受压区增大截面加固后相对界限高度系数探究

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1、受压区增大截面加固后相对界限高度系数探究　　摘要：针对受压区加固后的组合截面受弯构件正截面承载力计算公式并没有对其受压区相对界限高度系数进行说明，对影响受压区增大截面加固后相对界限高度系数的因素进行分析计算。分析结果表明，受压区增大截面加固后相对界限高度系数，可按照现行设计规范JTGD62-2004的规定值计算，可充分保证构件不发生脆性破坏。关键词：钢筋混凝土构件；增大截面法；加固方法；相对界限高度系数中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：0、引言9在公路桥梁加固过程中，针对不同的桥型、不同的加固位置可以采用不同的方法，有时仅

2、使用一种方法,有时是几种方法同时使用。增大截面法，是指在增大构件的截面和配筋，以提高原构件承载能力、提高结构刚度的方法。由于我国干线公路以及地方公路危旧桥梁大部分为中小跨径钢筋混凝土桥梁和拱式桥，而增大截面法加固技术简单，施工方便，在一定条件下可以结合进行桥面改造（包括桥面补强层加固法）或拱上填料更换实施，能满足承载力和耐久性提高的要求。因此，增大截面法仍是解决我国公路旧桥改造的有力工具的主要方法之一。受压区增大截面加固后的组合截面相对界限高度系数是加固构件设计计算的重要条件之一。现有《混凝土结构加固设计规范》中的5.2.2条规定，当

3、仅在受压区加固受弯构件时，其承载力、抗裂度、钢筋应力、裂缝宽度及变形计算和验算，可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》中关于叠合式受弯构件的规定进行。然而，受压区加固后的组合截面受弯构件正截面承载力计算公式并没有对其受压区相对界限高度系数进行说明。试验[3-4]表明，按整浇梁及稍大于配筋的组合截面梁，并非处于适筋与超筋的界限状态或发生超筋破坏，而是呈适筋破坏。但是由于试验[3-4]中组合截面梁所配钢筋未知，而增大截面法受压区加固梁的原构件尺寸、配筋率已知。同时，由于受压区加固后的组合截面受弯构件在二阶段受力过程中有钢筋应力超前[5]的

4、影响，其加固后受弯构件截面的相对界限高度系数也不等同于一般钢筋混凝土受弯构件的相对界限高度系数。因此，有必要对在受压区加固钢筋混凝土受弯构件截面的相对界限高度系数进行分析计算。1、计算基本假定9加固结构的承载力与新旧两部分的应力差值或应变差值直接相关，与原结构的极限变形值有关，与两部分材料的应力一应变关系有关。从理论上讲，只要这些关系确定，加固结构的承载力就可以用分析的方法求解。由于增大截面法加固后的梁属于组合截面梁，因此，必须考虑组合结构的特点，对组合结构进行一些计算基本假定。在计算增大截面法加固受弯构件受压区正截面抗弯承载力时，有

5、下列基本假定：1）加固前，原构件处于弹性工作阶段，截面变形关系符合平截面假定，截面应力按开裂的钢筋混凝土弹性理论计算；增大截面法加固受弯构件后，组合截面梁在承载力极限状态下的应变为加固前后截面应变图形的叠加，亦近似地认为截面应变关系仍满足平截面假定，新旧混凝土之间粘结可靠，无相对滑移，保证了新旧混凝土共同工作。2）不考虑受拉区混凝土的作用。在裂缝截面处，受拉区混凝土已大部分退出工作。在靠近中和轴附近仍有一部分混凝土承担着拉应力。由于拉应力很小，且内力偶臂也不大，因此承担内力矩也不大，故计算中忽略。2、加固后组合截面梁的受压区相对界限高

6、度系数根据钢筋混凝土结构理论，《公路桥规》建立了基于适筋梁的正截面承载力计算公式，并以控制最小配筋率避免少筋，以规定受压区相对界限高度系数防止超筋。对于普通钢筋混凝土梁，当受拉区钢筋达到屈服应变而开始破坏时，受压区混凝土边缘也同时达到极限应变而破坏，此时被称为界限破坏，与之对应的梁截面的配筋为界限配筋。9而增大截面法受压区加固梁的原构件尺寸、配筋率已知，此时混凝土加固结构的受压区相对界限高度系数与截面的新增高度有关。为了避免构件发生脆性破坏，在二次受力阶段极限状态下，应使结构不发生脆筋破坏，即原有受拉钢筋达到抗拉强度设计值，而混凝土尚

7、未压碎。当截面为界限配筋时，荷载作用下即将破坏时，新增混凝土应变达到极限压应变，纵向受拉钢筋的应变达到屈服应变。图1a）为矩形截面图，阴影部分为截面受压区高度部分，图1b）为截面应变图，虚线即为加固前原构件承受弯矩时的截面应变，实线为加固后组合截面构件承受弯矩时的截面应变。由图1b）可得加固后组合截面梁的受压区相对界限高度系数为：图1加固后组合截面的应变图（1）式中——原构件纵向普通钢筋的抗拉强度设计值；——原构件钢筋的弹性模量；——加固前原构件结合面处的混凝土压应变；——加固前原构件纵向受拉钢筋的拉应变；——新增混凝土高度；——原构

8、件的截面有效高度；由式（1）中可以看出加固后组合截面梁的受压区相对界限高度系数与加固前钢筋的初始应变和混凝土的初始应变以及新增混凝土高度与原构件的截面有效高度比值（）有关，为了精确求解，有必要计算和。加固前原构件截面的应