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

第二節(jié) 加固結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),結(jié)構(gòu)加固改造理論與技術(shù),1,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,2,8.2.1 不同齡期材料的本構(gòu)關(guān)系,1.混凝土 2.鋼筋,3,8.2.1 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(guó)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,4,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,5,混凝土強(qiáng)度與變形隨時(shí)間的變化,隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，水泥膠體的粘結(jié)強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，流動(dòng)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(zhǎng)期的應(yīng)力作用下，水泥膠體發(fā)生持續(xù)的粘性流動(dòng)和內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，會(huì)出現(xiàn)變形隨時(shí)間而增大的徐變現(xiàn)象，長(zhǎng)期強(qiáng)度會(huì)有所降低6,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,7,8.2.1 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(gè)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,8,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(shí)鋼筋不會(huì)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(huì)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9,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(shí)，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(tái)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10,8.2.2 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,11,8.2.3 構(gòu)件的二次受力,12,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,13,構(gòu)件二次受力,二次受力的兩個(gè)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14,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,15,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,16,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(duì)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：?jiǎn)蚊?、雙面或者三面加固17,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18,(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(shí),疊合梁受力過程,疊合梁的應(yīng)力和應(yīng)變,19,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,20,疊合梁受力的兩個(gè)重要特點(diǎn),1.受壓區(qū)混凝土應(yīng)變滯后疊合層混凝土僅在彎矩增量作用下才參與工作，故疊合層混凝土的壓應(yīng)變總是小于同等條件下對(duì)應(yīng)的整澆梁 2.受拉鋼筋應(yīng)力超前由于在疊合前彎矩的作用下，原構(gòu)件中的應(yīng)力較整澆梁大而使得疊合構(gòu)件中的鋼筋應(yīng)力、撓度等較大，導(dǎo)致受拉鋼筋的拉應(yīng)力始終大于整澆梁21,由于鋼筋應(yīng)力超前，為了避免梁的撓度、裂縫在使用階段超過允許值和受拉鋼筋在使用階段處于高應(yīng)力狀態(tài)，鋼筋應(yīng)力應(yīng)該滿足：,,,,,,：疊合前彎矩作用下鋼筋的應(yīng)力，,,,：疊合后彎矩增量作用下增加的鋼筋應(yīng)力，,,,；受拉鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,,,,,,,,：受拉鋼筋截面面積,：裂縫截面的內(nèi)力臂系數(shù)，可近似取為0.87,：反應(yīng)荷載預(yù)壓應(yīng)力的疊合特征系數(shù)，取，其中 分別為疊合前后的截面高度,：分別為疊合前后的截面有效高度,22,疊合梁承載力計(jì)算,1.第一階段預(yù)制梁承載力驗(yàn)算：,2.第二階段疊合梁梁承載力驗(yàn)算：,正彎矩,負(fù)彎矩,剪力,23,增大截面法加固柱,1.概述 加大混凝土截面積及配筋量，提高原混凝土柱的承載力和降低柱的長(zhǎng)細(xì)比，提高柱的剛度增大截面法加固柱,24,2.增大截面法加固混凝土柱的受力特征,（1）新增部分的應(yīng)力、應(yīng)變滯后于原有混凝土，降低新增部分的作用。

如果原柱在加固施工時(shí)應(yīng)力過高，變形過大，有可能使新增部分的應(yīng)力處于較低水平 （2）如果新舊混凝土的界面粘結(jié)可靠，則新舊混凝土的應(yīng)變?cè)隽炕鞠嗤?，滿足平截面假定 （3）新舊混凝土之間存在應(yīng)力重分布現(xiàn)象，應(yīng)力水平較低的新混凝土對(duì)應(yīng)力水平較高的原混凝土?xí)a(chǎn)生一定的約束作用，可部分彌補(bǔ)新增部分應(yīng)變滯后對(duì)加固柱承載力降低情況25,粘貼碳纖維法在實(shí)際工程中常常用于加固正截面承載力不足結(jié)構(gòu)加固時(shí)一般不卸載，因此加固用的 碳纖維布存在“應(yīng)變滯后”效應(yīng)粘貼碳纖維法,粘貼碳纖維法加固梁板,26,2.《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：“當(dāng)考慮二次受力影響時(shí)，應(yīng)按構(gòu)件加固前的初始受力情況，確定纖維復(fù)合材料的滯后應(yīng)變”纖維復(fù)合材料的滯后應(yīng)變可按下式計(jì)算： 其中， 為加固前受彎構(gòu)件驗(yàn)算截面上原作用的彎矩標(biāo)準(zhǔn)， 為綜合考慮受彎構(gòu)件裂縫截面內(nèi)力臂變化、鋼筋拉應(yīng)變不均、以及鋼筋排列影響等的計(jì)算參數(shù)27,謝謝大家 !,28,。