混凝土結(jié)構(gòu)梁板加固設(shè)計.ppt

混凝土結(jié)構(gòu)梁板加固設(shè)計,加大截面加固法,增補(bǔ)受拉筋加固法,預(yù)應(yīng)力加固法,粘貼鋼加固法,碳纖維加固法,適用情況：梁板承載力相差較大且剛度也不滿足要求時。,加大截面加固法,加固方式：三面加厚、兩面加厚、單面加厚等,加固效果：拉區(qū)補(bǔ)澆混凝土，能對補(bǔ)加鋼筋起到粘結(jié)和保護(hù)作用；壓區(qū)補(bǔ)澆混凝土，增加構(gòu)件的有效高度，提高構(gòu)件的抗彎、抗剪承載力，增強(qiáng)構(gòu)件的剛度。,加大截面加固法,疊合構(gòu)件受力特征,加大截面加固法,混凝土應(yīng)變滯后，鋼筋應(yīng)力超前,加固計算方法,加大截面加固法,3、承載力計算,1、受力特征分析,2、使用階段鋼筋應(yīng)力的計算與控制,承載力計算:按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的基本規(guī)定，考慮新舊協(xié)同工作進(jìn)行。,加大截面加固法,混凝土加固結(jié)構(gòu)計算的基本假定：a、截面變形保持平面； b、不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度 ；c、混凝土軸心受壓的應(yīng)力c與應(yīng)變c關(guān)系為拋物線 ；d、混凝土軸心非均勻受壓時的壓力c與應(yīng)變c關(guān)系為拋物線和水平之間組合曲線， e、鋼筋應(yīng)力s與應(yīng)變s關(guān)系為直線和水平線之組合折線； f、加固結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)，是以截面變形達(dá)下列情況之一時：當(dāng)原混凝土或新加混凝土壓應(yīng)變達(dá)混凝土極限變形值c0或cu時；當(dāng)原鋼筋或新加鋼筋拉應(yīng)變達(dá)鋼筋的極限變形值su時；當(dāng)混凝土達(dá)cu及鋼筋達(dá)su時。 g、受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形可簡化為等效的矩形應(yīng)力圖；f、相對界限受壓區(qū)高度b,構(gòu)造規(guī)定,加大截面加固法,施工要求,適用范圍：適用于當(dāng)梁的截面尺寸能滿足剛度要求且其抗剪承載力也滿足要求，而僅是彎曲抗拉強(qiáng)度不能滿足要求，且抗拉鋼筋的增補(bǔ)數(shù)量不是很大時。,加固方法：,全焊接法,增補(bǔ)受拉筋加固法：概述,半焊接法,粘結(jié)法,試驗(yàn)證明，增補(bǔ)筋相對于梁內(nèi)原筋存在著應(yīng)力滯后現(xiàn)象，它會使增補(bǔ)筋的屈服遲于梁內(nèi)原筋，并且當(dāng)增補(bǔ)筋屈服時梁內(nèi)出現(xiàn)較大的變形和裂縫。引起增補(bǔ)筋應(yīng)力滯后的原因較多，其中主要的是在增補(bǔ)筋受力之前，恒載和未卸除的荷載已在原筋中產(chǎn)生了一定的應(yīng)力。此外，焊接點(diǎn)處的局部彎曲變形、增補(bǔ)筋的初始平直度、后補(bǔ)混凝土與原梁表面之間的剪切滑移變形，以及扁鋼套箍與梁面間的縫隙、錨固處的變形等對增補(bǔ)筋的應(yīng)力滯后現(xiàn)象都有一定的影響。,增補(bǔ)受拉筋加固法：受力特征,焊接點(diǎn)處產(chǎn)生局部彎曲變形：增大增補(bǔ)筋應(yīng)力滯后，降低原筋的利用率,增補(bǔ)受拉筋加固法：受力特征,承載力計算,增補(bǔ)受拉筋加固法：截面設(shè)計,利用已有表格計算時：,使用階段鋼筋應(yīng)力的計算與控制,增補(bǔ)受拉筋加固法：截面設(shè)計,構(gòu)造要求,預(yù)應(yīng)力加固法：概述,特點(diǎn)：施工簡便，而且在基本不增加梁、板截面高度和不影響結(jié)構(gòu)使用空間的條件下，可提高梁、板的抗彎、抗剪承載力和改善其在使用階段的性能。,優(yōu)點(diǎn)：由于預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的負(fù)彎矩抵消了一部分荷載彎矩，致使梁板的彎矩減小，裂縫寬度縮小甚至完全閉合。,基本工藝：在需加固的受拉區(qū)段外面補(bǔ)加預(yù)應(yīng)力筋；張拉預(yù)應(yīng)力筋，并將其錨固在梁（板）的端部。,預(yù)應(yīng)力加固法：預(yù)應(yīng)力筋張拉,千斤頂張拉法,橫向收緊法,豎向張拉法： 人工豎向、千斤頂豎向,電熱張拉法,預(yù)應(yīng)力加固法：預(yù)應(yīng)力筋錨固,a、U型鋼板錨固,b、高強(qiáng)螺栓摩擦-粘結(jié)錨固,c、焊接粘結(jié)錨固,d、扁擔(dān)式錨固,e、套箍錨固,預(yù)應(yīng)力加固法：內(nèi)力分析,在L1梁段上產(chǎn)生的有效預(yù)應(yīng)力內(nèi)力,在兩個支撐點(diǎn)間的L2梁段上，預(yù)應(yīng)力筋所產(chǎn)生的有效預(yù)應(yīng)力內(nèi)力為：,預(yù)應(yīng)力加固法：內(nèi)力分析,截面上所受的內(nèi)力為外荷載引起的內(nèi)力與預(yù)應(yīng)力引起的內(nèi)力之差 ：,預(yù)應(yīng)力加固法：反拱與撓度計算,由于預(yù)應(yīng)力使加固梁產(chǎn)反拱，所以預(yù)應(yīng)力加固可以減小梁的撓度。,a、 的計算在張拉前梁上作用著未卸除的荷載，它引起的撓度為,b、 的計算,c、 的計算,B2 = (0.7 0.8) EcIc,B1 = (0.35 0.5) EcIc,1、正截面承載力計算 ：加固梁截面承載力計算采用等效外荷載法 。縱向預(yù)應(yīng)力的存在，使原來的受彎構(gòu)件變?yōu)槠氖軌簶?gòu)件(多為大偏心受壓構(gòu)件)?？砂船F(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中的大偏心受壓公式驗(yàn)算加固梁的承載力。,等效外荷載：指預(yù)應(yīng)力對原梁的作用可用相應(yīng)的外荷載代替，它們兩者對原梁產(chǎn)生的內(nèi)力（彎矩、剪力及軸力）是等效的。,預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)力：直接按 計算 。,預(yù)應(yīng)力加固法：加固梁承載力計算,預(yù)應(yīng)力加固法：加固梁承載力計算,預(yù)應(yīng)力加固法：加固梁承載力計算,2、斜截面承載力計算：預(yù)應(yīng)力筋外露的加固梁受力特征如同偏心受壓構(gòu)件，因此加固梁的抗剪承載力較原梁有所提高 。,元寶式預(yù)應(yīng)力筋,直線預(yù)應(yīng)力筋,預(yù)應(yīng)力加固法：張拉量的計算,（1）裂縫閉合引起縮短變形,影響因素：,（2）張拉方法：千斤頂張拉 、橫向收緊張拉、豎向張拉、電熱法張拉,預(yù)應(yīng)力加固法：張拉控制應(yīng)力,張拉控制應(yīng)力取值依據(jù)：宜高不宜太高,（1）加固梁的受拉鋼筋應(yīng)力都較高，所以在加固結(jié)束后預(yù)應(yīng)力筋與梁中原受拉鋼筋的應(yīng)力差要較一般預(yù)應(yīng)力混凝土梁中兩種鋼筋的應(yīng)力差小得多。,（2）需加固的梁撓度較大、裂縫較寬，因此對加固筋施加的預(yù)應(yīng)力值越高，就可以更多地改善被加固梁的受力狀態(tài)。,取值：建議張拉控制力按表3.4取用,預(yù)應(yīng)力加固法：預(yù)應(yīng)力損失,(1) 錨固損失,(2) 折點(diǎn)摩擦損失:當(dāng)采用下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力筋時，在下?lián)吸c(diǎn)會產(chǎn)生摩擦阻力使下?lián)吸c(diǎn)另一端加固筋的內(nèi)力小于張拉端的內(nèi)力，即經(jīng)折點(diǎn)后，預(yù)應(yīng)力將因折點(diǎn)處的摩擦而降低。,(3) 鋼筋松弛損失,(4) 混凝土徐變損失：由于加固構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力筋只是受拉鋼筋中的一部分，其作用不致抵消與預(yù)應(yīng)力同時作用的外載產(chǎn)生的拉應(yīng)力。因此可以忽略不計。,a、分別繪制在剩余荷載和全部荷載作用下的內(nèi)力圖。,預(yù)應(yīng)力加固法：設(shè)計步驟,b、根據(jù)總彎矩M，先按受彎構(gòu)件核算受壓區(qū)高度x值，再由x值求出梁跨中截面處須加固筋承擔(dān)的彎矩M，并用M估計加固筋的截面面積Ap。,c、確定張拉控制應(yīng)力，并計算預(yù)應(yīng)力損失值。,d、以張拉控制應(yīng)力為依據(jù)，計算預(yù)應(yīng)力內(nèi)力。,e、將預(yù)應(yīng)力作為外力作用在原梁上，按偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算原梁的正截面承載力。若驗(yàn)算結(jié)果不能滿足要求，可加大預(yù)應(yīng)力筋的面積重新計算。,f、驗(yàn)算梁的斜截面承載力。,g、進(jìn)行預(yù)應(yīng)力效應(yīng)計算和張拉量計算。,預(yù)應(yīng)力加固法：設(shè)計步驟,粘貼鋼板加固法：概述,粘貼鋼板加固法：用膠粘劑將鋼板貼在構(gòu)件外部的一種加固方法。,膠粘劑：通常是以環(huán)氧樹脂為基料，再加入適量的固化劑、增韌劑、增塑劑配制而成的所謂“結(jié)構(gòu)膠”。,粘貼鋼板加固法：優(yōu)勢,1、膠粘劑硬化的時間快，施工周期短，施工時不必停產(chǎn)或少停產(chǎn)。 2、工藝簡單，可以不動明火，對防火要求高的車間特別適用。 3、粘結(jié)劑的強(qiáng)度高于混凝土本體強(qiáng)度，可以使加固與原構(gòu)件形成一個整體，受力較均勻，不會在混凝土中產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象 4、粘貼鋼板所占的空間小，幾乎不增加被加固構(gòu)件的斷面尺寸和重量，不影響房屋的使用凈空，不改變構(gòu)件的外形。 5、經(jīng)粘貼鋼板加固梁的開裂荷載可得到較大幅度的提高，對提高梁的抗裂性遠(yuǎn)比原梁內(nèi)的鋼筋有效。 6、粘貼鋼板加固的梁的抗彎剛度得到提高，撓度減小。 7、加固梁的截面承載力得到提高。,粘貼鋼板加固法：破壞特征,破壞特征：試驗(yàn)表明，粘貼鋼板加固梁破壞時，粘貼在梁底的鋼板可以達(dá)到屈服強(qiáng)度。在適筋范圍內(nèi)，隨著荷載的增加，加固梁在鋼板和梁中原筋屈服后因混凝土被壓碎而破壞。,注意：若鋼板端部與混凝土撕脫，則此類加固梁破壞時，粘貼于梁底的鋼板未達(dá)到屈服強(qiáng)度，沒有明顯的預(yù)兆，端頭鋼板突然被撕脫，致使梁中原筋應(yīng)力突增，很快進(jìn)入強(qiáng)化階段而脆性破壞。,粘貼鋼板加固法：鋼板撕脫原因,粘結(jié)鋼板與埋在混凝土中的鋼筋相比，受力較為不利。鋼板的拉力僅靠單面的粘結(jié)應(yīng)力來平衡。,鋼板的合力與粘結(jié)應(yīng)力不在一條線上，它們形成一個力偶，有使鋼板產(chǎn)生與梁的彎曲方向相反的變形，起著剝離鋼板的作用。,粘結(jié)層處于不利的剪拉復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下工作。,鋼板端頭缺少與混凝土的錨固措施。,膠粘劑質(zhì)量和施工工藝影響粘結(jié)效果。,粘貼鋼板加固法：粘貼鋼板應(yīng)力滯后,粘貼鋼板在以后的受力過程中存在著應(yīng)力滯后現(xiàn)象，因?yàn)橐话闶窃诓恍遁d的情況下進(jìn)行加固的，原梁中的鋼筋中已有一定的應(yīng)力存在，而所粘貼的鋼板僅在后加荷載作用下產(chǎn)生應(yīng)力。因此，當(dāng)原筋屈服時鋼板往往尚未屈服，而當(dāng)鋼板屈服時加固梁的撓度及裂縫會發(fā)展得很快。,粘貼鋼板加固法：受彎構(gòu)件正截面加固計算,當(dāng)考慮二次受力影響時，應(yīng)按構(gòu)件加固前的初始受力情況，確定粘貼鋼板的滯后應(yīng)變,在達(dá)到受彎承載能力極限狀態(tài)前，外貼鋼板與混凝土之間不致出現(xiàn)粘結(jié)剝離破壞,一、計算假定：,鋼板應(yīng)力 取等于拉應(yīng)變 與彈性模量 的乘積,構(gòu)件達(dá)到受彎承載能力極限狀態(tài)時，外貼鋼板的拉應(yīng)變應(yīng) 按截面應(yīng)變保持平面的假設(shè)確定；,粘貼鋼板加固法：受彎構(gòu)件正截面加固計算,二、加固后相對界限受壓區(qū)高度確定：,粘貼鋼板加固法：受彎構(gòu)件正截面加固計算,二、承載力計算受力圖：,粘貼鋼板加固法：受彎構(gòu)件正截面加固計算,三、計算公式：,錨固粘結(jié)長度計算：錨固粘結(jié)長度，是指原梁在不需要加固的截面以外粘貼鋼板延伸長度。,若鋼板粘結(jié)長度無法滿足上式要求，可在鋼板的端部錨固區(qū)粘結(jié)U形箍板，也可在鋼板端錨固區(qū)增設(shè)膨脹螺栓的辦法加強(qiáng)錨固。,粘貼鋼板加固法：受彎構(gòu)件正截面加固計算,粘貼鋼板加固法：受彎構(gòu)件斜截面加固計算,一、加固相關(guān)規(guī)定：,粘貼鋼板加固法：受彎構(gòu)件斜截面加固計算,二 斜截面計算公式,粘貼鋼板加固法：施工工藝流程圖,碳纖維加固法：適用范圍,1、本方法適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構(gòu)件的加固。本方法不適用于素混凝土構(gòu)件，包括縱向受力鋼筋配筋率低于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 50010規(guī)定的最小配筋率的構(gòu)件加固。,2、被加