[发明专利]双向预应力角钢板在线无破损加固矩形截面混凝土柱法

说明书

技术领域

本发明公开了一种混凝土柱加固方法，特别是指一种双向预应力角钢板在线无破损加固矩形截面混凝土柱法，属于混凝土施工方法技术领域。

背景技术

钢筋混凝土结构是目前工程实践中应用最为广泛的结构形式。由于施工质量差、建筑物使用功能改变、结构超载、暴露于恶劣环境等原因，有许多钢筋混凝土结构要进行加固补强。钢筋混凝土柱的加固方法包括：

增大截面加固法：

又称为外包混凝土加固法,是采用增大构件或建筑物的截面和配筋,以提高其强度、刚度、稳定性和抗裂性来满足构件正常使用要求的一种加固形式。增大截面加固法有四周外包、单面加厚和双面加厚等加固形式。外包的混凝土常采用支模浇捣,目前也常采用喷射混凝土法。喷射混凝土法工艺简单,施工方便,特别适用于复杂形状柱的表面。增大截面法对混凝土柱加固施工时,原柱已存在一定的压缩变形,而且收缩和徐变已然存在,因此，新加部分的应力应变必然滞后于原柱的应力应变,导致新旧柱不能同时达到应力峰值，若外载应力超过旧有混凝土柱的强度，旧有混凝土就会开裂破坏，新加固的混凝土也会随之破坏，加固就会失败。在新旧混凝土的结合面粘结可靠的前提下,新旧混凝土的应变增量会基本一致，但对于轴心受压柱,新旧混凝土之间存在着明显的应力重分布，导致新混凝土的受力滞后。

螺旋筋约束柱法：

其做法是用钢筋连续缠绕在混凝土柱体上成螺旋状,然后用高强度等级细石混凝土填塞、灌满,密实柱与螺旋筋之间的空隙,并将螺旋筋表面抹平,再用一定厚度的水泥砂浆抹光作为保护层。采用螺旋筋约束柱法可以提高混凝土柱的强度等级,从而达到加固柱子的目的。此法与加大截面法无明显的差异，螺旋筋由于是后加的，其受力存在滞后现象。

外包钢加固法：

是指在混凝土(方)柱的四角或两面包型钢的一种加固方法，分为干式外包钢与湿式外包钢两种形式。干式外包钢即将型钢直接外包于原柱上或在柱体与型钢之间填塞有水泥砂浆但无法保证结合面剪力的有效传递。湿式外包钢则采用在型钢和原柱间保留一定的缝隙,并在其中浇灌乳胶水泥砂浆或环氧砂浆使两者粘结在一起的方法进行加固。现多采用湿式外包钢的方式进行钢筋混凝土柱的加固。使用湿式外包钢加固混凝土柱,除了其外包钢与加固的旧混凝土柱能整体受力共同工作提高柱承载力外,外包钢柱形成整体的紧箍,对原混凝土起到部分约束作用,提高原混凝土抗压强度,也可以提高柱的承载力。外包钢加固法可显著提高加固柱的承载力,但其对混凝土横向变形约束不够，导致旧有混凝土的变形过大。

纤维增强聚合物加固法：

用聚合物纤维布对钢筋混凝土柱进行横向包裹的一种加固方法。聚合物纤维布对混凝土的约束作用与箍筋的约束作用类似,可使其包裹的混凝土处于三向受压状态下。聚合物纤维布的约束作用是一种被动约束,随着混凝土轴向力的增长,横向膨胀使聚合物纤维布产生环向伸长,从而达到侧向约束混凝土的目的。加固柱的内核芯混凝土受到箍筋与外包聚合物纤维布的双重约束作用,在混凝土达到峰值应力时仍有较好的变形性能。横向包裹聚合物纤维布加固混凝土柱可较大地提高柱的延性,但由于聚合物纤维布是一种各项异性的材料,其纤维方向的强度与弹模远大于其垂直纤维方向的强度与弹模,故其对加固柱的极限承载力提高幅度不大。

轴向预应力撑杆加固：

预应力撑杆加固法就是在混凝土柱子的一侧或两侧用长于柱子的型钢对柱子施加预顶升力,从而对混凝土柱子进行加固的方法。轴向撑杆的架设分担了原有混凝土柱子的部分受力，使原有混凝土柱部分卸载，存在的问题是新旧两部分受力不同步，预应力撑杆过长或受力过大还要对其实施横向加固，以确保其横向稳定性。

轴向预应力拉杆加固：

预应力拉杆加固方法是主要针对大偏心受压混凝土柱,在受拉区设置拉杆,以提高混凝土柱承载能力的一种加固方法。该方法存在的明显不足是，预应力拉杆加大了混凝土柱受压部分的压力，外置拉杆与混凝土柱中原有受拉钢筋的受力不同步，有可能出现梯次破坏。

横向预应力加固法：

施加环向预应力在作者申请的“预压应力钢护筒并植筋扩大断面加固混凝土柱法”专利中已有提及，该发明与现有技术相比较，其突出优点为：不损坏原有混凝土柱的结构，不降低混凝土柱的承载力；对原有混凝土柱施加适当环向预应力，确保了原有结构和加固结构层受力同步，使原有混凝土的受力由两向应力状态变为三向受力状态；既提高了柱的强度又提高了混凝土柱的刚度，确保了二者的协同工作。但其缺陷也不少：