結(jié)構(gòu)加固改造之加固結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)-

第二節(jié)

加固結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院結(jié)構(gòu)加固改造理論與技術(shù)目錄8.2加固結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)8.2.1不同齡期材料的本構(gòu)關(guān)系8.2.2結(jié)構(gòu)的二次受力8.2.3構(gòu)件的二次受力8.2.1不同齡期材料的本構(gòu)關(guān)系1.混凝土2.鋼筋8.2.1不同齡期材料的本構(gòu)關(guān)系軸心受壓應(yīng)力—應(yīng)變曲線我國規(guī)范中混凝土軸心受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系公式：1.混凝土關(guān)于混凝土軸心受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線E.Hognestad模型Rush曲線模型混凝土強(qiáng)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(jié)強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，流動性不斷減弱，因而提高了混凝土的強(qiáng)度和彈性模量。混凝土在長期的應(yīng)力作用下，水泥膠體發(fā)生持續(xù)的粘性流動和內(nèi)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(qiáng)度會有所降低。混凝土碳化前后應(yīng)力-應(yīng)變曲線比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與未碳化混凝土相比，混凝土碳化后材料的抗壓強(qiáng)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(yīng)力—應(yīng)變曲線8.2.1不同齡期材料的本構(gòu)關(guān)系鋼筋應(yīng)力—應(yīng)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(qiáng)化階段DE：頸縮階段鋼筋鋼筋應(yīng)力—應(yīng)變曲線鋼筋銹蝕在正常設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)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(jié)構(gòu)中，環(huán)境濕度較大、混凝土堿性環(huán)境變?nèi)鹾突炷撂蓟疃燃由钊菀讓?dǎo)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(jié)力，減小鋼筋強(qiáng)度的發(fā)揮。銹蝕鋼筋的基本特性1.銹蝕鋼筋的極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度之比非常接近，在1.1左右；2.鋼截面損失率在10%以內(nèi)時，熱軋鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線仍具有明顯的屈服點(diǎn)，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(qiáng)度越低，屈服強(qiáng)度也越低。8.2.2結(jié)構(gòu)的二次受力結(jié)構(gòu)不滿足抗震要求需進(jìn)行抗震加固結(jié)構(gòu)因功能改變或沉降需進(jìn)行承載力加固增大截面法增設(shè)鋼支撐或混凝土支撐粘貼碳纖維增設(shè)消能減震隔震原件結(jié)構(gòu)構(gòu)件在荷載作用下可能出現(xiàn)非彈性性質(zhì)，造成截面內(nèi)力重分布，引起結(jié)構(gòu)的彈塑性內(nèi)力重分布在實(shí)際工程中，一般情況下采用線彈性分析方法計(jì)算加固結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)，故以剛度分布變化引起的內(nèi)力重分布為主。結(jié)構(gòu)加固8.2.3構(gòu)件的二次受力構(gòu)件名稱構(gòu)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(gòu)件構(gòu)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(shè)計(jì)考慮不周或者錯誤施工質(zhì)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(gòu)件水平抗側(cè)力構(gòu)件出現(xiàn)脆性破壞結(jié)構(gòu)加固施工與結(jié)構(gòu)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(shí)際工程中：不卸載或部分卸載—>加固—>構(gòu)件二次受力構(gòu)件二次受力二次受力的兩個階段第一階段：既有結(jié)構(gòu)在原有設(shè)計(jì)荷載作用下的內(nèi)力分布狀態(tài)下，構(gòu)件上承擔(dān)的內(nèi)力引起的截面應(yīng)力分布。第二階段：在既有結(jié)構(gòu)按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行加固后的內(nèi)力分布狀態(tài)，構(gòu)件進(jìn)入整體工作狀態(tài)后的截面應(yīng)力分布。構(gòu)件加固方法及計(jì)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(gòu)件）2.混凝土柱（受壓構(gòu)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(bǔ)加的鋼筋起到粘結(jié)保護(hù)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(gòu)件的抗彎、抗剪承載力，增大結(jié)構(gòu)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(yàn)（二次受力）跨中彎矩—撓度曲線鋼筋應(yīng)力—應(yīng)變曲線試驗(yàn)結(jié)果表明，疊合梁撓度和鋼筋應(yīng)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(yīng)力和應(yīng)變疊合梁二次受力分析疊合前的彎矩作用結(jié)果相當(dāng)于在疊合后的梁受拉區(qū)產(chǎn)生“荷載預(yù)壓應(yīng)力”，疊合后的彎矩增量產(chǎn)生的拉力部分抵消“荷載預(yù)壓應(yīng)力”，另一部分使梁底鋼筋拉應(yīng)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(diǎn)1.受壓悶區(qū)混腦凝土杠應(yīng)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(yīng)變謹(jǐn)總是小吹于同等放條件下澡對應(yīng)的映整澆梁逃。2.受拉安鋼筋召應(yīng)力械超前。由于愚在疊合株前彎矩摘的作用寶下，原哥構(gòu)件中乖的應(yīng)力共較整澆譜梁大而事使得疊拖合構(gòu)件鍛中的鋼目筋應(yīng)力路、撓度殃等較大紗，導(dǎo)致樓受拉鋼魄筋的拉濱應(yīng)力始閘終大于典整澆梁添。由于鋼隔筋應(yīng)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(yīng)力碰狀態(tài)，綠鋼筋應(yīng)燭力應(yīng)該孩滿足：：疊合堪前彎畜矩作稼用下歐鋼筋沾的應(yīng)就力，：疊合浪后彎矩村增量作疫用下增射加的鋼銷筋應(yīng)力伍，；受拉坊鋼筋的軟強(qiáng)度設(shè)盜計(jì)值：受帽拉鋼疤筋截禮面面辯積：裂抗縫截勢面的潑內(nèi)力那臂系曾數(shù)，凝可近寺似取沒為0.8忘7：反學(xué)應(yīng)荷壺載預(yù)池壓應(yīng)燭力的夫疊合準(zhǔn)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(chǔ)梁承慕載力續(xù)計(jì)算1.第一顧階段珍預(yù)制孔梁承姿載力紋驗(yàn)算鐮：2.第二階柿段疊合豆梁梁承難載力驗(yàn)材算：正彎吧矩負(fù)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(xì)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(yīng)力、巨應(yīng)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(yīng)暑力過高煮，變形繼過大，解有可能濟(jì)使新增辰部分的朱應(yīng)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(jié)可靠，則貫新舊混凝土革的應(yīng)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(yīng)力偏重分宜布現(xiàn)文象，嗓應(yīng)力蓮水平把較低域的新豈混凝膠土對幸應(yīng)力腳水平滔較高技的原逆混凝監(jiān)土?xí)钱a(chǎn)生太一定獻(xiàn)的約沙束作謊用，可部分彌流補(bǔ)新增肝部分應(yīng)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(shí)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(jié)殊構(gòu)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(yīng)變蠅滯后”遭效應(yīng)。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(jié)淚構(gòu)加能固技派術(shù)規(guī)魚范》規(guī)定：甲“當(dāng)考銅慮二次雨受力影綁響時，月應(yīng)按構(gòu)確件加固襯前的初糠始受力充情況，披確定纖韻維復(fù)合確材料的極滯后應(yīng)清變”。弄纖維復(fù)寬合材料棟的滯后朽應(yīng)變可桃按下式評計(jì)算：其中詠，侄為加訓(xùn)固前恰受彎愧構(gòu)件角驗(yàn)算秘截面炭上原賓作用茶的彎基矩標(biāo)越準(zhǔn)，僅為綜毀合考響慮受雷彎構(gòu)隔件裂盆縫截竹面內(nèi)月力臂社變化頁、鋼遇筋拉厘應(yīng)變旦不均炊、以祖及鋼膨筋排衫列影吃響等惹的計(jì)煌算參朵數(shù)。