[发明专利]预应力先张法和后张法联合加固混凝土受弯构件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程及建筑工程技术，具体涉及预应力先张法和后张法联合加固混凝土受弯构件的方法。

背景技术

目前，预应力加固桥梁所采用的施工方法为后张法，即通过两端锚头所施加压力的传递，对混凝土桥梁受拉边产生预压应力。所采用的预应力钢筋有：高强钢丝束（包括钢绞线）（市售产品名称）、钢丝绳、钢丝或其它高强粗钢筋或型钢。预应力钢筋有布置在构件体外的，有布置在构件体内的。布置在体外时，要么直接对预应力钢筋包裹保护，要么用混凝土或砂浆覆盖，布置在体内时通过钻孔布索，张拉后灌水泥浆保护。通常对于横截面是T形、箱形、工字形的混凝土桥梁适合用钢丝束或粗钢筋作为预应力钢筋，布置在原构件体外，张拉后可直接包裹或覆盖保护。而对于构件受拉边是大平面的板式结构（受弯构件）、箱梁的板底或腹板局部受拉面，则适合采用分散于平面布置的钢丝、钢丝绳或细钢筋作为预应力筋，一般布置在原构件体外，张拉后用砂浆覆盖。

申请号为200610012294.5的专利申请文件提供了预应力钢丝绳抗弯加固混凝土结构及其加固方法，以及论文<预应力高强钢丝绳抗弯加固钢筋混凝土梁的理论分析，土木工程学报，2007年40卷12期>阐述的方法是在构件的受拉边设置锚座，采用多根高强钢丝绳（市售产品名称）作为预应力筋，张拉锚固后，采用高强聚合物砂浆（市售产品名称）覆盖4～5cm。该方法的高强聚合物砂浆主要是起保护钢丝绳的作用，砂浆层本身没有受到预压应力，而又位于受拉边缘，在加固后的荷载作用下，砂浆层所受拉应力最大，因此对砂浆层的抗拉强度要求高，这种高强的砂浆材料的价格为普通高强度砂浆的6倍左右，而且只能由厂家生产成成品，不能工地配制，加固成本较高，难予广泛应用。

发明内容

为克服现有相关技术的不足，本发明提供一种预应力先张法和后张法联合加固混凝土受弯构件的方法。

本发明目的具体通过下述技术方案得以实现：

（1）锚座加工及固定：根据受力需要设计加工锚座，将锚座固定于混凝土受弯构件受拉面的两端，并对混凝土受弯构件进行表面粗糙处理；

（2）预应力钢丝的张拉与锚固：穿预应力钢丝于锚板，钢丝一端固定，另一端张拉，对称逐根张拉所有预应力钢丝并锚固，对混凝土粗糙处理面进行清洁后，喷涂界面剂层，喷涂厚度按产品要求；

（3）砂浆层敷设：按界面剂产品喷涂后的时间要求，在所述界面剂层上分层喷射或涂抹砂浆层；

（4）预应力钢丝放张：待砂浆层养护达到强度后，根据受力需要及粘结面剪切强度要求，从锚座两端对称间隔放张部分钢丝或全部钢丝，利用先张法传力原理对混凝土受弯构件受拉边和砂浆层施加压应力。

由于砂浆层储备了压应力，可承受一定的拉应力，从而无需采用价格昂贵的高强聚合物砂浆。

所述步骤（1）锚座采用厚钢板，由锚板、垫板和加劲板组成，按受力需要设计钢丝间距及钢丝直径，加工好锚座，加劲板主要是起保证锚座的刚度、传递和扩散锚板及垫板应力作用的。锚座垫板通过植筋螺栓和环氧树脂粘结胶固定于原受弯构件受拉面的两端，穿钢丝前需对混凝土受弯构件结合面进行粗糙处理；

混凝土受弯构件为板式受弯构件、箱形梁底板受拉边或箱形梁腹板受拉边，这种结构高度小、无空间布置其它预应力钢束。

所述步骤（2）界面剂层采用亲水性的环氧类界面剂，其粘结剪切破坏为混凝土内聚破坏；预应力钢丝采用直径为3mm～5mm的高强低松弛钢丝（市售产品名称）。

张拉预应力钢丝可采用千斤顶纵向张拉，对称逐根张拉钢丝并锚固；锚固一般采用墩头锚或锥形锚，也可采用其他类似形式的纵向张拉方法和锚固方法。

所述步骤（3）砂浆层采用M30以上的普通高强度水泥砂浆，砂浆层的厚度为4cm～5cm。

水泥砂浆中也可添加纤维丝和增强粘结性、早强性的添加剂，以方便施工，具体添加量根据产品说明而定。

所述步骤（2）喷涂界面剂层的厚度为界面剂产品要求的厚度，根据界面剂层产品喷涂后的时间要求进行步骤（3）操作。

所述步骤（4）施加预应力方法为先张法和后张法结合。

由于近些年来混凝土界面剂品种增多，粘结强度也大大提高，可作为老混凝土与新混凝土或砂浆结合面的可靠粘结剂，这类粘结剂是亲水性的环氧类界面剂，要求此类界面剂在作结合面剪切强度试验时，不会发生界面剂本身破坏，而是发生混凝土表面的内聚破坏，当然结合面的剪切强度还与被加固构件混凝土表面处理的粗糙度有关。