钢筋砼预应力简易锚固方法

摘要：本文对钢筋砼预应力简易锚固方法进行论述，可供有关工程技术人员参考。

关键词：钢筋砼；预应力；锚固；简易；可行

中图分类号：U443.15+7文献标识码：A文章编号：

1.问题的提出

有些已建工程经复核配筋量不能满足要求；有的使用质量差的钢材，使结构不能满足承载力要求，也有些工程按新规范复核不能满足设计要求，为此专家们提出很多加固的好方法：粘钢板、粘碳素纤维、加钢筋等。但有的专家提出，新增加的粘钢等要能独立承担全部荷载当然很好，但这样不仅增加了工程投资，而且有的也难布置，给施工增加了一定的难度，为此我们提出了更加简易的预应力锚固方法。

2.工程加固的预应力锚固原理及方法

2.1锚固原理

新增加预应力钢筋与原有钢筋共同承担设计承载力，预应力钢筋的设计值为预应力设计值与原有钢筋的设计值之差。

2.2锚固方法

对预应力钢筋采用加温（通电、火烤、热气喷等方法）、钢筋延长后锚固、降温后收缩产生预应力的方法。

3．锚固实例

3.1某抽水站厂房行车梁锚固

×× 抽水站属于中型泵站，主厂房设有2条6×6m跨行车梁，施工中将3Φ20（Ⅱ级）钢筋误用为3φ20(Ⅰ级钢筋)，验收时被发现，后采用预应力锚固方法，已运行多年无异常发生。

3.1.1锚固计算

（1）计算需增加钢筋数量

原3Φ20抗拉值为,而3φ20抗拉值为210N/mm2，差值为100 ,显然需增加1φ20或2φ14钢筋可满足承载要求。为受力均匀、对称布置采用了2φ14预应力锚固方案。

（2）锚固方法

将梁两端锚入2φ14钢筋，钢筋两端分别焊于δ＝14mm厚16MnQ钢板，见图1。

首先将预应力钢筋2φ14加温升到50℃，此时两端钢板段恰好与钢筋对齐，将锚板固于锚筋并点焊。温度下降，2φ14钢筋收缩，便产生了“预应力”。

（3）预应力钢筋与预应力值计算

为了使预应力钢筋与原有的非预应力钢筋共同发挥作用，必须是两者形变一致，才能共同承担外荷载作用力。

，得出下式。

式中：

—原Ⅰ级钢筋抗拉强度设计值；

—新增抗拉钢筋预应力所余设计值；

—原Ⅰ级钢筋弹性模量＝；

—新增Ⅱ级钢筋弹性模量＝；

经计算＝ 。

则新增预应力钢筋的预应力值为。

（4）复核预应力值

按虎克定律，应变与应力成正比，加热Ⅱ级钢筋，温升1℃所得形变增长量与产生应力的增长量相等。

，得出下式。

显然预应力钢筋只要温度升高50℃便可伸长3mm，故当温降50℃便可产生预应力。新增Ⅱ级钢筋所余抗拉设计值与原Ⅰ级钢筋的抗拉设计值相等，当然形变也就相等，故可以共同承担荷载产生的应力。

3.2某水库溢洪道弧形闸门牛腿扇形筋预应力锚固

××水库溢洪道设两扇10×12m 弧形钢闸门挡水，经复核其牛腿（支座）扇形钢筋量严重不足，若不拆除重建，扇形筋难以加设。为解决这个问题，设计单位曾多次组织技术研究，并听取各专家指导意见，最后我们采用以预应力锚固方案。

3.2.1锚固方案概述

该方案采用∠200×24的16M 角钢组焊成钢套，锚固于牛腿周边，在对应的扇形筋末端设锚板，锚固于边墩，将Φ20及Φ25钢筋加热伸长后，两头分别锚固于锚板与钢套的榫槽，这样当温度下降钢筋收缩产生了预应力。

3.2.2预应力锚固计算

（1）中墩牛腿需增加扇形筋数量计算

经计算每个牛腿需增加钢筋面积3208mm2（Ⅱ级钢筋）。

, 采用Ⅳ级钢筋，则需钢筋为，选用6Φ20钢筋。

小于5%，满足要求；或选取8Φ18，，完全满足要求。但经分析及从工程的安全角度出发选用9Φ18钢筋。

（2）边墩牛腿需增加扇形筋计算，边墩缺少钢筋，根据上述方法计算选9Φ25钢筋满足要求。

（3）预应力锚固计算

考虑新加扇形筋必须与原扇形筋共同发挥抗拉作用，需对其施加预应力，特别是Ⅳ级筋，若不施加预应力，只能做Ⅱ级钢筋用，其设计值不能充分发挥作用。

Ⅱ、Ⅳ级筋若能共同发挥作用，应对Ⅳ级筋施加预应力值

施加预应力方法，采用加热法使钢筋伸长，锚固后冷却收缩产生预应力。

（4）钢筋延伸长度计算

应变与应力关系按下式计算：

式中：

—对预应力钢筋所施加应力设计值；

—预应力钢筋弹性模量；

—施加预应力后钢筋伸长量，mm；

—扇形钢筋长度7.5m；

则计算＝7.875mm；

（5）温度计算

施加预应力采取变形与温度关系，按热胀冷缩原理加热钢筋，使之伸长后再锚固，温度下降则收缩受约束而产生预应力，考虑1/10损失，按9mm伸长率计算所升温度。

根据

—温度线胀系数；

—钢筋长度；

。

可见温度为100℃时，预应力Ⅳ级钢筋伸长9mm，便可在收缩时产生预应力。

3.2.3结束语

由于新设扇形筋产生了预应力，提前对牛腿发挥作用，当闸门推力产生后预应力钢筋提前发挥作用，以后与原有扇形筋共同作用，Ⅳ级筋还有500-190＝的抗拉设计值，与原Ⅱ级筋共同发挥作用，故加热100℃最为适合延伸长度9mm。

参考文献：

[1]《水工金属结构》－武汉水电学院等编著.

[2]《水工钢筋混凝土结构》—华北水利学院等编著.

[3]《北京市斋堂水库除险加固工程》—北京市水利规划设计研究院.