本發(fā)明屬于建筑工程領(lǐng)域，具體涉及一種用于桁架結(jié)構(gòu)中的雙角鋼桿件補(bǔ)強(qiáng)開洞裝置及其開洞方法。

背景技術(shù)：

我國經(jīng)過幾十年的發(fā)展，既有建筑已接近或超過設(shè)計(jì)使用年限，結(jié)構(gòu)安全問題日益突出，特別是工業(yè)建筑，由于使用環(huán)境惡劣，腐蝕性介質(zhì)較多，再加上維修防護(hù)不善，很多鋼結(jié)構(gòu)桁架都出現(xiàn)桿件及節(jié)點(diǎn)銹蝕，承載力下降，給正常生產(chǎn)帶來嚴(yán)重安全隱患。

目前較常用的方法是通過對(duì)受損桿件進(jìn)行直接焊接補(bǔ)強(qiáng)，由于補(bǔ)強(qiáng)過程中焊接使桿件溫度升高承載力下降，通常需要卸載，周期長，且影響正常生產(chǎn)，還存在嚴(yán)重的安全隱患。采用鋼絞線預(yù)應(yīng)力加固方法，能夠在不影響生產(chǎn)的情況下進(jìn)行施工，且具有高效、安全及經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。但在采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工過程中，鋼絞線需要穿過部分桿件，需要對(duì)其進(jìn)行開洞處理。

因此，提供一種安全可靠、操作方便且經(jīng)濟(jì)高效的桿件補(bǔ)強(qiáng)開洞方法對(duì)于采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線加固銹蝕桁架具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿過雙角鋼桿件的技術(shù)難題，本發(fā)明提供了一種安全可靠的方法，可廣泛用于鋼桁架預(yù)應(yīng)力加固中，且高效、經(jīng)濟(jì)，不影響正常生產(chǎn)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種用于桁架雙角鋼桿件補(bǔ)強(qiáng)開洞裝置，包括在桁架原第一角鋼2和第二角鋼3上通過高強(qiáng)螺栓4進(jìn)行固定的補(bǔ)強(qiáng)角鋼1；所述的補(bǔ)強(qiáng)角鋼1與原第一角鋼2和第二角鋼3之間設(shè)置有結(jié)構(gòu)膠層5；

所述的補(bǔ)強(qiáng)角鋼1型號(hào)選用與桁架原桿件相同的角鋼型號(hào)，長度根據(jù)結(jié)構(gòu)膠層抗剪強(qiáng)度計(jì)算，開洞尺寸根據(jù)所穿鋼絞線大小確定；

所述的高強(qiáng)螺栓4采用8.8級(jí)M12高強(qiáng)高強(qiáng)螺栓，主要用于構(gòu)造要求及安全儲(chǔ)備；結(jié)構(gòu)膠層5用于補(bǔ)強(qiáng)角鋼粘貼到原桁架桿件角鋼上。

利用所述的桁架雙角鋼桿件補(bǔ)強(qiáng)開洞裝置進(jìn)行開洞的方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)本發(fā)明計(jì)算方法及使用要求，制作兩個(gè)補(bǔ)強(qiáng)角鋼1，并鉆孔、開洞；

(2)采用結(jié)構(gòu)膠層5把兩個(gè)補(bǔ)強(qiáng)角鋼1分別粘貼到原桿件的原第一角鋼2和第二角鋼3需要開洞的位置，并使結(jié)構(gòu)膠層5完全固化；

(3)采用磁力鉆沿補(bǔ)強(qiáng)角鋼1的螺栓孔位置在原桁架的原第一角鋼2和原第二角鋼3上鉆孔，并把高強(qiáng)螺栓4進(jìn)行安裝固定；

(4)采用等離子切割機(jī)沿補(bǔ)強(qiáng)角鋼開洞處在原桁架桿件上進(jìn)行開孔。

補(bǔ)強(qiáng)角鋼設(shè)計(jì)計(jì)算方法為：

1、補(bǔ)強(qiáng)角鋼長度L計(jì)算：

桁架桿件軸力為N，結(jié)構(gòu)膠抗剪強(qiáng)度為fv，角鋼肢長b，內(nèi)弧r，肢厚t，開洞長度c，補(bǔ)強(qiáng)角鋼所需長度：

$L=\frac{0.5N}{f_v(b-r-t)}+c---\left(1\right)$

根據(jù)式(1)可確定補(bǔ)強(qiáng)角鋼所需要的長度；

2、角鋼凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：

桁架桿件軸力N，補(bǔ)強(qiáng)角鋼及原角鋼抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f，面積均為A，開洞寬度d，抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算：

若補(bǔ)強(qiáng)后的桿件滿足式(2)要求，即滿足凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算；

通過上述計(jì)算方法，根據(jù)原桁架桿件受力大小確定補(bǔ)強(qiáng)角鋼長度，若補(bǔ)強(qiáng)桿件截面處強(qiáng)度符合式(2)，則雙角鋼桿件補(bǔ)強(qiáng)開洞設(shè)計(jì)滿足使用要求。

積極有益效果：本發(fā)明通過計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)角鋼長度及驗(yàn)算其強(qiáng)度，通過先利用結(jié)構(gòu)膠粘貼，再進(jìn)行鉆孔開洞，在不影響生產(chǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)鋼絞線穿越雙角鋼桿件的開洞方法；且結(jié)構(gòu)膠粘貼、磁力鉆打孔及等離子切割機(jī)開洞等過程產(chǎn)生熱量小，熱影響區(qū)較小，不影響鋼材承載能力，故該方法具有通用性，使用過程簡(jiǎn)單、安全、方便，且不影響正常生產(chǎn)使用，大大提高了綜合效益。

以上實(shí)施案例僅用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代及改進(jìn)等，均應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中補(bǔ)強(qiáng)角鋼示意圖；

圖2為本發(fā)明中的原桁架桿件示意圖；

圖3補(bǔ)強(qiáng)角鋼通過結(jié)構(gòu)膠粘貼示意圖；

圖4為發(fā)明中原桿件鉆孔及螺栓固定示意圖；

圖5為發(fā)明中的桿件開洞示意圖；

圖中為：補(bǔ)強(qiáng)角鋼 1、原桿件第一角鋼 2、原桿件第二角鋼 3、高強(qiáng)螺栓 4、結(jié)構(gòu)膠 5。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

一種用于桁架雙角鋼桿件補(bǔ)強(qiáng)開洞裝置，包括在桁架原第一角鋼2和第二角鋼3上通過高強(qiáng)螺栓4進(jìn)行固定的補(bǔ)強(qiáng)角鋼1；所述的補(bǔ)強(qiáng)角鋼1與原第一角鋼2和第二角鋼3之間設(shè)置有結(jié)構(gòu)膠層5；

所述的補(bǔ)強(qiáng)角鋼1型號(hào)選用與桁架原桿件相同的角鋼型號(hào)，長度根據(jù)結(jié)構(gòu)膠層抗剪強(qiáng)度計(jì)算，開洞尺寸根據(jù)所穿鋼絞線大小確定；

所述的高強(qiáng)螺栓4采用8.8級(jí)M12高強(qiáng)高強(qiáng)螺栓，主要用于構(gòu)造要求及安全儲(chǔ)備；結(jié)構(gòu)膠層5用于補(bǔ)強(qiáng)角鋼粘貼到原桁架桿件角鋼上。

利用所述的桁架雙角鋼桿件補(bǔ)強(qiáng)開洞裝置進(jìn)行開洞的方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)本發(fā)明計(jì)算方法及使用要求，制作兩個(gè)補(bǔ)強(qiáng)角鋼1，并鉆孔、開洞；

(2)采用結(jié)構(gòu)膠層5把兩個(gè)補(bǔ)強(qiáng)角鋼1分別粘貼到原桿件的原第一角鋼2和第二角鋼3需要開洞的位置，并使結(jié)構(gòu)膠層5完全固化；

(3)采用磁力鉆沿補(bǔ)強(qiáng)角鋼1的螺栓孔位置在原桁架的原第一角鋼2和原第二角鋼3上鉆孔，并把高強(qiáng)螺栓4進(jìn)行安裝固定；

(4)采用等離子切割機(jī)沿補(bǔ)強(qiáng)角鋼開洞處在原桁架桿件上進(jìn)行開孔。

補(bǔ)強(qiáng)角鋼設(shè)計(jì)計(jì)算方法為：

1、補(bǔ)強(qiáng)角鋼長度L計(jì)算：

桁架桿件軸力為N，結(jié)構(gòu)膠抗剪強(qiáng)度為fv，角鋼肢長b，內(nèi)弧r，肢厚t，開洞長度c，補(bǔ)強(qiáng)角鋼所需長度：

$L=\frac{0.5N}{f_v(b-r-t)}+c---\left(1\right)$

根據(jù)式(1)可確定補(bǔ)強(qiáng)角鋼所需要的長度；

2、角鋼凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：

桁架桿件軸力N，補(bǔ)強(qiáng)角鋼及原角鋼抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f，面積均為A，開洞寬度d，抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算：

若補(bǔ)強(qiáng)后的桿件滿足式(2)要求，即滿足凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算；

通過上述計(jì)算方法，根據(jù)原桁架桿件受力大小確定補(bǔ)強(qiáng)角鋼長度，若補(bǔ)強(qiáng)桿件截面處強(qiáng)度符合式(2)，則雙角鋼桿件補(bǔ)強(qiáng)開洞設(shè)計(jì)滿足使用要求。

實(shí)施例1

本發(fā)明在某選煤廠皮帶走廊預(yù)應(yīng)力鋼絞線加固中成功實(shí)施，該皮帶走廊建于上世紀(jì)80年代，經(jīng)過三十多年的使用，下弦桿件由于煤泥堆積已產(chǎn)生較為嚴(yán)重的銹蝕，承載力明顯下降。為消除安全隱患，采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行張拉加固，由于預(yù)應(yīng)力鋼絞線需穿過部分桿件，需對(duì)這些桿件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)開洞處理。根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出需要補(bǔ)強(qiáng)開洞桿件受力大小，然后按式(1)及式(2)進(jìn)行計(jì)算，選擇補(bǔ)強(qiáng)角鋼1，根據(jù)具體實(shí)施步驟進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)開洞處理。在本實(shí)例中，按本發(fā)明方法對(duì)桿件成功進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)開洞處理，并經(jīng)鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉加固，效果良好。

本發(fā)明通過計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)角鋼長度及驗(yàn)算其強(qiáng)度，通過先利用結(jié)構(gòu)膠粘貼，再進(jìn)行鉆孔開洞，在不影響生產(chǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)鋼絞線穿越雙角鋼桿件的開洞方法；且結(jié)構(gòu)膠粘貼、磁力鉆打孔及等離子切割機(jī)開洞等過程產(chǎn)生熱量小，熱影響區(qū)較小，不影響鋼材承載能力，故該方法具有通用性，使用過程簡(jiǎn)單、安全、方便，且不影響正常生產(chǎn)使用，大大提高了綜合效益。

以上實(shí)施案例僅用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代及改進(jìn)等，均應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。