一種利用環(huán)境溫差作用的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力綜合加固法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種利用環(huán)境溫差的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力綜合加固法。
【背景技術(shù)】
[0002]增大截面加固法(含粘貼鋼板或碳纖維)廣泛用于各類橋梁及建筑結(jié)構(gòu)等的加固。增大截面法屬于被動加固法，構(gòu)件原截面要承受加固前本身的自重及因截面增大而產(chǎn)生的自重作用，加固后的組合截面中，新增部分只承受加固后的活載作用，而原截面則要承受加固前、后的恒、活載作用。加固結(jié)構(gòu)(截面)屬于二次受力結(jié)構(gòu)(截面)，加固層材料存在一定程度的“應(yīng)變(應(yīng)力)滯后”，如附圖1所示。由于增大截面法是一種被動加固法，“應(yīng)變滯后”的程度與加固時截面的內(nèi)力狀態(tài)有關(guān)，不同的“應(yīng)變滯后”有可能會使得老(或新)材料達(dá)到強(qiáng)度極限時，新(或老)材料還原未達(dá)到其強(qiáng)度極限，從而會削弱其正常使用性能，盡管可能不會影響其極限承載力。例如，對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如果新加固層的混凝土應(yīng)變滯后嚴(yán)重，可能出現(xiàn)裂縫自新老交界面混凝土向外擴(kuò)展的情況；也可能由于應(yīng)變滯后不大(恒載比例較小)，新加固層由于應(yīng)變增長更快而出現(xiàn)，新加固層首先開裂的情況，這都會降低組合截面的正常使用性能。
[0003]為減小加固后新材料的應(yīng)變(應(yīng)力)滯后，改善加固后組合截面的受力性能，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范建議在加固前進(jìn)行卸載，但是卸載往往通過卸除活載或者部分卸除恒載實(shí)現(xiàn)，未考慮加固施工過程中由于環(huán)境溫度變化引起的結(jié)構(gòu)的內(nèi)力調(diào)整。盲目地選取加固施工的時機(jī)，可能會因環(huán)境溫度變化而削弱卸載的效果，同時，也可能放大卸載的效果以致出現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全隱患。
[0004]基于此，結(jié)構(gòu)加固應(yīng)考慮環(huán)境溫度變化對內(nèi)力的影響，加固施工時機(jī)的選取應(yīng)綜合考慮環(huán)境溫度的變化及其他卸載措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是要提供一種利用環(huán)境溫差的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力綜合加固法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的:
一種利用環(huán)境溫差的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力綜合加固法，包括以下步驟:
1)通過結(jié)構(gòu)病害調(diào)查，技術(shù)狀況評定，恒載應(yīng)力分析，承載力檢算，綜合確定需要達(dá)到的內(nèi)力調(diào)整量；
2)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行環(huán)境溫差下的內(nèi)力分析，確定溫度變化引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化量；
3)在掌握結(jié)構(gòu)施工時的環(huán)境溫度及近年來橋位處季節(jié)溫度變化的基礎(chǔ)上，選取合理的時機(jī)，利用環(huán)境溫差對結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整；
4)進(jìn)行加固施工。
[0007]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟3)中合理的環(huán)境溫差的時機(jī)可以是一年中的高溫季節(jié)或者低溫季節(jié)，也可以是經(jīng)氣象預(yù)報獲取的可靠的短時期內(nèi)的高溫或者低溫周期，該周期的長度足夠完成加固施工。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果:
本發(fā)明構(gòu)思巧妙，利用了超靜定結(jié)構(gòu)由于變形(環(huán)境溫度引起)受約束產(chǎn)生次內(nèi)力的原理，巧妙地對待加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行臨時內(nèi)力調(diào)整，使得新加固材料可以有效減小恒載引起的應(yīng)力(應(yīng)變)滯后，改善加固組合截面的受力性能。本發(fā)明構(gòu)思新穎，巧妙地利用環(huán)境溫差對待加固超靜定結(jié)構(gòu)進(jìn)行臨時內(nèi)力調(diào)整，同其他諸如臨時加、減荷載等相比，該方法簡單易行、經(jīng)濟(jì)合理，操作上也十分方便。
【附圖說明】
[0009]圖1為無較拱橋常見的病害不意圖；
圖2為無鉸拱橋在升溫下的彎矩示意圖；
圖3為無鉸拱橋在降溫下的彎矩示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合具體實(shí)施例(以無鉸拱橋拱腳的卸載加固為例)對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，在此發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0011]如圖1所示為無鉸拱橋I常見的病害示意圖，2為左側(cè)拱腳，3為拱頂，4為右側(cè)拱腳，無鉸拱橋I在恒載及運(yùn)營活載作用下，常見的病害發(fā)生在拱腳拱背側(cè)(負(fù)彎矩引起)及拱頂拱腹側(cè)(正彎矩引起);圖1中，左拱腳開裂21、拱頂開裂31和右拱腳開裂41 ;圖2、3分別為該無鉸拱橋I在降溫和升溫情況下的彎矩示意圖。從圖2可以看出，環(huán)境降溫則會增大左側(cè)拱腳2和右側(cè)拱腳4的負(fù)彎矩和拱頂3的正彎矩；反之，如圖3，環(huán)境升溫可以降低左側(cè)拱腳2和右側(cè)拱腳4的負(fù)彎矩及拱頂3的正彎矩。因此，恰當(dāng)利用環(huán)境溫差可以對拱腳負(fù)彎矩及拱頂正彎矩同時進(jìn)行卸載。其具體實(shí)施工序如下:通過對無鉸拱橋I的結(jié)構(gòu)病害調(diào)查，技術(shù)狀況評定，恒載應(yīng)力分析，承載力檢算，綜合確定需要達(dá)到的內(nèi)力調(diào)整量；對無鉸拱橋I進(jìn)行環(huán)境溫差下的內(nèi)力分析，確定溫度變化引起的橋梁正、負(fù)彎矩值大?。辉谡莆諛蛄汉蠑n溫度及近年來橋位處季節(jié)溫度變化的基礎(chǔ)上，選取合理的環(huán)境溫差的時機(jī)對橋梁的拱腳負(fù)彎矩及拱頂正彎矩同時進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整；最后，進(jìn)行加固施工。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實(shí)施例的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用環(huán)境溫差的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力綜合加固法，其特征在于，包括以下步驟: 通過結(jié)構(gòu)病害調(diào)查，技術(shù)狀況評定，恒載應(yīng)力分析，承載力檢算，綜合確定需要達(dá)到的內(nèi)力調(diào)整量； 對結(jié)構(gòu)進(jìn)行環(huán)境溫差下的內(nèi)力分析，確定溫度變化引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化量； 在掌握結(jié)構(gòu)施工時的環(huán)境溫度及近年來橋位處季節(jié)溫度變化的基礎(chǔ)上，選取合理的時機(jī)，利用環(huán)境溫差對結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整； 進(jìn)行加固施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用環(huán)境溫差的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力綜合加固方法，其特征在于:所述步驟3)中合理的環(huán)境溫差的時機(jī)可以是一年中的高溫季節(jié)或者低溫季節(jié)，也可以是經(jīng)氣象預(yù)報獲取的可靠的短時期內(nèi)的高溫或者低溫周期，該周期的長度足夠完成加固施工。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用環(huán)境溫差的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力綜合加固法，包括以下步驟：通過結(jié)構(gòu)病害調(diào)查，技術(shù)狀況評定，恒載應(yīng)力分析，承載力檢算，綜合確定需要達(dá)到的內(nèi)力調(diào)整量；對結(jié)構(gòu)進(jìn)行環(huán)境溫差下的內(nèi)力分析，確定溫度變化引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化量；在掌握橋梁合攏溫度及近年來橋位處季節(jié)溫度變化的基礎(chǔ)上，選取合理的環(huán)境溫差的時機(jī)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行臨時內(nèi)力調(diào)整并澆注加固層混凝土（或粘貼鋼板、碳纖維布）。本發(fā)明構(gòu)思巧妙，利用了超靜定結(jié)構(gòu)由于變形（環(huán)境溫度引起）受約束產(chǎn)生次內(nèi)力的原理，巧妙地利用環(huán)境溫差作用對待加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行臨時內(nèi)力調(diào)整，使得加固后新加固混凝土處于預(yù)壓或者預(yù)拉（結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力），減小了新老混凝土的應(yīng)力差，改善了加固組合截面的受力性能。
【IPC分類】E01D22-00
【公開號】CN104612062
【申請?zhí)枴緾N201410747031
【發(fā)明人】邢兵, 肖林, 肖軍, 龍中華, 聶強(qiáng)
【申請人】邢兵, 肖林, 肖軍
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月10日