结构鉴定与加固第五章.ppt
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,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,1、简介外加预应力加固法：
采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或结构整体进行加固的方法；,5.1简介及构造,5.1简介及构造,钢拉杆,型钢撑杆,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,1、简介加固原理：
改变原结构内力分布并降低原结构的应力水平，致使一般加固结构特有的应力滞后现象得以彻底消除，因此，后加部分能够与原结构很好地共同工作，结构的总体承载力可显著提高；加固特点：
加固、卸荷、改变结构内力；适用场合：
大跨度结构及一般方法无法加固或加固效果不理想的较高应力应变水平且不易卸除其结构上荷载的大型结构加固；原构件截面偏小或需要增加其使用荷载；原构件需要改善其使用性能。
5.1简介及构造,5.1简介及构造,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,2、构造1）外加预应力加固方法分类：
根据实际情况分为外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或结构整体进行加固的方法；2）外加预应力拉杆及适用场合：
主要用于一般梁板结构、框架结构、桁架结构、网架结构和大偏心受压结构。
5.1简介及构造,5.1简介及构造,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.1简介及构造,5.1简介及构造,预应力加固法的关键是拉杆或撑杆的锚固和连接。
加固梁（板）及桁架采用方法：
钢靴（a图）、钢套（b图）、钢板箍（c图）,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.1简介及构造,5.1简介及构造,框架梁采用方法：
型钢套箍（a-d图）、穿孔螺栓（e图）进行锚固。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.1简介及构造,5.1简介及构造,拉杆与锚固件连接方法：
焊接、锚夹具连接、螺栓锚固头连接。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.1简介及构造,5.1简介及构造,拉杆与构件连接方法：
U型箍焊接或锚接、定位铁扣或锚固铁钩连接。
只起固定作用，不起传力作用。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,3）型钢撑杆及适用场合：
分为双侧撑杆和单侧撑杆两种方式。
双侧撑杆主要用于轴心受压或小偏心受压柱的加固；而单侧撑杆主要用于受压筋配筋量不足或混凝土强度过低的大偏心受压柱（弯矩在使用中不变号）。
5.1简介及构造,5.1简介及构造,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.1简介及构造,5.1简介及构造,3）型钢撑杆及适用场合：
分为双侧撑杆和单侧撑杆两种方式。
双侧撑杆主要用于轴心受压或小偏心受压柱的加固；而单侧撑杆主要用于受压筋配筋量不足或混凝土强度过低的大偏心受压柱（弯矩在使用中不变号）。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.1简介及构造,5.1简介及构造,梁-柱、柱-基础的阴角部位的处理：
粘贴锚固承压角钢，并配焊传力顶板于撑杆两端。
钢板补焊弥补转角处强度不足,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.1简介及构造,5.1简介及构造,预应力的实现：
1）预应力值较大时（大于150kN），采用电热法或机械张拉；2）预应力值较小时（小于150kN），采用横向、竖向或花篮螺栓张拉,有关预应力的内容应参考混凝土结构设计规范,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.2设计规定,5.2设计规定,预应力加固方法：
本方法适用面较广，预应力的施加方法也很多，规范介绍的仅为最常用的方法。
规范的规定是指导性而非限制性的。
预应力加固方法适用场合：
本方法梁、板、柱和桁架的加固。
加固条件：
1）原结构截面偏小或需要增加使用荷载；2）原构件需要改善其使用性能；3）原构件处于高应力、高应变状态，且难以直接消除结构上的荷载。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.2设计规定,5.2设计规定,预应力加固方法的选择：
根据被加固构件的受力性质、构造特点和现场条件选择合适的预应力方法。
1）对正截面承载力不足的梁、板构件，可采用预应力拉杆进行加固。
正、斜截面均需加固的梁式构件，可采用下撑式预应力拉杆加固；（见下页图）。
2）所有钢构件包括拉杆、撑杆、缀板和各种紧固件和锚固件均需进行防锈和防火处理。
3）环境温度不应大于60。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,次梁、主梁预应力下撑式拉杆构造：
5.2设计规定,5.2设计规定,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力水平拉杆加固钢筋混凝土结构：
1）估算预应力水平拉杆的总截面面积Ap,est：
2）计算在新增外荷载作用下该拉杆产生的作用效应增量N。
拉杆的拉力增量，由预应力拉杆加入受力体系引起；,M-加固梁验算点处受弯承载力需要的增量；fpy-预应力钢拉杆的抗拉强度设计值；h01-由被加固梁上缘到水平拉杆截面形心的距离；1-内力臂系数,取0.85。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力水平拉杆加固钢筋混凝土结构：
3）确定水平拉杆应施加的预应力值p。
除需要按照混凝土结构设计规范进行预应力损失等的计算，尚应符合：
4）对原结构，水平拉杆施加的力是外力。
应按混凝土结构设计规范进行验算。
Ap-实际选用的预应力水平拉杆截面面积；N-拉杆的拉力增量，由预应力拉杆加入受力体系引起；1-两根水平拉杆的协同工作系数，取0.85。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用两根预应力水平拉杆横向拉紧时，其横向张拉量H按下式计算：
L1-拉杆张拉前的长度；Es-拉杆弹性模量。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力下撑式拉杆加固钢筋混凝土梁：
见p.14图,1）估算预应力下撑式拉杆的截面面积Ap：
h02-由下撑式拉杆中部水平段的截面形心到被加固梁上缘的垂直距离；2-内力臂系数，取0.80。
2）计算在新增外荷载作用下拉杆中部水平段的作用效应增量N。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力下撑式拉杆加固钢筋混凝土梁：
3）确定下撑式拉杆的预应力值p。
2-下撑式拉杆的协同工作系数，取0.80。
4）对原结构，下撑式拉杆施加的力是外力。
应按混凝土结构设计规范进行验算。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用两根下撑式预应力拉杆横向张拉时，其拉杆中部横向张拉量H按下式计算：
L2-拉杆中部水平段的长度。
加固梁的挠度，可按下式近似计算：
1-加固前梁在原荷载标准值作用下产生的挠度。
梁的刚度B1可根据梁的开裂情况近似取：
0.35EcI0-0.50EcI0。
p-预应力引起的反拱。
刚度近似取0.75EcI0。
1-后加荷载产生的挠度。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力拉杆加固桁架受拉构件：
1）计算在设计荷载作用下的原桁架杆件的内力。
2）按下式估算预应力拉杆的总截面面积Ap,est:
1-下撑式拉杆的协同工作系数，取0.80。
Ni-被加固的拉力设计值。
Nui-原结构受拉承载力设计值。
3）对原桁架，预应力拉杆施加的力是外力。
应按混凝土结构设计规范进行验算。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力双侧撑杆加固轴心受压的钢筋混凝土柱：
1）确定加固后轴向压力设计值N。
2）按下式计算原柱的轴心受压承载力设计值：
N-柱加固后轴向压力设计值。
3）按下式计算应由撑杆承受的轴向压力设计值：
4）按下式计算预应力撑杆的总截面面积：
3-撑杆与原柱的协同工作系数，取0.9。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力双侧撑杆加固轴心受压的钢筋混凝土柱：
5）柱加固后轴心受压承载力设计值按下式子计算：
6）撑杆施工时施加的预应力值的计算：
1-撑杆稳定系数，根据钢结构设计规范。
4-经验系数，取0.75。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力双侧撑杆加固轴心受压的钢筋混凝土柱：
7）施工时预应力的控制：
a）采用千斤顶等时，顶升量：
Ea-撑杆弹性模量。
5-经验系数，取0.90。
a1-撑杆端顶板与混凝土之间的压缩量，取2-4mm。
L-撑杆全长。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力双侧撑杆加固轴心受压的钢筋混凝土柱：
7）施工时预应力的控制：
b）采用横向张拉法时，横向张拉H：
a2-修正项，对各种综合误差对张拉量的影响，取5-7mm。
预应力撑杆横向张拉量计算图,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力单侧撑杆加固弯矩不变号的的偏心受压柱：
1）确定加固柱加固后的轴向力N和弯矩M：
2）确定撑杆肢承载力，试算法，先假设两根较小的角钢或一根槽钢做撑杆肢，其有效受压承载力：
3）原柱加固后的需承受的偏心受压荷载：
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力单侧撑杆加固弯矩不变号的的偏心受压柱：
4）原柱截面偏心受压承载力验算公式：
s0-原柱纵向受拉钢筋的应力。
-纵向受压钢筋合力点到受压区边缘的距离。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.3加固计算,5.3加固计算,采用预应力单侧撑杆加固弯矩不变号的的偏心受压柱：
5）撑杆施工时的预应力值一般取为：
5080MPa。
采用预应力双侧撑杆加固弯矩变号的的偏心受压柱：
受压荷载较大一侧用单侧撑杆加固的方法进行计算，选用的角钢截面面积应能满足柱加固后的最不利偏心受压荷载；柱的另一侧也采用相同规格的角钢组成压杆肢，使撑杆的双侧截面对称。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.4构造规定,当采用机械张拉法时：
执行混凝土设计规范和混凝土结构工程施工质量验收规范；,当采用横向张拉法时：
执行如下规定；1）预应力水平拉杆或下撑式拉杆加固梁，张拉力150kN以下时：
可采用HRB335级钢筋；当加固梁的高度大于600mm时：
应采用型钢；2）预应力水平拉杆或下撑式拉杆距梁底下缘的净空为3080mm；3）下撑式拉杆的斜段宜紧贴被梁两侧；4）预应力拉杆端部的锚固构造；5）横向张拉应采用工具式拉紧螺杆。
5.4构造规定,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.4构造规定,5.4构造规定,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.4构造规定,5.4构造规定,当采用预应力撑杆加固时：
1）预应力撑杆用角钢，截面不小于50505；2）压杆肢末端的传力构造，应采用焊在压杆肢的顶板与承压角钢顶紧，通过抵承传力。
见左图,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.4构造规定,5.4构造规定,当采用预应力撑杆采用横向拉紧的施工方法时。
下图,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.4构造规定,5.4构造规定,压杆肢的弯折和复位。
下图,第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.4构造规定,5.4构造规定,加固承载力增量。
受弯承载力增量不应大于原梁承载力的50%，且梁内受拉钢筋与拉杆截面面积的总和不应超过混凝土截面面积的2.5%。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.5例题,5.4构造规定,例题。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.5例题,5.4构造规定,例题。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.5例题,5.4构造规定,例题。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.5例题,5.4构造规定,例题。
第五章外加预应力加固法,第五章外加预应力加固法,5.5例题,5.4构造规定,例题。
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