[发明专利]预应力钢绞线加固混凝土受弯构件的简便张拉锚固系统

说明书

技术领域

本发明是一种预应力钢绞线加固混凝土受弯构件的简便张拉锚固系统，用于加固钢筋混凝土梁、板等受弯构件，属于建筑加固技术领域。

技术背景

目前我国许多建筑物、桥梁等进入维修、加固期，也有大量的建筑为适应我国社会、经济、文化等迅速发展的要求需要改造和加固，尤其是汶川地震后全国各地的许多建筑要进行抗震加固，因此迫切需要高效的加固方法。

传统的混凝土结构加固方法包括：加大截面、粘钢、粘贴纤维复合材料、钢丝网、体外预应力等加固方法，存在施工复杂、劳动强度大、对结构有损伤、成本高等缺陷，加固后的结构往往发生粘结破坏，不能充分利用加固材料的高性能。

非预应力钢绞线加固技术存在明显的应变滞后现象，不能充分发挥加固材料的高强性能，加固后的结构往往发生粘结破坏，而且由于粘结破坏影响因素多，建立的计算模型复杂，不便于结构加固设计计算，这制约了高强钢绞线在加固领域的推广应用。

预应力钢绞线加固技术综合了体外预应力加固技术、高强钢绞线加固技术的优点，是一项新型的加固技术，能充分发挥钢绞线的高强特性，不发生粘结破坏，显著提高结构的刚度和承载力，对增加结构自重影响很小、改善结构的延性，施工工艺简便，施工期间不影响建筑的使用，可基于预应力混凝土基本理论建立简明适用的计算模型，应用于加固设计和施工实践。已有的试验研究证明预应力钢绞线加固技术可显著提高混凝土受弯构件的初裂荷载、屈服荷载、极限荷载，能有效抑制构件变形、约束裂缝的发展，闭合原有裂缝，改善使用阶段的受力性能。

总之，预应力钢绞线加固方法有如下优点：(1)解决钢绞线应变滞后的问题；(2)可通过预应力的大小，控制混凝土截面的应力状态，使构件在使用荷载作用下不裂或有效限制裂缝宽度；(3)通过预应力的大小，控制裂缝性能，使已有裂缝封闭，改善变形性能，提高抗震性能和耐久性；(4)充分发挥钢绞线的高强性能；(5)预应力可以有效降低钢筋的应力循环幅度，增加构件的疲劳寿命。

混凝土受弯构件作为混凝土结构的最重要的构件之一，对其实施主动约束加固，可显著提高加固效果。由于预应力钢绞线加固方法有以上诸多优点，可以将其应用到对混凝土受弯构件的加固中。但是，预应力钢绞线加固混凝土受弯构件需要解决钢绞线的张拉和锚固问题。因此，研究预应力钢绞线加固混凝土受弯构件的张拉和锚固系统具有非常重要的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有混凝土加固方法的上述缺陷，提供了一种预应力钢绞线加固混凝土受弯构件的简便张拉锚固系统，该张拉锚固系统通过锚固装置将钢绞线锚固在混凝土受弯构件上，并通过松紧螺母对钢绞线施加预应力和调节预应力大小，提高加固构件的承载力、刚度、耗能能力、延性和耐久性。钢绞线通过转向件转向和限位，减少了张拉端的数量，使钢绞线的张拉程序简化，提高施工效率，缩短工期。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：包括由钢绞线、钢板锚固件和将其锚固在混凝土受弯构件上的锚栓、连接钢板或连接件、对钢绞线施加预应力用的螺栓和螺母组成的连接系统和由钢绞线及改变钢绞线走线方向的转向件组成的转向系统。其中：钢绞线的一端锚固在构件底部或侧面并靠近其端部位置的钢板锚固件或连接钢板上，然后将钢绞线引至构件的另一端有转向件的位置，利用该处的转向件使钢绞线转向和限位后返回起始端，起始端可另布置向件实现钢绞线的再次转向和限位，并可以此方式重复布置转向件以调整钢绞线的转向次数直至达到设计的布线要求，最后将钢绞线的另一端布置在连接钢板或连接件上。连接钢板或连接件通过螺栓和螺母固定在构件端底部或侧面的张拉端钢板锚固件上，通过螺母在螺栓上的松紧，实现对钢绞线预应力大小的控制。

在设计时尽可能使各钢绞线沿构件长度方向平行和/或对称布置，以提高钢绞线加固混凝土受弯构件的效果。

每个张拉端施加的预应力钢绞线跨越两块钢板锚固件次数、转向件的数量、线路的布置方式和连接系统的选取，可根据施工方案灵活确定。

转向件可焊接为钢板锚固件的一部分，也可独立锚固在构件上。当靠近构件某端处转向件较少时(一般不大于3个)，宜选择独立锚固的方法，当转向件较多时，适合将转向件焊接在钢板锚固件上以节省钢材和方便施工。

为避免钢绞线的应力应变不均匀分布，改变单条钢绞线走向的转向件数量一般不宜超过4个。如果一条钢绞线不能满足跨越两块钢板锚固件次数的要求，可以通过在沿构件宽度方向增设钢绞线和增设相应的锚固系统和转向系统的方式来满足要求。