項劍鋒，陳微

(浙江劍鋒加固工程有限公司。浙江杭州311112）

摘要: 無粘結鋼絞線體外預應力加固改道技術白1988 年開始已在百余個加因改造工程中得到應用。其中無點結鋼蟻線體外預應力加圖法已被納入我國混凝土結構加圖設計規(guī)范的能訂稿中。本文介紹了該項加固改造技術在四種情況F的工程應用實例，文中配有典型工程的施工照片。

關鍵詞:無點結鋼絞線;體外預應力:加圖改造技術:工程應用

Engineering Applications of the Reinforcement and Reconstruction

Technology with Extermal Prestress by Adopting Non-cohesive

Steel Strand

Xiang Janfeng, Chen wei

(Zhejiang. janfeng rinforeemnent engineeing Co, LTD, Hangbhou1zjiag112,China)

Abhstract: The rinforoemenet and rconstructio tcmology with extermal prestress by adoptingnon-cobesive seel strand has been applied in more than 100 rinforement projocts since 1988,

and which has been codified in the revied drait of the chinese deign code for streogthing concretstructure. This paper introduces some cases of projeat aplicaion sbout the rinforcement and

tonsructon techmology in four aspects with tpical construction photograph.

Keywords: nom cohesive steel strand; extemal prestres: rinforcemient and reconstruction  teckhnology; prject ppicatia

“無粘結鋼絞線體外預應力加固法”是于1988年在傳統(tǒng)的以低強鋼筋作為補強拉桿的“預應力下?lián)问嚼瓧U法”"的基礎上逐步發(fā)展起來的。開始時是以光面鋼絞線作為補強拉桿(I3),當無粘結鋼絞線問市以后又改為以無粘結鋼絞線作為補強拉桿(1I5]。這種加固方法已應用于百余個加固改造工程。目前這種技術已被建設部采納，編入《混凝土結構加固設計規(guī)范》修訂稿中。為了配合新的加固設計規(guī)范的即將發(fā)布，本文介紹了這種新技術的工程應用典型案例。

1 用于加固砼強度低于C15的大梁，火災受損的大梁和嚴重開裂的大梁

由于體外預應力技術是依靠預應力產生的反向彎矩平衡掉一部分外荷載產生的彎矩,它不僅減小了大梁截面受拉邊緣的最大拉應力,還同時減小了截面受壓邊緣的最大壓應力,使大梁對砼強度要求降低，只要端部支承點處的局部承壓能力能滿足要求即可;而且它在梁中永遠保持了一個軸向壓力，可以減小裂縫寬度并有效控制裂縫進一步開展。所以高效體外預應力技術很適宜用來加固砼強度低于C15的大梁，火災受損的大梁和嚴重開裂的大案。這與我國現(xiàn)行加固設計規(guī)范的規(guī)定是相違背的,我國現(xiàn)行加固設計規(guī)范對采用預應力加固構件砼強度的要求和混凝土結構設計規(guī)范一樣，即不低于C40。我認為這是沒有道理的，這等于是給預應力加固技術判了死刑。

我們認為這項規(guī)定是我們在認識上的一個誤區(qū)。我國的預應力結構設計規(guī)范之所以規(guī)定預應力砼構件的砼強度不得低于C40，這是針對預制構件而言。在預應力技術應用的初期，主要是應用于預制構件，象橋梁、吊車梁、屋面梁、屋架下弦桿這類預應力預制構件。對于這種平時以承受自重為主的預應力預制構件,必須考慮二個問題:一是施加預應力時構件截面要能夠承受較大的預壓應力:二是要避免構件因預壓應力過大而產生過大的由砼徐變產生的預應力損失。因此，預應力預制構件的砼強度要求不低于C40是有道理的。

但對于需要作預應力加固處理的砼構件, -般都是現(xiàn)澆樓面梁和板，這類構件平時已承受了較大的荷重,所施加的預應力不會產生較大的預壓應力，它只會同時減小截面受壓邊緣的最大壓應力和受拉邊緣的最大拉應力。因此它反而降低了對砼強度的要求。

下面介紹這方面的三個典型工程實例

(1)  杭州第二棉紡織廠南紡車間272根嚴重開裂的風道大梁(兼作屋架托梁)的加固

杭州第二棉紡織廠南紡車間建于1958年大躍進年代，當時為了偏面追求施工進度，風道大梁(兼作屋架托梁)在砼令期不足的情況下就進行安裝，而且砼的強度也很低。由于過早承受荷載，而且是以靜荷載為主，經復核安全系數也不足,大梁長期處于高應力狀態(tài)。所以廠房建成后不久,大梁便出現(xiàn)裂縫,而且逐年增加。為了減輕荷載，將青平瓦改成石棉瓦，但裂縫仍繼續(xù)發(fā)展。曾多次召開專家會議，情況仍沒有改善。至1990年被定為危房，準備移地重建。但由于資金困難，決定作加固處理。

1991年，我們受廠方委托，用高強鋼絞線體外預應力加固法對這272根大梁進行了加固。我們在大梁兩側各配置了-根光面鋼絞線，采用5跨和6跨連續(xù)配置,用手工橫向張拉。鋼絞線的防腐采用刷環(huán)氧膠泥和聚氨脂防腐涂料，梁的裂縫用白水泥封縫。加固以后，對鋼絞線的應力作了四年長期測試，應力變化很小，梁的裂縫經封閉以后再也沒有出現(xiàn)過，后來摘掉了危房帽子，至今使用良好。

(2)浙江華亞杯業(yè)有限公司廠房開裂大梁的加固

浙江華亞杯業(yè)有限公司廠房為五層多跨框架結構房屋,經浙江中技建設工程檢測有限公司檢測，該廠房大部分主梁的砼強度都達不到設計要求,且除二層樓面主梁因樓面未投入使用沒有開裂外,其余樓面和屋面主梁及屋面次梁和部分樓面次梁均出現(xiàn)了正截面抗彎裂縫和斜截面抗剪裂縫。我們采用無粘結鋼絞線體外預應力加固法對其進行了加固。經加固以后使用情況良好,加固以后的照片如下:

(3).寧海縣躍龍電控器材廠廠房C火災受損后樓面大梁加固

寧�？h躍龍電控器材廠廠房C為二層二跨框架結構廠房，由于底層失火，二層樓面梁嚴重受損。我們采用“無粘結鋼絞線體外預應力加固法"對受損大梁進行了加固。在梁的兩側各布置一-根低松馳無粘結鋼絞線，無粘結鋼絞線的外面再套一根白色 PVC管。

2   用于加固承載能力相差很大的梁和板

當樓、屋面梁、板承載能力相差很大時，例如要將辦公用樓面改作密集型檔案庫使用，要在普通樓面上建造桑拿浴池，在這種情況下梁和板不僅承載能力嚴重不足，還會產生過大

撓度。采用體外預應力技術可以同時解決梁和板的強度和剛度問題，也不會出現(xiàn)超筋問題。

下面介紹這方面的四個典型工程實例

(1)浙江寧�？h工業(yè)供銷公司綜合樓底框大梁加固

這是一座底框結構的五層樓房，底層為商店，上層為住宅。由于設計時荷載取值錯誤，8m跨度底框橫梁的截面高度僅為70cm,而且大梁的砼強度也很低。房屋建成后大梁產生很大撓度，并嚴重開裂，樓層的橫墻也出現(xiàn)嚴重的八字形裂縫。經復核，大梁的承載能力相差40%，而且剛度也嚴重不足。這事發(fā)生在1988年，當地建工局委托我們提供加固方案并負責

加固施工。

我們在加固設計規(guī)范中推薦的以低強鋼筋作為補強拉桿的“下?lián)问筋A應力拉桿法”的基礎上作了改進，用光面高強鋼絞線取代低強鋼筋作為補強拉桿,并對施工工藝和張拉工具進行了進一步研究和試驗，創(chuàng)出了“ 鋼筋砼大梁高強鋼絞線體外預應力加固法”。

根據計算，我們在大梁兩側配置了3對6根極限強度為15000 kg/cm的光面鋼絞線，采用手工橫向張拉施加預應力。張拉以后，上部四層房屋在梁底術支撐松開以后又上拾了8m。上層橫墻的八字形裂縫明顯變小。裂縫經封閉以后再也沒有開裂。當時由于市場上還沒有無粘結鋼絞線，只得采用光面鋼絞線。鋼絞線的防腐采用涂抹黃油，外包塑料布和棉布條的方法。

(2)寧波新福鈦白粉有限公司辦公樓12m跨樓面大梁加固

寧波新福鈦白粉有限公司辦公樓三層和四層:二根12m跨度的無粘結部分預應力大梁因裝璜施工鉆孔時把大梁內的6根無粘結鋼絞線全部割斷，我們采用體外無粘結預應力鋼絞線對大梁進行加固。在體外布置了6根成三折線形布置的無粘結鋼絞線，每根鋼絞線張拉170KN。在張拉了4根鋼絞線時梁底的支撐便松開了。所以體外預應力的加固效果是很好的。

（3）永康城建檔案

永康城建檔案樓面為多孔板樓面，原作辦公室使用，現(xiàn)改為監(jiān)控房使用后樓面活荷載增加幅度較大，業(yè)主委托我公司提供加固方案并負責加固施工。樓面板我們采用“鋼支托無粘結鋼絞線下?lián)问筋A應力拉桿法”進行加固，樓面梁采用“無粘結鋼絞線體外預應力技術”進行加固。鋼絞線張拉之后將兩端錨具及跨中鐵件用C25細石砼封閉，跨中鋼絞線外套白色PUC管。

(4)遼寧省丹東市大東港區(qū)碼頭梁、板加固

大東港區(qū)碼頭因堆載超載過大，致使碼頭橫梁嚴重開裂，其中有個別板也受到損傷。某單位曾用“粘貼碳纖維布法”對橫梁進行了二次加固，但橫梁的裂縫仍無法解決。我們分析主要是超載嚴重時橫梁內的非預應力鋼筋將產生很大的塑性變形,這種變形在碼頭卸載以后.不能回縮回去，它阻礙了大梁裂縫的閉合。業(yè)主又委托我們用“無粘結鋼絞線體外預應力加固法”對碼頭橫梁進行了加固，并用“鋼支托無粘結鋼絞線下?lián)问筋A應力拉桿法”對板進行了加固。取得了很好的效果。

3  用于減小梁的截面高度

當要減小梁的截面高度時，梁的下部鋼筋已全部去除，只保留了上部負鋼筋，梁的承載能力和截面剛度都將嚴重不足。由于預應力技術可以提供反向彎矩平衡外荷載，所以可以用這種技術來減小梁的截面高度。當需要作抗震考慮時,還要在梁的兩端梁底位置用植筋的方法將正彎矩鋼筋植入柱子內。

把無粘結鋼絞線體外預應力加固法用于減小梁的截面高度是-種簡單而有效的方法。原有大梁用體外預應力加固以后就不需要再設臨時支撐，直接可以將下部的混凝土和主筋去除。梁底箍筋和構造筋的砼保護層比較小，該區(qū)段宜采用高強自流的灌漿料灌實。

下面介紹這方面的三個典型工程實例

(1)浙江平湖嘉和花苑商辦2#樓屋面梁減小截面高度改造

嘉和花苑商辦2#樓的8m跨度屋面主梁和6m跨度屋面次梁，因為要影響設置擱樓層，開發(fā)商要求將主梁的截面高度由800mm改為400m,將次梁的截面高度由600m改為40m。

由于是屋面梁，荷載不是很大，而且可以把負彎矩區(qū)段的鋼絞線埋設在屋面保溫層中，鋼絞線在跨中和支座處的位置高差可以做得較大，可以產生較大的反向彎矩,所以我們采用無粘結鋼絞線體外預應力技術，按彎矩圖形布置鋼絞線。在預應力張拉以后將下部截面砼鑿去，將箍筋保留一-定 長度，彎折后用電焊連接，然后設置模板將底部箍筋和兩側及項部鋼絞線用C25細石砼包裹，兩端錨具也用細石砼包裹。

(2)浙江慈溪市三環(huán)鋼管有限公司廠房屋面梁減小截面高度改造

該廠房端頭三間有二根15m跨度的屋面梁，梁高1500m，因吊車通行需要，要將梁的截面高度減小為930mm。廠方委托我們提供加固處理方案并負責加固施工。

因為是屋面梁，荷載不是很大。根據計算，分別配置8根和6根極限強度為1860N/m'的Uφ15.2低松馳無粘結鋼絞線，每根鋼絞線的張拉力為170KN,便可以平衡掉這二根屋面梁的上部荷載。我們采用無粘結鋼絞線體外預應力技術先對大梁進行加固,在預應力張拉以后將下部截面砼鑿去。為了避免鑿砼時傷及上部截面砼，在上部截面的下邊緣處粘貼- -層4mm厚的鋼板。在鑿去砼后保留一部分箍筋， 彎折后相互焊接，然后設置模板，將底部箍筋和兩側鋼絞線、鐵件及端部錨具用C25細石砼包裹。

(3)浙江慈溪市弘元羽毛有限公司綜合樓過道梁截面高度減小改造

該工程過道梁由于要影響集裝箱通過，需減小梁截面高度。我們采用無粘結鋼絞線體外預應力技術先對大梁進行加固，然后去掉下部截面。

(4)杭州國際匯豐中心樓面大梁減小截面高度改造

杭州國際匯豐中心大樓為高層鋼筋混凝土框架剪力墻結構房屋。由于裝修需要,建設方要求將大樓25、26層四跨樓面主梁減小截面高度10m。我們采用無粘結鋼絞線體外預應力技術先對大梁進行加固，然后去掉下部截面并在大梁底部通長增設了一塊鋼板。施工圖片如下:

4   用于拆除承重柱和承重墻

當柱子和承重墻所受荷載不是很大時，可采用“無粘結鋼絞線體外預應力加固法”對大梁或圈梁進行加固，加固后再將柱子或承重墻拆除。由于預應力提供了一個反向彎矩，產生反拱，在柱子或承重墻拆除后不會產生過大撓度而使上部樓板或墻體出現(xiàn)裂縫，也可以做到使柱子或承重墻拆除后上部結構不產生撓度。

拔柱和拆墻的改造工程是加固改造工程中難度比較大的一種，它必須解決好三方面的問題:一是要解決拔柱、 拆墻后梁構件的承載能力;二是要解決兩端柱子的承載能力:三是要避免拔柱、拆墻后.上部結構產生過大變形而開裂。

梁構件的承載能力是依靠布置在體外的無粘結預應力鋼絞線所產生的向上反力來解決。當所需要的無粘結鋼絞線數量過多(超過八根)時，就不宜用體外預應力的方法。為了確保安全，當所需鋼絞線數量少于4根時，也要配置4根。

當端部設有鋼筋混凝土柱子時一般情況下承載能力可以滿足;如果不滿足，可以采用加大截面法或雙側預應力角鐵撐桿法對柱子進行加固。端部沒有柱子時要新增柱子。

由于預應力可以產生反拱，梁構件自身的變形一般不大，但要防止兩端柱子產生過大沉降。如果柱基底面增加的應力不是很大，柱基可以不作處理;如果增加的應力過大，則應采取加大基底面積和基礎厚度，必要時要采用設置錨桿靜壓樁的方法進行處理。

下面介紹這方面的三個典型工程實例

(1)浙江寧�？h越溪鄉(xiāng)政府大樓底層門廳拔柱改造

由于鄉(xiāng)政府大樓門廳進門處中間有一一根柱子， 影響外觀和使用，我們用無粘結鋼絞線體外預應力技術先將原二跨連續(xù)梁托起，然后將柱鑿除。

(2)浙江慈溪市職業(yè)高中教學樓頂層拆除承重墻改造

在拆除承重墻之前，先用無粘結鋼絞線體外預應力技術將圈梁托起，然后將承重墻拆除。

(3)浙江寧波華力醫(yī)療包裝有限公司辦公樓拆墻改造

該工程為二層建筑，底層承重墻只承受樓面的重量，跨度為7.5m。經計算，在圈梁兩側各配置2Uφ15. 2無粘結鋼絞線，平衡掉樓面現(xiàn)有使用荷載，在預應力張拉以后將承重墻拆除，然后再在圈梁下部增設2中16非預應力鋼筋，用加大截面法補足承載能力。