预应力粘钢加固钢筋混凝土梁的理论分析计算

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1、第26卷第4期华中科技大学学报(城市科学版)V0l_26No．42009年12月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)DCC．2oo9预应力粘钢加固钢筋混凝土梁的理论分析计算黄加坡，李大庆，俞琨(1．武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉430072；2．华东勘测设计研究院，浙江杭州310014)摘要：根据预应力粘钢加固梁的试验结果和计算假定，推导出预应力粘钢加固梁产生适筋弯曲破坏时的受压区高度和所需加固钢板截面积的计算式；再根据加固梁承载能力和挠度的控制条件，导出加固钢板张拉控制应

2、力的计算式；最后给出实际算例，可供工程设计参考。关键词：预应力；粘钢加固；张拉控制应力中图分类号：TU378．2文献标识码：A文章编号：1672-7037(2009)04-0084-04钢板的强度。1粘钢加固的现状2．1计算分析的基本假定预应力粘钢加固钢筋混凝土梁的正截面强度钢筋混凝土结构会随着时间的流逝而产生劣计算可采用下列基本假定，’J：(I)截面应变分布化和损伤或因使用状况发生变化，导致结构使用保持为平面，梁开裂前后，截面应变或平均应变分性能下降或承载能力不足甚至无法继续使用。因布符合平截面假定

3、，预应力粘钢加固后，截面上的此应根据结构现状进行修复或加固处理。应变增量分布符合平截面假定；(2)不考虑混凝采用粘钢方法加固钢筋混凝土梁能大幅度提土的抗拉强度；(3)不考虑钢板与混凝土梁间的高极限承载能力，对原结构截面尺寸和自重改变滑移；(4)混凝土、钢筋及钢板的应力一应变关系较小且施工简单效率高⋯，但常规粘钢加固的钢如图1所示。筋混凝土梁因受“二次加载”影响，加固钢板存在应变滞后现象J。在正常使用阶段，加固钢板的应变(应力)较小，难以明显改善钢筋混凝土梁的受力性能和裂缝开展情况；只有在钢筋屈服后，钢

4、板应力才大幅度增加，因此常规粘钢加固只能明显提高梁的极限承载力，而对正常使用情况下￡D的受力及刚度等无明显作用．5J，因而限制了其(a)混凝土(b)钢筋及钢板在实际工程中的应用。图1应力一应变关系2．2截面应变分布及变化2预应力粘钢加固对已获得的试验数据进行分析，从开始加载至预应力粘钢加固到完全破坏，钢筋混凝土梁经预应力粘钢加固先对钢板施加预应力，再将历一次受力、施工受力和二次受力等三个受力阶其粘贴到梁上并采取可靠的锚固措施防止钢板滑段；由于加固钢板参与梁截面受力及预应力的影移，此方法兼有粘钢加固和预

5、应力加固的优点。响，预应力粘钢加固梁的截面应力应变分布与常通过对常规粘钢加固和预应力粘钢加固钢筋规粘钢加固梁有明显的差异。混凝土梁的对比试验可知，后者具有以下特点：能在进行预应力粘钢加固时，其截面弯矩设为提高构件的承载力，大幅度改善构件正常使用阶，此时混凝土的应变为而钢筋的应变为段内受力性能、裂缝开展和变形等情况；能有效降s钢板的应变为0；截面上的应变分布符合平截低加固钢板的应变滞后程度，从而充分利用加固收稿日期：2009-05-31作者简介：黄加坡(1973·)，男，浙江温州人，工程师，研究方向为结

6、构[程检测及加固，wzhuang~p@163．corn。第4期黄加坡等：预应力粘钢加固钢筋混凝土梁的理论分析计算·85·面假定。在预应力粘钢施工过程中，设钢板的预拉应变为，预应力对钢筋产生的应变增量为△对混凝土产生的应变增量为Ae；此时截面上的应变分布为：，日2sB】-mosl{sc2=c2一△1(1)【=b图3极限承载力计算简图当加固梁到达极限状态时，混凝土受压区边式中，A为纵向受力钢筋截面积和抗拉强度设缘的应变由增至，此时，受拉钢筋的应变也计值；A为加固钢板截面积和抗拉强度设计由。变化到，根据计算

7、假定(1)，此时钢板的值为混凝土轴心抗压强度设计值；其他符号含应变增量与混凝土应变增量及钢筋应变增量间满义见图3。足线性关系，截面应变满足下列关系：上述公式的适用条件为≤h。，为非加固兰竺二!堡一兰!二三生一—，，、梁的相对界限受压区高度。h0一2h一h、2由(4)式导出受压区高度计算式：式中，为加固梁达到极限弯矩时的混凝土受压区高度，即：h一／h2一(5)0c=去(+毒()式中，为加固梁需承受的最大弯矩。此时加固钢板的截面积为：{【氏：+，(+△+(0+△，Ab≥(6)jbyJby(3)根据公式的适

8、用条件，该梁加固后能承受的由上述计算式可知，钢板在梁发生破坏时能最大弯矩为：否达到屈服状态，既取决于加固时梁的应力应变=状况，也取决于钢板张拉应变的大小。(丢-o-5)(7)由试验结果可知，当所加钢板合适时，预应力式中，为未加固梁在相对受压区高度为时粘钢加固梁均产生正常的弯曲破坏，其破坏过程的极限弯矩。当加固钢板材料选定后，其厂b可确与普通钢筋混凝土梁的适筋梁破坏过程相似；破定，故由(6)式确定其的截面面积A曲。坏时截面上的应力分布见图2。此图可用作预应