本發(fā)明涉及混凝土梁的加固技術(shù)。

背景技術(shù)：

混凝土梁由于作用荷載的隨機(jī)性、材料強度的離散性、計算假定的近似性、制造與施工質(zhì)量的分散性以及在使用過程中周圍環(huán)境、使用功能改變和損傷累積等因素的影響，會發(fā)生結(jié)構(gòu)材料劣化、混凝土開裂、保護(hù)層剝落、鋼筋銹蝕等病害，甚至使構(gòu)件喪失其原有承載力，影響結(jié)構(gòu)的正常使用壽命。同時，隨著時間的推移，大量的混凝土梁正在發(fā)生老化、開裂、銹蝕、碳化等現(xiàn)象，這些問題對結(jié)構(gòu)的安全性、適用性及耐久性產(chǎn)生了很大的影響。據(jù)估計，在21世紀(jì)中期我國將出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)加固維修高潮，并將持續(xù)很長一段時間，每年所需維修費用可能高達(dá)數(shù)千億元之多。面對日益艱巨的危舊混凝土梁的加固任務(wù)，尋找一種快速、有效、可靠的加固方法已成為亟待解決的問題。

本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)應(yīng)力鋼絲束與碳纖維布組合加固混凝土梁的方法。

本發(fā)明是預(yù)應(yīng)力鋼絲束與碳纖維布組合加固混凝土梁的方法，其步驟為：

（1）根據(jù)即將加固的混凝土梁（1）裂縫的實際情況，初步確定加固方案；

（2）準(zhǔn)備好加固混凝土梁（1）所需要的材料、工具以及設(shè)備；

（3）標(biāo)記出混凝土梁（1）中性軸的位置，并在中性軸線上轉(zhuǎn)2個貫穿孔（2），每個貫穿孔（2）的位置分別距離混凝土梁（1）端5到10cm左右，貫穿孔（2）的尺寸根據(jù)所用鋼絲束（3）的直徑來確定；然后將貫穿孔（2）清掃干凈；

將鋼筋螺桿（4）穿在鋼絲束（3）上，在混凝土梁（1）帶貫穿孔（2）的每個面上配置3根鋼筋螺桿（4），然后將鋼絲束（3）穿過貫穿孔（2）；

將每個面上配置的3根鋼筋螺桿（4）分別擺放在距離混凝土梁（1）端四分之一跨長的位置以及二分之一跨長的位置，并張拉鋼絲束（3），使鋼絲束（3）產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，并將鋼絲束（3）的兩端鎖住，使鋼絲束（3）形成一個環(huán)形；

（4）將混凝土梁（1）的底面進(jìn)行清掃除塵處理；

并使用設(shè)備頂升混凝土梁（1），至混凝土梁（1）底面的裂縫完全閉合為止；

然后使用設(shè)備張拉碳纖維布（5），使其產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，并用黏結(jié)劑將碳纖維布（5）粘貼在混凝土梁（1）的底面；

（5）為防止預(yù)應(yīng)力損失，用腹板（6）束縛住預(yù)應(yīng)力碳纖維布（5），并通過螺栓（7）將腹板（5）與對應(yīng)的鋼筋螺桿（4）固定牢固；

（6）移去頂升設(shè)備以及張拉設(shè)備，并對加固部位進(jìn)行防腐防火處理。

本發(fā)明的有益效果，通過獨特的加固方式，解決了危舊混凝土梁的加固問題，保障了結(jié)構(gòu)的安全性、適用性以及耐久性。而且，鋼絲束在貫穿孔處，不僅能提供沿中性軸方向的水平分力，而且還能夠提供垂直于中性軸并指向混凝土梁底面的豎向分力；水平分力能夠為混凝土梁提供軸向壓力，有效地約束了混凝土梁底部裂縫的發(fā)展；豎向分力能夠為混凝土梁提供彎矩，有效地減弱了混凝土梁跨中的彎矩。不僅如此，預(yù)應(yīng)力鋼絲束上的鋼筋螺桿，通過混凝土梁底部的腹板，能為梁式結(jié)構(gòu)提供向上的拉力，減小混凝土梁所受的剪力。而且，預(yù)應(yīng)力碳纖維布通過黏結(jié)劑的粘貼以及腹板的約束，能夠有效地與混凝土梁協(xié)同工作，對混凝土梁的加固起到顯著的效果。

附圖說明

圖1是預(yù)應(yīng)力鋼絲束與碳纖維布組合加固混凝土梁的方法示意圖，附圖標(biāo)記及對應(yīng)名稱為：混凝土梁1，貫穿孔2，鋼絲束3，鋼筋螺桿4，碳纖維布5，腹板6，螺栓7。

具體實施方式

本發(fā)明是一種預(yù)應(yīng)力鋼絲束與碳纖維布組合加固混凝土梁的方法，其步驟為：

（1）根據(jù)即將加固的混凝土梁（1）裂縫的實際情況，初步確定加固方案；

（2）準(zhǔn)備好加固混凝土梁（1）所需要的材料、工具以及設(shè)備等；

（3）標(biāo)記出混凝土梁（1）中性軸的位置，并在中性軸線上轉(zhuǎn)2個貫穿孔（2），每個貫穿孔（2）的位置分別距離混凝土梁（1）端5到10cm左右，貫穿孔（2）的尺寸根據(jù)所用鋼絲束（3）的直徑來確定。然后將貫穿孔（2）清掃干凈。將鋼筋螺桿（4）穿在鋼絲束（3）上，在混凝土梁（1）帶貫穿孔（2）的每個面上配置3根鋼筋螺桿（4），然后將鋼絲束（3）穿過貫穿孔（2）。將每個面上配置的3根鋼筋螺桿（4）分別擺放在距離混凝土梁（1）端四分之一跨長的位置以及二分之一跨長的位置，并張拉鋼絲束（3），使鋼絲束（3）產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，并將鋼絲束（3）的兩端鎖住，使鋼絲束（3）形成一個環(huán)形；

（4）將混凝土梁（1）的底面進(jìn)行清掃除塵處理。并使用設(shè)備頂升混凝土梁（1），至混凝土梁（1）底面的裂縫完全閉合為止。然后使用設(shè)備張拉碳纖維布（5），使其產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，并用黏結(jié)劑將碳纖維布（5）粘貼在混凝土梁（1）的底面；

（5）為防止預(yù)應(yīng)力損失，用腹板（6）束縛住預(yù)應(yīng)力碳纖維布（5），并通過螺栓（7）將腹板（5）與對應(yīng)的鋼筋螺桿（4）固定牢固；

（6）移去頂升設(shè)備以及張拉設(shè)備，并對加固部位進(jìn)行防腐防火處理。

其中，鋼σ束需要張拉的預(yù)應(yīng)力應(yīng)滿足下式：

(a)

(b)

(c)

(d)

式中：

F-鋼絲束需要張拉的預(yù)應(yīng)力；

F_x-鋼絲束在貫穿孔處沿中性軸方向的水平分力；

F_y鋼-鋼絲束在貫穿孔處沿垂直于中性軸方向并指向混凝土梁底面的豎向分力；

q-混凝土梁上所受的均布力；

l-混凝土梁的跨長；

A-混凝土梁的橫截面積；

W-混凝土梁的截面抵抗矩；

[σ_t]-《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》所規(guī)定的混凝土抗拉強度設(shè)計值；

b-混凝土梁截面的寬度；

h-混凝土梁截面的高度；

E-混凝土梁內(nèi)縱筋的彈性模量；

[ω]-《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》所規(guī)定的受彎構(gòu)件的撓度限值；

實施例：已知一根混凝土梁的跨長l為4.5m，梁的截面寬度b為0.3m，截面高度h為0.45m，混凝土強度等級為C40，其抗拉強度設(shè)計值[σ_t]為1710kN/m²，混凝土梁內(nèi)縱筋為HRB400，其彈性模量E為2×10⁸kN/m²，該混凝土梁上所受的均布力q為6kN/m，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》所規(guī)定的受彎構(gòu)件的撓度限值[]為，鋼絲束需要張拉的預(yù)應(yīng)力F為100kN，鋼絲束在貫穿孔處沿中性軸方向的水平分力F_x為80kN，鋼絲束在貫穿孔處沿垂直于中性軸方向并指向混凝土梁底面的豎向分力F_y為60kN。

滿足條件。