型钢混凝土组合梁加固施工技术实证研究

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2013．01．08l型钢混凝土组合梁加固施工技术实证研究秦辉虎(中铁二局集团建筑有限公司，四川成都610031)摘要：型钢混凝土组合梁加固施工技术具有施工方便、湿作韭少、周期短等优势。本文对型钢混凝土组合梁加固施工技术在都江堰某教学楼维修加固工程中的应用进行了实证研究。关键词：型钢混凝土；组合粱；加固；施工；研究中图分类号：TU757，4文献标志码：B文章编号：1672—40ll(2013)01一0176一031型钢混凝土组合梁加固施工技术概述型钢混凝土组合梁加固施工技术是在原

2、有建筑钢筋混凝土结构基础上依靠焊缝和剪切连接件将型钢与被加固混凝土梁牢固连接在一起，最后在被加固梁与型钢间灌注高强度结构胶，使被加固混凝土梁和型钢形成一有机整体。在一些需要在框架梁上增加较大荷载或在承重墙上开洞、．扩大空问的改造加固工程中，这种将原有梁(或圈梁)改造成为型钢混凝土组合加固梁的加固方法便发挥了很大作用。与其他加固方法相比，型钢混凝土组合加固梁充分发挥了混凝土和钢材的有利性能，因此具有以下五大优点：①一是将原结构钢筋混凝土梁(或圈梁)与型钢组合成整体，使钢筋混凝土梁(或圈梁)成为组合梁的一部分，因此比按非组合梁考虑，承载能力

3、显著提高；②充分利用原有结构，尽量不拆或少拆原有结构。符合可持续发展的要求，是一种“环保”型的加固改造方法；③混凝土处于受压区(正弯矩区段)，型钢主要处于受拉区，两种不同材料都能充分发挥各自的长处，受力合理，节约材料；④钢筋混凝土梁(或圈梁)组合成为全梁的一部分，因此在同样大小钢梁的情况下，组合梁比非组合梁竖向刚度侧向刚度都明显提高；⑤降低梁高与房屋总高。这是由于在同等强度与刚度的情况下，型钢一混凝土组合梁的截面大小及其高度比钢筋混凝土梁小。根据计算，梁高大致可降低10％或更多。这将增加净空，或降低房屋的总高度和建筑体积。●2型钢混凝土

4、组合加固施工技术的相关计算2．1设计原则及基本假定据国内外实验结果证实，组合梁在达到承载能力极限状态时，型钢基本可达到全部屈服。即假定钢梁全截面应力均达到其抗拉强度设计值，混凝土受压区均达到其抗压强度设计值。截面抗弯强度按照塑性方法计算时必须满足两个条件。(1)型钢各板件在达到极限状态前不发生局部屈曲。(2)截面屈服以后必须有足够的转动能力。即在截面尚未达到屈服前，不发生因混凝土粱(圈梁)压碎而破坏。型钢混凝土组合加固梁截面按塑性理论进行分析时，分塑作者简介：秦辉虎(1966一)，男，四川中江人。主要从事建筑工程施工技术方面的研究。性中

5、和轴在钢筋混凝土梁(或圈梁)内和在型钢内两种情况考虑，分别计算并做出如下假定：①同时考虑全截面塑性发展钢材强度折减和钢筋混凝土梁(或圈梁)侧面焊接钢板的贡献，型钢的抗弯强度设计值取为fp=fo；②塑性中和轴以下的全部型钢截面面积为拉应力且达到fp；塑性中和轴以上的全部型钢截面面积为压应力且达到印。(3)对<钢结构设计规范)(GBJ17—1988)中采用将受压区混凝土应力图形化为等效应力图形的计算方法，由于考虑了侧面焊接钢板对钢筋混凝土梁(或圈梁)的约束，不考虑对受压区高度的折减。本文建议对规范中取值B=1．0，v=1．O，这样混凝土的弯

6、曲抗压强度为：匕’=1叮o=1．25匕(4)塑性中和轴以下的混凝土是开裂的，不考虑其受力；以上的混凝土应力达到其弯曲抗压强度设计值k。(5)考虑钢筋混凝土梁(或圈梁)内钢筋屈服后的强度，受拉及受压极限强度均取为C。2．2正截面设计计算方法当型钢混凝土组合加固梁达到正截面强度极限状态时，塑性中和轴可能在钢筋混凝土梁(或圈粱)内，也可能在型钢中。这两种受力情况的界限是组合梁达到极限状态时，塑性中和轴在钢筋混凝土粱(或圈梁)的底面。此时，根据力的平衡条件有：4‘=厶’6JI+工(A。+A，’)(1)式中A一型钢的全截面面积；fD一塑性设计时采

7、用的型钢抗拉强度设计值，取为f；b、I卜-分别为钢筋混凝土梁(或圈梁)的宽度和高度；fm’一混凝土弯曲抗压强度设计值，‰’=1．25fm；A．、A．’一分别为钢筋混凝土梁(或圈梁)的受拉区、受压区的钢筋截面面积；C一钢筋的屈服强度。根据式(1)来判断两种不同的受力情况。当：4‘≤厶’6_Il+工(A。+A，’)(2)时。塑性中和轴在钢筋混凝土粱(或圈梁)内通过。当：蝇>f二’bh+‘(A．+A。’)(3)时，塑性中和轴在型钢中通过。下面根据两类受力情况来分别叙述型钢一混凝土组合加固梁的正截面强度计算。(1)当塑性中和轴在钢筋混凝土梁(或

8、圈粱)内时。其极限状态的应力图形如图1所示。此时：^‘≤厶’6_

9、l+工(A，+A，’)肘≤厶’6形4‘+工(A，+』4。’)茗2——艺广式中M一全部荷载产生的最大弯矩；x-中和轴到受压边缘的距离；y一型钢