結構加固改造之加固結構的受力特點-

第二節(jié)

加固結構的受力特點同濟大學土木工程學院結構加固改造理論與技術目錄8.2加固結構的受力特點8.2.1不同齡期材料的本構關系8.2.2結構的二次受力8.2.3構件的二次受力8.2.1不同齡期材料的本構關系1.混凝土2.鋼筋8.2.1不同齡期材料的本構關系軸心受壓應力—應變曲線我國規(guī)范中混凝土軸心受壓應力應變關系公式：1.混凝土關于混凝土軸心受壓應力-應變曲線E.Hognestad模型Rush曲線模型混凝土強度與變形隨時間的變化隨著混凝土齡期的增長，水泥膠體的粘結強度不斷增強，流動性不斷減弱，因而提高了混凝土的強度和彈性模量?；炷猎陂L期的應力作用下，水泥膠體發(fā)生持續(xù)的粘性流動和內部微裂縫的發(fā)展，會出現(xiàn)變形隨時間而增大的徐變現(xiàn)象，長期強度會有所降低?；炷撂蓟昂髴?應變曲線比較實驗結果表明，與未碳化混凝土相比，混凝土碳化后材料的抗壓強度提高約60%，延性降低，具有明顯的脆性，變形能力降低約30%，彈性模量提高約60%。圖5.C20混凝土碳化前后應力—應變曲線8.2.1不同齡期材料的本構關系鋼筋應力—應變曲線如右圖所示，分為四個階段：OB’：彈性階段BC：屈服階段CD：強化階段DE：頸縮階段鋼筋鋼筋應力—應變曲線鋼筋銹蝕在正常設計、施工、養(yǎng)護條件下的混凝土一般是呈高堿性的，此時鋼筋不會銹蝕。在既有建筑結構中，環(huán)境濕度較大、混凝土堿性環(huán)境變弱和混凝土碳化深度加深容易導致氯離子等因素會產(chǎn)生鋼筋銹蝕現(xiàn)象。鋼筋銹蝕引起有效面積減小，承載力降低，延伸率降低，并且降低與混凝土之間的粘結力，減小鋼筋強度的發(fā)揮。銹蝕鋼筋的基本特性1.銹蝕鋼筋的極限強度與屈服強度之比非常接近，在1.1左右；2.鋼截面損失率在10%以內時，熱軋鋼筋的應力-應變曲線仍具有明顯的屈服點，銹蝕率越大，鋼筋的屈服臺階也越短，即塑性性能降低；3.銹蝕量越大，銹蝕鋼筋的極限強度越低，屈服強度也越低。8.2.2結構的二次受力結構不滿足抗震要求需進行抗震加固結構因功能改變或沉降需進行承載力加固增大截面法增設鋼支撐或混凝土支撐粘貼碳纖維增設消能減震隔震原件結構構件在荷載作用下可能出現(xiàn)非彈性性質，造成截面內力重分布，引起結構的彈塑性內力重分布在實際工程中，一般情況下采用線彈性分析方法計算加固結構作用效應，故以剛度分布變化引起的內力重分布為主。結構加固8.2.3構件的二次受力構件名稱構件類型承載力不足的表現(xiàn)承載力不足的原因梁、板受彎構件構件的撓度偏大裂縫過寬過長鋼筋銹蝕受壓區(qū)混凝土有壓碎現(xiàn)象設計考慮不周或者錯誤施工質量和施工管理較差使用功能改變或者使用荷載超載地基出現(xiàn)不均勻沉降等柱受壓構件水平抗側力構件出現(xiàn)脆性破壞結構加固施工與結構受力特征理想情況：完全卸載—>加固—>加固部分可提供承載力—>卸載—>兩部分共同受力實際工程中：不卸載或部分卸載—>加固—>構件二次受力構件二次受力二次受力的兩個階段第一階段：既有結構在原有設計荷載作用下的內力分布狀態(tài)下，構件上承擔的內力引起的截面應力分布。第二階段：在既有結構按現(xiàn)行規(guī)范進行加固后的內力分布狀態(tài)，構件進入整體工作狀態(tài)后的截面應力分布。構件加固方法及計算（二次受力）1.增大截面法2.粘貼碳纖維法3.粘貼鋼板法增大截面法1.混凝土梁板（受彎構件）2.混凝土柱（受壓構件）增大截面法加固梁增大截面法加固柱增大截面法加固混凝土梁板增大截面法適用于混凝土梁承載力相差較大且其剛度也不滿足要求。受拉區(qū)，其對補加的鋼筋起到粘結保護作用（比較常見）受壓區(qū)，提高混凝土的受壓區(qū)高度，提高構件的抗彎、抗剪承載力，增大結構的剛度，充分發(fā)揮后澆混凝土的作用。（疊合梁）加固位置加固類型：單面、雙面或者三面加固。疊合梁試驗（二次受力）跨中彎矩—撓度曲線鋼筋應力—應變曲線試驗結果表明，疊合梁撓度和鋼筋應力均比整澆梁大，但是極限承載力基本相同。(a)疊合梁截面(b)疊合前和疊合后的增量(c)疊合后(d)破壞時疊合梁受力過程疊合梁的應力和應變疊合梁二次受力分析疊合前的彎矩作用結果相當于在疊合后的梁受拉區(qū)產(chǎn)生“荷載預壓應力”，疊合后的彎矩增量產(chǎn)生的拉力部分抵消“荷載預壓應力”，另一部分使梁底鋼筋拉應力增加。(b)疊合前和疊合后的增量疊合梁脆受力的六兩個重奔要特點1.受壓悶區(qū)混腦凝土杠應變懸滯后。疊合連層混凝召土僅在洗彎矩增盒量作用血下才參容與工作弟，故疊外合層混魄凝土的創(chuàng)壓應變謹總是小吹于同等放條件下澡對應的映整澆梁逃。2.受拉安鋼筋召應力械超前。由于愚在疊合株前彎矩摘的作用寶下，原哥構件中乖的應力共較整澆譜梁大而事使得疊拖合構件鍛中的鋼目筋應力路、撓度殃等較大紗，導致樓受拉鋼魄筋的拉濱應力始閘終大于典整澆梁添。由于鋼隔筋應力杯超前，兼為了避墳免梁的能撓度、詢裂縫在駝使用階蛋段超過犧允許值更和受拉顧鋼筋在翅使用階呼段處于附高應力碰狀態(tài)，綠鋼筋應燭力應該孩滿足：：疊合堪前彎畜矩作稼用下歐鋼筋沾的應就力，：疊合浪后彎矩村增量作疫用下增射加的鋼銷筋應力伍，；受拉坊鋼筋的軟強度設盜計值：受帽拉鋼疤筋截禮面面辯積：裂抗縫截勢面的潑內力那臂系曾數(shù)，凝可近寺似取沒為0.8忘7：反學應荷壺載預池壓應燭力的夫疊合準特征漁系數(shù)莖，取自，其敏中分別為囑疊合前竹后的截衫面高度：分別算為疊合濫前后的短截面有車效高度疊合礎梁承慕載力續(xù)計算1.第一顧階段珍預制孔梁承姿載力紋驗算鐮：2.第二階柿段疊合豆梁梁承難載力驗材算：正彎吧矩負彎矩剪力增大伍截面絹法加歌固柱1.概述加大扮混凝查土截儲面積到及配允筋量龍，提縣高原追混凝勉土柱排的承竟載力吉和降乖低柱暗的長六細比否，提蟲高柱傷的剛永度。增大鑄截面駕法加耕固柱2.增大截姜面法加呼固混凝粥土柱的伯受力特想征（1）新智增部分的痛應力、巨應變滯壇后于原前有混凝個土，降低新增割部分臥的作用刑。挪如果原柱在皆加固施膏工時應暑力過高煮，變形繼過大，解有可能濟使新增辰部分的朱應力處雜于較低水插平。（2）如果新舊混疾凝土的瘦界面粘眠結可靠，則貫新舊混凝土革的應變仰增量基錫本相同腔，滿足惠平截臥面假痕定。（3）新舊混儲凝土站之間增存在接應力偏重分宜布現(xiàn)文象，嗓應力蓮水平把較低域的新豈混凝膠土對幸應力腳水平滔較高技的原逆混凝監(jiān)土會惹產(chǎn)生太一定獻的約沙束作謊用，可部分彌流補新增肝部分應虧變滯后儲對加固艘柱承載虹力降低遲情況。粘貼揉碳纖柳維法例在實步際工桑程中草常常描用于下加固度正截銀面承會載力膜不足勵。結殊構加哪固時桶一般眾不卸憑載，翼因此漿加固稈用的碳纖維教布存在冷“應變蠅滯后”遭效應。粘貼碳棉纖維法粘貼具碳纖效維法該加固粘梁板2.卷《混凝泰土結淚構加能固技派術規(guī)魚范》規(guī)定：甲“當考銅慮二次雨受力影綁響時，月應按構確件加固襯前的初糠始受力充情況，披確定纖韻維復合確材料的極滯后應清變”。弄纖維復寬合材料棟的滯后朽應變可桃按下式評計算：其中詠，侄為加訓固前恰受彎愧構件角驗算秘截面炭上原賓作用茶的彎基矩標越準，僅為綜毀合考響慮受雷彎構隔件裂盆縫截竹面內月力臂社變化頁、鋼遇筋拉厘應變旦不均炊、以祖及鋼膨筋排衫列影吃響等惹的計煌算參朵數(shù)。