[发明专利]一种体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法

说明书

本发明公开了一种体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法，包括张拉机构、锚固机构、顶升机构、预应力筋束和钢纵梁。锚固机构横向贯穿梁体，安装在梁两端，张拉机构配合钢纵梁安装在梁体跨中。预应力筋束依次穿过锚固机构与张拉机构，首尾相连形成环状，围绕梁体；通过在张拉机构上安装顶升机构并顶升，带动预应力筋束段向下移动，实现对预应力筋束的自平衡张拉，张拉完毕后锚固预应力筋束，拆除顶升机构，即完成对梁体的预应力加固。本发明采用千斤顶即完成预应力实施；采用预应力筋束环的整体自平衡张拉，使梁体两侧预应力沿筋束向分布均匀，加固效果优异；通过检测、更换与调整装置预应力筋束即可快捷完成装置的检修及预应力补充。

技术领域

本发明涉及梁构件加固领域，特别是一种体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法。

背景技术

现有的桥梁结构、房屋结构中，梁构件常因设计失误、施工过失、材料质量不符合要求，或因结构负荷增加、使用功能改变和不可抗力因素影响如地震、火灾等原因导致结构或构件遭到严重损伤。因此对梁构件加固的需求不断增大。

体外预应力加固法是当前使用较为广泛的受弯构件加固方法。通过在待加固构件外部增设预应力构件，使结构或构件产生与设计荷载作用下的应力符号相反的应力，从而调整结构的受力状态，提高结构的刚度和稳定性，是当前应用较为广泛的加固方法之一。

然而，当前体外预应力加固的具体做法为：将张拉至弹性段的钢绞束、碳纤维板、碳纤维网等粘贴在待加固构件表面。此法存在以下缺陷：

1.加固效果有限：传统做法是在梁构件混凝土表面的受拉区施加压力，以此改变梁的受力状态。受制于混凝土较低的抗拉强度，因此预应力施加不能过大，否则跨中加固段混凝土与两侧未加固混凝土之间容易产生裂缝，且对梁体加固效果的提升远不如横张法与体内预应力加固法。

2.检修困难：传统体外预应力加固方法中，预应力加固材料粘贴到待加固梁底面后，还需分段安装压板、涂抹防腐涂层，给日后的预应力水平检测带来了困难。此外，当某一区域预应力加固材料损伤较为严重，需要进行修复时，由于仅靠胶水难以锚固住加固材料，所以需要将整条预应力加固带全部拆除。

目前，国内外学者也对体外预应力加固方法进行了一些研究。公开号为CN107558384A的中国专利，申请公开了一种采用横张法施加预应力的体外加固方法，具体通过在箱梁内将预应力钢束锚固在梁两端，并在箱梁内横隔断与预应力钢束之间顶升千斤顶，以此对箱梁施加预应力。此法虽采用横张法提升了体外预应力的加固效果，然而还存在以下不足：

1.新增自重负荷大。由于采用箱梁设计的多为大跨度结构，则依据发明专利CN107558384A实施需要沿纵向长度增设数量较多的千斤顶，因此无可避免地会增加大量的装置自重荷载，影响加固效果。

2.适用面窄。发明专利CN 107558384A在箱梁内实施时，为使钢束内具备相当程度的预应力，千斤顶需向外顶升一定距离。当此法应用在更为普遍的普通混凝土梁加固时，则需占据一定的梁底净空，影响正常使用。

3.预应力施加不均匀。各预应力钢束之间的材料性质均存在差异，加之千斤顶构造差异、位置差异、锚固端位置偏差等因素累积，导致各个千斤顶顶升高度虽相近，但是其对加固结构产生的顶升力却有较大区别。容易对梁构件产生新的不良内力，如梁体底面两侧的顶升力差别较大，则对梁产生扭矩。

因此，实有必要发明一种操作方便、适用面广、加固效果优异的体外预应力实施装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法，该体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法操作简单，适用面广，加固效果优异，检测维修方便，能明显减小受弯构件的跨中挠度，提升其承载效能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：