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

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第二節(jié) 加固結(jié)構(gòu)的受力特點,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 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,軸心受壓應力—應變曲線,我國規(guī)范中混凝土軸心受壓應力應變關(guān)系公式：,,,,,1.混凝土,4,關(guān)于混凝土軸心受壓應力-應變曲線,E.Hognestad模型,Rush曲線模型,5,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(jié)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。 混凝土在長期的應力作用下，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，長期強度會有所降低。,6,混凝土碳化前后應力-應變曲線比較,實驗結(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,7,8.2.1 不同齡期材料的本構(gòu)關(guān)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,8,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(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е侣入x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，減小鋼筋強度的發(fā)揮。,9,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(nèi)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。,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行抗震加固,結(jié)構(gòu)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(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,在實際工程中，一般情況下采用線彈性分析方法計算加固結(jié)構(gòu)作用效應，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,二次受力的兩個階段 第一階段：既有結(jié)構(gòu)在原有設計荷載作用下的內(nèi)力分布狀態(tài)下，構(gòu)件上承擔的內(nèi)力引起的截面應力分布。 第二階段：在既有結(jié)構(gòu)按現(xiàn)行規(guī)范進行加固后的內(nèi)力分布狀態(tài)，構(gòu)件進入整體工作狀態(tài)后的截面應力分布。,14,構(gòu)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,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)，其對補加的鋼筋起到粘結(jié)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(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。,17,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(jié)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。,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,疊合梁受力過程,疊合梁的應力和應變,19,疊合梁二次受力分析,疊合前的彎矩作用結(jié)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,20,疊合梁受力的兩個重要特點,1.受壓區(qū)混凝土應變滯后。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變總是小于同等條件下對應的整澆梁。 2.受拉鋼筋應力超前。由于在疊合前彎矩的作用下，原構(gòu)件中的應力較整澆梁大而使得疊合構(gòu)件中的鋼筋應力、撓度等較大，導致受拉鋼筋的拉應力始終大于整澆梁。,21,由于鋼筋應力超前，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力狀態(tài)，鋼筋應力應該滿足：,,,,,,：疊合前彎矩作用下鋼筋的應力，,,,：疊合后彎矩增量作用下增加的鋼筋應力，,,,；受拉鋼筋的強度設計值,,,,,,,,：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,：反應荷載預壓應力的疊合特征系數(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,疊合梁承載力計算,1.第一階段預制梁承載力驗算：,2.第二階段疊合梁梁承載力驗算：,正彎矩,負彎矩,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細比，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）新增部分的應力、應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應力過高，變形過大，有可能使新增部分的應力處于較低水平。 （2）如果新舊混凝土的界面粘結(jié)可靠，則新舊混凝土的應變增量基本相同，滿足平截面假定。 （3）新舊混凝土之間存在應力重分布現(xiàn)象，應力水平較低的新混凝土對應力水平較高的原混凝土會產(chǎn)生一定的約束作用，可部分彌補新增部分應變滯后對加固柱承載力降低情況。,25,粘貼碳纖維法在實際工程中常常用于加固正截面承載力不足。結(jié)構(gòu)加固時一般不卸載，因此加固用的 碳纖維布存在“應變滯后”效應。,,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：“當考慮二次受力影響時，應按構(gòu)件加固前的初始受力情況，確定纖維復合材料的滯后應變”。纖維復合材料的滯后應變可按下式計算： 其中， 為加固前受彎構(gòu)件驗算截面上原作用的彎矩標準， 為綜合考慮受彎構(gòu)件裂縫截面內(nèi)力臂變化、鋼筋拉應變不均、以及鋼筋排列影響等的計算參數(shù)。,27,謝謝大家 !,28,