混凝土框架应力加固探究

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1、混凝土框架应力加固探究　　摘要：文章对4榀单跨钢筋混凝土框架进行了试验。在试验中对框架进行了体外预应力加固并施加以竖向荷栽和水平反复荷载：分析、比较了加固前后框架姑构的承载能力、内力分布和钢筋应力，并着重研究了加固力筋在各种荷载作用下的应力变化。关键词：体外顸应力加固；框架；试验研究；加固中图分类号：TU323.5文献标识码：A文章编号：一、前言近年来，体外预应力加固法在框架结构的加固工程实践中已经得到了较多的应用。体外预应力加固的特点是传力明确、布置灵活，可以根据竖向荷载的分布情况灵活的设置力筋布置形式，使其等效荷载能够抵消大部分外荷载的作用，并充分发挥

2、各种结构材料的强度。国内外有关研究表明，体外预应力加固框架在竖向荷载下的结构性能比较理想，但其在反复作用的水平荷载(主要是地震荷载)下的结构性能还没有得到充分的研究。工程实践的发展使得对体外预应力加固钢筋混凝土框架结构的抗震性能进行深入的研究变得十分必要和紧迫。因9此，本次试验的目的就是对框架结构经体外预应力钢绞线加固后在竖向荷载和水平反复荷载的共同作用下的结构性能进行分析研究。二、试验模型设计选择单层单跨钢筋砼框架为基本试验对象。原型框架跨度7.5m，层高4.5m。开间6.6m，采用1860级15.24钢绞线进行了体外预应力加固，加固后屋面恒载为9.62

3、。对缩尺模型进行试验，首先根据试验条件确定模型框架与原型框架的几何比例为l/3，其他比例系数为位移比例系数l/3，弹性模量比例系数1，应力和应变比例系数l，集中荷载和集中力的比例系数1/9。按以上相似比例系数设计试验用的模型框架。加固原结构使用的力筋为4根1860级15.24钢绞线，张拉控制有效应力为。按相似比例系数，应使用截面积为15.6的钢绞线。而实际工程上使用的最细的钢绞线12.7的截面积为89.45。因此在模型中使用2根1860级12.7钢绞线，由力筋总拉力的比例系数确定张拉控制有效应力为400N/。模型中预应力钢绞线的张拉控制有效应力虽然远小于原

4、型中的应力值，但在整个加载过程中，原型与模型中的预应力钢绞线都处于线性阶段，可以不考虑应力值的比例，只考虑预应力钢绞线总拉力的相似比例。预应力钢绞线使用的锚具为柳州海维姆出产的v—13锚具。预应力钢绞线的布置形式如表1。转向块为自加工的钢制组合件。到柱轴线的距离为L/3=933mm。9表1实验框架各具体数值图1试验框架详图及加载示意图图2测点分布图三、加载与数据采集竖向荷载分两级施加，第一级20kN，第二级30kN。张拉预应力筋时保持竖向荷载不变，分两级两端张拉预应力钢绞线。施加水平荷载时保持竖向荷载不变，对两边伸出的梁端轮流施加水平力。按抗震规范，考虑Ⅱ

5、级场地远震，8度多遇地震作用下试验框架受到的水平地震力；在8度罕遇地震作用下，。因此，水平力的每一级循环包括右推、归零、左推、归零四个步骤，水平力的施加先按水平力控制，每级20kN；水平荷载作用下试验框架进入屈服平台后按水平位移控制,每级5mm，直至试件破坏。其加载力学简图见图l。9在试验中采取如下测量手段：使用设置在梁端两边的水平力传感器测量水平力，采集的数据输入电子绘图仪绘制水平滞回曲线。使用设置在框架梁中间的位移传感器测量水平位移，采集的数据输入电子绘图仪绘制水平滞回曲线。在框架中的钢筋和预应力钢绞线上粘贴电阻应变片，采集得到的应变数据输入电脑进行处

6、理。此外，在试验中随时观察并测量裂缝延伸的长度和宽度。四、试验过程及试件破坏形态本次试验于2012年12月在某省建筑科学研究院重点实验室进行。1、K1试验开始时先对K1分级施加竖向荷载。竖向荷载加到30kN时，框架梁跨中附近梁底的裂缝基本出齐，裂缝平均间距为83mm；框架梁跨边上部也出现少量裂缝；框架柱未出现裂缝。施加预应力之后，上述裂缝全部闭合到肉眼观察不到，也未出现新的肉眼可见的裂缝。9水平荷载加到第一级时，框架柱顶外侧出现第一条水平裂缝。此后，随着水平循环荷载的增加，在框架上不断出现新的裂缝，已有裂缝在张开闭合过程中的最大宽度也不断增大。在120kN

7、等级水平荷载的加载中，发现滞回曲线出现很大弯曲，水平位移开始大幅增加。而框架承受的水平力增加到110kN附近就不能上升。从此时开始按位移控制，每一级控制循环两轮，第一级控制水平位移为25mm，此后每级增加5mm。水平位移控制开始后，框架中的裂缝得到充分发展，在柱底首先出现了裂宽大于2mm的裂缝，此时的大部分裂缝在水平位移归零时并不能完全闭合，少数裂缝在反向荷载下也不能完全闭合。当水平位移加到35mm时，梁端紧靠梁柱节点区处上下裂缝已经完全贯通，柱顶和节点区都出现大量交叉裂缝，柱底开始出现砼剥落现象。从滞回曲线来看．加固后结构的水平承载并没有下降，主滞回曲线

8、出现一道很长的基本水平的屈服台阶。当水平位移达到65mm时，结构的