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预应用力撑杆技术

一、概 述

所谓预应力撑杆加固法就是在柱子的一侧或两侧用长于柱子的型钢 ( 角钢或槽钢) ,对柱子施加预顶升力 , 从而达到对柱子进行加固的目的。根据施加顶升力的方式可以分为横向张拉法和竖向顶升法。该方法具有简便、有效、便于施工、加固后断面尺寸增加小等优点 , 在实际工程中应用广泛。预应力撑杆加固钢筋混凝土柱的机理与非预应力加大截面加固法和外包钢加固法等存在明显不同。通常的非预应力加固法新增部分不对原柱子进行卸载 , 仅对新增荷载发挥加固作用 , 加固效果取决于新旧材料之间的协同工作情况。同时 , 这类非预应力加固法在继续受力过程中明显表现出应力滞后现象 , 其协同工作系数由于预应力撑杆加固法不同于其他非预应力加固方法 ,也不同于普通的体外预应力加固方法 , 具有相对的独立性。

二、柱预应力撑杆加固法的实用计算方法和设计步骤

《混凝土结构加固规范》 (CECS 25:90) ( 以下简称“加固规范” ) 给出了预应力撑杆加固法的设计规定 , 本文根据“加固规范” , 结合现行《混凝土结构设计规范》 (GB 50010 - 2002)总结出普通钢筋混凝土柱预应力撑杆加固法的实用计算方法和设计步骤。

1、轴心受压柱的双侧预应力撑杆加固法

采用预应力撑杆加固法加固轴心受压柱的设计步骤比较简单明确 , “加固规范”给出了设计步骤。首先计算所需撑杆角钢的面积;选定角钢以后 , 进一步确定需要施加的预应力值,对撑杆施加预应力时应保证撑杆自身不发生失稳 ;根据需要施加的预应力值可以计算施工中张拉量或顶升量;最后 , 根据《钢结构设计规范》 (GB 50017 - 2003) 设计缀板。

2、偏心受压柱的单侧预应力撑杆加固法

采用预应力撑杆加固偏心受压钢筋混凝土柱时 , 由于影响因素增加 , 钢筋混凝土偏心受压构件的计算方法也比较冗繁 , 因此 , “加固规范”中偏心受压柱的加固计算主要通过验算进行 , 但是需要指出的是 , 采用预应力撑杆加固偏心受压柱时 , 其受压承载力、受弯承载力只能在一定范围内提高。偏心受压荷载的计算。首先 , 确定此柱经加固后需要承受的最不利偏心受压荷载 ———轴向力 N 和弯矩 M ; 先试用两根较小的角钢 , 采用规范规定的最小值 L50 × 5 的角钢 , 截面面积为 480mm 2 。根据静力平衡条件 , 计算出原柱经加固后承受的偏心受压荷载。根据现行国家标准《混凝土结构设计规范》 ( GBJ 50010- 2002) 对原柱截面偏心受压承载能力进行验算 :如果承载能力满足要求 , 则所选择的撑杆面积是合适的 ; 否则 , 应重新选择撑杆面积进行验算。这样 , 就造成了设计的困难 , 容易出现计算多次仍不能满足要求 , 或者一次选择的撑杆面积过大 , 造成材料浪费。DEEP 软件采用了迭代的方法 , 结合角钢数据库进行计算 , 即初始选择一个比较小的撑杆 , 然后根据计算结果每一步增大 5 % , 这样计算出的撑杆面积应该是最合适的 , 最后根据软件内部的角钢数据库选择合适的角钢 , 再进行承载能力的验算。

3、 偏心受压柱双侧预应力撑杆加固法

偏心受压柱双侧预应力撑杆加固的设计计算方法是按受压荷载较大一侧以单侧加固的步骤计算 A ′pl , 角钢面积应满足柱加固后需要承受的最不利偏心荷载 , 柱的另一侧用同

规格的角钢组成压杆肢 , 使撑杆的双侧截面对称。