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文檔簡介
第三章各各種加固方法法的計算原理理常用的加固方方法有粘鋼加加固法、粘貼貼纖維復合材材料加固法、、增大截面加加固法、預應應力加固法的的設計原理及及計算示例,,加固對象涉涉及鋼筋混凝凝土和預應力力混凝土橋梁梁的受彎構件件、偏心受壓壓構件,因為為混凝土橋梁梁主要就是由由受彎構件、、偏心受壓構構件組成。其其它加固方法法,如改變結結構體系法、、增加構件法法等,加固計計算方法本質質上與常規(guī)方方法沒有區(qū)別別,只不過改改善了受力分分布或狀況。。3.1粘貼鋼板、鋼鋼筋加固法3.1.1受力特點及使使用條件1)受力特點點將鋼板或鋼筋筋粘貼于構件件受拉部位或或者薄弱部位位的面層,使使其與結構形形成整體,共共同承受荷載載。原結構的的恒載內力由由原構件承擔擔,新增鋼板板或鋼筋只承承受粘貼加固固后的荷載產產生的應力。。一般情況下下,由于加固固前一期恒載載等作用,原原構件混凝土土及鋼筋的應應力、應變已已經有了相當當?shù)膬?,在在加固后的二二期恒載及活活載作用下,,原構件混凝凝土及鋼筋的的應力、應變變積累值往往往大于在新增增混凝土及鋼鋼板或鋼筋內內產生的相應應值,使得原原構件的鋼筋筋達到破壞時時,新增鋼板板或鋼筋的強強度還達不到到充分發(fā)揮,,只有當原受受拉鋼筋屈服服后,新增鋼鋼板或鋼筋的的應變、應力力才迅速增加加,但不宜超超過容許值,,而原受拉鋼鋼筋的容許應應力可適當放放寬,但不要要超過屈服應應力,除此之之外受壓區(qū)混混凝土的壓應應力也是主要要的控制因素素。設計時應考慮慮這種分階段段受力的特點點。如圖3.1.1-1,為加固前后后受拉鋼材及及受壓混凝土土應變的變化化圖。a)加固截面b)加固前恒載產產生應變c)后加荷載產生生應變d)加固后的總應應變圖3.1.1-1加固前后的應應變變化圖實際上,運營營中的橋梁無無論是受彎構構件,還是大大偏心受壓構構件,混凝土土受力裂縫過過多、過寬,,并不一定就就是承載能力力不足,往往往是正常使用用狀態(tài)下混凝凝土的正拉應應力或主拉應應力過大,造造成了截面受受拉邊緣橫向向裂縫或腹板板斜向裂縫,,產生這一病病害的原因很很多,如截面面尺寸不足、、材料強度不不合格、鋼筋筋配置偏少、、混凝土強度度不足、超載載等等,但一一般只有在使使用荷載下受受拉鋼筋配置置偏少時才適適合采用粘貼貼附加物(如如鋼板、鋼筋筋及各種纖維維增強復合材材料)加固。。采用粘貼附加加物加固混凝凝土構件時,,盡管混凝土土表面的拉應應力遠超過其其抗拉強度,,但因受附加加物的約束,,混凝土可能能不再開裂或或開裂較少、、縫寬較小。。雖然所粘貼貼的附加物對對截面的應力力狀況改善不不大(主要指指粘貼纖維復復合材料加固固),但能提提高截面的極極限承載力。。粘貼面的傳傳力機理大致致如下:a)梁底面約束應應力縱向分布布示意圖b)粘結膠頂、底底面剪切應力力縱向分布示示意圖c)鋼板與膠膠粘貼面剪切切應力縱向分分布示意圖圖3.1.1-2粘貼鋼板加固固受拉邊縱向向水平面上剪剪應力傳遞及及分布示意圖圖如圖,混凝土土截面受拉邊邊緣正應力通通過粘結膠與與混凝土粘貼貼面的剪切應應力傳遞給粘粘結膠層,在在縱向平面上上,裂縫處剪剪切應力較大大,向兩端逐逐漸減小,在在接近下一條條裂縫時又逐逐漸增大。粘粘結膠頂面的的剪應力又通通過與鋼板粘粘貼面的剪切切應力傳遞給給鋼板,同樣樣在縱向平面面上,裂縫處處剪應力較大大,向兩端逐逐漸減小,在在接近下一條條裂縫時又逐逐漸增大。因因此,能否保保證混凝土拉拉應力傳遞給給鋼板,以上上兩個粘貼面面的剪切強度度是關鍵。從從大量的加固固工程實踐及及實驗室試驗驗說明,一般般情況下,只只要符合設計計質量的粘結結膠及鋼板,,材料本身的的強度都沒問問題,而被加加固構件混凝凝土的強度則則沒有選擇余余地,粘結膠膠與鋼板的剪剪切強度遠大大于粘結膠與與混凝土表面面的剪切強度度,抗剪破壞壞時往往是混混凝土表面撕撕裂剝落,因因而要求被加加固構件的混混凝土要達到到一定的強度度,一般至少少在C20以上。也就是是說在保證加加固材料及施施工質量的前前提下,混凝凝土應力的傳傳遞不僅與粘粘貼面大小有有關,混凝土土的強度也是是重要因素。。2)使用條件件粘貼鋼板加固固法是將厚度度不宜超過8mm的鋼板粘貼于于構件受拉區(qū)區(qū)表面,再進進行防銹處理理。粘貼鋼筋筋加固法一般般是用環(huán)氧砂砂漿作為粘結結材料及保護護層,將直徑徑不宜超過8mm的鋼筋粘貼于于受拉區(qū)面層層。如果是先先鑿開舊鋼筋筋的混凝土保保護層,露出出一部分主鋼鋼筋,將新增增鋼筋焊接于于舊主鋼筋上上,再澆筑小小石子混凝土土或砂漿將所所有的鋼筋保保護起來,也也屬此類。主主要適合于以以下情況:(1)現(xiàn)行使用用荷載下,原原受彎構件或或大偏心受壓壓構件受拉主主筋或斜筋配配筋不足,如如果是超筋梁梁構件,則應應同時增加受受壓區(qū)面積,,如增加橋面面厚度等;(2)原構件受受拉主鋼筋嚴嚴重腐蝕或受受損;(3)為增加構構件的抗裂性性和剛度。(4)提高偏心心受壓構件的的承載力,對對構件進行封封閉圍套包鋼鋼加固,但對對小偏心受壓壓構件不適宜宜采用單邊粘粘鋼加固。3.1.2粘鋼加固鋼筋筋混凝土受彎彎構件計算原原理及方法對于使用多年年又出現(xiàn)裂縫縫的鋼筋混凝凝土構件來說說,往往有混混凝土碳化,,鋼筋銹蝕現(xiàn)現(xiàn)象,再加上上新增鋼板或或鋼筋由于粘粘結材料和施施工原因,與與原構件混凝凝土的粘結強強度比不上原原鋼筋與原混混凝土的粘結結強度。這些些因素要反映映到極限狀態(tài)態(tài)的計算中來來,因此不能能按新材料、、新結構的計計算方法來計計算,也就是是不僅要考慮慮新增鋼板或或鋼筋的實際際受力情況,,而且要考慮慮對構件的承承載能力有一一定的折減。。前者表現(xiàn)為為對新、舊鋼鋼筋或鋼板的的應力,應根根據(jù)分階段受受力特點,依依據(jù)換算截面面分階段驗算算,在采用鋼鋼與混凝土彈彈性模量比值值時考慮了混混凝土彈性模模量的降低。。后者表現(xiàn)為為考慮鋼筋銹銹蝕的影響,,對鋼筋的屈屈服強度進行行折減。采用用上述方法來來計算加固構構件的抗彎承承載力,固然然要比新材料料、新結構的的計算工作量量大一些,但但卻能反映加加固構件的實實際受力狀況況。對于鋼筋筋混凝土受彎彎構件的粘鋼鋼加固,前題題是截面應變變分布仍符合合平截面假定,應保證證所粘貼鋼板板或鋼筋與原原構件保持變變形協(xié)調,即即保證粘貼可可靠,不發(fā)生生因粘貼面過過早剝離而導導致的破壞。。既作各階段段各材料的應應力強度計算算,又作持久久狀況承載能能力極限狀態(tài)態(tài)時的承載力力計算。粘鋼加固的正正截面配筋設設計方法的基基本原則是::如果完全按按承載能力極極限狀態(tài)法來來設計計算,,不能反映加加固構件分階階段受力的特特點,只能反反映構件最終終狀況的承載載力。因此先先按彈性理論論的計算方法法計算各階段段材料的最大大應力,并按按容許應力法法驗算強度。。這樣可同時時適用T形截面梁和矩矩形截面梁的的計算。在第第二階段,即即加固后的截截面應力計算算中,設計人人員根據(jù)工程程經驗、構件件的受力情況況、病害情況況、尺寸及配配筋,初步確確定新增鋼板板或鋼筋截面面積,如鋼板板的厚度一般般取4~8mm,寬度視所粘粘貼構件的寬寬度而定,對對梁肋形構件件一般比梁肋肋寬少2cm,對有較大粘粘貼平面的構構件應分為多多條粘貼。經經試算所選擇擇粘鋼面積滿滿足材料強度度要求后,利利用最終得到到的新增鋼板板或鋼筋截面面積進行持久久狀況承載能能力極限狀態(tài)態(tài)正截面抗彎彎承載力計算算,符合要求求后全部設計計計算完成。。受彎構件中由由于不考慮受受拉區(qū)混凝土土的作用,T形截面的計算算式均適合I形截面,矩形形截面也可由由T形截面化簡而而成,以具有有共性的T形截面為對象象,計算方法法如下。1)第一階段段應力計算,,即粘鋼前恒恒重產生的截截面彎矩對混混凝土及鋼筋筋產生的應力力圖3.1.2-1粘鋼加固T形截面受彎構構件應力計算算圖式2)第二階段應應力計算,即即粘鋼加固后后活荷載及后后加恒載產生生的截面彎矩矩對混凝土及及鋼筋產生的的應力3)驗算混凝凝土及鋼筋的的最終應力::截面受壓區(qū)舊舊混凝土邊緣緣應力:—舊混凝土彎曲曲受壓容許應應力,約等于于其抗壓強度度設計值。。(新混凝土抗抗壓強度設計計值)—舊鋼筋容許抗抗拉應力,考考慮到受拉主主筋一般采用用HRB335,其容許拉應應力約等于其其抗拉強度設設計值的0.66倍。R235鋼筋時為0.69倍。受拉邊新增鋼鋼板或鋼筋重重心處應力::——新增鋼板或鋼鋼筋彎曲容許許拉應力。貼貼鋼筋時按上上述取取值;貼Q235或Q345鋼板時,約等等于R235或HRB335鋼筋抗拉強度度設計值的的0.75倍。受壓區(qū)的鋼筋筋一般達不到到容許壓應力力,可不驗算算。受拉區(qū)混混凝土容許開開裂,也不作作驗算。受拉邊新增鋼鋼板或鋼筋重重心處應力::——新增鋼板或鋼鋼筋彎曲容許許拉應力。貼貼鋼筋時按上上述取取值;貼Q235或Q345鋼板時,約等等于R235或HRB335鋼筋抗拉強度度設計值的的0.75倍。新問題題討論論:新、舊舊材料料的應應力限限制如如何取取值??以下談談談個個人的的看法法:1.粘粘貼附附加物物(鋼鋼材或或纖維維復合合材料料)后后,舊舊鋼筋筋成為為內層層鋼筋筋,其其拉應應力強強度限限制如如果取取過去去的容容許應應力顯顯然過過于保保守,,如果果取鋼鋼筋的的屈服服強度度又偏偏不安安全,,本人人認為為取屈屈服強強度再再除上上一個個材料料安全全系數(shù)數(shù),即即材料料的標標準強強度比比較合合理;;2.新新貼鋼鋼材的的拉應應力限限制應應比過過去的的容許許應力力大,,但比比現(xiàn)在在的標標準強強度低低,即即介于于兩者者之間間較為為合適適;3.新新、舊舊砼的的壓應應力限限制取取值也也類似似新、、舊鋼鋼筋的的做法法。4)持久久狀況況承載載能力力極限限狀態(tài)態(tài)受彎彎構件件正截截面抗抗彎承承載力力計算算結合《公路鋼鋼筋混混凝土土及預預應力力混凝凝土橋橋涵設設計規(guī)規(guī)范》JTGD62-2004,以后后簡稱稱《公橋規(guī)規(guī)》JTGD62-2004的相關關計算算規(guī)定定,作作如下下各種種截面面形式式持久久狀況況承載載能力力極限限狀態(tài)態(tài)受彎彎構件件正截截面抗抗彎承承載力力計算算。(1)矩矩形形截面面或翼翼緣位位于受受拉邊邊的T形截面面粘鋼鋼加固固受彎彎構件件,其其正截截面抗抗彎承承載力力按下下列圖圖式計計算((圖3.1.2-2)圖3.1.2-2粘鋼加加固矩矩形截截面受受彎構構件正正截面面承載載力計計算圖圖式圖3.1.2-3粘貼鋼鋼材構構件截截面變變形圖圖加固截截面相相對界界限受受壓區(qū)區(qū)高度度,為為了保保證加加固構構件不不發(fā)生生梁的的脆性性破壞壞,即即保證證構件件破壞壞時受受拉鋼鋼筋或或鋼板板達到到屈服服強度度,同同時受受壓區(qū)區(qū)混凝凝土邊邊緣也也達到到極限限壓應應變,,粘鋼鋼加固固的構構件為為二階階段受受力,,其與與新構構件的的一階階段受受力稍稍有不不同,,它與與粘鋼鋼時截截面的的具體體處理理方式式及加加固時時原構構件的的應力力值有有關。。根據(jù)據(jù)平截截面假假定::①當當只只對原原構件件受拉拉區(qū)粘粘鋼時時,如如圖3.1.2-3:②當當既既對原原構件件受拉拉區(qū)粘粘鋼,,又同同時加加厚受受壓區(qū)區(qū)時,,如圖圖3.1.2-4:圖3.1.2-4既粘貼貼鋼材材又加加厚受受壓區(qū)區(qū)構件件截面面變形形圖(2)翼翼緣緣位于于受壓壓區(qū)的的T形截面面或I形截面面粘鋼鋼加固固受彎彎構件件,其其正截截面抗抗彎承承載力力計算算按下下列圖圖式計計算圖3.1.2-5粘鋼加加固T形截面面受彎彎構件件正截截面承承載力力計算算圖式式5)計算算鋼板板或鋼鋼筋錨錨固長長度及及粘貼貼(下下料))長度度鋼板單單側最最小錨錨固長長度::其中::t為鋼板板厚度度,為為新新增鋼鋼板或或鋼筋筋的抗抗拉強強度設設計值值。鋼筋單單側最最小錨錨固長長度::(3.1.2-28)-所粘粘貼鋼鋼筋的的總截截面積積;B-粘貼貼膠材材料的的鋪設設寬度度;-采用用粘貼貼材料料將鋼鋼板或或鋼筋筋與同同標號號的混混凝土土試塊塊粘貼貼,當當粘結結材料料固化化達到到強度度后,,進行行粘結結抗剪剪強度度試驗驗,在在混凝凝土粘粘貼面面砂漿漿被撕撕裂脫脫落時時的抗抗剪強強度。。該試試驗中中不允允許有有其它它破壞壞現(xiàn)象象出現(xiàn)現(xiàn),否否則應應更換換粘結結材料料。無無試驗驗數(shù)據(jù)據(jù)時,,根據(jù)據(jù)混凝凝土的的強度度等級級C20~C50,取0.8~1.31。的取值值亦不不得小小于600mm。鋼板或或鋼筋筋的總總粘結結長度度,即即下料料長度度L=2Ls+覆蓋所所有主主要受受力裂裂縫區(qū)區(qū)間的的總長長度。。該區(qū)區(qū)間的的長度度實際際上是是截面面受拉拉邊緣緣拉應應力超超過混混凝土土極限限抗拉拉應力力,致致使混混凝土土開裂裂的區(qū)區(qū)間長長度,,其范范圍大大于往往往起起控制制作用用的原原受拉拉鋼筋筋容許許應力力強度度包絡絡圖范范圍及及承載載力包包絡圖圖范圍圍。由于于構構件件形形狀狀及及開開裂裂部部位位的的復復雜雜性性,,當當鋼鋼板板錨錨固固長長度度不不能能滿滿足足要要求求時時,,應應采采用用塊塊形形鋼鋼板板或或在在錨錨固固區(qū)區(qū)粘粘貼貼U形箍箍板板或或通通過過植植筋筋增增加加螺螺栓栓錨錨固固,,錨錨固固計計算算也也作作相相應應改改變變。。6)受受彎彎構構件件斜斜截截面面抗抗剪剪承承載載力力計計算算對于于矩矩形形、、T形、、I形截截面面,,首首先先按按下下式式檢檢驗驗截截面面尺尺寸寸是是否否符符合合抗抗剪剪加加固固要要求求::當構構件件符符合合上上式式要要求求時時,,才才可可采采用用粘粘貼貼鋼鋼板板或或其其他他纖纖維維復復合合材材料料加加固固補補強強。。同正正截截面面承承載載力力計計算算一一樣樣,,斜斜截截面面加加固固時時后后加加斜斜筋筋或或箍箍筋筋的的鋼鋼板板等等只只承承受受后后加加荷荷載載產產生生的的剪剪力力,,也也要要考考慮慮分分階階段段受受力力的的影影響響。。關關于于這這個個問問題題國國內內學學者者張張樹樹仁仁教教授授有有過過一一些些研研究究成成果果,,雖雖然然試試驗驗梁梁的的數(shù)數(shù)量量還還不不夠夠多多和和模模擬擬條條件件還還不不是是完完全全符符合合實實際際情情況況,,有有的的參參數(shù)數(shù)取取值值還還待待研研究究,,但但在在目目前前來來說說,,也也是是比比較較實實用用的的方方法法。。其其主主要要內內容容是是加加固固后后的的構構件件由由后后期期荷荷載載所所產產生生的的斜斜截截面面主主拉拉力力由由與與斜斜截截面面相相交交的的原原箍箍筋筋,,原原彎彎起起鋼鋼筋筋和和后后加加補補強強鋼鋼板板等等共共同同承承擔擔,,各各自自分分擔擔的的數(shù)數(shù)量量按按其其截截面面面面積積比比分分配配,,所所有有抗抗剪剪鋼鋼筋筋均均換換算算為為主主拉拉力力作作用用方方向向。。再再根根據(jù)據(jù)試試驗驗情情況況,,采采用用一一些些參參數(shù)數(shù)進進行行修修正正。。對對于于上上述述結結論論,,作作者者有有如如下下考考慮慮::(1)對于于鋼鋼筋筋銹銹蝕蝕影影響響系系數(shù)數(shù),,考考慮慮到到腹腹板板抗抗剪剪鋼鋼筋筋的的銹銹蝕蝕情情況況往往往往比比梁梁底底抗抗彎彎鋼鋼筋筋少少得得多多,,且且同同一一斜斜截截面面內內的的原原斜斜筋筋、、箍箍筋筋有有多多根根,,較較為為分分散散,,檢檢測測起起來來有有難難度度,,一一般般不不考考慮慮為為便便。。(2)對于斜裂裂縫的水水平投影影長度c=0.6,為廣義剪剪跨比,,為為正截截面有效效高度,,以往的的實驗表表明,最最危險的的斜截面面與梁軸軸夾角小小于45°為不利,,按45°°近似計算算斜截面面投影長長度,即即取為為便。。(3)對于斜截截面內主主拉力的的分配,,由于箍箍筋、斜斜筋(彎彎起鋼筋筋)、后后粘貼鋼鋼板等材材質不同同,其抗抗拉強度度設計值值也不同同,只按按各自所所占截面面積比分分配似有有不妥,,如采用用纖維復復合材加加固時,,就明顯顯不合理理。建議議考慮各各自材料料強度的的因素,,按各自自承擔的的拉力比比分配。。(4)梁截面的的內力偶偶臂z,還是按按不同的的截面形形狀取值值,即對對矩形截截面取z=0.87,T形截面取取z=0.92。其其最最終受彎彎構件斜斜截面抗抗剪承載載力計算算式如下下:—與裂縫有有關的修修正系數(shù)數(shù),加固固前未出出現(xiàn)斜裂裂縫時,,取0.89;若出現(xiàn)現(xiàn)斜裂縫縫,縫寬寬小于0.2mm時,取0.835;縫寬大大于0.2mm時,取0.78;—由試驗確確定的綜綜合修正正系數(shù),,T形截面取取0.434;矩形截截面取0.459;—所貼鋼板板的抗拉拉強度設設計值,,若為Q235鋼板,取取195MPa;若為Q345鋼板取280MPa;—與斜截面面正交的的所貼鋼鋼板的總總截面面面積(mm2),若為為豎直方方向粘貼貼,則則應應用代代替;;上述計算算式(3.1.2-30)中忽略略了各種種鋼材彈彈性模量量間的差差異。7)粘鋼加加固受彎彎構件設設計計算算步驟::(1)根據(jù)原結結構的受受力情況況、病害害情況、、尺寸及及配筋、、現(xiàn)場條條件,結結合設計計人員的的工程經經驗,初初步確定定粘鋼的的數(shù)量;;(2)進行第一一階段,,即粘鋼鋼前在構構件自重重作用下下截面內內各材料料的應力力強度計計算;(3)進行第二二階段,,即粘鋼鋼固結后后在后期期荷載作作用下截截面內各各材料的的應力強強度計算算;(4)驗算以上上兩個階階段截面面內各材材料的應應力強度度,若不不符合要要求或富富裕太多多,應調調整粘鋼鋼數(shù)量;;(5)按上述最最終確定定的粘鋼鋼量進行行持久狀狀況承載載力極限限狀態(tài)正正截面承承載力計計算,并并根據(jù)實實際情況況確定是是否作斜斜截面抗抗剪加固固設計及及承載力力計算。。計算結結果均須須符合要要求,否否則應調調整粘鋼鋼量,直直到所有有材料的的強度及及截面承承載力均均符合要要求為止止。3.1.4粘鋼加固固鋼筋混混凝土大大偏心受受壓構件件計算原原理及方方法偏心受壓壓構件在在梁式橋橋下部結結構、各各種拱橋橋、剛架架橋、組組合體系系橋的上上、下部部結構中中應用較較多。大大偏心受受壓構件件如果受受拉鋼筋筋配置不不足,容容易出現(xiàn)現(xiàn)的病害害類似于于受彎構構件,主主要是受受拉邊的的裂縫過過寬、過過多,用用粘鋼加加固時,,鋼板或或鋼筋粘粘貼于受受拉區(qū),,分擔加加固后荷荷載產生生的拉應應力,其其計算也也應根據(jù)據(jù)分階段段受力特特點,分分別計算算鋼筋和和混凝土土的應力力,同時時也考慮慮鋼筋銹銹蝕的影影響,對對鋼筋進進行折減減。受壓壓區(qū)粘鋼鋼的情況況,一般般橋梁上上較少用用。因小小偏心受受壓構件件一般是是受壓區(qū)區(qū)邊緣混混凝土首首先被壓壓碎,這這樣的病病害不太太適合用用粘鋼加加固。也也就是說說不管是是大偏心心受壓或或是小偏偏心受壓壓構件,,采用粘粘鋼來幫幫助混凝凝土受壓壓是不可可取的。。以下主主要研討討大偏心心受壓構構件在實實際使用用荷載下下,受拉拉鋼筋配配置適當當或偏少少時的粘粘鋼加固固設計原原理。粘鋼加固固構件后后,所粘粘鋼板或或鋼筋數(shù)數(shù)量既要要滿足各各階段受受力時截截面各材材料的應應力強度度,也要要滿足持持久狀況況承載能能力極限限狀態(tài)正正截面抗抗壓承載載力要求求。如果需要要進行垂垂直于彎彎矩作用用平面或或雙向偏偏心受壓壓承載力力計算,,參照《公橋規(guī)》JTGD62-2004,第5.3.11條及第5.3.12條規(guī)定計計算。3.1.4.1矩形截面面大偏心心受壓構構件加固固計算原原理及方方法1)粘鋼加固固大偏心心受壓構構件應力力計算分階段計計算大偏偏心受壓壓構件各各材料的的應力強強度時,,是按材材料力學學彈性理理論的方方法計算算的,計計算過程程復雜一一些,但但能反映映各種材材料的實實際應力力強度是是否滿足足要求,,病害檢檢測中如如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)偏心受受壓構件件受拉區(qū)區(qū)已出現(xiàn)現(xiàn)受拉裂裂縫,至至少說明明某一荷荷載作用用下曾已已屬大偏偏心受壓壓構件,,計算截截面幾何何性質時時,不再再考慮受受拉區(qū)混混凝土的的作用。。初始判判斷時可可采用偏偏心距eo≤0.17h時,為小小偏心受受壓構件件;eo>0.17h時,為大大偏心受受壓構件件。因第第一階段段應力計計算時,,構件在在恒載作作用下,,很可能能是小偏偏心受壓壓,也可可能是大大偏心受受壓。計計算階段段分為兩兩個階段段,第一一階段為為加固前前構件在在恒載作作用下((忽略鋼鋼板或鋼鋼筋本身身自重)),截面面各材料料的應力力;第二二階段為為加固后后在活載載及后加加恒載作作用下,,截面上上各材料料的應力力??傊?,對對大偏心心受壓構構件,兩兩階段計計算時有有兩種情況況:一是第第一階段段為小偏偏心受壓壓,第二二階段為為大偏心心受壓,,最終也也是大偏偏心受壓壓,如圖圖3.1.4.1-1;二是所所有階段段均為大大偏心受受壓,如如圖3.1.4.1-2。圖3.1.4.1-1粘鋼加固固矩形截截面大偏偏心受壓壓構件應應力計算算圖式1(1)第一階段段應力計計算,即加固固前構件件在恒載載作用下下,截面面各材料料的應力力①當eo≤0.17h時,按小小偏心受受壓構件件計算,,如圖3.1.4.1-1的圖a)、b),考慮全全截面受受壓。N1、M1—分別為加加固前構構件在恒恒載作用用下產生生的截面面計算軸軸力及彎彎矩標準準值。η—偏心距增增大系數(shù)數(shù),按《公橋規(guī)》JTGD62-2004第5.3.10條的計算算方法是是正截面面承載力力計算時時采用的的。對于于應力強強度計算算階段的的偏心距距增大系系數(shù),若若采用《公橋規(guī)》的(6.4.4-8)式計算算,則在在構件尺尺寸及配配筋一定定時出現(xiàn)現(xiàn)偏心距距與偏心心距增大大系數(shù)成成反比的的問題,,與實際際情況不不符。作作者認為為還是應應采用舊舊《公橋規(guī)》的方法計計算為妥妥,并考考慮到荷荷載組合合形式及及安全系系數(shù),采采用下式式計算::②當eo>0.17h時,或受拉拉邊緣混凝凝土為拉應應力且超過過抗拉強度度設計值時時,認為混混凝土受拉拉區(qū)已開裂裂,計算時時不再考慮慮受拉混凝凝土的作用用,按大偏偏心受壓構構件計算,,如圖3.1.4.1-2的圖a)、b)。圖3.1.4.1-2粘鋼加固矩矩形截面大大偏心受壓壓構件應力力計算圖式式2(2)第二階段應應力計算,即構件與與所粘鋼材材形成整體體后共同承承受活載及及后加恒載載對截面混混凝土及新新、舊鋼筋筋或鋼材產產生的應力力此階段一般般要求為大大偏心受壓壓構件才適適宜用粘鋼鋼加固,一一般eo>0.17h時按大偏心心受壓構件件計算,如如圖3.1.4.1-1或3.1.4.1-2的圖a)、c)。(3)驗算截面混混凝土及鋼鋼筋的最終終應力截面受壓邊邊緣混凝土土應力:—混凝土彎曲曲抗壓容許許應力,約約等于其軸軸心抗壓強強度設計值值。。截面受壓邊邊所粘鋼材材重心處應應力:—所粘鋼板或或鋼筋的彎彎曲容許壓壓應力,貼貼HRB335鋼筋時,約約等于其抗抗壓強度設設計值的0.66倍;貼R235鋼筋時為0.69倍;貼Q235或Q345鋼板時,約約等于R235或HRB335鋼筋抗壓強強度設計值值的0.75倍。截面受壓邊邊舊鋼筋重重心處應力力:—鋼筋抗壓容容許應力,,約等于其其抗壓強度度設計值的的0.66倍。截面受拉邊邊緣混凝土土應力:—混凝土抗拉拉強度設計計值,大于于表明混凝凝土開裂,,確屬大偏偏心受壓構構件。截面受拉邊邊所貼鋼板板或鋼筋重重心處應力力:—所貼鋼材的的彎曲容許許拉應力,,貼HRB335鋼筋時,約約等于其抗抗拉強度設設計值的0.66倍;貼R235鋼筋時為0.69倍;貼Q235或Q345鋼板時,約約等于R235或HRB335鋼筋抗拉強強度設計值值的0.75倍。截面受拉邊邊舊鋼筋重重心處應力力:—鋼筋抗拉容容許應力,,約等于其其抗拉強度度設計值的的0.66倍。1)粘鋼加固矩矩形截面大大偏心受壓壓構件持久久狀況承載載力極限狀狀態(tài)正截面面抗壓承載載力計算粘鋼加固的的大偏心受受壓構件,,破壞時截截面受拉邊邊原有受拉拉鋼筋及所所粘鋼材已已達各自的的抗拉強度度設計值,,受壓邊原原有的受壓壓鋼筋、所所粘受壓鋼鋼材及受壓壓邊緣混凝凝土也達到到各自的抗抗壓強度設設計值。一一般情況下下,粘貼鋼鋼材的破壞壞會滯后于于原有的配配筋。承載載力計算時時,已知截截面各部尺尺寸和配筋筋,實際上上是對加固固后的截面面進行承載載力驗算。。從應力計計算可知截截面受拉邊邊混凝土應應已開裂,,構件的偏偏心矩一般般較大,通通常滿足的的條件,先先按大偏心心受壓構件件計算,算算出截面受受壓區(qū)高度度x后再驗證是是否滿足的的大偏心受受壓構件條條件,這是是極限狀態(tài)態(tài)承載力計計算時大偏偏心受壓構構件必須滿滿足的要求求,如圖3.1.4.1-3。如果不滿滿足要求,,則成為小小偏心受壓壓構件,且且應力強度度計算中,,截面受壓壓邊緣混凝凝土應力富富裕量比其其它材料應應力富裕量量較少,說說明截面受受拉邊鋼材材較多,有有“超筋梁梁”破壞的的可能,應應減少受拉拉鋼材用量量或采用增增大截面尺尺寸方法加加固。圖3.1.4.1-3粘鋼加固矩矩形截面大大偏心受壓壓構件正截截面承載力力計算圖式式其余符號含含義同(3.1.2-21)式解釋。。3.1.4.2I形或T形截面大偏偏心受壓構構件加固計計算原理及及方法1)粘鋼加固大大偏心受壓壓構件應力力計算I形或T形截面大偏偏心受壓構構件應力計計算的原理理與第3.1.4.1節(jié)矩形截面面的相同,,主要在于于截面幾何何性質的計計算有所不不同。(1)第一階段段應力計算算,即加固固前構件在在恒載作用用下,截面面各材料的的應力①當eo≤0.17h時,暫按小小偏心受壓壓構件計算算,如圖3.1.4.2-1的圖a)、b),考慮全截截面受壓。。圖3.1.4.2-1粘鋼加固I形截面大偏偏心受壓構構件應力計計算圖式1②當eo>0.17h時,或截面面受拉邊緣緣混凝土為為拉應力且且超過抗拉拉強度設計計值時,認認為混凝土土已開裂,,計算時不不再考慮受受拉混凝土土的作用,,如圖3.1.4.2-2的圖a)、b)。圖3.1.4.2-2粘鋼加固I形截面大偏偏心受壓構構件應力計計算圖式2(2)第二階段應應力計算,,構件與所所粘鋼材形形成整體后后共同承受受活載及后后加恒載對對截面混凝凝土及新、、舊鋼材或或鋼筋產生生的應力此階段一般般要求為大大偏心受壓壓構件才適適合用粘鋼鋼加固,當當eo>0.17h時按大偏心心受壓構件件計算,如如圖3.1.4.1-2的a)、c)或圖3.1.4.2-2的a)、c)。計算方法法與粘鋼加加固矩形截截面大偏心心受壓構件件第二階段段應力計算算相同,只只是換算截截面的幾何何性質計算算有所不同同。(3)驗算截面混混凝土及鋼鋼筋或鋼板板的最終應應力將上述第一一階段、第第二階段應應力計算后后所得各材材料相應的的應力值進進行疊加驗驗算材料的的應力強度度。2)粘鋼加固固I形、T形截面大偏偏心受壓構構件持久狀狀況承載力力極限狀態(tài)態(tài)正截面抗抗壓承載力力計算計算原理及及方法如同同粘鋼加固固矩形截面面大偏心受受壓構件的的相關內容容,只是截截面上受壓壓區(qū)混凝土土的壓力計計算有所不不同,如圖圖3.1.4.2-3。其余符號含含義與3.1.4.1節(jié)粘鋼加固固矩形截面面大偏心受受壓構件承承載力計算算相關解釋釋相同。圖3.1.4.2-3粘鋼加固I形截面大偏偏心受壓構構件正截面面承載力計計算圖式3.1.6粘鋼加固預預應力混凝凝土受彎構構件計算原原理及方法法生產實踐中中,需要加加固的預應應力混凝土土受彎構件件一般有兩兩種情況::一是構件件本身按部部分預應力力混凝土B類構件設計計,經多年年使用后,,由于種種種原因,如如超重車、、預應力損損失較大等等造成受拉拉裂縫過多多、過寬;;二是構件件本身按全全預應力混混凝土或部部分預應力力混凝土A類構件設計計,經多年年使用后,,也由于種種種原因使使控制截面面邊緣出現(xiàn)現(xiàn)過多、過過寬的受拉拉裂縫,這這時構件已已蛻變成部部分預應力力混凝土B類構件。至至于沒有出出現(xiàn)受拉裂裂縫的預應應力混凝土土構件,一一般不會去去加固它,,除非需要要明顯提高高荷載等級級,該荷載載等級已超超出構件潛潛力的范圍圍,才需要要對該構件件進行加固固,通常這這樣的情況況少。預應力混凝凝土受彎構構件的加固固設計計算算也包括應應力強度計計算和正截截面抗彎及及斜截面抗抗剪承載力力計算,前前者的計算算相對較麻麻煩。在應應力計算中中,雖然計計算原理與與新構件設設計計算時時基本相同同,但具體體做法上有有較大的不不同,計算算更為復雜雜一些。對對于舊橋來來說,構件件殘存的有有效預加應應力是很難難準確計算算的,多年年的使用過過程中,由由于種種因因素的干擾擾,殘存的的有效預加加應力已不不再是新橋橋設計時扣扣除各種理理論計算損損失值后的的有效預加加應力,目目前現(xiàn)場采采樣測試也也較難于準準確反映實實存的有效效預加應力力。理論計計算的有效效預加應力力雖然不再再與現(xiàn)實相相符,但可可作為參考考,在此基基礎上根據(jù)據(jù)構件的病病害情況適適當減少有有效預加應應力。但往往往不知道道新橋設計計時的有效效預加應力力,重新計計算的工作作量較大,,為方便計計算,一般般情況下,,如果構件件沒有什么么明顯地造造成預應力力損失的病病害,可估估計有效預預加應力為為張拉控制制應力的55%~60%,有相關關病害時,,根據(jù)病害害程度再予予折減??偪傊?,舊橋橋的殘存預預加應力目目前還難以以準確定量量。如果能能現(xiàn)場實測測相應部位位的預應力力,并有一一定的精度度當然最好好。加固前,原原構件承受受恒載及預預加應力的的作用,采采用被動加加固(如粘粘貼附加物物、增大截截面)后,,截面幾何何性質發(fā)生生了變化,,新的截面面承受活載載及后加恒恒載的作用用,各材料料的最終應應力采用疊疊加而成,,但由于開開裂后的截截面上有預預加力的作作用,類似似于鋼筋混混凝土大偏偏心受壓構構件,可還還不能直接接按大偏心心受壓構件件的相關公公式計算,,這中間還還得加入一一個將預加加力及恒載載產生的截截面各處應應力消除,,暫時使全全截面成為為“零應力力”狀態(tài)的的過程,再再將加固后后構件(截截面幾何性性質已增大大)承受的的荷載彎矩矩及為了使使全截面消消壓所施加加的偏心壓壓力,用一一個等效的的偏心壓力力作用在開開裂后的換換算截面上上,以滿足足鋼筋混凝凝土大偏心心受壓構件件的計算條條件,即加加固前構件件截面上處處于“零應應力”初始始狀態(tài),就就可以借助助鋼筋混凝凝土大偏心心受壓構件件的計算方方法來計算算截面上各各材料的應應力。3.1.6.1應力計算部分預應力混混凝土B類受彎構件的的加固應力計計算分為三個個階段計算后后再疊加。但但加固構件的的計算方法上上與新構件設設計有所不同同。新構件設設計時,只是是將預加力在在截面上各處處產生的壓應應力消為零,,最后再將恒恒載及活載產產生的彎矩,,以及消壓施施加的偏心壓壓力一起用一一個等效偏心心壓力作用在在開裂后的換換算截面上。。自始至終截截面尺寸和配配筋沒有變化化。而加固構構件設計時,,原構件截面面承受恒重及及新增材料自自重(主要指指增大截面法法),截面尺尺寸或配筋增增加后的新截截面承受所有有恒、活載,,其中新增材材料只承受活活載和后加恒恒載,因此需需將原截面上上由預加力、、恒重及新增增材料自重產產生的截面各各處應力消除除,只將活載載和后加恒載載產生的彎矩矩,以及為消消壓施加的偏偏心壓力一起起等效為一個個偏心壓力后后按鋼筋混凝凝土大偏心受受壓構件計算算截面上各材材料的應力。。1)第一階段應力力計算,即加固前原原構件在有效效預加力及恒恒載等作用下下對截面混凝凝土及鋼筋產產生的應力該階段應力計計算的前提條條件是構件加加固前在恒載載及預加力作作用下截面未未開裂,全截截面混凝土參參與工作,由由于有部分預預應力混凝土土B類構件恒載作作用下受拉邊邊緣不得消壓壓的要求,因因此該條件一一般均滿足。。如果預應力力損失太多,,恒載及預加加力作用下截截面受拉邊已已開裂,則截截面幾何性質質應改為開裂裂后的換算截截面幾何性質質,詳見3.1.4節(jié)鋼筋混凝土土大偏心受壓壓構件應力計計算的相關部部分。如果開開裂嚴重,可可考慮蛻變?yōu)闉殇摻罨炷镣翗嫾嬎?。。如下圖,截截面上各材料料應力為:預加力作用下下截面應力b)恒載作用下下截面應力c)總截面應力力圖3.1.6.1-1第一階段應力力計算圖式2)第二階段應力力計算,即虛擬荷載載作用下,全全截面消壓時時對各材料產產生的應力這是一個為計計算需要的虛虛擬荷載階段段,目的是使使加固后的截截面應力計算算條件符合鋼鋼筋混凝土大大偏心受壓構構件的情況,,以便采用其其它方法計算算截面上各材材料應力。在某一消壓荷荷載作作用下,,原構件全截截面混凝土的的應力、應變變?yōu)榱?,截面面處于消壓狀狀態(tài),但加固固部分的混凝凝土、鋼筋或或鋼板或纖維維復合材料的的應變不為零零。設>>,,消壓荷載作作用在換換算截面重心心軸靠的的一一側,應力符符號以拉為負負,壓為正。。消壓荷載作用用下新增受拉拉區(qū)鋼材重心心處的應力增增量:粘貼附加物加加固時,恒載載消壓狀態(tài)下下的虛擬荷載載,就是使原原構件截面全全部消壓時,,加固構件截截面上的總合合力,即預應應力鋼筋及新新增鋼材的總總合力。如果果采用增大截截面加固,則則還有新增混混凝土上的合合力,計算將將復雜些,在在以后相關內內容處再討論論。如圖3.1.6.1-2的圖b)。a)消壓荷載作用用下的截面應應力計算b)虛擬軸向力及及偏心距的計計算圖3.1.6.1-2第二階段應力力計算圖式3)第三階段應力力計算,即在活載、、后加恒載及及虛擬荷載反反力作用下,,產生的截面面各材料應力力虛擬拉力及及偏心距是是為為了計算處理理而虛設的,,最終應消除除其影響,即即在偏心距處處施加一個反反作用外力,,與活活載和后加恒恒載產生的彎彎矩共共同作用用于加固構件件開裂后的換換算截面上,,如下圖。圖3.1.6.1-3開裂截面應力力計算中的荷荷載處理圖式式此后可類似按按普通鋼筋混混凝土大偏心心受壓構件的的計算方法來來計算截面各各材料應力,,如下圖。圖3.1.6.1-4大偏心受壓構構件開裂截面面的應力計算算圖式4)驗算混凝土土及鋼筋的最最終應力截面受壓邊緣緣混凝土應力力:截面受拉邊緣緣混凝土應力力:,,開開裂。截面受拉邊預預應力鋼筋重重心處拉應力力:(鋼絞線、鋼鋼絲),精軋軋螺紋鋼筋時時,取0.8。截面受拉邊原原配普通鋼筋筋重心處應力力:截面受壓區(qū)普普通受力鋼筋筋重心處應力力:截面受壓區(qū)預預應力鋼筋重重心處應力::截面受拉邊粘粘貼鋼材處應應力:3.1.6.2承載力計算粘鋼加固預應應力混凝土受受彎構件持久久狀況承載力力極限狀態(tài)正正截面抗彎及及斜截面抗剪剪承載力計算算如下。1)粘鋼加固矩矩形截面或翼翼緣位于受拉拉邊的T形截面受彎構構件,其正截截面抗彎承載載力按下式計計算,如下圖圖。圖3.1.6.2-1粘鋼加固預應應力混凝土矩矩形截面受彎彎構件正截面面承載力計算算圖式2)粘鋼加固I形截面或翼緣緣位于受壓區(qū)區(qū)的T形截面受彎構構件,其正截截面抗彎承載載力按下式計計算,如下圖圖。實際上由由于不考慮受受拉區(qū)混凝土土的作用,箱箱形截面的計計算圖式就是是I形截面,而I形截面與T形截面的計算算實質完全一一樣。圖3.1.6.2-2粘鋼加固預應應力混凝I形截面受彎構構件正截面承承載力計算圖圖式3.1.8粘鋼加固預應應力混凝土大大偏心受壓構構件計算原理理及方法粘鋼加固預應應力混凝土大大偏心受壓構構件所針對的的情況、計算算原理及方法法大多與受彎彎構件的3.1.6節(jié)相同,主要要區(qū)別在于恒恒、活載的作作用不是單純純的彎矩,而而是偏心壓力力。預加力和和恒載作用下下按小偏心受受壓構件計算算應力,活載載作用下加固固后開裂截面面的應力計算算前,仍需將將加固前原混混凝土截面的的應力消除為為零。粘鋼加加固適合于大大偏心受壓構構件,相當于于增加受拉邊邊緣的普通鋼鋼筋配筋量。。應力計算也也分為截面加加固前、截面面消壓及加固固后的三階段段應力計算,,最后再疊加加成最終應力力。3.1.8.1應力計算1)第一階段應應力計算,即即加固前原構構件在有效預預加力及恒載載等作用下對對截面混凝土土及鋼筋產生生的應力由于有B類預應力混凝凝土構件在恒恒載作用下受受拉邊緣不得得消壓的要求求,從而保證證了該階段在在有效預加力力和恒載共同同作用下截面面為小偏心受受壓,截面上上的各材料應應力便易得出出,如下圖。。圖3.1.8.1-1預加力和恒載載產生的截面面應力圖N1、M1-分別為加固固前構件在恒恒載和預加力力引起的次內內力共同作用用下產生的截截面軸向力及及相應彎矩的的標準值;2)第二階段應應力計算,即即虛擬荷載作作用下全截面面消壓時對截截面各材料產產生的應力該階段的主要要計算內容有有:(1)消壓荷載Np1及偏心距Ep1的計算;(2)消壓荷載作用用下,對受拉拉和受壓預應應力鋼筋產生生的應力增量量及及;;消壓狀態(tài)下截截面受拉或受受壓區(qū)預應力力鋼筋重心處處的總應力及及。。(3)消壓荷載作用用下對截面新新增加固材料料產生的應力力增量、、等;;(4)加固后截面上上的虛擬荷載載N01和虛擬偏心距距e01。3)第三階段應應力計算,即即在活載、后后加恒載及虛虛擬荷載反力力作用下對截截面各材料產產生的應力虛擬拉力N01和虛擬偏心距距e01是為了計算處處理而虛設的的,最終應消消除其影響,,即在偏心距距e01處施加一個反反作用外力--N01,與活載和后后加恒載產生生的偏心壓力力N2共同作用于加加固構件開裂裂后的換算截截面上,如下下圖,并由此此求得等效偏偏心壓力N及其至截面受受壓邊緣的距距離g。圖3.1.8.1-2開裂截面應力力計算中的荷荷載處理圖式式N2、M2-分別為活載載和后加恒載載對加固后截截面產生的軸軸向力及相應應彎矩的標準準值;N、M-等效軸向力力及彎矩的標標準值。4)驗算混凝土土及鋼筋的最最終應力混凝土及鋼筋筋的最終應力力為各階段應應力的疊加。。3.1.8.2承載力計算粘鋼加固預應應力混凝土大大偏心受壓構構件,破壞時時截面受拉區(qū)區(qū)和受壓區(qū)所所有材料均達達到各自的抗抗壓強度設計計值。持久狀狀況承載力極極限狀態(tài)正截截面抗壓承載載力計算時,,已知截面各各部尺寸和配配筋,實際上上是對加固后后的截面進行行承載力驗算算。從應力計計算可知截面面受拉邊緣混混凝土已開裂裂,構件的偏偏心距通常滿滿足的條件,,先按按大偏心受壓壓構件計算,,算出的截面面受壓區(qū)高度度x須滿足的的大偏心受受壓構件條件件。如果不滿滿足,則成為為小偏心受壓壓構件,且應應力強度計算算中,截面受受壓邊緣混凝凝土應力富裕裕量比其它材材料應力富裕裕量較少,說說明截面受拉拉邊鋼材較多多,有“超筋筋梁”破壞的的可能,應減減少受拉鋼材材用量或采用用增大截面尺尺寸方法加固固。(1)粘鋼加固矩矩形截面預應應力混凝土大大偏心受壓構構件正截面抗抗壓承載力計計算圖3.1.8.2-1粘鋼加固矩形形截面預應力力混凝土大偏偏心受壓構件件正截面承載載力計算圖式式3.2粘貼纖維復合合材料加固法法3.2.1受力特點及使使用條件1)受力特點點將纖維增強復復合材料(簡簡稱纖維復合合材)粘貼于于構件受拉部部位或者薄弱弱部位的面層層,使其與結結構形成整體體,共同承受受荷載。原結結構的恒載內內力由原構件件承擔,新增增纖維片只承承受粘貼加固固后的荷載產產生的應力。。通常由于加加固前一期恒恒載等作用,,原構件混凝凝土及鋼筋的的應力、應變變已經有了相相當?shù)膬?,,在加固后的的二期恒載及及活載作用下下,原構件混混凝土及鋼筋筋的應變積累累值往往大于于新增混凝土土及纖維復合合材的應變,,使得原構件件的鋼筋達到到屈服時,新新增纖維復合合材的強度還還達不到抗拉拉強度。粘貼纖維復合合材加固構件件與粘鋼加固固又有所不同同,因纖維復復合材的彈性性模量與混凝凝土及鋼材的的彈性模量有有所不同,相相當于混凝土土截面內由三三種材料復合合而成。由于于加固常用的的碳纖維、芳芳綸纖維和玻玻璃纖維片材材的抗拉強度度遠大于鋼材材的抗拉強度度,一般情況況下要讓原受受拉鋼筋達到到屈服后,纖纖維復合材的的高強度才能能發(fā)揮出來,,這其中受壓壓區(qū)混凝土及及原配受拉鋼鋼筋是否破壞壞起著控制作作用。設計時時應考慮分階階段受力的特特點。2)使用條件粘貼纖維復合合材料(主要要指碳纖維、、芳綸纖維及及玻璃纖維))加固混凝土土結構是將厚厚度為0.111~1.2mm的纖維片(布布)通過配套套粘結材料粘粘貼于構件的的表面,使纖纖維復合材承承受拉力,并并與混凝土變變形協(xié)調,共共同受力,類類似粘鋼加固固,主要適合合以下情況::(1)現(xiàn)行使用荷荷載下,原構構件受拉主筋筋或斜筋配筋筋不足,如果果是超筋梁構構件,則應同同時增加受壓壓區(qū)面積,如如增加橋面厚厚度等;(2)原構件受拉拉鋼筋嚴重腐腐蝕或受損;;(3)為增加構件件的抗裂性;;(4)被加固構件件的實測混凝凝土強度等級級不得低于C20,截面縱向受受力鋼筋配筋筋率大于《公橋規(guī)》規(guī)定的最小配配筋率的鋼筋筋混凝土構件件。并且加固固后其正截面面抗彎承載力力提高幅度不不應超過40%,并計算抗抗剪承載力。。具體可對以下下構件進行加加固:(1)在梁、板受受彎構件的受受拉區(qū)粘貼纖纖維復合材,,使纖維方向向與加固處的的受拉方向一一致進行抗彎彎加固;(2)采用封閉式式粘貼、U形粘貼或側面面粘貼,纖維維方向與構件件軸向垂直進進行抗剪加固固;(3)采用封閉式式粘貼,纖維維方向與構件件軸向垂直對對受壓構件進進行加固。3.2.2粘纖加固鋼筋筋混凝土受彎彎構件計算原原理及方法基本計算原理理及方法見3.1.2節(jié)的粘鋼加固固受彎構件,,但由于碳纖纖維和芳綸纖纖維的抗拉強強度較高,為為發(fā)生脆性拉拉斷破壞,對對纖維復合材材的設計拉應應變及彈性模模量須作限制制。受彎加固固按以下兩種種破壞形態(tài)進進行設計計算算:(1)受拉鋼筋先先達到屈服,,隨后受壓區(qū)區(qū)混凝土壓壞壞,此時纖維維復合材未達達到其抗拉強強度設計值,,矩形、I形截面梁容易易出現(xiàn)此破壞壞形態(tài);(2)受拉鋼筋先先達到屈服,,隨后纖維復復合材超過其其抗拉強度并并達到極限拉拉應變而拉斷斷,此時受壓壓區(qū)混凝土尚尚未壓壞,T形截面梁容易易出現(xiàn)此破壞壞形態(tài)。為防止受壓區(qū)區(qū)混凝土首先先壓壞,要限限制加固量,,即限制截面面受壓區(qū)高度度x不能太大,此此外像粘鋼加加固受彎構件件一樣,應保保證粘貼可靠靠,不發(fā)生正正截面極限承承載能力達到到之前,纖維維復合材與混混凝土發(fā)生剝剝離破壞。對于纖維復合合材料加固鋼鋼筋混凝土構構件的設計計計算方法,目目前較為權威威的有兩種,,一是2003年5月1日施行的中國國工程建設標標準化協(xié)會標標準《碳纖維片材加加固混凝土結結構技術規(guī)程程》CECS146:2003,簡稱《規(guī)程》,二是2006年11月1日施行的中華華人民共和國國國家標準《混凝土結構加加固技術規(guī)范范》(GB50367-2006),簡稱《加固規(guī)范》。后者對某些些參數(shù)的計算算及取值做了了改進。從行行業(yè)方面來講講,雖然《規(guī)程》及《加固規(guī)范》是針對房屋建建筑的鋼筋混混凝土構件加加固,不完全全適用橋梁結結構的鋼筋混混凝土構件加加固,但基本本原理及方法法是一致的,,只是某些參參數(shù)的算法或或取值可作探探討,在沒有有橋梁混凝土土結構加固方方面更規(guī)范的的計算方法之之前,將上述述計算方法與與彈性理論為為基礎的計算算方法及現(xiàn)行行《公橋規(guī)》結合起來,相相互補充沖應應是較穩(wěn)妥的的做法。利用材料力學學彈性理論的的計算方法計計算構件在加加固前后各受受力階段材料料的最大應力力,這樣比較較直觀地反映映出各材料的的實際受力情情況,也反映映出構件趨向向何種破壞形形態(tài),同時驗驗算各材料的的強度,保證證橋梁結構的的使用安全性性。再根據(jù)《加固規(guī)范》對相關參數(shù)的的規(guī)定進行加加固構件的持持久狀況承載載力極限狀態(tài)態(tài)承載力計算算。在考慮二二次受力影響響時,《加固規(guī)范》的計算方法較較為簡便。以下的分階段段應力計算中中,仍以T形截面梁為對對象,矩形截截面時令梁寬寬b等于T形梁翼緣板寬寬即即可,即即令b=。如下圖。圖3.2.2-1粘貼纖維復合合材料加固T形截面受彎構構件應力計算算圖式1)第一階段應力力計算,即加加固前恒載對對截面混凝土土及鋼筋產生生的應力該階段只涉及及原構件的截截面尺寸、混混凝土材料及及配筋,采用用換算截面算算出加固前構構件在自重作作用下,截面面邊緣混凝土土的拉、壓應應力和受拉及及受壓鋼筋應應力。計算方方法同粘鋼加加固受彎構件件。第二階段應力力計算,即粘粘貼纖維復合合材后活載及及后加恒載對對截面混凝土土、鋼筋及纖纖維復合材產產生的應力計計算前,先初初選纖維復合合材的具體材材料,目前常常用的有碳纖纖維復合材、、芳綸纖維復復合材及玻璃璃纖維復合材材,其抗拉強強度及彈性模模量由高到低低,一般情況況下,加固受受彎構件時常常選用前兩種種較多,加固固受壓構件時時常選用后兩兩種較多。再再根據(jù)粘貼面面的尺寸初選選纖維復合材材的總截面面面積,對粘貼貼面較寬的構構件,宜采用用多條密布粘粘貼。采用換算截面面計算幾何特特性時,根據(jù)據(jù)粘貼處兩種種材料應變相相等的原則,,為方便計算算,先將纖維維復合材換算算成鋼材,即即纖維復合材材的等效鋼材材截面積分分別為纖維復復合材及鋼材材的彈性模量量,Af為纖維復合材材的實際粘貼貼總截面面積積。然后就可可以利用粘鋼鋼加固受彎構構件第3.1.2節(jié)的全部應力力計算公式進進行計算,所所得的粘鋼應應力為為等效效鋼材應力,,再將其換算算成纖維復合合材的拉應力力。。由由于纖維復復合材的截面面積較小,對對換算截面幾幾何特性影響響較小,原鋼鋼筋拉應力也也就大些。對對T形梁肋肋底面面粘貼貼纖維維復合合材由由于截截面積積太小小,原原受拉拉鋼筋筋截面面積相相對較較大,,計算算截面面幾何何性質質時可可令Af≈0計算。。計算算方法法同粘粘鋼加加固受受彎構構件。。2)驗算截截面混混凝土土及鋼鋼筋的的最終終應力力原受拉拉鋼筋筋及截截面邊邊緣混混凝土土的最最終應應力由由加固固前后后兩個個階段段的應應力相相加,,纖維維復合合材的的最終終應力力即為為第二二階段段所得得的應應力。。從上上述各各材料料的最最終應應力可可反映映出該該截面面的破破壞形形態(tài)趨趨勢。。該階階段的的計算算結果果應滿滿足混混凝土土的壓壓應力力不超超過混混凝土土彎曲曲受壓壓容許許應力力;纖纖維復復合材材的拉拉應力力不超超過設設計拉拉應力力;原原受拉拉鋼筋筋應力力不宜宜超過過容許許拉應應力,,有工工程經經驗和和依據(jù)據(jù)時,,可適適當放放寬。。3)持久狀狀況承承載力力極限限狀態(tài)態(tài)受彎彎構件件正截截面承承載力力計算算圖3.1.2-2粘鋼加加固矩矩形截截面受受彎構構件正正截面面承載載力計計算圖圖式-考慮慮纖維維復合合材實實際抗抗拉應應變達達不到到設計計值而而引入入的強強度利利用系系數(shù),,0<≤≤1,按下下式計計算,,當>1.0時,取取1.0。(2)粘貼貼纖維維復合合材加加固I形或T形截面面正截截面抗抗彎承承載力力計算算圖3.2.2-3粘貼纖纖維復復合材材料加加固T形截面面受彎彎構件件正截截面承承載力力計算算圖式式粘鋼與與粘纖纖維加加固計計算結結果比比較::下述20米簡支支T梁,截截面尺尺寸、、配筋筋情況況、荷荷載情情況、、病害害情況況等完完全相相同,,一種種方法法是采采用梁梁底粘粘貼8mm鋼板加加固,,另一一種方方法
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