浅议无粘结钢绞线体外预应力加固法

刘松石　王安

【摘要】本文详细介绍了无粘结钢绞线体外预应力加固法在某工程实例中薄腹梁加固的应用。

【关键词】无粘结钢绞线体外预应力

钢筋混凝土大梁由于使用功能改变，遭受外部潮湿侵蚀，温差过大，遭受灾害侵害及耐久性等原因，会出现超出设计规范允许值的结构裂缝，或造成承载能力不足，都应采取加固措施进行补强处理。

非预应力加固法为被动加固法（如加大截面加固法、外包钢加固法），要待大梁的变形继续增加以后才能逐渐起作用，所以加固以后裂缝宽度和挠度仍会继续增加。而无粘结钢绞线体外预应力加固法属于主动加固法，优点是见效快，随着预应力的施加，裂缝宽度随即变小，大梁产生反拱，原有钢筋的应力随即变小。

1.问题的引出

该工程建于一九五八年，为锯齿型排架结构单层厂房，采用预制钢筋混凝土薄腹梁，混凝土设计强度等级C28，钢筋均采用Ⅰ级钢。据调查，薄腹梁预制时为冬季施工，混凝土采用掺盐法施工 ；车间内湿度较大，温度较高，有腐蚀性气体产生。部分薄腹梁锈蚀裂缝严重，锈蚀裂缝位于梁下翼缘侧面，梁底钢筋以上混凝土胀坏，钢筋锈蚀严重，钢筋直径损失最大约1.5～2.0㎜，且与钢筋下部混凝土脱离，已不能共同工作，严重影响结构安全，须进行加固处理。

2.问题的解决

2.1关于计算

钢绞线数量的确定需通过强度计算。由于钢绞线与大梁砼没有粘结在一起，在每一截面上钢绞线的应变与截面其它部位的应变不符合平截面假定，所以达极限状态时钢绞线应力增量的计算变得相当复杂，除利用截面上的轴向力平衡和弯矩平衡二个静力平衡条件外，还要利用下述变形协调条件：两锚固端之间钢绞线的总伸长值与钢绞线同高度处截面纤维的总伸长值相等。通常需根据钢绞线的形状和荷载的作用形式及截面的刚度曲线，利用积分的方法计算。

考虑到加固构件的数量有限，而且钢绞线用量在整个加固费用中所占比例不是很大，所以可采用保守的近似计算方法。计算中，可以假定达极限状态时钢绞线的应力即为施加预应力时的张拉控制应力，即假定钢绞线的应力增量值与预应力损失值相等。于是便可以象普通钢筋砼大梁一样作正截面和斜截面的强度计算。经计算，梁两侧配置7束直径15.0高强低松弛fptk=1860N/mm2级钢绞线，张拉控制应力取0.5fptk=0.5×1860N/mm2=930N/mm2.

2.2施工

1）在梁底加可靠支撑，保障结构和施工安全；对钢筋进行除锈，在薄腹梁下翼缘侧面采用粘帖钢板的方法作为侧模，并用封缝腻子将缝隙封闭好。在侧模内灌入无收缩灌浆料至原截面，并认真养护。

2）在梁的两端设置锚板，锚板与混凝土连接的界面均打磨清扫干净，用结构胶粘结。见图1

3）安装已定长下料缠绕阻燃布制作完成的预应力索和锚具，按施工方案分级进行张拉，梁两侧的预应力筋应同步成对张拉，以免出现平面弯曲。

4）张拉完成后，用砂轮切割机切除端部外伸的钢绞线，对锚固钢件和锚具等涂防锈漆。

5）对所有外露的索及节点全部喷涂防火涂料。

本工程已过去五年有余，目前使用情况良好，未发现异常情况。

3、无粘结钢绞线体外预应力加固法的优点

1）由于钢绞线的强度高，当需要拉杆承受较大内力时，材料面积也不需要很大，施工起来比较方便。

2）由于张拉应力高，预应力损失所占比例小，所以长期预应力效果好。

3）端部锚固有现成的夹具可以利用，安全可靠，不需现场烧电焊，适用范围广。

4）钢绞线的柔性好，很容易形成设计形状，施工起来方便。

5）由于钢绞线的长度长，可以采用连续跨加固，加强了结构的整体性。

6）施工速度快，而且不受气温影响。

7）大梁加固后对房屋净高影响不大。

8）由于原有大梁的强度可以充分利用，而且只需要对大梁本身进行加固，所以加固费用比较低。

9）由于无粘结钢绞线在转折点处的摩擦力较小，可以采用千斤顶纵向张拉，这样可减少张拉工作量，而且张拉值容易控制。

10）由于无粘结钢绞线的防腐性能较好，在外观要求不高的情况下，可采取简单的防腐措施，施工比较方便。

11）钢絞线储存方便，不会锈蚀。

12）钢件用量少。

4、结语

本文介绍了无粘结钢绞线体外预应力加固过程。实践证明，无粘结钢绞线体外预应力加固法是一种很好的加固梁等构件的方法，为类似工程提供了参考。

参考文献：

[1] GB 50010-2002 混凝土结构设计规范[S] 中国建筑工业出版社

[2] GB 50367-2006混凝土结构加固设计规范[S] 中国建筑工业出版社