[实用新型]一种全预应力复合一体化加固钢筋混凝土结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及混凝土结构加固领域，特别涉及一种全预应力复合一体化加固钢筋混凝土结构。

背景技术

钢筋混凝土结构是工程结构中最为面广量大的结构形式。在建筑工程、桥梁工程、港口码头、隧道工程等领域均大量采用。混凝土建筑物会因材料劣化，荷载增加、损伤累计、使用功能变化，设计施工存在初始缺陷等，需要对原结构进行加固改造或修复。因此，钢筋混凝土结构加固改造技术成为结构加固改造领域研究的重点内容。

我国《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006），提出了多种加固方法供设计人员选用，如加大截面加固法、粘钢加固法、粘贴纤维复合材料加固法、钢丝绳网加固法、体外预应力加固法等。但是，现行规范中提出的这些加固方法，仍存在如下一些问题：

(1)加大截面加固法：可靠性好，提高的承载力、刚度幅度大，但是施工周期长，现场湿作业多且施工比较复杂，增加了结构的自重，又增加了结构高度，占用净空或影响使用。

(2)粘钢加固法：能够提高承载力，对刚度提高有限，且抗腐蚀能力差，不防火，不适用于混凝土强度很低的情况。且受原构件配筋量的限制，极限承载力的提高幅度有限，加固构件的延性也会随之降低。

(3)粘纤维复合材料加固法：具有材料自重小，施工方便的优点。 但是对刚度提高不明显，不防火。也不适用于混凝土强度低的情况，易发生粘结破坏等脆性困难。由于应力应变滞后，材料强度利用率低。

(4)钢绞线网加固法：是通过高强不锈钢绞线网再以-渗透性聚合砂浆封闭进行加固。耐久性和耐火性较粘钢板加固和粘贴纤维加固好些，但对刚度提高也不明显， 对承载力的提高也还很有限，其机理也属于加筋类加固方法。

(5)体外预应力加固法：虽然该方法能明显提高刚度、承载力，但施工比较复杂，成本高。还存在锚固较难，外露筋需做防腐防火耐久性处理等问题，若处理不当直接影响到加固效果和结构安全。

常见的加固方法均能不同程度提高结构的承载力和刚度等，但这些加固法均是单措施加固法。不能同时解决的共性问题是：1.加固结构为二次组合结构，新老结构缺乏可靠连结形成整体，不能有效共同工作；2.加固结构为二次受力结构，原结构在自重或荷载作用下已经发生变形损伤等，后加结构材料需再次受力变形才能发挥材料的强度性能。上述特性可说是目前所常用的加固方法固有弊端。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种高效全预应力复合一体化加固钢筋混凝土结构及其方法。可以解决公知的现有加固混凝土的结构及方法存在的缺陷问题，能有效的较大幅度提高构件的承载力、刚度、开裂荷载和延性，对于已受损结构也能起修复加固作用。保证新老结构的共同工作。即使原结构配筋率较高，刚度较大，也可通过合理设计改善结构的性能或起到损伤修复作用。

本实用新型采用如下机理：由于原结构在荷载作用下已经发生不同程度的初始应力应变。后加结构材料需要原结构再次变形才能发挥材料的强度。有时可能导致原结构已经破坏，而后加结构材料还未充分发挥材料强度性能，应力应变滞后效应明显。此时，则需采用预应力加固方法，后加结构材料施加预应力后锚固在原结构上。以使得后加结构材料随即可以发挥强度作用，消除应力应变滞后效应的影响，结构新老部分随即可以共同受力。具体是对受压部位的后加结构材料施加预压应力，受拉部位后加结构材料施加预拉应力。这样加固结构再次受力，后加结构材料与原结构同步变形就能同时起到作用。解决加固结构二次受力的应力应变滞后问题。可以充分发挥结构材料的强度。这对已开裂损坏或无法卸载的结构加固尤其重要，应力应变滞后将严重影响加固效果，必须对后加结构材料施加预应力。

原结构与后加结构材料需要通过结合面形成整体，传递剪力实现共同工作。单纯采用结构胶胶结无法保证新老结构完全可靠粘结形成整体。通过在新老结构的界面引入压应力和机械锚固与结构胶粘结等复合粘结一体化。解决单纯采用结构胶粘结界面强度不足容易失效，新老结构不能复合形成整体共同工作的问题。与单纯在受拉区增加加固材料相比，本方法的加固幅度更大。拉压区同时加固或者两面对称加固，又能充分发挥全截面的性能。并且，受到原结构截面尺寸、配筋率的限制较小。加固构件全截面的加固性能得到较好的发挥加固后并仍具有较好的延性。