無粘結預應力加固技術在砌體結構抗震中的試驗分析

摘要：目前，地震頻發，造成的砌體結構房屋破壞情況比較嚴重，本文提出了體外預應力加固法，并且做了針對局部砌體結構承重體系相關的試驗，得到了一些結論，對提高砌體結構房屋的抗震能力具有一定參考價值。

關鍵詞：體外預應力 加固技術 砌體結構抗震

0 引言

我國是一個人口眾多、土地資源有限的國家而且又是一個自然災害多發[1]的國家，全國大約79%的城市處于地震區，風災、火災也比較頻繁，這些都[2]會導致國內現存的大量砌體結構房屋倒塌，歷次地震都在不同程度上對建筑物造成損壞，而且短期內這些房屋又不可能全部淘汰或拆除，一旦發生類似唐山、汶川那樣的地震，損失將不可估量，因此砌體結構房屋的抗震[3]加固也是急需考慮的內容。當前國內外發展生產提高生產力的重心，為取得更大的投資效益，收回投資速度比新建工程快3～4倍[4]，改建比新建工程可節約投資約40%，縮短工期約50%，按統計資料，已經從新建工業企業轉移到對已有企業的技術改造。在國家支柱行業建筑業上的表現更為明顯；對已有建筑物的維修、加固、改造也是目前比較合乎國情的。對緩解日益緊張的城市用地矛盾也有著重要的現實意義，建筑物的加固改造不僅可以節約投資，同時可以不再征用土地。

1 無粘結預應力加固試驗分析

當前的加固方法很多，按加固原理的不同，基本上可以劃分為直接加固與間接加固兩類。目前較多應用在結構領域的加固技術就是預應力加固技術，其中又以無粘結預應力加固居多，本試驗就以多根無粘結預應力加固的砌體結構小梁為主來測試加固效應。

1.1 無粘結預應力加固試驗原理：預應力加固法是采用高強材料（鋼絞線或低碳冷拔鋼絲），通過施加預壓應力迫使高強材料與原構件共同受力，達到對結構進行加固的一種方法。目前在橋梁上應用的較為廣泛，其中以無粘結預應力中的體外索加固用的最多，例如采用外加預應力的鋼拉桿撐桿對結構進行加固的方法，水平拉桿、下撐式拉桿和組合式拉桿等。由于該法的特點是改變了原結構內力分布并降低原結構的應力水平，通過預應力手段強迫后加部分-拉桿與撐桿受力，致使一般加固結構中特有應力應變滯后現象得以完全消除，這使得該加固法見效快，使后加部分與原結構能較好的共同工作，而且該加固方法具有能夠減少構件上的應力值，減小砌體構件裂縫寬度和撓度等優點，且結構的總體承載力可顯著提高。特別適用于提高抗震要求的樓蓋、屋蓋等水平受力構件，即為：提高構件承載力、整體剛度和構件抗裂能力，而且加固后占用空間小。

1.2 無粘結預應力加固試驗過程：設計被加固的10根C20的混凝土小梁的截面尺寸均為120mm×200mm，梁的跨度均為3m。為了解決加固期間的兩個張拉錨固問題端簡支梁被設計為雙外伸臂梁；內跨計算跨度為2.4m，外跨計算跨度為300mm，所使用分配梁的長度為800mm，加載方式模擬均布荷載受力方式（即為三分點加載）。

1.3 無粘結預應力加固試驗階段分析：梁加固后完成后，從零開始加載初期為第一階段（無開裂彈性應變階段），這時隨著荷載的增加，梁的撓度增加很?。浑S著荷載增加，梁的裂縫重新張開，梁的撓度增加變快，此時梁的變形進入了第二階段（開裂彈性階段）；加固梁進入第三階段（塑性破壞階段）的特點是荷載增加緩慢，而應變和撓度急速增加直至破壞。無粘結預應力加固后的鋼筋混凝土梁的荷載—撓度曲線反映了不開裂（名義重裂）彈性、開裂彈性和塑性三個不同的工作階段；其中第二階段進入第三階段的主要原因是普通鋼筋屈服引起的。本次試驗中的極限荷載值測點分布在第三階段。

1.4 無粘結預應力加固試驗目的：為得出無粘結預應力法對砌體結構鋼筋混凝土小梁的效果結論；將此與未加固梁的破壞荷載值對比；主要測試梁的正截面承載力、斜截面的承載能力極限值。

2 無粘結預應力加固試驗結論

本試驗過程中由于多種原因導致3根小梁還沒有進入正常加載試驗中就已經破壞了，只有7根小梁的數據有效，從得到的試驗數據中分析來看，得到如下結論：

2.1 無粘結預應力加固法，提高幅度的影響因素有張拉端錨具、夾具的硬度與放置位置、預應力控制值、鋼護套的大小以及厚度以及梁內原有的配筋率的數值，加固砌體結構鋼筋混凝土小梁的承載力；從這些數據的影響大小來看，其中又以預應力控制數值的高低為主要影響因素。從得到的數據中來看，預應力初期的張拉控制值若是過低會導致加固效果失效，若是過高，則有可能在加固過程中斷裂，這是非常危險的狀態，如何控制無粘結預應力加固技術的初期張拉控制值也是無粘結預應力加固技術今后發展的核心問題。

2.2 無粘結預應力加固法，明顯改善該梁體的抗開裂能力以及減小梁的撓度變形，可以以43%幅度來提高砌體結構鋼筋混凝土小梁的承載力。

參考文獻：

[1]張小云主編.建筑抗震（第二版）.高等教育出版社，2009.03.

[2]華毅杰等.體外預應力技術在加固和改造中的應用.結構加固與改造，1999年4期.38頁-41頁.

[3]付敏娥.試論房屋建筑的抗震設計與發展方向.黑龍江科技信息，2009年27期.

[4]牛斌.普通鋼筋混凝土梁的體外預應力加固.中國鐵道科學，1999年9月.82頁-88頁.

[5]劉航等.體外預應力鋼與混凝土組合梁試驗研究.建筑技術開發，2002年11.1頁-2頁.

作者簡介：

顧艷陽（1972-），女，上海人，碩士，副教授，全國后張法預應力結構學會會員，研究方向：結構加固、地基加固。