專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及其施工方法
以往的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，從概念、設(shè)計(jì)、到施工控制均有明顯差別，兩者是不能互相轉(zhuǎn)化的，不管是先張法還是后張法，預(yù)應(yīng)力施加的方法都是通過(guò)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，從而給混凝土結(jié)構(gòu)施加壓力而形成的，所以采用先張法的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，一般只適合于簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，而采用后張法者必須預(yù)留管道或埋設(shè)錨頭，預(yù)應(yīng)力損失項(xiàng)目多，技術(shù)要求高，施工工藝復(fù)雜、成本高，因此其使用目的往往是為了滿(mǎn)足如加大跨徑等結(jié)構(gòu)的特殊要求。
本發(fā)明的目的是提供一種方法簡(jiǎn)單，不須專(zhuān)用的施工及控制設(shè)備，能對(duì)多種鋼筋混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力的方法，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不開(kāi)裂或減少裂縫寬度，從而延長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，對(duì)橋梁等結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)和施工具有獨(dú)特效果。
本發(fā)明其特征在于將一體澆注的鋼筋混凝土梁(1)視為由先澆層(2)、后澆層(3)和鋼筋骨架(4)組成，安裝鋼筋骨架(4)并澆注先澆層(2)的混凝土，至先澆層(2)的混凝土產(chǎn)生一定強(qiáng)度，再澆注后澆層(3)的混凝土，在后澆層(3)的混凝土初凝之前，利用變位設(shè)施(5)對(duì)先澆層(2)形成的梁，施加與使用荷載反向的荷載，直至后澆層(3)的混凝土產(chǎn)生強(qiáng)度，并與先澆層(2)連成一個(gè)整體，才卸去施加荷載，鋼筋混凝土梁(1)便產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力。
本發(fā)明將一體澆注的鋼筋混凝土梁(1)分先澆層(2)和后澆層(3)先后澆注混凝土，使鋼筋混凝土梁(1)存在施工縫，因此必須驗(yàn)算先澆層(2)和后澆層(3)結(jié)合面間的抗剪強(qiáng)度，如將T梁分梁助和翼板先后澆注混凝土，可將T梁視為由現(xiàn)澆板與梁的組合梁驗(yàn)算組合梁結(jié)合面上的剪應(yīng)力，若剪應(yīng)力不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，可通過(guò)增加承托或箍筋數(shù)量或預(yù)設(shè)剪力鍵等措施來(lái)解決。對(duì)先澆層(2)形成的梁施加預(yù)應(yīng)力，可采用荷載控制法、變形控制法或荷載及變形雙控法，尤以變形控制法最為簡(jiǎn)便。預(yù)應(yīng)力施加時(shí)間應(yīng)考慮減少混凝土收縮和徐變的應(yīng)力損失，所以混凝土強(qiáng)度宜取大于0.85R28，加載時(shí)間掌握在3天齡期以后進(jìn)行。荷載的施加可采用集中荷載或分布荷載等多種形式，施加時(shí)利用千斤頂結(jié)合三角楔等設(shè)施，使鋼筋混凝土梁各斷面的變形互相協(xié)調(diào)并固定其變形值，直至后澆層(3)的混凝土強(qiáng)度大于0.85R28及齡期多于3天以后，才能卸去施加荷載。預(yù)應(yīng)力程度決定于先澆層(2)形成的梁的斷面的力學(xué)特性，以裂縫寬度和最大上拱度控制。為保證鋼筋混凝土梁(1)的斷面尺寸不變，應(yīng)通過(guò)控制模板使后澆層(3)的預(yù)拱度與先澆層(2)的上拱度一致。采用變形控制法的預(yù)應(yīng)力損失主要有鋼筋應(yīng)力松馳、由于斷面特性變化引起的彎矩重分配和混凝土收縮徐變?nèi)?xiàng)，其計(jì)算方法可參照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行。
本發(fā)明的特征在于為提高鋼筋混凝土梁(1)的預(yù)應(yīng)力程度，將后澆層(3)的后澆層端部(6)與先澆層(2)一起澆注混凝土，通過(guò)混凝土的錨固作用，使鋼筋骨架(4)的外露的縱向鋼筋(7)參與受力。在后澆層端部(6)處埋沒(méi)連接部件(8)作為剪力鍵，將安設(shè)在鋼筋混凝土梁(1)上部的鋼梁(9)連接成一個(gè)臨時(shí)的組合梁，并在鋼筋混凝土梁(1)端部的支點(diǎn)處加設(shè)錨固設(shè)施(10)。由于混凝土抗拉強(qiáng)度明顯低于抗壓強(qiáng)度，因此若鋼筋混凝土梁(1)不配設(shè)受壓鋼筋，對(duì)先澆層(2)形成的梁施用反向荷載形成的預(yù)應(yīng)力，最大不會(huì)超過(guò)混凝土的極限彎曲抗拉強(qiáng)度，與先張法和后張法預(yù)應(yīng)力相比，只能使鋼筋混凝土梁(1)處于較低的預(yù)應(yīng)力水平，但對(duì)減少鋼筋混凝土梁(1)在正常使用時(shí)的裂縫數(shù)量和裂縫寬度仍然有明顯的作用。為提高鋼筋混凝土梁(1)的預(yù)應(yīng)力水平，考慮利用鋼筋混凝土梁(1)的架立鋼筋和分布鋼筋或適當(dāng)配置受壓鋼筋，并利用梁兩端后澆層端部(6)的混凝土的連接和錨固作用，提高先澆層(2)形成的梁抵抗反荷載的能力，從而提高鋼筋混凝土梁的預(yù)應(yīng)力水平。進(jìn)一步考慮加設(shè)臨時(shí)鋼梁(9)組成組合梁，較大程度地提高鋼筋混凝土梁(1)的預(yù)應(yīng)力程度，達(dá)到與先張法或后張法相同的效果。為保證對(duì)梁施加較大荷載時(shí)的穩(wěn)定性和提供必要的反力，需要在梁端加設(shè)臨時(shí)的錨固設(shè)施(10)。
本發(fā)明的特征在于由縱向和橫向的鋼筋混凝土梁(1)組成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)可以是靜定或超靜定等多種結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)或分階段澆注所有鋼筋混凝土梁(1)的先澆層(2)部分的混凝土，形成鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(12)，通過(guò)支架(13)等利用變位設(shè)施(5)對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(12)的下?lián)蠑嗝媸┘臃聪蚝奢d，再相應(yīng)澆注所有鋼筋混凝土梁(1)的后澆層(3)部分的混凝土。對(duì)整體現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，能較好控制各鋼筋混凝土梁(1)的預(yù)拱度，協(xié)調(diào)各梁的工作狀態(tài)及方便上部結(jié)構(gòu)層的施工質(zhì)量控制，預(yù)應(yīng)力施工進(jìn)度快，但預(yù)應(yīng)力的施加一般需要架設(shè)支架，而且對(duì)支承支架的地基不可能做很好的處理，所預(yù)應(yīng)力的損失相應(yīng)增加了支架壓縮和地基下沿等，亦其地基下沉的時(shí)候較長(zhǎng)，所以在后澆層(3)混凝土形成強(qiáng)度早期及增加上部結(jié)構(gòu)物相應(yīng)增加荷載時(shí)，可對(duì)其壓縮變形做適當(dāng)調(diào)整。若完成所有上部結(jié)構(gòu)物工程再調(diào)節(jié)變位設(shè)施(5)卸去施加荷載，對(duì)減少鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)的預(yù)應(yīng)力損失是有利的。對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)施加預(yù)應(yīng)力目的在于減少恒載對(duì)梁開(kāi)裂的影響，對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，可根據(jù)跨度變化及結(jié)構(gòu)受方變形的特征對(duì)各下?lián)蠑嗝嫱瑫r(shí)或分階段施加反向荷載。
本發(fā)明的特征在于將這一原理應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的加固加寬，先清除舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)以上的構(gòu)造物，視需要加設(shè)新的鋼筋混凝土梁(1)，鑿露鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)的面層鋼筋，并與安裝在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)面層的鋼筋網(wǎng)(14)焊接牢固，然后對(duì)結(jié)構(gòu)下?lián)蠑嗝媸┘臃聪蚝奢d，再澆注新加在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)面層的新結(jié)構(gòu)層(15)的混凝土以及反梁(16)，至新結(jié)構(gòu)層(15)以及反梁(16)的混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，才卸去施加荷載?？煽紤]打破舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)部分翼板露出洞口并與新結(jié)構(gòu)層(15)一起澆注混凝土，做為加強(qiáng)新結(jié)構(gòu)層(15)與舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)間連接的混凝土剪力鍵(17)。為使加固后結(jié)構(gòu)成為一體各部應(yīng)力同步，除應(yīng)在結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合面、施工縫的抗剪強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求外，應(yīng)還注意調(diào)整梁的變形，在消除原結(jié)構(gòu)應(yīng)力的基礎(chǔ)上再同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力，通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力一方面起到恢復(fù)縮小舊裂縫寬度的作用，另一方面使新舊鋼筋混凝土梁的變形和應(yīng)力同步。加固提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)的承載力主要是通過(guò)增加舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)單梁的抗彎剛度和通過(guò)增加新的鋼筋混凝土梁(1)或反梁(16)的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)多跨結(jié)構(gòu)的加固，在相臨兩跨的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)的支座處，加設(shè)覆蓋兩跨支座的支座鋼筋網(wǎng)(18)。當(dāng)加設(shè)的支座鋼筋網(wǎng)(18)的長(zhǎng)度，以支座中點(diǎn)起計(jì)各長(zhǎng)于跨徑時(shí)，若兩鄰跨在新結(jié)構(gòu)層(15)的混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后，才卸去施加的反向荷載，則支座鋼筋網(wǎng)(18)對(duì)相臨兩跨具有預(yù)應(yīng)力效果。


圖1是本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的實(shí)施方法及各階段應(yīng)力變化情況的原理圖。
圖2是本發(fā)明鋼筋混凝土梁的結(jié)構(gòu)分解示意3是本發(fā)明幾種結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力實(shí)施方法及各階段應(yīng)力變化情況的原理圖。
圖4本發(fā)明是預(yù)制鋼筋混凝土T梁施加預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖5是本發(fā)明整體現(xiàn)澆筒支梁橋施加預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖6是本發(fā)明結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力加固的結(jié)構(gòu)原理圖。
本發(fā)明由于將一體澆注的鋼筋混凝土梁(1)視為由先澆層(2)、后澆層(3)和鋼筋骨架(4)組成，分兩階段澆注混凝土，對(duì)先澆層(2)形成的梁施加反向荷載產(chǎn)生固定變形之后再澆注后澆層(3)的混凝土，從而使鋼筋混凝土梁(1)產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)方。為進(jìn)一步提高鋼筋混凝土梁(1)的預(yù)應(yīng)力程度，將后澆層端部(6)與先澆層(2)一起澆注混凝土，通過(guò)混凝土的錨固作用使鋼筋混凝土梁(1)外露的縱向鋼筋(7)參與受方。若在鋼筋混凝土梁(1)的上部加設(shè)鋼梁(9)組成臨時(shí)的組合梁，并加錨固設(shè)施(10)，可使鋼筋混凝土梁(1)的預(yù)應(yīng)力程度達(dá)到先張法或后張法預(yù)應(yīng)力的相同效果。本發(fā)明和先張法或后張法預(yù)應(yīng)力相比具有施工方法簡(jiǎn)單，不須專(zhuān)用的施工及控制設(shè)備，通過(guò)改變施工方法，即能對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，與后張法相比對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力更方便、快速和經(jīng)濟(jì)，適應(yīng)面廣，對(duì)舊橋等結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)和施工具有獨(dú)特效果。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，原理和施工方法作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1預(yù)制鋼筋混凝土T梁施加預(yù)應(yīng)力的實(shí)施。
如圖4所示，將T梁分梁助和翼板兩部分，增加承托以滿(mǎn)足翼板和梁助結(jié)合面間的抗剪強(qiáng)度要求，將T梁承托和梁助做為先澆層(2)，翼板做為后澆層(3)，T梁兩端各約1/5L長(zhǎng)度的翼板做為后澆層端部(6)與先澆層(2)一起澆注混凝土，至先澆層(2)的混凝土強(qiáng)度達(dá)到0.9R28時(shí)，再澆注翼板中段的混凝土，同時(shí)將I字鋼梁安裝在T梁上面，通過(guò)埋設(shè)在T梁兩端部的4組由螺栓形式組成的連接部件(8)，將T梁和I字鋼梁連接起來(lái)，再在T梁端部的支座處通過(guò)埋設(shè)的螺桿，用橫梁、螺母等部件組成的錨固設(shè)施將T梁兩端固定。然后在T梁跨中用螺旋千斤頂組成的變位設(shè)施(5)，將T梁連同模板一起頂升到控制的上拱度。當(dāng)后澆層(3)的混凝土強(qiáng)度達(dá)到0.9R28卸去預(yù)加力，折除鋼梁(9)等設(shè)施，預(yù)制的鋼筋混凝土T梁便成為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁。
實(shí)施例2整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋施加預(yù)應(yīng)力的實(shí)施如圖5所示，其實(shí)施過(guò)程如下1、依次安設(shè)支架、用螺旋千斤頂為主的變位設(shè)施(5)、縱橫向布置的鋼筋混凝土梁(1)的整體模板，并按要求設(shè)置模板預(yù)拱度；2、安裝鋼筋骨架(4)；3、澆注鋼筋混凝土梁(1)梁助部分的混凝土，若模板有不均勻下沉，則適當(dāng)調(diào)整其變形4.至先澆層(2)的混凝土強(qiáng)度大于0.9R28，調(diào)節(jié)千斤頂給鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)預(yù)施上拱度，再澆注所有鋼筋混凝土梁(1)的翼板部分的混凝土，若橋面有不均勻下沉可再次給予調(diào)整5、澆注鋼筋混凝土防撞欄；6、至T梁翼板等主要結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度大于0.9R28，卸去施加變形，拆除模板及支架，整體現(xiàn)澆的簡(jiǎn)支梁橋便產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力。
實(shí)施例3三跨鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋的預(yù)應(yīng)方加固的實(shí)施如圖6所示，其實(shí)施過(guò)程如下1、先清除舊橋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)以上的所有構(gòu)造物，鑿毛T梁翼板面層并露出部分翼極面層的鋼筋；在L、L、 L處，破碎兩肋間翼板各露出一個(gè)洞口；根據(jù)需要在橋的右側(cè)增加一根鋼筋混凝土梁(1)，故同時(shí)鑿毛鋼筋混凝土梁(1)相鄰的舊鋼筋混凝土梁對(duì)應(yīng)于各橫隔梁部位的梁肋外側(cè)面和翼板底面的混凝土，露出鋼筋并焊接為延長(zhǎng)橫隔梁的連接鋼件；2、架設(shè)門(mén)式支架(13)，利用千斤頂和定位墊塊頂升舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，使舊梁梁底邊緣處于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)；3、調(diào)節(jié)新梁底模標(biāo)高為舊梁無(wú)應(yīng)力狀態(tài)的標(biāo)高再加預(yù)拱度，安裝鋼筋骨架再澆注新的梁梁肋和延長(zhǎng)的橫隔梁部分的混凝土；4、安裝鋼筋網(wǎng)(14)和支座鋼筋網(wǎng)(18)，并與舊梁外露的鋼筋架接牢固；5、至新加梁梁肋和橫隔板的混凝土強(qiáng)度大于0.9R26時(shí)，同時(shí)調(diào)節(jié)千斤頂對(duì)新舊鋼筋混凝土梁施加等量的上拱度；6、同時(shí)澆注三跨新加梁的翼板、舊梁翼板的洞口和新結(jié)構(gòu)層(15)的混凝土；澆注混凝土后檢測(cè)備斷面標(biāo)高情況，如有下沉則預(yù)調(diào)整；7、澆注橋面兩側(cè)新設(shè)的防擅欄的混凝土；8、至所有混凝土的強(qiáng)度均大于0.9R26后，才卸去施加荷載，橋梁預(yù)應(yīng)力加固的主體工程完成。
權(quán)利要求
1.一種新的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及其施工方法，其特征在于將一體澆注的鋼筋混凝土梁(1)視為由先澆層(2)、后澆層(3)和鋼筋骨架(4)組成，安裝鋼筋骨架(4)并澆注先澆層(2)的混凝土，至先澆層(2)的混凝土產(chǎn)生一定強(qiáng)度，再澆注后澆層(3)的混凝土，在后澆層(3)的混凝土初凝之前，利用變位設(shè)施(5)對(duì)先澆層(2)形成的梁，施加與使用荷載反向的荷載，直至后澆層(3)的混凝土產(chǎn)生強(qiáng)度，并與先澆層(2)連成一個(gè)整體，才卸去施加荷載，鋼筋混凝土梁(1)便產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力。
2.如權(quán)利要求1所述，其特征在于為提高鋼筋混凝土梁(1)的預(yù)應(yīng)力程度，將后澆層(3)的后澆層端部(6)與先澆層(2)一起澆注混凝土，通過(guò)混凝土的錨固作用，使鋼筋骨架(4)的外露的縱向鋼筋(7)參與受力。
3.如權(quán)利要求2所述，其特征在于為提高鋼筋混凝土梁(1)的預(yù)應(yīng)力程度，在后澆層端部(6)處埋設(shè)連接部件(8)做為剪力鍵，將安設(shè)在鋼筋混凝土梁(1)上部的鋼梁(9)連接成一個(gè)臨時(shí)的組合梁，并在鋼筋混凝土梁(1)端部的支點(diǎn)處加設(shè)錨固設(shè)施(10)。
4.如權(quán)利要求2所述，其特征在于在混凝土梁(1)端部的支點(diǎn)處加設(shè)錨固設(shè)施(10)。
5.如權(quán)利要求1至4所述，其特征在于由縱向和橫向的鋼筋混凝土梁(1)組成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)可以是靜定或超靜定等多種結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)或分階段澆注所有鋼筋混凝土梁(1)的先澆層(2)部分的混凝土，形成鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(12)，通過(guò)支架(13)等利用變位設(shè)施(5)對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(12)的下?lián)蠑嗝媸┘臃聪蚝奢d，再相應(yīng)澆注所有鋼筋混凝土梁(1)的后澆層(3)部分的混凝土。
6.如權(quán)利要求5所述，其特征在于將這一原理應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的加固加寬，先清除舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)以上的構(gòu)造物，視需要加設(shè)新的鋼筋混凝土梁(1)，鑿露鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)的面層鋼筋，并與安裝在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)面層的鋼筋網(wǎng)(14)焊接牢固，然后對(duì)結(jié)構(gòu)下?lián)蠑嗝媸┘臃聪蚝奢d，再澆注新加在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)面層的新結(jié)構(gòu)層(15)的混凝土以及反梁(16)，至新結(jié)構(gòu)層(15)以及反梁(16)的混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，才卸去施加荷載。
7.如權(quán)利要求6所述，其特征在于打破舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)部分翼板露出洞口并與新結(jié)構(gòu)層(15)一起澆注混凝土，做為為加強(qiáng)新結(jié)構(gòu)層(15)與舊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)間連接的混凝土剪力鍵(17)。
8.如權(quán)利要求6所述，其特征在于在相臨兩跨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(11)的支座處，加設(shè)覆蓋兩跨支座的支座鋼筋網(wǎng)(18)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及其施工方法，其主要特征在于將鋼筋混凝土梁(1)視為由先澆層(2)、后澆層(3)等組成。先澆注先澆層(2)的混凝土，對(duì)其產(chǎn)生強(qiáng)度的梁施加荷載，再澆注后澆層(3)的混凝土，至混凝土梁(1)的混凝土均產(chǎn)生強(qiáng)度成為一個(gè)整體時(shí)卸去荷載，混凝土梁(1)便產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力。本發(fā)明具有施工方法簡(jiǎn)單，能對(duì)多種混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，延長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，對(duì)舊橋等結(jié)構(gòu)的加固具有獨(dú)特效果。
文檔編號(hào)E04C3/20GK1147589SQ9511421
公開(kāi)日1997年4月16日 申請(qǐng)日期1995年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月10日
發(fā)明者陳彥平 申請(qǐng)人:陳彥平