專利名稱：一種采用預應力索加固鋼筋混凝土柱的裝置及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及ー種用于采用預應カ索對鋼筋混凝土裝置，涉及土木工程結(jié)構(gòu)加固與改造、預應カ施工等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是國內(nèi)外應用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，由于設計、施工缺陷，各類損傷或提升使用要求等原因，大量的工程結(jié)構(gòu)需要進行加固。常用的混凝土柱加固方法有擴大截面法、外包鋼法、外貼纖維布法、高強鋼絞線聚合物砂漿面層法。擴大截面法受カ明確，但對柱截面尺寸改變較大，且需要澆筑作業(yè)，施工復雜；外包鋼加固法成本較高，且需要防銹處理，需后期維護；外貼纖維布法加固效果好，但存在對構(gòu)件表面平需打磨處理、纖維高強度不能充分利用、成本高的缺點；高強鋼絞線聚合物砂漿面層法施工簡單，加固效果 好，但存在成本過高、鋼絞線強度不能充分利用的缺點。針對高性能纖維和高強鋼絞線強度不能充分利用的缺點，業(yè)界進行了預應カ加固技術(shù)的探索，發(fā)明了預應カ包裹纖維布技木，但設備較大，使用不便、機械費用高，對混凝土表面平整度仍有較高要求等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種高強鋼絞線、高性能纖維等材料加固柱時存在強度不能充分利用的缺點，找到ー種施工方便、成本低的預應カ加固方法；降低對混凝土柱表面的處理要求。預應カ施加過程中有較低的預應カ損失。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種采用預應カ索加固鋼筋混凝土柱的裝置，包括混凝土柱及與混凝土柱端部相連的梁板，通過纏繞在混凝土柱外側(cè)的預應カ索施加橫向變形使預應カ索產(chǎn)生預拉力，帶有螺紋孔的弧形鋼條和對混凝土柱產(chǎn)生約束力的約束鋼條通過混凝土柱施加橫向變形的加載螺桿固定，在所述混凝土柱的每ー側(cè)至少設有ー個由弧形鋼條、約束鋼條和加載螺桿組成的部件。本發(fā)明中所述預應力索的纏繞方式為雙向螺旋對稱纏繞，預應カ索的水平夾角在O 90。，間距在IOcm以內(nèi)。本發(fā)明中所述由弧形鋼條、約束鋼條和加載螺桿組成的部件沿混凝土柱四周對稱設置，數(shù)量可為4 10組。本發(fā)明中所述加載螺桿長度為2 5cm。一種采用預應カ索加固鋼筋混凝土柱的裝置的使用方法，包括以下步驟
(a)首先在弧形鋼條內(nèi)穿過加載螺桿定在約束鋼條上；
(b)采用均勻?qū)ΨQ雙螺旋的方式來纏繞預應カ索、所述預應力索與混凝土柱表面接觸部位角部，預先粘貼豎向膠條，預應力張拉后去除；預應カ索端部錨固在梁板中；
(C)隨著加載螺桿逐漸擰迸，加載螺桿將弧形鋼條頂出，鋼條代動預應カ索產(chǎn)生水平橫向變形，產(chǎn)生拉力；對稱施加預應カ保證對柱各面的約束カ基本均勻；(d)張拉完成后，預應カ大小可根據(jù)預應力索伸長量確定，増加抹灰面層保護預應カ索和增加對混凝土柱的約束。本發(fā)明的效果和益處是
該發(fā)明的裝置和方法實現(xiàn)了高強度筋材強度的充分利用，同常規(guī)加固方法相比，増加了約束力，提高了承載能力。通過對雙螺旋纏繞預應カ索傾角的變化，預應カ索不僅可以提供水平約束カ，而且可以提供部分縱向拉力，提高偏心受壓承載能力。同擴大截面法相比，施工簡單，對截面尺寸的影響較小。


圖I是本發(fā)明雙螺旋纏繞預應カ索加固后的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是矩形截面柱加固后的橫截面圖。圖3是矩形截面柱加固后的又ー橫截面圖。圖4是矩形截面柱加固后的又ー橫截面圖。圖5是圓形截面柱加固后的橫截面圖。圖6是圓形截面柱加固后的又ー橫截面圖。圖1-6中(I)預應カ索；(2)弧形鋼條；(3)約束鋼條；(4)加載螺桿；(5)混凝土柱；(6)梁板。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進ー步說明。一種采用預應カ索加固鋼筋混凝土柱的裝置，混凝土柱5及與混凝土柱5端部相連的梁板6，通過纏繞在混凝土柱5外側(cè)的預應カ索I施加橫向變形使預應カ索I產(chǎn)生預拉力，帶有螺紋孔的弧形鋼條2和對混凝土柱5產(chǎn)生約束カ的約束鋼條3通過混凝土柱施加橫向變形的加載螺桿4固定，在所述混凝土柱5的每ー側(cè)設有ー個至三個由弧形鋼條2、約束鋼條3和加載螺桿4組成的部件。本發(fā)明中的預應カ索I的纏繞方式為雙向螺旋對稱纏繞，預應力索I的水平夾角在O 90°，間距在IOcm以內(nèi)，根數(shù)和截面面積根據(jù)提高承載カ要求確定。預應カ索I上下端可采用砂漿、結(jié)構(gòu)膠等錨入柱兩端的梁板6中。本發(fā)明中由弧形鋼條2、約束鋼條3和加載螺桿4組成的部件沿混凝土柱5四周對稱設置，數(shù)量可為4 10組，通過對纏繞在柱外側(cè)的預應カ索I施加橫向變形使其產(chǎn)生預拉力，提供的反力對柱增加約束提高其承載力。本發(fā)明可應用于軸心受壓和偏心受壓柱的加固，偏心受壓柱加固時，預應力索的纏繞角度大于45°。柱橫截面形狀可以是圓形、矩形、方形、橢圓形等任意形狀。一種采用預應カ索加固鋼筋混凝土柱的裝置的使用方法，包括以下步驟
(a)首先在弧形鋼條2內(nèi)穿過加載螺桿4定在約束鋼條3上。(b)采用均勻?qū)ΨQ雙螺旋的方式來纏繞預應カ索I、預應カ索I與混凝土柱5表面接觸部位角部，預先粘貼豎向膠條，預應力張拉后去除；預應カ索I端部錨固在梁板6中。(c)隨著加載螺桿4逐漸擰進，加載螺桿4將弧形鋼條2頂出，鋼條代動預應力索I產(chǎn)生水平橫向變形，產(chǎn)生拉力；對稱施加預應カ保證對柱各面的約束カ基本均勻。(C)張拉完成后，預應カ大小可根據(jù)預應力索伸長量確定，増加抹灰面層保護預應力索I和增加對混凝土柱5的約束。如圖所示，根據(jù)設計約束要求選定裝置組數(shù)(Γ10組)和安裝位置對稱布置在混凝土柱5周圍，內(nèi)側(cè)約束鋼條3上下端也可錨固在混凝土柱5上、下端的梁板6內(nèi)；將預應力索I 一端用砂漿或結(jié)構(gòu)膠錨固在梁板6中，混凝土柱5上下端均可；然后按設計傾角貼近混凝土柱5纏繞在混凝土柱5外側(cè)，纏繞至混凝土柱5另一端后，將預應力索植入梁板6中，兩端錨固應牢固。對于預應カ索I與混凝土柱5表面直接接觸的轉(zhuǎn)折部位，為減小摩擦損失，預應カ索I纏繞前可在混凝土柱5表面縱向粘貼膠帶，錨固部位達到設計強度后，對稱旋入加載螺桿4;，可先從混凝土柱5中部標高位置對稱旋入，然后兩側(cè)。當所有加載螺桿4，均達到設計位置后，外側(cè)抹水泥砂漿。本發(fā)明是對強度不能充分利用的高強筋材采用施加預應カ的方法，改變常規(guī)機械張拉所需要的支架和設備，直接采用以柱表面做反力指點，采用施加橫向變形的方法施加預拉カ；為施加預應カ后增加對原柱的約束，設置了縱向約束鋼條3，具體做法為在弧形鋼條2內(nèi)穿過加載螺桿4，頂在約束鋼條3上，隨著加載螺桿4逐漸擰進，加載螺桿4將外部鋼條2頂出，鋼條帶動預應力索I產(chǎn)生水平橫向變形，產(chǎn)生拉力，加載螺桿4長度可設置2 5cm。采用均勻?qū)ΨQ雙螺旋纏繞預應カ索I、對稱施加預應カ保證對柱各面的約束カ基本均勻，每個柱沿周長可對稱設置Γ8組鋼板螺桿裝置。預應カ索I同粘貼碳纖維布相比，不需要對表面進行磨光處理。預應カ損失在本系統(tǒng)中出現(xiàn)在螺絲旋轉(zhuǎn)過程中的摩擦力和預應力索I直接與混凝土柱5表面接觸部位，為減小預應カ損失，采用在弧形鋼條2的螺紋孔中 涂刷潤滑油、在直接接觸部位粘貼塑料貼膜的方法，該貼膜在張拉完成很容易通過分片切割后手撕去除。張拉完成后，預應カ大小可根據(jù)預應力索伸長量確定。為保護預應カ索和增加對柱的約束，在外部直接抹灰。
權(quán)利要求
1.一種采用預應力索加固鋼筋混凝土柱的裝置，其特征在于包括混凝土柱(5)及與混凝土柱(5)端部相連的梁板(6)，通過纏繞在混凝土柱(5)外側(cè)的預應力索(I)施加橫向變形使預應力索(I)產(chǎn)生預拉力，帶有螺紋孔的弧形鋼條(2)和對混凝土柱(5)產(chǎn)生約束力的約束鋼條(3)通過混凝土柱施加橫向變形的加載螺桿(4)固定，在所述混凝土柱(5)的每一側(cè)至少設有一個由弧形鋼條(2)、約束鋼條(3)和一組加載螺桿(4)組成的部件。
2.如權(quán)利要求I所述的一種采用預應力索加固鋼筋混凝土柱的裝置，其特征在于所述預應力索(I)的纏繞方式為雙向螺旋對稱纏繞，預應力索(I)的水平夾角在O 90°，間距在IOcm以內(nèi)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種采用預應力索加固鋼筋混凝土柱的裝置，其特征在于所述由弧形鋼條(2)、約束鋼條(3)和加載螺桿(4)組成的部件沿混凝土柱(5)四周對稱設置，數(shù)量可為4 10組。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的一種采用預應力索加固鋼筋混凝土柱的裝置，其特征在于所述加載螺桿(4)長度為2 5cm。
5.如權(quán)利要求I所述的一種采用預應力索加固鋼筋混凝土柱的裝置的使用方法，其特征在于包括以下步驟 (a)首先在弧形鋼條(2)內(nèi)穿過加載螺桿(4)定在約束鋼條(3)上； (b)采用均勻?qū)ΨQ雙螺旋的方式來纏繞預應力索(I)、所述預應力索(I)與混凝土柱(5)表面接觸部位角部，預先粘貼豎向膠條，預應力張拉后去除；預應力索(I)端部錨固在梁板(6)中； (c)隨著加載螺桿(4)逐漸擰進，加載螺桿(4)將弧形鋼條(2)頂出，鋼條代動預應力索(I)產(chǎn)生水平橫向變形，產(chǎn)生拉力；對稱施加預應力保證對柱各面的約束力基本均勻； (c)張拉完成后，預應力大小可根據(jù)預應力索伸長量確定，增加抹灰面層保護預應力索(I)和增加對混凝土柱(5 )的約束。
全文摘要
一種采用預應力索加固鋼筋混凝土柱的裝置及使用方法，包括混凝土柱(5)及設置在混凝土柱(5)端部相連的梁板(6)，通過纏繞在混凝土柱(5)外側(cè)的預應力索(1)施加橫向變形使預應力索(1)產(chǎn)生預拉力，帶有螺紋孔的弧形鋼條(2)和對混凝土柱(5)產(chǎn)生約束力的約束鋼條(3)通過混凝土柱施加橫向變形的加載螺桿(4)固定，在所述混凝土柱(5)的每一側(cè)至少設有一個由弧形鋼條(2)、約束鋼條(3)和一組加載螺桿(4)組成的部件，預應力索(1)上下端部錨固在梁板(6)中。該發(fā)明的裝置和方法實現(xiàn)了高強度筋材強度的充分利用，同常規(guī)加固方法相比，增加了約束力，提高了承載能力。
文檔編號E04G23/02GK102661055SQ20121006254
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者吳二軍, 姜偉, 王偉, 王秀哲, 顧文虎 申請人:河海大學