1湖北省十堰市人民医院 湖北十堰市 442000
2武汉工程科技学院 湖北武汉 430200
3武汉大学土木建筑工程学院 湖北武汉 430072
摘要：某框架写字楼的顶层改变使用功能，进行托梁换柱改造。本文以现场施工为依据，详细介绍了预应力钢绞索和预应力钢板联合加固砼梁的施工过程，对主要的施加预应力工艺进行了分析，对类似的加固工程有指导和借鉴意义。
关键词：预应力钢板；后张拉钢绞索；钢筋混凝土梁；加固施工
1 工程概况
某框架结构写字楼于2006年建成，根据建设单位要求，拟将顶层27层改造为多功能厅，其布置范围如图1-1，即拆除范围内13/D轴、13/F轴处的框架柱，将框架梁布置形式由（16.2m+8.1m）×（7.7m+8.1m+7.7m）改为23.4m×24m。拆除原结构前需对屋顶结构进行改造加固。
3 加固施工过程
3.1 砼梁加固流程
第一步：按照图纸设计要求，对加固梁进行预钻螺栓孔、预应力管束孔。
第二步：梁侧面钢板安装，钢板分为上下两部分，分别为腹板①和腹板②。先安装腹板①，并对腹板①上的螺栓进行安装就位；再安装腹板②，腹板①与腹板②之间设置通条水平焊缝，此时焊缝补焊接，腹板②可沿此缝方向做微小滑动。
第三步：安装梁面钢板③，对梁面钢板靠柱端进行焊接，安装螺栓就位，；梁面钢板在梁长度区域的螺栓孔预钻（螺栓不安装），梁面钢板跨中留缝。
第四步：安装梁底钢板，梁底钢板④与腹板②进行T形接头焊接施工，梁底钢板在梁长度区域的螺栓孔预钻（螺栓不安装），此时梁底板④与腹板②焊接成形的U形槽与钢筋砼梁之间可做微小滑动。
第五步：安装体外预应力钢绞线⑤、转向装置、锚座，并进行张拉至设计值。选用UPS15.2-1860低松弛无粘结钢绞线，镀锌薄壁钢管，采用套箍固定。预应力束转折点安装转向块装置，避免张拉时应力损失。
第六步：梁面钢板张拉施工，梁面钢板型号为624*12，由于受螺栓孔、预应力管束孔削弱影响，梁面钢板计算宽度为500mm，张拉应力先按100N/mm2控制，张拉力为500*12*100/1000=600KN，张拉设备为100吨千斤顶反向顶升。当梁面钢板顶升张拉到位后，对中部预留焊缝进行焊接，再安装梁面钢板螺栓，梁面钢板通过高强螺栓与腹板①连接。
第七步：梁底钢板张拉施工。梁底钢板型号为620*14，由于受螺栓孔削弱影响，梁底钢板计算宽度为600mm，张拉应力先按100N/mm2控制，张拉力为600*14*100/1000=840KN，张拉设备为100吨千斤顶反向顶升。当梁底钢板顶升张拉到位后，对腹板①与腹板②间预留水平焊缝进行焊接，全梁焊接成整体，再安装梁底钢板螺栓就位。
3.2 钢绞索张拉施工工艺
本工程选用的预应力筋为UPS15.2-1860低松弛无粘结钢绞线。预应力锚具的要求为：锚具必须采用I类锚具；张拉端和固定端均采用6孔夹片群锚，由多孔群锚锚具、承压板组成。
体外预应力筋的张拉主要分四步：首先是穿筋，预应力筋直接穿入千斤顶前端，或先穿入变角器后再穿入预应力筋，直至顶压器顶住锚具；其次是张拉，油泵启动并控制给油速度，给油时间不应低于 0.5min，加压达到一定值后停止，调整千斤顶位置后继续加压，若千斤顶行程无法满足，可中途停止后作临时锚固，再继续张拉直到达到设计要求的张拉力；第三是测量记录，分别记录 10%设计张拉力、50%设计张拉力、100%设计张拉力所对应的千斤顶缸长，计算出对应于各加载段预应力筋的伸长，回归出前10%设计张拉力对应的预应力筋的伸长，将四段加载时预应力筋对应伸长相加，所得之和即为实际伸长值，用以校核计算伸长值；最后，将外露预应力筋切断，且保留在锚具外侧的外露预应力筋长度不应小于3cm，然后用加注油脂的专用塑料帽将锚具封闭严密，根据设计要求封锚。
3.3 钢板张拉施工工艺
钢板张拉采用设置液压千斤顶及倒三角反推钢板，当液压千斤顶反推倒三角钢板时达到张拉钢板的作用；同时在张拉顶推端设置连接副与中间固定端连接，用以调节钢板应力。如图3-1所示为现场倒三角牛腿的照片。梁面钢板张拉构造和梁底钢板张拉构造分别如图3-2和图3-3所示。由于钢板厚度大于10mm，为了使得预应力张拉到位，按如下步骤进行：①钢板张拉准备工作完成后，首先对被张拉钢板进行往复三次顶升张拉、卸载，然后用压缩空气吹走钢板内浮灰。②根据设计要求的钢板张拉控制应力取值进行张拉施工，当千斤顶张拉力达到控制力时，停止张拉，并用测力扳手拧紧张拉端的连接副上的高强螺栓。③高强螺栓拧紧后，对张拉千斤顶进行卸载，同时观测钢板的应力变化情况。如果钢板应力明显下降，需查看张拉支座端固定端、张拉端连接副的状况，若张拉支座端固定端无松动、连接副构造稳定，则是连接副中的高强螺栓拧紧问题，此时需重新加载千斤顶，可适当超张拉10%张拉力，再次拧紧连接副上的高强螺栓，对千斤顶卸载。再次观测钢板应力情况，直到满足设计钢板张拉应力要求，否则需反复张拉调节。④按以上方法依次对梁钢板进行张拉，并记录张拉过程中的应力及屋盖位移。⑤当梁钢板张拉完成后，将张拉监测结构报送设计，经确认后对将梁面钢板的螺栓进行安装。
4 结束语本工程中的托换梁跨度大，故采用预应力钢绞索和预应力钢板联合加固技术，该组合钢梁技术为国内首次应用，在本工程中的应用实际效果很好。该加固设计的技术先进，现场条件复杂，施工工艺复杂且要求高，施工工艺经本工程的尝试摸索，形成了完整的施工体系，对今后类似加固工程的施工提供借鉴。
参考文献
[1]李果.锈蚀混凝土结构的耐久性修复与保护[M].北京：中国铁道出版社，2011.
[2]周婷。碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究[D].武汉：武汉大学，2004.作者：李丹，出生年：1987年 性别：女，籍贯：武汉 学历：硕士，职称：讲师
论文作者:封雯1,李丹2,赖秉洪3
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/7
标签：钢板论文; 预应力论文; 腹板论文; 螺栓论文; 千斤顶论文; 应力论文; 绞索论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;