體外預應力加固鋼筋混凝土吊車梁張拉施工監控

樊振華

1 概述

體外預應力技術是將預應力鋼筋置于結構構件之外，對結構構件之外的預應力鋼筋施加預應力的一種預應力法，屬于后張法無粘結預應力體系中的一種。一般的布筋形式有折線型或直線型。該技術用于加固鋼筋混凝土簡支梁，具有如下優點:1)體外預應力技術所需設備簡單，人力投入少，施工工期短，經濟效益明顯;2)由于預應力筋的位置在梁外，減少了施工過程中的摩擦損失且更換預應力筋方便易行;3)對原結構損傷小，基本不影響梁下凈空;4)加固安全可靠，預應力筋保養檢查方便。

2 體外預應力加固原理

體外預應力加固混凝土簡支梁時，體外力筋多設計為折線型，梁中間部分布置在腹板兩側靠近梁底，在距梁端一定距離處向上彎起，形成一個由被加固構件和下撐式拉桿組成的復合一次超靜定結構體系。下撐式拉桿加固梁的機理是對原梁施加了一組自平衡力系，這一自平衡力系在原梁中產生了與外荷載內力相反的內力，抵消了部分外荷載，即被加固構件除了受到外荷載作用效應外，還受到拉桿反向荷載產生的附加效應，原構件由受彎構件轉化為偏心受壓構件，改變了原結構內力特征，從而提高了構件的承載能力。被加固構件的受力可按結構力學方法分析，拉桿與轉向處的摩擦忽略不計，根據靜力平衡條件可求出被加固構件各截面附加內力效應。張拉預應力作用在被加固梁上，該梁仍承受著荷載內力(M0，V0)，張拉預應力筋在原梁上產生預應力內力(Mp，Vp，Np)，基本與荷載內力相反，實際起到卸荷作用。

3 體外預應力加固設計實例

某廠由于生產工藝要求，擬將一臺額定起重量為10 t的檢修吊車更換為16 t/3.2 t的吊車。額定起重量的增加直接導致鋼筋混凝土T形吊車梁上豎向可變荷載增大，因此采用體外預應力方法對鋼筋混凝土吊車梁進行加固。

為盡可能減少對生產的影響，采用對鋼筋混凝土T形吊車梁采用下撐式預應力的鋼拉桿進行加固。體外預應力筋面積的確定以控制混凝土梁底裂縫寬度為據，轉向塊位置根據彎矩包絡圖，以彎矩最大值減小至2/3為準。預應力筋采用兩根φ20(As=628 mm2)的Ⅱ級鋼。采用橫向收緊器將梁底平行底拉桿向中心拉攏，以產生預應力，橫向收緊量計算為90 mm。另外，為保證施工中采用人力便于對預應力筋進行預張緊，施工中將鋼筋在梁跨中截斷，中間采用花籃螺栓對接，通過扭動花籃螺栓施加預應力。

4 張拉施工監控過程

吊車梁加固預應力鋼拉桿張拉全過程進行監控。預應力拉桿內應力的控制，采用在拉桿控制位置粘貼應變片的方法進行。施工時通過CM-1A-10靜態應變儀采集預應力拉桿的應變讀數，避免出現拉桿受力不均，在出現問題時及時調整，使拉桿內應力在開始張拉直至達到控制應力的整個過程處于完全嚴密監控之中，確保施工質量和施工安全。現場對8根吊車梁預應力鋼拉桿的施工均進行監控。監控時將每根吊車梁的張拉過程分為8個階段，在每個階段結束時，通過應變儀讀數，以確定吊車梁兩側的鋼拉桿內的應變是否均勻對稱。鋼拉桿的預應力通過梁下的兩個橫向收緊器施加。鋼拉桿上應變片粘貼及監測數據采集簡圖見圖1，北1號各吊車梁鋼拉桿監控過程各階段數據結果見表1，文中僅給出北1號吊車梁預應力鋼拉桿張拉監控各階段數據結果，其他吊車梁數據與該梁規律一致。

圖1 應變片粘貼及監測數據采集簡圖

表1 北1號吊車梁預應力鋼拉桿張拉監控各階段數據結果 με

由測試數據可知，各吊車梁預應力鋼拉桿在張拉過程中，吊車梁兩側拉桿應變增加基本對稱均勻，預應力增長穩定，傳力可靠，滿足方案設計意圖，達到了設計要求。

5 結語

本文通過對鋼筋混凝土梁體外預應力施加過程進行全程施工監控，可以直觀的看到梁兩側預應力鋼筋的加力過程，梁兩側拉桿應變增加基本對稱均勻，預應力增長穩定，傳力可靠，滿足方案設計意圖，達到了設計要求。該批鋼筋混凝土吊車梁經采用體外預應力加固后，投入使用至今近三年，使用狀況良好，受到了業主的好評。

[1]熊學玉.體外預應力結構設計[M].北京:中國建筑工業出版社，2005:110-122.

[2]卓尚木，季直倉，卓昌志.鋼筋混凝土結構事故分析與加固[M].北京:中國建筑工業出版社，1997:280-300.

[3]胡曉倩，韋成明.體外預應力在混凝土結構加固中的應用[J].山西建筑，2010，36(12):153-154.