体外预应力加固钢筋混凝土吊车梁张拉施工监控

樊振华

1 概述

体外预应力技术是将预应力钢筋置于结构构件之外，对结构构件之外的预应力钢筋施加预应力的一种预应力法，属于后张法无粘结预应力体系中的一种。一般的布筋形式有折线型或直线型。该技术用于加固钢筋混凝土简支梁，具有如下优点:1)体外预应力技术所需设备简单，人力投入少，施工工期短，经济效益明显;2)由于预应力筋的位置在梁外，减少了施工过程中的摩擦损失且更换预应力筋方便易行;3)对原结构损伤小，基本不影响梁下净空;4)加固安全可靠，预应力筋保养检查方便。

2 体外预应力加固原理

体外预应力加固混凝土简支梁时，体外力筋多设计为折线型，梁中间部分布置在腹板两侧靠近梁底，在距梁端一定距离处向上弯起，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合一次超静定结构体系。下撑式拉杆加固梁的机理是对原梁施加了一组自平衡力系，这一自平衡力系在原梁中产生了与外荷载内力相反的内力，抵消了部分外荷载，即被加固构件除了受到外荷载作用效应外，还受到拉杆反向荷载产生的附加效应，原构件由受弯构件转化为偏心受压构件，改变了原结构内力特征，从而提高了构件的承载能力。被加固构件的受力可按结构力学方法分析，拉杆与转向处的摩擦忽略不计，根据静力平衡条件可求出被加固构件各截面附加内力效应。张拉预应力作用在被加固梁上，该梁仍承受着荷载内力(M0，V0)，张拉预应力筋在原梁上产生预应力内力(Mp，Vp，Np)，基本与荷载内力相反，实际起到卸荷作用。

3 体外预应力加固设计实例

某厂由于生产工艺要求，拟将一台额定起重量为10 t的检修吊车更换为16 t/3.2 t的吊车。额定起重量的增加直接导致钢筋混凝土T形吊车梁上竖向可变荷载增大，因此采用体外预应力方法对钢筋混凝土吊车梁进行加固。

为尽可能减少对生产的影响，采用对钢筋混凝土T形吊车梁采用下撑式预应力的钢拉杆进行加固。体外预应力筋面积的确定以控制混凝土梁底裂缝宽度为据，转向块位置根据弯矩包络图，以弯矩最大值减小至2/3为准。预应力筋采用两根φ20(As=628 mm2)的Ⅱ级钢。采用横向收紧器将梁底平行底拉杆向中心拉拢，以产生预应力，横向收紧量计算为90 mm。另外，为保证施工中采用人力便于对预应力筋进行预张紧，施工中将钢筋在梁跨中截断，中间采用花篮螺栓对接，通过扭动花篮螺栓施加预应力。

4 张拉施工监控过程

吊车梁加固预应力钢拉杆张拉全过程进行监控。预应力拉杆内应力的控制，采用在拉杆控制位置粘贴应变片的方法进行。施工时通过CM-1A-10静态应变仪采集预应力拉杆的应变读数，避免出现拉杆受力不均，在出现问题时及时调整，使拉杆内应力在开始张拉直至达到控制应力的整个过程处于完全严密监控之中，确保施工质量和施工安全。现场对8根吊车梁预应力钢拉杆的施工均进行监控。监控时将每根吊车梁的张拉过程分为8个阶段，在每个阶段结束时，通过应变仪读数，以确定吊车梁两侧的钢拉杆内的应变是否均匀对称。钢拉杆的预应力通过梁下的两个横向收紧器施加。钢拉杆上应变片粘贴及监测数据采集简图见图1，北1号各吊车梁钢拉杆监控过程各阶段数据结果见表1，文中仅给出北1号吊车梁预应力钢拉杆张拉监控各阶段数据结果，其他吊车梁数据与该梁规律一致。

图1 应变片粘贴及监测数据采集简图

表1 北1号吊车梁预应力钢拉杆张拉监控各阶段数据结果 με

由测试数据可知，各吊车梁预应力钢拉杆在张拉过程中，吊车梁两侧拉杆应变增加基本对称均匀，预应力增长稳定，传力可靠，满足方案设计意图，达到了设计要求。

5 结语

本文通过对钢筋混凝土梁体外预应力施加过程进行全程施工监控，可以直观的看到梁两侧预应力钢筋的加力过程，梁两侧拉杆应变增加基本对称均匀，预应力增长稳定，传力可靠，满足方案设计意图，达到了设计要求。该批钢筋混凝土吊车梁经采用体外预应力加固后，投入使用至今近三年，使用状况良好，受到了业主的好评。

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