專利名稱：混凝土柱預應力包鋼加固法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及土木建筑學科的結構工程，尤其是混凝土柱預應力包鋼加固法。
背景技術：
既有建筑物的檢測、鑒定、加固與改造是一個比較新的學科領域，隨著我國建筑業(yè)和現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，這門新學科已經引起各方面的重視，并取得異常迅速的發(fā)展，今后，這門學科的社會需求將不斷增大，進一步顯示其重要性和緊迫性。廣東乃至全國在大發(fā)展時期興建的大量工程，將陸續(xù)進入中、老年期，對這類建筑物的檢測、鑒定、加固與改造的需求量極大，這一領域也將逐步成為社會日益重要的專業(yè)，因此，現(xiàn)在積極推動這門學科的發(fā)展就顯得非常必要。既有建筑物的檢測鑒定與加固改造，是一個技術難度大的學科。
柱外包鋼法是一種常用的柱加固法，它具有方便、快速、對柱截面影響小的優(yōu)點。普通包鋼加固法加固柱時，柱四角的加固角鋼上下兩端與梁柱節(jié)點或基礎間須采取一些特別的措施加強連接，以確保角鋼能有效的分擔結構的后期加載，上部結構通過端節(jié)點的連接構造設置直接將荷載傳遞給角鋼，使角鋼受力，角鋼反向作用給結構一個集中力，混凝土局部受壓，可見端點連接的可靠性必須同時滿足才能取得加固效果，而工程實踐中很難達到預期目的，實際上目前的所謂包鋼加固只不過是給柱安裝了一個“鋼結構套”，對提高結構和構件的安全可靠性可能是有害無益。另外，對普通包鋼加固法，尤其是原柱混凝土應力水平很高甚至已接近或達到極限狀態(tài)的情況下，兩種材料不能同時達到應力峰值，這種滯后效應對加固效果的不利影響往往是很嚴重的，如果原柱在施工時應力過高，變形過大，粘貼的角鋼應力有可能始終處于低水平狀態(tài)，不能充分發(fā)揮作用，達不到加固的預定目的。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單可行、加固效果好的一種混凝土柱預應力包鋼加固法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種混凝土柱預應力包鋼加固法，該方法包括以下步驟(1)施工準備；(2)表面預處理；(3)安裝柱角加固角鋼并用夾具固定；(4)加熱張拉箍板再焊接固定；(5)角鋼與柱間間隙灌注高強粘接材料；(6)檢驗驗收；(7)恢復外裝修層。
本發(fā)明的方法中，角鋼的邊長以柱最小邊長的1/4～1/6為佳，但不小于50mm。
本發(fā)明的方法中，箍板的截面面積以角鋼截面面積的30％～60％為佳，但應大于40mm×4mm。箍板的間距應小于10r(r為單根角鋼截面的最小回轉半徑)，并小于350mm。
本發(fā)明的方法中，箍板的張拉量滿足下述公式張拉量＝{(σcon+σa)÷Es}×L+2a其中σcon為0.9×材料屈服強度，σa取為30MPa，Es為材料料的彈性模量，L為箍板張拉計算長度，2a在無實驗數(shù)據(jù)的情況下取0.05mm。
箍板加熱張拉的加熱控制溫度為加熱溫度＝張拉量÷(材料熱脹系數(shù)×箍板張拉計算長度)本發(fā)明的方法中，粘接材料可以采用環(huán)氧樹脂。
本發(fā)明的方法與傳統(tǒng)的包鋼加固法相比，由于鋼箍板對角鋼的橫向拉力作用，是角鋼和混凝土之間產生強勁的緊箍效應，角鋼與混凝土之間的局部縫隙再灌入環(huán)氧樹脂等高強粘結材料，因而具有很好的錨固效果，角鋼兩端與結構間的連接不再需要采取特別的處理措施，上部荷載通過混凝土與角鋼之間的粘結力、摩擦力、剪力等面分布力的作用逐漸地傳遞至角鋼，均勻、有效而且可靠；同時，角鋼粘貼在柱四角混凝土面上，箍板焊接在角鋼上形成圍箍，限制了原柱的橫向變形，在這點上與箍筋的作用是相同的，同時又由于對箍板施加了預拉力，對混凝土形成一個主動側向壓力，與箍筋的被動側壓力是不一樣的，主動側壓力的作用大大提高了混凝土的極限強度和破壞時的延性。本發(fā)明利用材料在三軸受壓情況下強度和變形性能的改善達到增加構件的承載力，具有不增加柱截面，因而不會影響建筑物室內平面視覺效果；降低了應力滯后效應，更能充分發(fā)揮加固材料的強度優(yōu)勢，節(jié)省鋼材；加固后的結構延性得到提高，有利于結構的抗震，提高建筑物的抗震等級；加固費用低，適合我國材料成本相對較高，人力成本相對較低的國情。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步地描述，但不構成對本發(fā)明的任何限制。
如圖1所示，本發(fā)明的混凝土柱預應力包鋼加固法，包括以下步驟施工準備表面預處理安裝柱角加固角鋼并用夾具固定加熱張拉箍板再焊→ →→接固定角鋼與柱間間隙灌注高強粘接材料檢驗驗收恢復外裝修層；現(xiàn)將各工序分述如下→ →→(1)施工準備認真閱讀施工方案及圖紙，充分理解設計意圖和要求，熟悉施工現(xiàn)場和被加固構件混凝土的實際情況，擬定施工方案和施工計劃，對所使用的鋼材、灌漿用環(huán)氧樹脂、機具等作好施工前的準備工作，按設計尺寸、數(shù)量切割和加工角鋼和箍板，對角鋼內表面打磨糙化處理，箍板置于木質臺面上輕敲調直。
(2)表面預處理消除被加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出新鮮混凝土結構層，并用修復材料將表面修復平整；如有裂縫，對裂縫進行灌縫或封閉處理；柱角包鋼處混凝土表面應打磨平整，豎向平直，柱角打磨成圓弧狀，圓弧半徑約為5mm；用鋼絲刷打毛混凝土基層使其在表面形成許多細微的孔洞，再將混凝土表面清理干凈并保持干燥；用脫脂棉沾丙酮擦拭柱角待包鋼面和角鋼內表面。
(3)安裝柱角加固角鋼并用夾具固定將角鋼安裝在柱角并用卡具夾緊。
(4)加熱張箍板再焊接固定用粉筆在角鋼上定出全部箍板的焊接固定位置；第一輪焊接施工將所有箍板的其中一端循環(huán)交叉地焊接在角鋼上；第二輪焊接施工待第一輪焊接的溫度恢復正常后，短時內加熱箍板到設計溫度后，焊接固定箍板的另一端；箍板與角鋼采用三面貼角焊縫聯(lián)結；箍板焊接采用分散、短時的原則進行，每一端的焊接均分為兩道進行，先焊接水平焊縫，最后再焊接豎向焊縫，以減輕焊接殘余應力的影響。
(5)加固后處理拆除固定夾具，用環(huán)氧樹脂膠泥將角鋼周圍封閉，留好排氣孔；從底部灌漿孔向角鋼內壓注環(huán)氧樹脂膠漿；箍板與柱間空隙中填塞M10水泥砂漿，輕輕振搗密實；柱四周用鐵絲網包裹，粉刷M10砂降20～30mm厚形成保護層。
(6)檢驗與驗收在開始施工之前，應確認角鋼、箍板等材料的產品合格證、出廠證，各項性能指標應符合相關要求；對各工序隱蔽工程應進行嚴格的檢驗與驗收，如施工質量不能滿足上述條款要求時，應立即采取補救措施或返工；箍板的焊接位置偏差不應大于3mm，焊縫質量應滿足鋼結構規(guī)范的有關要求；角鋼與混凝土之間的粘結質量可以用小錘輕輕敲擊的方法來判斷，總有效粘結面積不應低于95％；當角鋼空鼓長度大于5cm時，可采用在角鋼上鉆孔注漿的方式進行修補；必要時可對角鋼、箍板等材料和鋼材焊接質量取樣送檢。
實施例1某廠房中柱截面為400×600mm，配8Φ22+2Φ18縱向鋼筋，鋼筋截面面積3550mm2，柱從基礎頂面至二樓樓面層高為4.5m，最大軸力為3200kN，彎矩為250kN*m，原混凝土實測強度等級為C15。加固材料4∠100×8，截面面積6256mm2，A3鋼，抗壓強度235N/mm2，短邊箍板選用-80×6、截面面積480mm2，長邊箍板選用-60×6、截面面積360mm2，16Mn鋼，強度295N/mm2，間距250mm，經過計算得長邊箍板的加熱溫度為131℃，短邊的加熱溫度為136℃。施工鑿除柱角壓酥的混凝土，用砂輪將柱面打磨平整，除去粉塵并用丙酮搽洗柱面，用環(huán)氧膠泥補平柱角，柱角修圓；用夾具將角鋼夾緊在柱角上，每米設置一付夾具，雙向夾緊固定，將箍板一端焊接在角鋼上，對箍板加熱，采用紅外測溫器測量箍板溫度，平均溫度達到預定值后，焊接箍板另一端，箍板施焊必須分區(qū)分段由中間向柱兩端進行，箍板冷卻后灌注環(huán)氧樹脂漿料。
實施例2某宿舍樓經檢測發(fā)現(xiàn)首層柱混凝土抗壓強度偏低，未達到設計要求，結構復核表明部分柱砼強度過低，其原柱資料為中柱截面為500×600mm，配8Φ25+4Φ20縱向鋼筋，鋼筋截面面積5183mm2，柱從基礎頂面至二樓樓面層高為3.8m，原混凝土實測強度最低為15.6MPa。加固材料4∠80×8，截面面積5100mm2，A3鋼，抗壓強度235N/mm2，短邊箍板選用-60×6、截面面積360mm2長邊箍板選用-50×6、截面面積300mm2，16Mn鋼，強度295N/mm2，間距250mm，經過計算得長邊箍板的加熱溫度為131℃，短邊的加熱溫度為133℃。施工首先鑿去柱子四周墻體及柱原有的批蕩及表面的疏松混凝土部分，清水沖洗干凈，將角鋼用結構膠粘結在柱四個角上，再將優(yōu)質合金鋼箍板的一端焊接在角鋼上，待升溫達到預定溫度后將另一端焊接固定，冷卻后箍板產生拉力將角鋼拉緊。柱子四角同時分段由低向高逐步進行施工，待結構膠硬化后重新批蕩粉刷。
權利要求
1.一種混凝土柱預應力包鋼加固法，其特征是該方法包括以下步驟(1)施工準備；(2)表面預處理；(3)安裝柱角加固角鋼并用夾具固定；(4)加熱張拉箍板再焊接固定；(5)角鋼與柱間間隙灌注高強粘接材料；(6)檢驗驗收；(7)恢復外裝修層。
2.如權利要求1所述的包鋼加固法，其特征是角鋼的邊長為柱最小邊長的1/4～1/6，但不小于50mm。
3.如權利要求1所述的包鋼加固法，其特征是箍板的截面面積為角鋼截面面積的30％～60％，但應大于40mm×4mm。
4.如權利要求1所述的包鋼加固法，其特征是箍板的間距小于10r(r為單根角鋼截面的最小回轉半徑)，并小于350mm。
5.如權利要求1所述的包鋼加固法，其特征是箍板的張拉量滿足下述公式張拉量＝{(σcon+σa)÷Es}×L+2a其中σcon為0.9×材料屈服強度，σa取為30MPa，Es為材料的彈性模量，L為箍板張拉計算長度，2a在無實驗數(shù)據(jù)的情況下取0.05mm。
6.如權利要求1所述的包鋼加固法，其特征是箍板加熱張拉的加熱控制溫度為加熱溫度＝張拉量÷(材料熱脹系數(shù)×箍板張拉計算長度)
7.如權利要求1所述的包鋼加固法，其特征是粘接材料為環(huán)氧樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種混凝土柱預應力包鋼加固法，該方法包括以下步驟(1)施工準備；(2)表面預處理；(3)安裝柱角加固角鋼并用夾具固定；(4)加熱張拉箍板再焊接固定；(5)角鋼與柱間間隙灌注高強粘接材料；(6)檢驗驗收；(7)恢復外裝修層。本發(fā)明利用材料在三軸受壓情況下強度和變形性能的改善達到增加構件的承載力，具有不增加柱截面，因而不會影響建筑物室內平面視覺效果；降低了應力滯后效應，更能充分發(fā)揮加固材料的強度優(yōu)勢，節(jié)省鋼材；加固后的結構延性得到提高，有利于結構的抗震，提高建筑物的抗震等級；加固費用低的優(yōu)點，適合對方形軸心受壓或小偏心受壓的混凝土柱的加固施工。
文檔編號E04G23/00GK1546823SQ20031011238
公開日2004年11月17日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權日2003年11月28日
發(fā)明者韓金田, 周新華, 曹華先, 周茂清, 鄧浩, 謝軍龍, 郭賤茍, 劉洪波, 陸瑞明, 勞新龍 申請人:廣東省建筑科學研究院