钢筋混凝土受弯构件承载力加固.pptx

6.1钢筋混凝土梁、板钢筋混凝土梁、板承载力不足的原因及表现承载力不足的原因及表现梁、板承载力不足，是指梁、板的承载力不能满足预定的或希望的承梁、板承载力不足，是指梁、板的承载力不能满足预定的或希望的承载能力的要求，必须进行补强加固，才能保证构件的安全使用。载能力的要求，必须进行补强加固，才能保证构件的安全使用。承载力不足的外观表现是构件的承载力不足的外观表现是构件的挠度偏大，裂缝过宽、过长，钢筋严挠度偏大，裂缝过宽、过长，钢筋严重锈蚀或受压区混凝土有压坏迹象重锈蚀或受压区混凝土有压坏迹象等。等。6.1.1梁、板承载力不足的原因梁、板承载力不足的原因施工方面原因施工方面原因设计方面原因设计方面原因其他因素：其他因素：(1)地基的不均匀下沉，给梁带来附加应力。地基的不均匀下沉，给梁带来附加应力。(2)采用不成熟的构件。采用不成熟的构件。(3)构件形式带来的影响。构件形式带来的影响。(4)构件耐久性不足，导致钢筋严重锈蚀，甚至锈断，严重影响承载构件耐久性不足，导致钢筋严重锈蚀，甚至锈断，严重影响承载力。力。（5）钢筋锚固不足、搭接长度不够、焊接不牢，以及荷载的突然作用）钢筋锚固不足、搭接长度不够、焊接不牢，以及荷载的突然作用等等。等等。6.1.2正截面破坏特征正截面破坏特征试验观测发现，钢筋混凝土梁、板等受弯构件的裂缝出现，试验观测发现，钢筋混凝土梁、板等受弯构件的裂缝出现，荷载常为极限荷载的荷载常为极限荷载的15%25%。对于适筋梁，在开裂以后，随着荷载的增加出现良好的塑对于适筋梁，在开裂以后，随着荷载的增加出现良好的塑性特征，并在梁破坏前，钢筋经历了较大的塑性伸长，给性特征，并在梁破坏前，钢筋经历了较大的塑性伸长，给人以明显的预兆。人以明显的预兆。但是，当实际配筋量大于计算值时，造成实际上的超筋梁。但是，当实际配筋量大于计算值时，造成实际上的超筋梁。超筋梁的破坏始自受压区，破坏时钢筋尚未达到屈服强度，超筋梁的破坏始自受压区，破坏时钢筋尚未达到屈服强度，挠度不大。超筋梁的破坏是突然的，没有明显的预兆。挠度不大。超筋梁的破坏是突然的，没有明显的预兆。尽管规范规定不允许设计少筋梁，但由于施工中发生钢筋尽管规范规定不允许设计少筋梁，但由于施工中发生钢筋数量搞错、钢筋错位（如雨篷中上部钢筋错位至下部）等数量搞错、钢筋错位（如雨篷中上部钢筋错位至下部）等情况，造成实际上的少筋梁。少筋梁的破坏也是突然发生情况，造成实际上的少筋梁。少筋梁的破坏也是突然发生的。的。在加固之前，首先应区分原梁是适筋梁还是超筋梁或少筋在加固之前，首先应区分原梁是适筋梁还是超筋梁或少筋梁。梁。如果是如果是少筋梁少筋梁，必须进行加固。加固方法选用本章所述的，必须进行加固。加固方法选用本章所述的在在拉区加筋拉区加筋的方法。的方法。如果是如果是适筋梁适筋梁，则可根据，则可根据裂缝宽度、构件挠度和钢筋应力裂缝宽度、构件挠度和钢筋应力来判定是否进行加固。裂缝宽度与钢筋应力之间基本呈线来判定是否进行加固。裂缝宽度与钢筋应力之间基本呈线性关系，裂缝愈宽，裂缝处钢筋应力越高。性关系，裂缝愈宽，裂缝处钢筋应力越高。规范给出了在使用阶段钢筋应力的计算公式规范给出了在使用阶段钢筋应力的计算公式s=M/0.87h0AS式中式中M作用在构件上的实际弯矩；作用在构件上的实际弯矩；AS实际纵向钢筋的截面面积；实际纵向钢筋的截面面积；h0梁截面的有效高度。梁截面的有效高度。一般认为当一般认为当s0.8fy时，应当进行承载力加固。适筋梁的时，应当进行承载力加固。适筋梁的承载力加固方法，可选用本章所述的各种方法，但当采用承载力加固方法，可选用本章所述的各种方法，但当采用在在拉区增加钢筋拉区增加钢筋的方法加固时应注意加筋后的方法加固时应注意加筋后不致成为超筋不致成为超筋梁梁。如果是如果是超筋梁超筋梁，由于在受拉区进行加筋补强不起作用，因，由于在受拉区进行加筋补强不起作用，因此必须采用此必须采用加大受压区截面加大受压区截面的办法或采用的办法或采用增设支点增设支点的办法的办法进行加固。进行加固。6.1.3斜截面破坏特征斜截面破坏特征梁的斜截面抗剪试验表明，斜裂缝始自两梁的斜截面抗剪试验表明，斜裂缝始自两种情况：种情况：一种是在构件的受拉边缘首先出现一种是在构件的受拉边缘首先出现垂直裂垂直裂缝缝，然后在弯矩和剪力的共同作用下斜向，然后在弯矩和剪力的共同作用下斜向发展；发展；另一种是另一种是腹剪斜裂缝腹剪斜裂缝。对于。对于T形、形、I形等腹板形等腹板较薄的梁，常在梁腹部中和轴附近首先出较薄的梁，常在梁腹部中和轴附近首先出现这类斜裂缝，然后随着荷载的增加，分现这类斜裂缝，然后随着荷载的增加，分别向梁顶和梁底斜向伸展。别向梁顶和梁底斜向伸展。箍筋配置的数量箍筋配置的数量，对梁的剪切破坏形态和，对梁的剪切破坏形态和抗剪承载力有着很大的影响。抗剪承载力有着很大的影响。箍筋的数量箍筋的数量箍筋的数量箍筋的数量当当箍筋的数量适当时箍筋的数量适当时，斜裂缝出现后由于箍筋的受力，限，斜裂缝出现后由于箍筋的受力，限制了斜裂缝的开展，使荷载仍能有较大的增长。当荷载增制了斜裂缝的开展，使荷载仍能有较大的增长。当荷载增加到某一数值时，会在几根斜裂缝中形成加到某一数值时，会在几根斜裂缝中形成1根主要的斜裂根主要的斜裂缝缝(称为称为“临界斜裂缝临界斜裂缝”)。临界斜裂缝形成后，梁还能继。临界斜裂缝形成后，梁还能继续增加荷载。当与临界斜裂缝相交的箍筋屈服后，箍筋不续增加荷载。当与临界斜裂缝相交的箍筋屈服后，箍筋不再能控制斜裂缝的开展，致使截面压区混凝土在剪压作用再能控制斜裂缝的开展，致使截面压区混凝土在剪压作用下达到极限强度而发生剪切破坏。因此，下达到极限强度而发生剪切破坏。因此，斜截面的抗剪承斜截面的抗剪承载力，主要取决于混凝土强度、截面尺寸和配箍数量。另载力，主要取决于混凝土强度、截面尺寸和配箍数量。另外，剪跨比和纵筋配筋率对斜截面抗剪承载力也有一定的外，剪跨比和纵筋配筋率对斜截面抗剪承载力也有一定的影响。影响。当箍筋配置当箍筋配置数量过多时数量过多时(尤其对于薄腹梁尤其对于薄腹梁)，箍筋有效地制，箍筋有效地制约了斜裂缝的扩展，因而出现了多条大致相互平行的斜裂约了斜裂缝的扩展，因而出现了多条大致相互平行的斜裂缝，把腹板分割成若干个倾斜受压的棱柱体。最后，在箍缝，把腹板分割成若干个倾斜受压的棱柱体。最后，在箍筋未达到屈服的情况下，梁腹斜裂缝间的混凝土由于主压筋未达到屈服的情况下，梁腹斜裂缝间的混凝土由于主压应力过大而发生斜压破坏，因此，这种梁的抗剪承载力是应力过大而发生斜压破坏，因此，这种梁的抗剪承载力是由构由构件截面尺寸及混凝土强度件截面尺寸及混凝土强度所决定。所决定。当箍筋的当箍筋的配置数量过少配置数量过少时，斜裂缝一旦出现，箍筋承担不时，斜裂缝一旦出现，箍筋承担不了原来由混凝土所负担的拉力，箍筋应力立即达到并超过了原来由混凝土所负担的拉力，箍筋应力立即达到并超过屈服点，并产生脆性的斜拉破坏。屈服点，并产生脆性的斜拉破坏。混混凝凝土土加加固固的的依依据据6.2预应力加固法预应力加固法用预应力筋对建筑物的梁或板进行加固的方法，用预应力筋对建筑物的梁或板进行加固的方法，称为预应力加固法。称为预应力加固法。这种方法不仅具有施工简便的特点，而且在基本这种方法不仅具有施工简便的特点，而且在基本不增加梁、板截面高度和不影响结构使用空间的不增加梁、板截面高度和不影响结构使用空间的条件下，可提高梁、板的抗弯、抗剪承载力和改条件下，可提高梁、板的抗弯、抗剪承载力和改善其在使用阶段的性能。善其在使用阶段的性能。6.2.1预应力加固工艺预应力加固工艺(1)在需加固的受拉区段外面补加预应力筋；在需加固的受拉区段外面补加预应力筋；(2)张拉预应力筋，并将其锚固在梁张拉预应力筋，并将其锚固在梁(板板)的端部。的端部。6.2.1.1预应力筋张拉预应力筋张拉 通常，加固梁的预应力筋裸置于梁体之外，所以预应力张通常，加固梁的预应力筋裸置于梁体之外，所以预应力张拉亦是在梁体之外进行的。张拉的方法有多种，常用的有：拉亦是在梁体之外进行的。张拉的方法有多种，常用的有：（1）千斤顶张拉法千斤顶张拉法 千斤顶张拉法是使用千斤顶在预应力筋的端部进行张拉并千斤顶张拉法是使用千斤顶在预应力筋的端部进行张拉并锚固的方法。锚固的方法。（2）横向收紧法横向收紧法 横向收紧法的工艺如下横向收紧法的工艺如下:将加固筋的两端锚固在原梁上，加固筋可为弯折的下将加固筋的两端锚固在原梁上，加固筋可为弯折的下撑式，也可为直线式；撑式，也可为直线式；每隔一定距离用撑杆每隔一定距离用撑杆(角钢或粗钢筋角钢或粗钢筋)撑在两根加固筋撑在两根加固筋之间；之间；在撑杆间设置在撑杆间设置U形螺丝，把两根加固筋横向收紧拉拢，形螺丝，把两根加固筋横向收紧拉拢，即在其中建立了预应力。即在其中建立了预应力。（3）竖向张拉法竖向张拉法它包括它包括人工竖向张拉法和千斤顶竖向张拉法人工竖向张拉法和千斤顶竖向张拉法两种。两种。其中图其中图6.3(a)所示为人工竖向收紧张拉所示为人工竖向收紧张拉，带钩的收紧螺栓，带钩的收紧螺栓3在穿过带加强肋的钢板在穿过带加强肋的钢板4后，被勾在加固筋后，被勾在加固筋2上上(拉杆的初拉杆的初始形状可以是直线的，亦可以是曲线形的始形状可以是直线的，亦可以是曲线形的)，当拧动收紧，当拧动收紧螺栓的螺帽时，加固筋即向下移动，由直变曲或增加曲度，螺栓的螺帽时，加固筋即向下移动，由直变曲或增加曲度，从而建立了预应力；从而建立了预应力；图图6.3(b)为人工竖向顶撑张拉为人工竖向顶撑张拉，图中，图中7为固定在梁底面的上钢板，为固定在梁底面的上钢板，8为焊接在加固筋上的下钢板为焊接在加固筋上的下钢板（其上焊有螺母），当拧动顶撑螺丝（其上焊有螺母），当拧动顶撑螺丝6时，上下钢板的距时，上下钢板的距离变大，迫使加固筋下移，从而建立了预应力。离变大，迫使加固筋下移，从而建立了预应力。千斤顶竖向张拉法千斤顶竖向张拉法加固工艺为：加固工艺为：加固筋被定位后，将其两端锚固在锚板上；加固筋被定位后，将其两端锚固在锚板上；用带钩的张拉架将千斤顶用带钩的张拉架将千斤顶4挂在加固筋上挂在加固筋上(千斤顶的端部千斤顶的端部带有斜形楔块带有斜形楔块)；启动千斤顶，将加固筋拉离支座。待张拉达到要求后，启动千斤顶，将加固筋拉离支座。待张拉达到要求后，即在加固筋与支座间的缝隙内嵌入钢垫板即可。即在加固筋与支座间的缝隙内嵌入钢垫板即可。（4）电热张拉法电热张拉法 电热张拉法的工艺为：对加固筋通以低电电热张拉法的工艺为：对加固筋通以低电压的大电流，使加固筋发热伸长，伸长值压的大电流，使加固筋发热伸长，伸长值达到要求后切断电流，并立即将两端锚固。达到要求后切断电流，并立即将两端锚固。随后，加固筋恢复到常温而产生收缩变形，随后，加固筋恢复到常温而产生收缩变形，在加固筋中建立了预应力。在加固筋中建立了预应力。6.2.1.2预应力筋锚固预应力筋锚固（1）U形钢板锚固形钢板锚固首先将原梁端部的混凝土保护层凿去，并涂以环氧砂浆，然后把与梁首先将原梁端部的混凝土保护层凿去，并涂以环氧砂浆，然后把与梁同宽同宽U形钢板卡在环氧砂浆上，再将加固筋焊接或锚接形钢板卡在环氧砂浆上，再将加固筋焊接或锚接U形钢板的两形钢板的两侧。侧。（2）高强螺栓摩擦高强螺栓摩擦粘结锚固粘结锚固在梁及钢板上钻出与高强螺栓相同直径的孔，然后在钢板和梁上涂一在梁及钢板上钻出与高强螺栓相同直径的孔，然后在钢板和梁上涂一层环氧砂浆，用高强螺栓将钢板压在原梁上，以产生摩擦力和黏结力，层环氧砂浆，用高强螺栓将钢板压在原梁上，以产生摩擦力和黏结力，最后将预应力筋锚固在钢板上，或直接焊接在钢板上。最后将预应力筋锚固在钢板上，或直接焊接在钢板上。（3）焊接粘结锚固焊接粘结锚固（4）扁担式锚固扁担式锚固 在原梁的受压区增设钢板托套，把加固筋锚固或焊接在钢板托套上。在原梁的受压区增设钢板托套，把加固筋锚固或焊接在钢板托套上。施工时，钢板托套用环氧砂浆年节在原梁上，以防止其滑动。施工时，钢板托套用环氧砂浆年节在原梁上，以防止其滑动。（5）利用原预埋件锚固利用原预埋件锚固（6）套箍锚固套箍锚固套箍锚固是把型钢作成的刚框嵌套在原梁上，并将预应力筋锚固在钢套箍锚固是把型钢作成的刚框嵌套在原梁上，并将预应力筋锚固在钢框上的一种锚固方法。施工时，先除去钢框处的混凝土保护层，并用框上的一种锚固方法。施工时，先除去钢框处的混凝土保护层，并用环氧砂浆黏结钢框。环氧砂浆黏结钢框。6.2.2预应力加固梁承载力计算预应力加固梁承载力计算正截面抗弯承载力计算正截面抗弯承载力计算预应力加固梁的截面承载力计算方法因加固工艺不同可分预应力加固梁的截面承载力计算方法因加固工艺不同可分为两种：一种为等效外荷载法；另一种为同一般预应力混为两种：一种为等效外荷载法；另一种为同一般预应力混凝土梁一样的承载力计算方法。凝土梁一样的承载力计算方法。（1）预应力筋外露的加固梁预应力筋外露的加固梁 对于加固结束后预应力筋裸露在体外工作的加固梁，预应对于加固结束后预应力筋裸露在体外工作的加固梁，预应力筋仅仅在锚固点及支撑点与原梁相接触。当梁随外荷载力筋仅仅在锚固点及支撑点与原梁相接触。当梁随外荷载增加而发生挠曲时，梁中原筋亦随原梁曲率的增加而伸长，增加而发生挠曲时，梁中原筋亦随原梁曲率的增加而伸长，但预应力筋与梁中原筋的变形不同，它只与支撑点和锚固但预应力筋与梁中原筋的变形不同，它只与支撑点和锚固点处梁的变位有关。预应力筋的应力增量随荷载的增长率点处梁的变位有关。预应力筋的应力增量随荷载的增长率远没有梁中的原筋大远没有梁中的原筋大(仅为仅为18%35%)。由于这种变形不。由于这种变形不协调的存在，对这类加固梁截面承载力计算采用等效外荷协调的存在，对这类加固梁截面承载力计算采用等效外荷载法。载法。所谓等效外荷载所谓等效外荷载是指预应力对原梁的作用可用相应的外荷是指预应力对原梁的作用可用相应的外荷载代替，它们两者对原梁产生的内力载代替，它们两者对原梁产生的内力(弯矩、剪力及轴力弯矩、剪力及轴力)是等效的。加固梁在承载力计算时，是等效的。加固梁在承载力计算时，把预应力作为外荷载把预应力作为外荷载等效地作用于原梁上等效地作用于原梁上，然后按原梁尺寸及原梁的配筋情况，然后按原梁尺寸及原梁的配筋情况来验算原梁的承载力。来验算原梁的承载力。内力的影响将变得更小。为方便计算，在设计中可不必具内力的影响将变得更小。为方便计算，在设计中可不必具体预应力筋的应力应等于张拉结束后的应力与后加荷载引体预应力筋的应力应等于张拉结束后的应力与后加荷载引起的应力增量之和。但这种应力增量实际上是较小的，且起的应力增量之和。但这种应力增量实际上是较小的，且每增加单位荷载的应力增长值近乎一致，它对预应力筋应每增加单位荷载的应力增长值近乎一致，它对预应力筋应力影响不大。当采用高强度预应力筋时，由于预应力筋的力影响不大。当采用高强度预应力筋时，由于预应力筋的面积较小，则对总的预应力计算预应力筋应力增量，面积较小，则对总的预应力计算预应力筋应力增量，预应预应力筋内力直接按力筋内力直接按con计算。计算。(估算估算)它虽略高于张拉结束后它虽略高于张拉结束后预应力筋的应力值，但却是偏于安全的。预应力筋的应力值，但却是偏于安全的。由于纵向预应力由于纵向预应力Np的存在，使原来的受弯构件变为偏心受的存在，使原来的受弯构件变为偏心受压构件，并且它们多为大偏心受压构件，可按规范中的压构件，并且它们多为大偏心受压构件，可按规范中的大大偏心受压公式验算加固梁的承载力偏心受压公式验算加固梁的承载力。fc受压区混凝土轴心抗压强度设计值；受压区混凝土轴心抗压强度设计值；1当混凝土强度不大于当混凝土强度不大于C50时，时，1=1.0；当混凝土强度大于；当混凝土强度大于C50时，时，11.0；As、As原梁中受拉钢筋和受压钢筋的截面面积原梁中受拉钢筋和受压钢筋的截面面积(不考虑梁中构造负筋的作用不考虑梁中构造负筋的作用)；x混凝土受压区高度；混凝土受压区高度；b、h分别为梁的宽度和截面高度；分别为梁的宽度和截面高度；as(as)受拉钢筋（受压钢筋）的形心至梁的底端（顶端）的距离；受拉钢筋（受压钢筋）的形心至梁的底端（顶端）的距离；h0梁的截面的有效高度；梁的截面的有效高度；fy、fy原梁中受拉钢筋及受压钢筋的强度设计值；原梁中受拉钢筋及受压钢筋的强度设计值；e纵向力纵向力N作用点至受拉钢筋作用点至受拉钢筋As重心的距离，即：重心的距离，即：e=ei+h/2-asM、N作用于截面上的弯矩及纵向力，按式作用于截面上的弯矩及纵向力，按式(6.9)计算。计算。承载力计算公式承载力计算公式N(2)预应力筋与原梁结成一体的加固梁预应力筋与原梁结成一体的加固梁在预应力筋张拉结束后，若在其上补浇混凝土保护层，形在预应力筋张拉结束后，若在其上补浇混凝土保护层，形成整体梁，则预应力筋与原梁共同变形，随着作用在加固成整体梁，则预应力筋与原梁共同变形，随着作用在加固梁上的外荷载的增加，预应力筋和梁中原筋以及压区混凝梁上的外荷载的增加，预应力筋和梁中原筋以及压区混凝土的应力都在原有基础上增大。当梁破坏时，受拉钢筋可土的应力都在原有基础上增大。当梁破坏时，受拉钢筋可能会出现两种情况：能会出现两种情况：一种为预应力筋及梁中原受拉钢筋都一种为预应力筋及梁中原受拉钢筋都达到屈服强度，即适筋梁；另一种为超筋梁达到屈服强度，即适筋梁；另一种为超筋梁。适筋梁当梁的全部配筋处在适筋范围时，尽管预应力筋适筋梁当梁的全部配筋处在适筋范围时，尽管预应力筋和梁中原筋达到屈服极限的时间可能不同，但破坏时两者和梁中原筋达到屈服极限的时间可能不同，但破坏时两者都可达到屈服极限都可达到屈服极限,其截面承载力计算方法与一般预应力混其截面承载力计算方法与一般预应力混凝土梁相同。对于矩形及翼缘位于受拉区的倒凝土梁相同。对于矩形及翼缘位于受拉区的倒T形梁形梁，得得:式中式中fpy预应力钢筋的设计强度；预应力钢筋的设计强度；Ap 预应力钢筋的截面面积；预应力钢筋的截面面积；ap预应力钢筋合力点至原梁下边缘的预应力钢筋合力点至原梁下边缘的距离。距离。超筋梁对于混凝土构件，超筋梁是不允许的，超筋梁对于混凝土构件，超筋梁是不允许的，但在加固工程中，有时却难以避免。但在加固工程中，有时却难以避免。例如，当工程要求较多地提高梁的刚度时，则需例如，当工程要求较多地提高梁的刚度时，则需施加较大的预应力，以致变成了超筋梁。由试验施加较大的预应力，以致变成了超筋梁。由试验知，这种因需施加较多的加固筋而导致的超筋梁知，这种因需施加较多的加固筋而导致的超筋梁与通常所说的超筋梁尽管有所差别，但体外预应与通常所说的超筋梁尽管有所差别，但体外预应力筋对提高这种超筋梁的正截面承载力作用很小，力筋对提高这种超筋梁的正截面承载力作用很小，因为加固后形成的超筋梁的正截面承载力被压区因为加固后形成的超筋梁的正截面承载力被压区混凝土所限制。为此，对于加固后形成的超筋梁混凝土所限制。为此，对于加固后形成的超筋梁可以可以采用界限配筋梁采用界限配筋梁的承载能力。的承载能力。6.2.3.2斜截面承载力计算斜截面承载力计算(1)预应力筋外露的加固梁预应力筋外露的加固梁如上所述，预应力筋外露的加固梁受力特征如同偏心受压构件，因此如上所述，预应力筋外露的加固梁受力特征如同偏心受压构件，因此加固梁的抗剪承载力较原梁有所提高。对于用直线预应力筋加固的梁，加固梁的抗剪承载力较原梁有所提高。对于用直线预应力筋加固的梁，其提高作用决定于预应力产生的纵向力其提高作用决定于预应力产生的纵向力Np。因此，这种梁斜截面抗剪。因此，这种梁斜截面抗剪承载力应为原梁的抗剪承载力与纵向力承载力应为原梁的抗剪承载力与纵向力Np对梁的抗剪承载力的提高幅对梁的抗剪承载力的提高幅度之和。度之和。即即:VVu+0.05Np对于用鱼腹式预应力筋，加固梁的抗剪承载力为对于用鱼腹式预应力筋，加固梁的抗剪承载力为:VVu+(con-l)Apsin+0.05Np式中式中Vu原梁的斜截面抗剪承载力；原梁的斜截面抗剪承载力；l预应力损失的总和。预应力损失的总和。(2)预应力筋与原梁结成一体的加固梁预应力筋与原梁结成一体的加固梁对于补浇混凝土保护层的加固梁，其斜截面承载力与原梁相比，增加对于补浇混凝土保护层的加固梁，其斜截面承载力与原梁相比，增加了斜筋及纵向力的影响。由于预应力筋与原梁已结成整体，故可用一了斜筋及纵向力的影响。由于预应力筋与原梁已结成整体，故可用一般预应力混凝土梁的方法计算加固梁的斜截面承载力。即般预应力混凝土梁的方法计算加固梁的斜截面承载力。即:VVu+0.8fpyApsin+0.05Np6.2.6构造要求构造要求用预应力法加固的混凝土梁、板结构，应遵循以下构造要求。用预应力法加固的混凝土梁、板结构，应遵循以下构造要求。(1)预应力筋的直径一般宜采用预应力筋的直径一般宜采用2#30的钢筋或钢绞线束，当采用预的钢筋或钢绞线束，当采用预应力钢丝时，宜取应力钢丝时，宜取4#8#。(2)用预应力法加固板时，应采用柔性钢丝或钢绞线，不宜用粗钢筋。用预应力法加固板时，应采用柔性钢丝或钢绞线，不宜用粗钢筋。(3)直线预应力筋或下撑式预应力筋的水平段与被加固梁底面间的净直线预应力筋或下撑式预应力筋的水平段与被加固梁底面间的净距离应小于距离应小于100mm，以，以3080mm为宜。为宜。(4)张拉结束后，应对外露的加固筋进行防锈处理。处理的方法有喷张拉结束后，应对外露的加固筋进行防锈处理。处理的方法有喷涂水泥砂浆法和涂刷防锈漆法。涂水泥砂浆法和涂刷防锈漆法。(5)采用横向张拉法时，收紧螺栓的直径应采用横向张拉法时，收紧螺栓的直径应16mm，螺帽高度应不小，螺帽高度应不小于螺栓直径的于螺栓直径的1.5倍。倍。(6)预应力筋的锚固应牢固可靠，不产生位移。预应力筋的锚固应牢固可靠，不产生位移。(7)在下撑式预应力筋弯折处的原梁底面上，应设置支承钢垫板，其在下撑式预应力筋弯折处的原梁底面上，应设置支承钢垫板，其厚度厚度10mm，其宽度不小于厚度的，其宽度不小于厚度的4倍，其长度应与被加固的梁宽相倍，其长度应与被加固的梁宽相等。等。(8)用预应力法加固连续板时，预应力筋弯折点的位置宜设置在反弯用预应力法加固连续板时，预应力筋弯折点的位置宜设置在反弯点附近。这样预应力产生的向上托力较为显著，能够起到减小板跨的点附近。这样预应力产生的向上托力较为显著，能够起到减小板跨的作用。作用。(9)连续板预应力筋弯折点的穿筋斜孔可取连续板预应力筋弯折点的穿筋斜孔可取45，孔的位置应避开板内，孔的位置应避开板内钢筋。从斜孔开始，应沿预应力筋方向分别在板面及板底凿出狭缝，钢筋。从斜孔开始，应沿预应力筋方向分别在板面及板底凿出狭缝，其深度主要根据对弯折点向上托力的大小要求而定。狭缝愈浅，托力其深度主要根据对弯折点向上托力的大小要求而定。狭缝愈浅，托力愈大，但弯折点处的预应力损失亦随之增大。愈大，但弯折点处的预应力损失亦随之增大。(10)连续板预应力筋的张拉宜采用两端张拉，以减小预应力摩擦损失。连续板预应力筋的张拉宜采用两端张拉，以减小预应力摩擦损失。6.2.7计算步骤计算步骤(1)结成一体的加固梁结成一体的加固梁 分别绘制在剩余分别绘制在剩余(即未卸除即未卸除)荷载和全部荷载作用下的内力图。荷载和全部荷载作用下的内力图。根据总弯矩值根据总弯矩值M，用查表法或用下式求出受压区高度，用查表法或用下式求出受压区高度x值。值。式中式中h01加固梁全部受拉钢筋合力点至截面上边缘的距离，当补加加固梁全部受拉钢筋合力点至截面上边缘的距离，当补加的钢筋面积不很大时，可用原梁的有效截面高度的钢筋面积不很大时，可用原梁的有效截面高度h0替代；替代；b梁的宽度；梁的宽度；fc混凝土的抗压强度设计值。混凝土的抗压强度设计值。求出需要加固筋抵抗的弯矩值求出需要加固筋抵抗的弯矩值M和加固筋的截面面积和加固筋的截面面积Ap。式中式中h、h0分别为原梁的截面高度和有效截面高度分别为原梁的截面高度和有效截面高度;ap预应力钢筋合力点至原梁下边缘的距离。预应力钢筋合力点至原梁下边缘的距离。验算斜面承载力。验算斜面承载力。确定张拉控制应力，并计算预应力损失值。确定张拉控制应力，并计算预应力损失值。计算预应力内力及其效应。计算预应力内力及其效应。计算并确定张拉量。计算并确定张拉量。（2）预应力筋外露的加固梁预应力筋外露的加固梁 分别绘制在剩余荷载和全部荷载作用下的内力图。分别绘制在剩余荷载和全部荷载作用下的内力图。根据总弯矩根据总弯矩M，先按受弯构件估算受压区高度，先按受弯构件估算受压区高度x值，再值，再由由x值求出梁跨中截面处须加固筋承担的弯矩值求出梁跨中截面处须加固筋承担的弯矩M，并用，并用M估算加固筋的截面面积估算加固筋的截面面积Ap。确定张拉控制应力，并计算预应力损失值。确定张拉控制应力，并计算预应力损失值。以张拉控制应力为依据，计算预应力内力。以张拉控制应力为依据，计算预应力内力。将预应力作为外力作用在原梁上，按偏心受压构件验算将预应力作为外力作用在原梁上，按偏心受压构件验算原梁的正截面承载力。若验算结果不能满足要求，可加大原梁的正截面承载力。若验算结果不能满足要求，可加大预应力筋的面积，重新计算。预应力筋的面积，重新计算。验算梁的斜截面承载力。验算梁的斜截面承载力。进行预应力效应计算和张拉量计算。进行预应力效应计算和张拉量计算。6.3改变受力体系加固法改变受力体系加固法6.3.1概述概述 改变结构受力体系加固法，包括在梁的中间部位增设支点，增设托梁改变结构受力体系加固法，包括在梁的中间部位增设支点，增设托梁(架架)，拔去柱子，拔去柱子(简称托梁拔柱简称托梁拔柱)，将多跨简支梁变为连续梁等方法。，将多跨简支梁变为连续梁等方法。通常，支柱采用砖柱、钢筋混凝土柱、钢管柱或型钢柱，托架、托梁通常，支柱采用砖柱、钢筋混凝土柱、钢管柱或型钢柱，托架、托梁常为钢筋混凝土结构或钢结构。常为钢筋混凝土结构或钢结构。按增设支点的支撑刚性的不同，分按增设支点的支撑刚性的不同，分刚性支点和弹性支点刚性支点和弹性支点两种；按支撑两种；按支撑时的受力情况，分时的受力情况，分预应力支撑和非预应力支撑预应力支撑和非预应力支撑两类。两类。6.3.1.1刚性支点刚性支点 所谓刚性支点，是指新增设的支撑件刚度极大，以致被加固结构构件所谓刚性支点，是指新增设的支撑件刚度极大，以致被加固结构构件的新支点在外荷载作用下没有的新支点在外荷载作用下没有(或小至可忽略或小至可忽略)竖向变位。竖向变位。6.3.1.2弹性支点弹性支点所谓弹性支点，是指所增设的支杆或托架的相对刚度不大。当采用受所谓弹性支点，是指所增设的支杆或托架的相对刚度不大。当采用受弯构件作为支撑杆，或支撑件的刚度较小，轴向变形较大时，支撑点弯构件作为支撑杆，或支撑件的刚度较小，轴向变形较大时，支撑点的位移不能忽略，应按弹性支点计算。的位移不能忽略，应按弹性支点计算。6.3.1.3预应力撑杆预应力撑杆(支柱支柱)所谓预应力撑杆所谓预应力撑杆(支柱支柱)，是指在施工时，对支撑杆件施加，是指在施工时，对支撑杆件施加预压应力，使之对被加固结构构件施加预顶力，它不仅可预压应力，使之对被加固结构构件施加预顶力，它不仅可保证支撑杆件良好地参加工作，而且可调节被加固结构构保证支撑杆件良好地参加工作，而且可调节被加固结构构件的内力。件的内力。在撑杆在撑杆在撑杆在撑杆(支柱支柱支柱支柱)中施加预应力的方法有以下两种：中施加预应力的方法有以下两种：中施加预应力的方法有以下两种：中施加预应力的方法有以下两种：（1）纵向压缩法纵向压缩法采用预制型钢支撑或钢筋混凝土支柱时，使其预制长度略小于实际长采用预制型钢支撑或钢筋混凝土支柱时，使其预制长度略小于实际长度，并在支柱下部预留一孔洞，在加固施工时，先将小托梁穿入支柱度，并在支柱下部预留一孔洞，在加固施工时，先将小托梁穿入支柱预留孔内，另一端用垫块支撑，然后用两只千斤顶顶升小托梁，当顶预留孔内，另一端用垫块支撑，然后用两只千斤顶顶升小托梁，当顶升力达到要求后，在支柱底部嵌入钢板，拆去千斤顶及小托梁，并浇升力达到要求后，在支柱底部嵌入钢板，拆去千斤顶及小托梁，并浇捣混凝土保护，这种方法可以产生较大的预顶力。纵向压缩的另一种捣混凝土保护，这种方法可以产生较大的预顶力。纵向压缩的另一种方法，也可采用直接在支柱的底座板和基础顶面之间嵌入钢楔，以产方法，也可采用直接在支柱的底座板和基础顶面之间嵌入钢楔，以产生预顶力，但这种方法生预顶力，但这种方法产生的预顶力较小。产生的预顶力较小。（2）横向校直法横向校直法 当用型钢作支柱时，可采用横向校直法产生预顶力。做法是：令钢支当用型钢作支柱时，可采用横向校直法产生预顶力。做法是：令钢支柱的支座长度稍大于安装尺寸，并使其成对地向外侧弯曲柱的支座长度稍大于安装尺寸，并使其成对地向外侧弯曲(折折)。安装。安装时，先固定支柱的两端，然后用螺栓装置将支柱校直时，先固定支柱的两端，然后用螺栓装置将支柱校直(如图如图6.27(b)。支柱由曲支柱由曲(折折)变直，受到压缩而产生预应力。预应力值由初始弯曲变直，受到压缩而产生预应力。预应力值由初始弯曲(制制作长度作长度)值控制。值控制。在对被加固梁进行内力分析时，可以把预顶力作为作用在加固梁上的在对被加固梁进行内力分析时，可以把预顶力作为作用在加固梁上的外力来考虑。外力来考虑。6.3.1.4多跨简支梁的连续化多跨简支梁的连续化 多跨简支梁连续化，就是设法在原来简支梁的支座处加多跨简支梁连续化，就是设法在原来简支梁的支座处加配负弯矩钢筋，使其可以承受弯矩，这样，简支梁体系变为配负弯矩钢筋，使其可以承受弯矩，这样，简支梁体系变为连续梁体系，减小了原梁的跨中弯矩，提高了受荷等级。在连续梁体系，减小了原梁的跨中弯矩，提高了受荷等级。在公路桥梁的加固改造中，这种方法得到了较多的应用。公路桥梁的加固改造中，这种方法得到了较多的应用。多跨简支梁连续化的方法，有单支座连续化和双支座连多跨简支梁连续化的方法，有单支座连续化和双支座连续化两种。单支座连续化是将相连续的两简支梁的支座拆除续化两种。单支座连续化是将相连续的两简支梁的支座拆除并更换成单一的支座，双支座连续化则不扰动简支梁的支座，并更换成单一的支座，双支座连续化则不扰动简支梁的支座，直接加配负弯矩钢筋。直接加配负弯矩钢筋。简支梁连续化的加固方法如下：简支梁连续化的加固方法如下：（1）在铺设钢筋的位置，凿出钢筋槽在铺设钢筋的位置，凿出钢筋槽(深深2cm，宽，宽5cm)；（2）清洗钢筋槽，并用丙酮将混凝土表面擦拭干净；清洗钢筋槽，并用丙酮将混凝土表面擦拭干净；（3）在槽内铺在槽内铺1cm厚的环氧砂浆，放入加配的钢筋；厚的环氧砂浆，放入加配的钢筋；（4）对钢筋施加对钢筋施加1.52.0kNm的压力，的压力，3d后即可受力使后即可受力使用。用。6.3.2刚性支点加固结构计算刚性支点加固结构计算6.3.2.1加固结构计算步骤加固结构计算步骤（1）计算并绘制加固时原构件在剩余的那部分荷载作用下的内力图。计算并绘制加固时原构件在剩余的那部分荷载作用下的内力图。（2）如果需施加预顶力，则根据所希望的加固后的内力图确定预顶如果需施加预顶力，则根据所希望的加固后的内力图确定预顶力的大小。按原结构的计算简图绘制在支点预顶力作用下梁的内力图。力的大小。按原结构的计算简图绘制在支点预顶力作用下梁的内力图。（3）按加固后的计算简图，计算并绘制在新增荷载及加固时卸除荷按加固后的计算简图，计算并绘制在新增荷载及加固时卸除荷载作用下的内力图。载作用下的内力图。（4）将上述将上述(1)、(2)、(3)步内力叠加，绘出梁各截面内力包络图。步内力叠加，绘出梁各截面内力包络图。（5）计算梁各截面实际承载力，并绘制梁的材料图。计算梁各截面实际承载力，并绘制梁的材料图。（6）调节预顶力值调节预顶力值Np，使梁的内力图小于梁的材料图。，使梁的内力图小于梁的材料图。（7）根据支点的最大支承反力，设计支撑构件。支撑构件多为轴心根据支点的最大支承反力，设计支撑构件。支撑构件多为轴心受力构件，可按钢筋混凝土规范或钢结构规范进行设计。受力构件，可按钢筋混凝土规范或钢结构规范进行设计。（8）计算预应力撑杆的顶撑控制量。当用纵向压缩法对预应力撑杆计算预应力撑杆的顶撑控制量。当用纵向压缩法对预应力撑杆系施加顶升力时，其顶升量系施加顶升力时，其顶升量L可按下式计算：可按下式计算：L=L+a式中式中L撑杆长度；撑杆长度；撑杆在预顶力作用下引起的应变撑杆在预顶力作用下引起的应变;a撑杆端部与被加固构件混凝土间的压缩量撑杆端部与被加固构件混凝土间的压缩量,取取24mm。6.3.3.2加固结构计算步骤加固结构计算步骤弹性支点内力计算步骤如下：弹性支点内力计算步骤如下：（1）计算、绘制原梁在原荷载及增加荷载后的内力图；计算、绘制原梁在原荷载及增加荷载后的内力图；（2）确定原梁所需要的卸载值确定原梁所需要的卸载值M(或或N)，并由此求出相应的弹性，并由此求出相应的弹性支点反力值支点反力值X;（3）根据根据X的大小及施工时原梁所承受的荷载量，确定是否需要对的大小及施工时原梁所承受的荷载量，确定是否需要对撑杆施加预顶力，如需要，则确定预顶力值；撑杆施加预顶力，如需要，则确定预顶力值；（4）用多余未知力代替支撑结构与原梁之间的多余联系，形成基本用多余未知力代替支撑结构与原梁之间的多余联系，形成基本体系；体系；（5）根据加固后施加的荷载及预应力撑杆的预顶力根据加固后施加的荷载及预应力撑杆的预顶力(将预顶力视作外将预顶力视作外力作用在原梁的顶撑点力作用在原梁的顶撑点)，利用表，利用表6.4，求出，求出p、1 ；（6）将将p、1及及X代入式代入式 求解方程即可得到加固杆件的截面特征值求解方程即可得到加固杆件的截面特征值;（7）根据截面特征值及内力，对加固结构按相应规范进行设计根据截面特征值及内力，对加固结构按相应规范进行设计;（8）计算预应力撑杆的顶撑控制量计算预应力撑杆的顶撑控制量(方法同刚性支点方法同刚性支点)。6.3.3.4增设托梁拔柱法增设托梁拔柱法在工业厂房或沿街商业建筑的改造中，有时需要拔去某根柱子，以改在工业厂房或沿街商业建筑的改造中，有时需要拔去某根柱子，以改善或改变使用条件，这时可采用善或改变使用条件，这时可采用增设托梁拔柱法增设托梁拔柱法，即通过增设托梁把，即通过增设托梁把原柱承受的力传给相邻的柱原柱承受的力传给相邻的柱(或增设的柱或增设的柱).计算程序：计算程序：（1）计算拔柱前原结构的内力；计算拔柱前原结构的内力；（2）将被拔柱所受轴向力全部转由托梁将被拔柱所受轴向力全部转由托梁(架架)承受，并据承受，并据此进行托梁设计；将被拔柱须承受的水平力全部转由侧向此进行托梁设计；将被拔柱须承受的水平力全部转由侧向支撑承受，并设计侧向支撑；支撑承受，并设计侧向支撑；（3）按托梁拔柱后新的荷载传递途径计算结构内力；按托梁拔柱后新的荷载传递途径计算结构内力；（4）按计算所得内力，对有关柱子及地基基础进行加固按计算所得内力，对有关柱子及地基基础进行加固设计；设计；（5）根据具体施工方案和实际受力情况，对结构施工阶根据具体施工方案和实际受力情况，对结构施工阶段的强度和稳定性进行验算。段的强度和稳定性进行验算。托梁拔柱法是一项施工工艺和技术要求很高的工作，因此，在施工前托梁拔柱法是一项施工工艺和技术要求很高的工作，因此，在施工前应编制施工组织设计，严格施工要求。应编制施工组织设计，严格施工要求。托梁拔柱法施工顺序：托梁拔柱法施工顺序：（1）屋盖系统检查和加固处理。对原有屋盖系统的屋面屋盖系统检查和加固处理。对原有屋盖系统的屋面板和搁置点，屋架和其端部，屋盖支撑系统等全面检查，板和搁置点，屋架和其端部，屋盖支撑系统等全面检查，凡不符合规定者予以加固处理。凡不符合规定者予以加固处理。（2）设置临时支柱。根据现场情况，在待拔柱旁设置安设置临时支柱。根据现场情况，在待拔柱旁设置安装井架或利用原柱牛脚设置临时支承短柱，或利用原有吊装井架或利用原柱牛脚设置临时支承短柱，或利用原有吊车设置顶升支架。车设置顶升支