體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土吊車(chē)梁張拉施工監(jiān)控

樊振華

1 概述

體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)是將預(yù)應(yīng)力鋼筋置于結(jié)構(gòu)構(gòu)件之外，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件之外的預(yù)應(yīng)力鋼筋施加預(yù)應(yīng)力的一種預(yù)應(yīng)力法，屬于后張法無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系中的一種。一般的布筋形式有折線型或直線型。該技術(shù)用于加固鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，具有如下優(yōu)點(diǎn):1)體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)所需設(shè)備簡(jiǎn)單，人力投入少，施工工期短，經(jīng)濟(jì)效益明顯;2)由于預(yù)應(yīng)力筋的位置在梁外，減少了施工過(guò)程中的摩擦損失且更換預(yù)應(yīng)力筋方便易行;3)對(duì)原結(jié)構(gòu)損傷小，基本不影響梁下凈空;4)加固安全可靠，預(yù)應(yīng)力筋保養(yǎng)檢查方便。

2 體外預(yù)應(yīng)力加固原理

體外預(yù)應(yīng)力加固混凝土簡(jiǎn)支梁時(shí)，體外力筋多設(shè)計(jì)為折線型，梁中間部分布置在腹板兩側(cè)靠近梁底，在距梁端一定距離處向上彎起，形成一個(gè)由被加固構(gòu)件和下?lián)问嚼瓧U組成的復(fù)合一次超靜定結(jié)構(gòu)體系。下?lián)问嚼瓧U加固梁的機(jī)理是對(duì)原梁施加了一組自平衡力系，這一自平衡力系在原梁中產(chǎn)生了與外荷載內(nèi)力相反的內(nèi)力，抵消了部分外荷載，即被加固構(gòu)件除了受到外荷載作用效應(yīng)外，還受到拉桿反向荷載產(chǎn)生的附加效應(yīng)，原構(gòu)件由受彎構(gòu)件轉(zhuǎn)化為偏心受壓構(gòu)件，改變了原結(jié)構(gòu)內(nèi)力特征，從而提高了構(gòu)件的承載能力。被加固構(gòu)件的受力可按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法分析，拉桿與轉(zhuǎn)向處的摩擦忽略不計(jì)，根據(jù)靜力平衡條件可求出被加固構(gòu)件各截面附加內(nèi)力效應(yīng)。張拉預(yù)應(yīng)力作用在被加固梁上，該梁仍承受著荷載內(nèi)力(M0，V0)，張拉預(yù)應(yīng)力筋在原梁上產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力內(nèi)力(Mp，Vp，Np)，基本與荷載內(nèi)力相反，實(shí)際起到卸荷作用。

3 體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計(jì)實(shí)例

某廠由于生產(chǎn)工藝要求，擬將一臺(tái)額定起重量為10 t的檢修吊車(chē)更換為16 t/3.2 t的吊車(chē)。額定起重量的增加直接導(dǎo)致鋼筋混凝土T形吊車(chē)梁上豎向可變荷載增大，因此采用體外預(yù)應(yīng)力方法對(duì)鋼筋混凝土吊車(chē)梁進(jìn)行加固。

為盡可能減少對(duì)生產(chǎn)的影響，采用對(duì)鋼筋混凝土T形吊車(chē)梁采用下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力的鋼拉桿進(jìn)行加固。體外預(yù)應(yīng)力筋面積的確定以控制混凝土梁底裂縫寬度為據(jù)，轉(zhuǎn)向塊位置根據(jù)彎矩包絡(luò)圖，以彎矩最大值減小至2/3為準(zhǔn)。預(yù)應(yīng)力筋采用兩根φ20(As=628 mm2)的Ⅱ級(jí)鋼。采用橫向收緊器將梁底平行底拉桿向中心拉攏，以產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，橫向收緊量計(jì)算為90 mm。另外，為保證施工中采用人力便于對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行預(yù)張緊，施工中將鋼筋在梁跨中截?cái)啵虚g采用花籃螺栓對(duì)接，通過(guò)扭動(dòng)花籃螺栓施加預(yù)應(yīng)力。

4 張拉施工監(jiān)控過(guò)程

吊車(chē)梁加固預(yù)應(yīng)力鋼拉桿張拉全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。預(yù)應(yīng)力拉桿內(nèi)應(yīng)力的控制，采用在拉桿控制位置粘貼應(yīng)變片的方法進(jìn)行。施工時(shí)通過(guò)CM-1A-10靜態(tài)應(yīng)變儀采集預(yù)應(yīng)力拉桿的應(yīng)變讀數(shù)，避免出現(xiàn)拉桿受力不均，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)調(diào)整，使拉桿內(nèi)應(yīng)力在開(kāi)始張拉直至達(dá)到控制應(yīng)力的整個(gè)過(guò)程處于完全嚴(yán)密監(jiān)控之中，確保施工質(zhì)量和施工安全?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)8根吊車(chē)梁預(yù)應(yīng)力鋼拉桿的施工均進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控時(shí)將每根吊車(chē)梁的張拉過(guò)程分為8個(gè)階段，在每個(gè)階段結(jié)束時(shí)，通過(guò)應(yīng)變儀讀數(shù)，以確定吊車(chē)梁兩側(cè)的鋼拉桿內(nèi)的應(yīng)變是否均勻?qū)ΨQ(chēng)。鋼拉桿的預(yù)應(yīng)力通過(guò)梁下的兩個(gè)橫向收緊器施加。鋼拉桿上應(yīng)變片粘貼及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1，北1號(hào)各吊車(chē)梁鋼拉桿監(jiān)控過(guò)程各階段數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表1，文中僅給出北1號(hào)吊車(chē)梁預(yù)應(yīng)力鋼拉桿張拉監(jiān)控各階段數(shù)據(jù)結(jié)果，其他吊車(chē)梁數(shù)據(jù)與該梁規(guī)律一致。

圖1 應(yīng)變片粘貼及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集簡(jiǎn)圖

表1 北1號(hào)吊車(chē)梁預(yù)應(yīng)力鋼拉桿張拉監(jiān)控各階段數(shù)據(jù)結(jié)果 με

由測(cè)試數(shù)據(jù)可知，各吊車(chē)梁預(yù)應(yīng)力鋼拉桿在張拉過(guò)程中，吊車(chē)梁兩側(cè)拉桿應(yīng)變?cè)黾踊緦?duì)稱(chēng)均勻，預(yù)應(yīng)力增長(zhǎng)穩(wěn)定，傳力可靠，滿足方案設(shè)計(jì)意圖，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土梁體外預(yù)應(yīng)力施加過(guò)程進(jìn)行全程施工監(jiān)控，可以直觀的看到梁兩側(cè)預(yù)應(yīng)力鋼筋的加力過(guò)程，梁兩側(cè)拉桿應(yīng)變?cè)黾踊緦?duì)稱(chēng)均勻，預(yù)應(yīng)力增長(zhǎng)穩(wěn)定，傳力可靠，滿足方案設(shè)計(jì)意圖，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該批鋼筋混凝土吊車(chē)梁經(jīng)采用體外預(yù)應(yīng)力加固后，投入使用至今近三年，使用狀況良好，受到了業(yè)主的好評(píng)。

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