一種鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構及施工方法技術

一種鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構，包括預制的預應力混凝土條，預應力混凝土條設置于工字鋼的上下翼緣之間，且與上翼緣之間留有上縫隙，與下翼緣之間留有下縫隙，上縫隙和下縫隙中有填充料，工字鋼的腹板上開有孔洞一，預應力混凝土條上開有與孔洞一對應的孔洞二，橫向預應力筋穿過孔洞一和孔洞二連接預應力混凝土條和工字鋼。本發明專利技術不僅能夠提升結構的承載能力和剛度，也提升了結構的延性及抗裂性能，同時提高了結構的抗火性能和抗扭性能。本發明專利技術還提供了相應的施工方法，保證預制混凝土與型鋼上下翼緣之間能夠緊密接觸，使結構性能得到保證。構性能得到保證。構性能得到保證。

【技術實現步驟摘要】
一種鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構及施工方法


[0001]本專利技術屬于建筑
，特別涉及一種鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構及施工方法。

技術介紹

[0002]目前，工字型或焊接H型鋼梁、鋼柱已經廣泛應用于工業和民用建筑，由于設計、施工和使用管理不當，材料質量不符合要求，使用功能改變，遭受災害損壞以及耐久性不足等原因，需要對鋼梁進行加固設計。但是當前對鋼梁的加固的方法僅僅局限于翼緣外側貼焊鋼板、將工字型截面改為箱型截面等傳統方法，其本質還是通過加大原有結構構件截面的方式來提升承載力及剛度，其結構形式并沒有改變，存在許多結構形式上的弊端無法回避。

技術實現思路

[0003]為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構及施工方法，其結構形式發生了本質的變化，在加固后的結構中，部分外包型鋼可以對內部的混凝土起到包裹、約束作用，在提高承載力及剛度的同時，改善了結構的延性性能。由于混凝土的存在，板件受到來自混凝土的面外約束，結構的抗扭性能明顯提升，且鋼材的強度得到充分的發揮。相比純鋼結構，該結構形式具有更高的抗火性能；而相比一般的型鋼混凝土結構，由于混凝土被包裹在型鋼內部，且在混凝土中加入了預應力筋，所以其抗裂性能更加優越。本專利技術尤其適用于對已有結構中的工字鋼進行加固。
[0004]為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：
[0005]一種鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構，包括預制的預應力混凝土條，預應力混凝土條設置于工字鋼的上下翼緣之間，且與上翼緣之間留有上縫隙，與下翼緣之間留有下縫隙，所述上縫隙和下縫隙中有填充料，所述工字鋼的腹板上開有孔洞一，預應力混凝土條上開有與孔洞一對應的孔洞二，橫向預應力筋穿過孔洞一和孔洞二連接預應力混凝土條和工字鋼，所述橫向預應力筋與工字鋼的腹板垂直。
[0006]在其中一個實施例中，所述預應力混凝土條的上下端面均間隔設置有若干凹槽，所述凹槽為內小外大的楔形。
[0007]在其中一個實施例中，所述孔洞二中預埋有波紋管，波紋管做為橫向預應力筋的通道。
[0008]在其中一個實施例中，所述預應力混凝土條中配有縱筋、箍筋以及縱向預應力筋，所述縱向預應力筋通過先張法設置在預應力混凝土條的下部。
[0009]在其中一個實施例中，所述橫向預應力筋采用后張法施工，由預應力鋼絞線及錨具組成，其中錨具采用錐形錨具，由外部的錨圈及內部的錐塞組成，在將橫向預應力鋼絞線張拉到控制應力時，塞入錐塞完成固定。
[0010]在其中一個實施例中，所述預應力混凝土條在靠近工字鋼的一側的側面上開有豎向的導槽，所述導槽連通上縫隙和下縫隙，所述填充料為水泥漿或結構膠。
[0011]本專利技術還提供了所述鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構的施工方法，包括如下步驟：
[0012]步驟1)，在工廠，根據待加固的工字鋼的尺寸，預制預應力混凝土條，在預應力混凝土條上預留若干孔洞二；
[0013]步驟2)，在現場，對工字鋼的腹板開出若干孔洞一；將預應力混凝土條吊裝至工字鋼的上下翼緣之間并定位，然后張拉橫向預應力筋進行固定；
[0014]步驟3)，對上縫隙和下縫隙外側進行坐漿封堵，并預留注漿口和出漿口，將填充料從注漿口注入，直至從出漿口溢出時停止，之后等待使其凝固。
[0015]在其中一個實施例中，所述步驟1)，先設置縱筋和箍筋組成鋼筋籠，然后在設計的孔洞二的位置預埋波紋管，并在預應力混凝土條的下部位置張拉定位縱向預應力鋼筋，然后澆筑超高性能混凝土，最后將模具同錨具一起送入養護室進行蒸汽養護，當混凝土強度達到設計值的75％以上時，切斷兩端突出的預應力筋。
[0016]在其中一個實施例中，所述步驟3)，在出漿口處固定一個L型透明管，L型透明管的出口向上，當填充料從L型透明管口溢出時停止注入，并在凝固后，切除L型透明管。
[0017]在其中一個實施例中，所述步驟1)，在預應力混凝土條靠近工字鋼的一側的側面上加工出若干豎向的導槽，所述導槽連通上縫隙和下縫隙，所述步驟3)，注漿口設置于下縫隙，出漿口設置于上縫隙，填充料從下縫隙注入，在下縫隙填滿后沿導槽向上流動至上縫隙，直至填滿。
[0018]與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
[0019]1、受力性能良好
[0020]外包型鋼部分可以對內部的混凝土起到包裹、約束作用，提高了結構的整體剛度及承載力；由于混凝土的存在，鋼梁的上翼緣面外被完全約束，下翼緣被部分約束，結構的抗扭性能及局部穩定明顯提升，鋼材的強度得到充分的發揮。該結構相比純鋼結構，由于只有下翼緣外表面暴露在外，所以只需對下翼緣外表面做好防火處理，就可具有良好的抗火性能；相比一般的型鋼混凝土結構，由于混凝土被包裹在型鋼內部，且在混凝土中加入了預應力鋼筋，其延性及抗裂性能更加優越。
[0021]2、節省材料
[0022]本專利技術中，在預制混凝土條及原有樓板的約束下，受壓一側鋼梁板件的面外穩定性得到大大的提高，從而提高了材料的利用率，節省了鋼材。
[0023]3、施工簡便
[0024]本專利技術中預制的預應力混凝土條在工廠加工制作，在對需要加固的梁施工時，不需要將原構件進行拆卸，只需要進行原位的簡單處理，然后安裝注漿即可。另外施工過程中無須模板，支撐等輔助設備，施工現場更加整潔。
附圖說明
[0025]圖1是本專利技術的構造示意圖一。
[0026]圖2是本專利技術的構造示意圖二。
[0027]圖3是本專利技術工字型鋼梁示意圖。
[0028]圖4是本專利技術預制的預應力混凝土條示意圖。
[0029]圖5是本專利技術橫向預應力筋示意圖。
[0030]圖6是本專利技術預制混凝土條配筋示意圖。
[0031]圖7是本專利技術注漿方法示意圖。
具體實施方式
[0032]下面結合附圖和實施例詳細說明本專利技術的實施方式。
[0033]如圖1和圖2所示，本專利技術為一種鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構，是利用預制的預應力混凝土條1對工字鋼2進行加固，其中預應力混凝土條1對稱設置于工字鋼2的上下翼緣之間。容易理解，預應力混凝土條1一般應為長方體形狀。
[0034]定義預應力混凝土條1靠近工字鋼2腹板的一側為內側，遠離工字鋼2腹板的一側為外側，靠近工字鋼2上翼緣的一側為上側，靠近工字鋼2下翼緣的一側為下側。則，預應力混凝土條1的內側與工字鋼2腹板可緊密接觸，而其上側與工字鋼2上翼緣之間則留有上縫隙5，下側與工字鋼2下翼緣之間留有下縫隙6。
[0035]示例地，上縫隙5和下縫隙6的具體尺寸范圍為10～20mm。
[0036]本專利技術可在上縫隙5和下縫隙6中設置填充料14，填充料14可以為水泥漿或結構膠，其作用是讓型鋼和混凝土之間能夠緊密接觸，使彼此能夠相互約束。填充的方法可以是用水泥砂漿塞填、打結構膠、以及水泥基灌漿料灌漿等。
[0037]本專利技術應用于加固結構中，混凝土和型鋼相輔相成，混凝土處于三面包本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構，其特征在于，包括預制的預應力混凝土條(1)，預應力混凝土條(1)設置于工字鋼(2)的上下翼緣之間，且與上翼緣之間留有上縫隙(5)，與下翼緣之間留有下縫隙(6)，所述上縫隙(5)和下縫隙(6)中有填充料(14)，所述工字鋼(2)的腹板上開有孔洞一(9)，預應力混凝土條(1)上開有與孔洞一(9)對應的孔洞二(8)，橫向預應力筋(3)穿過孔洞一(9)和孔洞二(8)連接預應力混凝土條(1)和工字鋼(2)，所述橫向預應力筋(3)與工字鋼(2)的腹板垂直。2.根據權利要求1所述鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構，其特征在于，所述預應力混凝土條(1)的上下端面均間隔設置有若干凹槽(7)，所述凹槽(7)為內小外大的楔形。3.根據權利要求1所述鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構，其特征在于，所述孔洞二(8)中預埋有波紋管(17)，波紋管(17)作為橫向預應力筋(3)的通道。4.根據權利要求1所述鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構，其特征在于，所述預應力混凝土條(1)中配有縱筋(18)、箍筋(19)以及縱向預應力筋(4)，所述縱向預應力筋(4)通過先張法設置在預應力混凝土條(1)的下部。5.根據權利要求1所述鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構，其特征在于，所述橫向預應力筋(3)采用后張法施工，由預應力鋼絞線(11)及錨具組成，其中錨具采用錐形錨具，由外部的錨圈(12)及內部的錐塞(13)組成，在將橫向預應力鋼絞線(11)張拉到控制應力時，塞入錐塞(13)完成固定。6.根據權利要求1所述鋼構件外包預應力預制混凝土加固結構，其特征在于，所述預應力混凝土條(1)在靠近工字鋼(2)的一側的側面上開有豎向的導槽(10)，所述導槽(10)連通上縫隙(5)和下縫隙(6)，所述填充料(14)為水泥漿或結...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊勇，賀九洲，于云龍，薛亦聰，馮世強，王鈺強，陳辛，郝寧，
申請(專利權)人：西安建筑科技大學，
類型：發明
國別省市：