預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進(jìn)行加固的方法，特點(diǎn)是通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加部分的拉桿或撐桿受力，改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，致使一般結(jié)構(gòu)加固中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除。適用于大跨結(jié)構(gòu)或高應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件。但在無(wú)防護(hù)情況下不能適應(yīng)于溫度大于600℃的環(huán)境中，也不宜用于收縮徐變較大的混凝土結(jié)構(gòu)。建筑加固

一、加固形式與原理

對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力加固包括外加預(yù)應(yīng)力拉桿加固和外加預(yù)應(yīng)力撐桿加固兩種形式。

外加預(yù)應(yīng)力拉桿主要用于加固受彎構(gòu)件、屋架等，在特定場(chǎng)合下，也可用于加固大偏心受壓構(gòu)件。外加預(yù)應(yīng)力拉桿可進(jìn)一步劃分為直線式、下?lián)问胶突旌鲜饺N形式。對(duì)于鋼筋、混凝土梁，直線式拉桿一般設(shè)置于梁受拉邊的邊緣，施加預(yù)應(yīng)力后，拉桿中產(chǎn)生拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，而梁的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變減小，使得外加拉桿相對(duì)于梁的應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以緩解，甚至消除，可更有效地提高梁的正截面抗彎能力；同時(shí)，外加拉桿的預(yù)拉應(yīng)力在梁中產(chǎn)生軸向壓力和反向彎矩．使梁受拉區(qū)的拉應(yīng)力和受壓區(qū)的壓應(yīng)力降低，因此還可減小梁的裂縫寬度和撓度。采用下?lián)问?折線形)拉桿時(shí)，除了以上加固效果，還可提高構(gòu)件斜截面的抗剪能力，而且在減小構(gòu)件撓度方面更為有效。混合式拉桿一般由兩根直線式拉桿和兩根下?lián)问嚼瓧U組成，可綜合達(dá)到直線式拉桿和下?lián)问嚼瓧U的加固效果。

外加預(yù)應(yīng)力撐桿主要用于加固軸心受壓構(gòu)件和偏心受壓結(jié)構(gòu)，可采用雙側(cè)撐桿加固和單側(cè)撐桿加固兩種方案。對(duì)撐桿施加頂應(yīng)力后，撐桿會(huì)分擔(dān)加固時(shí)柱承擔(dān)的部分荷載，起到卸荷作用；同時(shí)，撐桿中會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力和壓應(yīng)變，而柱的壓應(yīng)力和壓應(yīng)變相應(yīng)減小，同樣可使撐桿相對(duì)柱的應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以緩解，提高加固效果。

二、加固計(jì)算

用直線式、下?lián)问酵饧宇A(yù)應(yīng)力拉桿加固鋼筋混凝土梁的設(shè)計(jì)步驟基本相同。下面介紹直線式外加預(yù)應(yīng)力拉桿(水平拉桿)加固的設(shè)技步驟。

按偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算梁跨中、支座截面的偏心受壓承載力以及梁支廊附近的斜戰(zhàn)面

受剪承載力時(shí)，其中應(yīng)將水平拉桿的內(nèi)力作為外力施加于梁上。若驗(yàn)算結(jié)果不能滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)沒計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)的要求，應(yīng)加大預(yù)應(yīng)力拉桿的截面或改用其他加固方案。

用單側(cè)預(yù)應(yīng)力撐桿加固彎矩不變號(hào)的鋼筋混凝土柱時(shí)，主要的設(shè)計(jì)步驟如下：

1)初選撐桿的截面面積，按靜力平衡條件確定加固后柱應(yīng)承擔(dān)的內(nèi)力。

2)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)和柱應(yīng)承擔(dān)的內(nèi)力校核柱的承載力。

3)按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2002)設(shè)計(jì)綴板。

4)確定施工時(shí)的預(yù)加應(yīng)力值，宜取為50-80MPa。

5)按應(yīng)變和幾何關(guān)系計(jì)算橫向張拉量。

當(dāng)用雙側(cè)預(yù)應(yīng)力撐桿加固彎矩變號(hào)的偏心受壓鋼筋混凝土柱時(shí)，可首先按單側(cè)撐桿加固的步驟設(shè)計(jì)受壓較大一側(cè)的撐桿，使柱能夠承受最不利的偏心受壓荷載，柱另一側(cè)的撐桿則可對(duì)稱設(shè)置。

三、構(gòu)造要求

1．預(yù)應(yīng)力拉桿加固的構(gòu)造要求

當(dāng)用預(yù)應(yīng)力水平拉桿或下?lián)问嚼瓧U加固梁，且加固的張拉力較小(一般在150kN以下)時(shí)，可選用兩根直徑為12～30mm的HPB235級(jí)鋼筋；若加固的預(yù)應(yīng)力較大，也可采用Ⅱ級(jí)鋼筋；被加固梁截面高度大于600mm時(shí)，則可采用型鋼拉桿。當(dāng)用預(yù)應(yīng)力拉桿加固屋架時(shí)，可用HPB235級(jí)、HRB335級(jí)、精軋螺紋鋼筋、碳素鋼絲、鋼絞線等高強(qiáng)度鋼材。預(yù)應(yīng)力水平拉桿或預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U中部的水平段距離梁或屋架下緣的凈空一般不應(yīng)大于100mm，以30～80mm為宜。

預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U的布置，其斜段宜緊貼在梁肋兩旁。拉桿彎折處的構(gòu)造應(yīng)在梁下設(shè)厚度不小于10mm的鋼墊板，其寬度宜與梁寬相等，而沿梁跨度方向的長(zhǎng)度應(yīng)不小于板厚的4倍，鋼墊板下設(shè)直徑不小于20mm的鋼墊棒，其長(zhǎng)度不得小于梁寬加2倍拉桿直徑再加40mm，鋼墊板宜用膠固定位置，鋼墊棒可用點(diǎn)焊固定位置。

預(yù)應(yīng)力拉桿端部必須可靠錨固，不得發(fā)生任何位移。錨固預(yù)應(yīng)力拉桿時(shí)，被加劃構(gòu)件端部有傳力預(yù)埋件可利用時(shí)，可將預(yù)應(yīng)力拉桿與傳力預(yù)埋什焊接，通過(guò)焊縫傳力。如無(wú)傳力預(yù)埋件，宜焊制專門的鋼托套，套在混凝土構(gòu)件上，與拉桿焊連。鋼托套可用型鋼焊成，也可用鋼板和加勁肋焊成。鋼托套與混凝土構(gòu)件間的空隙，應(yīng)用細(xì)石混凝土或砂漿填塞密實(shí)。鋼托套對(duì)構(gòu)件混凝土的局部受壓承載力應(yīng)經(jīng)驗(yàn)算合格。

橫向張拉通過(guò)擰緊螺栓的螺帽進(jìn)行。拉緊螺栓的直徑不得小于lOmm，螺帽高度不得小于螺桿直徑的1．5倍。

2．預(yù)應(yīng)力撐桿加固的構(gòu)造要求

用作預(yù)應(yīng)力撐桿的角鋼的截面不應(yīng)小于50mm×50mm×5mm，壓桿肢的兩根角鋼應(yīng)用綴板連接，形成槽形截面；也可用單根槽鋼作為壓桿肢。綴板的厚度不得小于6mm寬度不得小于80mm，綴板間距應(yīng)保證單個(gè)角鋼的長(zhǎng)細(xì)比不大于40。

壓桿肢的兩根角鋼與頂板(平行于綴板且較厚)問(wèn)通過(guò)焊縫傳力，頂板與承壓角锏之問(wèn)通過(guò)抵撐傳力。承壓角鋼的截面不得100mm×75mmx12mm，宜嵌入被加固柱的柱身混凝土或柱頭混凝土內(nèi)25mm左右，傳力頂板宜用厚度不小于16mm的鋼板制作，抵撐處的承壓角鋼表面和傳力頂板的端面均應(yīng)刨平。為使撐桿壓力能較均勻地傳遞，可在承壓角鋼之上或其外再設(shè)鋼墊板。

當(dāng)預(yù)應(yīng)力撐桿采用螺栓橫向拉緊的施工方法時(shí)，雙側(cè)加固的撐桿的兩個(gè)壓桿肢中部向外折彎，在彎折處拉緊螺栓頭建立預(yù)應(yīng)力。單側(cè)加固的撐桿只有一個(gè)壓桿肢．仍在中點(diǎn)處折彎，并采用螺栓進(jìn)行橫向張拉。彎折壓桿肢之前，需在角鋼側(cè)肢上切出三角形缺口，并應(yīng)在角鋼另一肢上補(bǔ)焊鋼板予以加強(qiáng)。拉緊螺栓的直徑不應(yīng)小于16mm，螺帽高度不應(yīng)小于螺栓直徑的1．5倍。

四、施工要求

1．預(yù)應(yīng)力拉桿加固

預(yù)應(yīng)力的施加方法宜根據(jù)工程條件和預(yù)應(yīng)力的大小選定，預(yù)應(yīng)力較大時(shí)宜用機(jī)張法或電熱法，預(yù)應(yīng)力較小(在150kN以下)且求不停產(chǎn)時(shí)，則宜用橫向張拉法。采用機(jī)張法或電熱法施工時(shí)，應(yīng)遵守現(xiàn)行施工與驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定；采用橫向張拉法時(shí)，應(yīng)遵守下列施工規(guī)定：

1)拉桿在安裝前必須調(diào)直、校正，幾何尺寸和安裝位置必須準(zhǔn)確。

2)張拉前應(yīng)對(duì)焊接接頭、螺桿、螺帽的質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)真檢查，并作記錄，以保證拉桿傳力可靠，避免張拉過(guò)程中拉桿斷裂或滑動(dòng)。

3)橫向張拉時(shí)，可先適當(dāng)拉緊螺栓，再逐漸放松。當(dāng)拉桿基本平直、未松弛彎乖時(shí)，停止放松，記錄讀數(shù)，以此作為橫向張拉的起點(diǎn)。

4)橫向張拉分一點(diǎn)張拉和兩點(diǎn)張拉。兩點(diǎn)張拉時(shí)，應(yīng)使兩個(gè)拉緊螺栓同步旋緊，保證兩點(diǎn)均勻張拉。

5)橫向張拉量達(dá)到要求后，宜用點(diǎn)焊將拉緊螺栓的螺帽固定，切除螺帽以外的螺桿，涂防銹漆或設(shè)防火保護(hù)層。

2．預(yù)應(yīng)力撐桿加固

1)宜在施工現(xiàn)場(chǎng)用綴板焊連兩個(gè)角鋼，形成壓桿肢；然后在壓桿肢中點(diǎn)的角鋼側(cè)肢上功倒三角形缺口，并將壓桿肢彎折成所設(shè)計(jì)的形狀；再將補(bǔ)強(qiáng)鋼板彎好，焊在彎折后角鋼的另一肢上。

2)檢查合格后，將撐桿兩端用螺栓臨時(shí)固定，進(jìn)行填灌(撐桿與構(gòu)件之間一般應(yīng)灌注環(huán)氧膠或水泥灌漿料)。

3)預(yù)應(yīng)力撐桿的橫向張拉量應(yīng)按計(jì)算結(jié)果進(jìn)行控制，兩根拉緊螺栓應(yīng)同步旋緊，保證兩點(diǎn)均勻張拉。

4)張拉完成后，應(yīng)用連接板焊連雙側(cè)加固的兩個(gè)壓桿肢，單側(cè)加固時(shí)也應(yīng)用連接板將壓桿肢與柱另一側(cè)的外包短角鋼焊連，固定壓桿肢的位置。施焊時(shí)應(yīng)防止預(yù)壓應(yīng)力因受熱而損失，可采取分區(qū)、分段的施焊方法。焊接完成后，用砂漿或細(xì)石混凝土填塞撐桿與構(gòu)件之間的縫隙。

5)對(duì)外露鋼材進(jìn)行防銹、防火處理。