一般来说钢筋混凝土板常用的加固 方法有扩大截面法（增浇叠合层）、粘钢（或CFRP布）和改变受力体系（如增加支撑梁）等。扩大截面法是二次受力体系，加固的后加部分存在着应力、应变滞后的特点，它们加固的效果在不同程度上都依赖于加固时原构件所处的应力水平。为此，通常的处理方法是尽可能地在加固时给原构件卸载，使之能处在一个较低的应力水平上，从而使加固后新、旧两部分能更好地协同工作，也即能更充分地发挥后加叠合层的工作能力。很明显板的卸载是不易的，既便如此加大截面也不可避免地在一定程度上影响了结构物的外观或房屋的净空，同时和增加钢筋混凝土支撑梁以改变板的受力体系方法一样，二者都同时存在着施工现场湿作业工作量大、养护周期长的缺陷。粘钢（或CFRP布）也同属于二次受力体系，这种方法对板面的处理要求非常严格，除板面需打摩整平外还需用丙酮（或酒精）清洗基层、刷胶及粘贴后加压稳定等一系列工序，特别是在板底操作则更加不易，同时施工质量也不易保证。钢筋混凝土梁、框架体系的体外预应力加固法目前已得到广泛使用，作为主动加固的体外预应力加固技术的优点是很多的，它不仅能主动卸载、施工便捷而且能够充分利用钢绞线的高强特性。但是在钢筋混凝土楼板的加固工程中利用体外预应力方式的则并不多见，在此作者介绍了在一个加固工程中利用体外预应力方式加固混凝土板的设计与施工实例。

一 工程概况   

合肥某公司商住楼因使用要求改变（底层和负一层改为超市），有一部分楼板（h=16cm）的使用荷载要从3.50kN/m²增加到10.0kN/m²，结构设计平面见图1所示（⑤轴以右等间距为⑦、⑨等轴）。为此我们采取了体外预应力加固方法，即利用无粘结预应力钢绞线的张拉来达到加固效果。

             图1一层楼面结构设计图

 

二 加固计算及分析

由图1有最不利板的L_y/L_x=2.12可知其为单向板，按体内无粘结预应力混凝土板设计的一般构造要求，无粘结预应力筋的最大间距不大于6倍的板厚，故我们也取体外预应力筋的间距为90cm，共布置8束φ15.24的1860级无粘结预应力钢绞线，具体见图2。

目前，对于普通的预应力混凝土连续梁在承载能力极限状态下的力学性能和计算尚存在不同的看法，尤其是对于在计算承载力时是否要考虑次内力的问题一直是有争议的。在承载极限状态时，超静定结构可能会变成机构，连续梁将产生一定程度的内力重分布，故预应力筋产生的次内力也不可避免地发生变化，其具体计算是难以确定的。对于连续的钢筋混凝土单宽板条梁而言，次内力问题将更加复杂，工程上这里我们近似取用FIP设计建议中提出的，即对延性较好的超静定结构，计算承载力时可不考虑次内力的作用。新增加的6.5 kN/m²活载按最不利布置及弹性计算在单宽板梁的跨中和支座处产生的弯矩增量的最大值为 ， （控制截面）。在承载力极限状态下近似可取：

       （1）

式中 ——预应力筋的面积；

  ——预应力筋的极限应力；

          （2）

为安全计预应力筋的应力增量 按欧洲规范对体内无粘结预应力筋的规定近似取0值。 为张拉锚固后的有效预应力，按几年来我们的施工经验张拉控制应力按板厚的大小不同可取 ，这里我们取 。考虑实际情况取20％的锚固及转向块的摩阻损失， 同时取 ， ，代入（1），（2）式可得：

实际取用一根公称直径为φ15.24的钢绞线（140mm²）。单向连续板加固的预应力束平面布置见图2所示，预应力束在板中的立面布置示意见图3（转折角度为30度）。

图2.板的局部加固设计图

 

 

       

图3  板加固的钢绞线立面布置示意图

 

 

显然，作为板的支撑的主、次连续梁也因而需要加固，具体计算在此不再赘述，现仅将本工程中其特殊的构造特点加以叙述。为保证预应力损失不致过大，经结构分析计算，具体应用时一般取体外预应力束的连续跨数为2跨，底部转向块用6mm～8mm的钢板弯成直角紧靠梁底，不同的做法是在梁底预应力束采取了交叉兜底方式（如图4），它较常规方法更安全实用且有效。

                   图4 连续梁的体外预应力加固简图

 

三 板加固施工的主要步骤

   按施工流程，主要工序为：（1）加工锚垫板、支撑垫板及钢绞线放样，凿除楼板面钢束位置的混凝土找平层；（2）在楼板上放样并凿出30^○斜孔供穿钢绞线用；（3）凿除部分混凝土并在主次梁处制作锚固端及张拉端；（4）穿索、试张拉收紧钢绞线并放置充当转向块的支撑钢垫板；（4）张拉施工并记录张拉量；（5）用同标号的细石混凝土封闭锚固端、张拉端和板孔（人工仔细插捣）；（6）支撑垫板涂防锈漆，钢绞线套管破损处用结构胶封闭；（7）板顶用混凝土面层覆盖，板底可以用钢丝网水泥砂浆摸平。经加固及封闭处理后，基本上可做到外观上看不到痕迹。

四 静载实验与结论

加固施工结束后甲方委托了检测单位进行了静载试验，加载范围即图2中8900mmx7200mm的区域，加载方式是用粘土砖全板面均布加载，

    图5  AB板跨跨中荷载—挠度实测曲线

 

检测项目有AB板跨跨中的挠度、A轴主梁跨中的钢筋应变和挠度以及观察裂缝的开展情况。AB板

跨跨中的挠度—荷载曲线见图5，A轴梁加载跨跨中底面钢筋的应变曲线也见图6。梁的实测最大拉

                                                    图6  A轴梁加载跨跨中钢筋应变曲线

 

应变为0.000134表明其工作性能良好；加固后板在最大使用荷载下的变形能够及时稳定，其最大挠度为1.03mm，计及楼盖自重25.6T，则板的最大挠度为1.47mm而远小于L₀/200，同时在各级荷载下板面均未发现裂缝。可以肯定板的体外预应力加固方法是切实可行有效的。

参考文献：

[1] 孙宝俊  现代PRC结构设计                                   南京出版社   1995.6

[2] 蓝宗建  混凝土结构                                         东南大学出版 2002.3

[3] 混凝土结构加固技术规范CECS25：90                          中国计划出版社

[4] T.Y.Lin. Design of prestressed concrete structures.        New York：John Wiley and Sons，1981

[5] 黄侨编著 公路钢筋混凝土简支梁桥的体外预应力加固技术        人民交通出版社 1998

[6] 江见鲸主编. 混凝土结构工程学                               北京：中国建筑工业出版社，1998

 

 

 

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