相同。横向收紧张拉需要在预应力筋的两端同时张拉和锚固，需要用到扳手、螺栓等工具，促使加固筋从直变曲，形成拉伸应变，具体的应用工艺如图1所示：

竖向张拉法分为竖向收紧张拉和竖向顶撑张拉。竖向收紧张拉通过带钩的收紧螺栓在穿过带加肋的钢肢后，被钩在加固筋上（拉杆的初始形状可以是直线的，亦可以是曲线的），拧动收紧螺栓的螺帽时加固筋即向下移动，使其由直变曲或增加曲度，从而处于预应力状态，如图2所示。

电热张拉法也是预应力加固中比较常用的张拉方法，在张拉过程中，对加固筋通电流，促使加固筋发热伸长，达到设计要求之后，再切断电源，进行两端锚固[3]。

3.2 预应力筋锚固

预应力筋锚固也是预应力加固技术的核心环节，锚固效果对钢筋混凝土加固质量的影响非常大，常用的锚固方法有U形钢管锚固、高强度螺栓摩擦黏结锚固、焊接黏结锚固等。其中U形钢板锚固应用范围比较广，主要在锚固之前，先去除梁端头的混凝土保护层，清理干净后，涂抹环氧树脂砂浆，再将和梁相同宽度的U形钢管卡在环氧砂浆上和加固筋进行焊接，完成锚固操作。高强度螺栓摩擦黏结锚固是在原钢筋混凝土结构需要加固的位置先钻出和螺栓直径相同的孔，并在钢板和原梁之上，涂抹一层环氧树脂，实现高强度螺栓和钢板锚固的紧密连接。焊接黏结锚固的施工工艺是利用原梁上部分区段内应力较小的受力钢筋（如钢筋反弯点处），把加固筋焊接在原筋的这些部位上，并用环氧树脂胶将加固筋黏结在斜向的沟槽内。

3.3 施工注意事项

施工进场后应仔细阅读相关设计资料，根据现场实际情况，制定相应的施工组织方案。对采用的预应力筋、锚具、垫块等做好施工前的准备，同时根据设计图纸进行现场定位放样，包括预应力筋的位置、垫块位置及锚固点的位置。最后，按照设计图纸要求的方式进行现场开槽及预应力筋安装及张拉。不同的张拉方式应注意其施工过程质量的把控，体外预应力张拉方式较多，不同工艺有其侧重点，应予以区分。施工时应注意以下几点：预应力筋安装前应检查其规格尺寸是否满足设计图纸要求，确认无误后方可施工。固定端和张拉端采用粘贴形式的，应待环氧树脂胶或环氧砂浆固化后方可进行张拉施工。当采用千斤顶张拉时，应保证张拉施工力同步，且应力均匀一致。张拉过程对张拉量实时控制，防止被张拉构件侧向失稳或发生扭转。当采用横向或竖向拉张法时，拉杆应在施工现场调直，然后与钢托套、锚具等部件进行装配。张拉时，应以同规格的扳手同步拧紧，张拉量达到要求时，宜用点焊将拉紧螺栓的螺帽固定，并切除螺杆伸出螺帽以外的部分。张拉控制应力应严格按照设计要求进行。当采用钢绞线作为预应力加固筋时，张拉后应采用砂轮锯等机械方法对超长筋进行切割。张拉后应对预应力加固筋、锚具、垫板等加固材料进行防护处理[4]。

3.4 施工质量验收

预应力拉杆锚固后，其实际建立的预应力值与设计规定的检验值之间相对偏差应不超过5%。当采用钢丝束作为预应力筋时，其钢丝断裂、滑脱的数量严禁超过每束一根。预应力筋锚固后多余的外露部分应用机械方法切除，外露长度不宜小于25mm。

4结束语

综上所述，本文结合理论实践，分析了预应力技术在钢筋混凝土结构加固施工中的应用，分析结果表明，钢筋混凝土结构受到的影响因素比较多，因此，在施工中难免会发生质量问题，拆除重建需要消耗大量的成本，工期也不允许。为保证施工质量，需要进行加固处理，预应力加固技术，具有操作简单、施工效率高、加固效果好等优势，可满足钢筋混凝土结构加固的要求，值得大范围推广应用。

参考文献

[1] 杨文安.预应力鋼筋混凝土管桩在水闸除险加固工程中的应用分析[J].建材与装饰，2018（29）：293-294.

[2] 叶伟彪.预应力钢筋混凝土管桩在水利工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018（18）：4364.

[3] 丁新东，曹新明，尚茂，等.混凝土结构加固技术在工程中的应用研究[J].工程技术研究，2019，4（3）：56-57.

[4] 王亚伟，杨战争.钢筋混凝土结构加固技术分析及在实际工程中的运用[J].丝路视野，2018（20）：118.