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

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第二節(jié) 加固結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),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(diǎn) 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(yīng)力—應(yīng)變曲線,我國(guó)規(guī)范中混凝土軸心受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系公式：,,,,,1.混凝土,4,關(guān)于混凝土軸心受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線,E.Hognestad模型,Rush曲線模型,5,混凝土強(qiáng)度與變形隨時(shí)間的變化,隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，水泥膠體的粘結(jié)強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，流動(dòng)性不斷減弱，因而提高了混凝土的強(qiáng)度和彈性模量。 混凝土在長(zhǎng)期的應(yīng)力作用下，水泥膠體發(fā)生持續(xù)的粘性流動(dòng)和內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，會(huì)出現(xiàn)變形隨時(shí)間而增大的徐變現(xiàn)象，長(zhǎng)期強(qiáng)度會(huì)有所降低。,6,混凝土碳化前后應(yīng)力-應(yīng)變曲線比較,實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(yīng)力—應(yīng)變曲線,7,8.2.1 不同齡期材料的本構(gòu)關(guān)系,鋼筋應(yīng)力—應(yīng)變曲線如右圖所示，分為四個(gè)階段： OB’：彈性階段 BC ：屈服階段 CD ：強(qiáng)化階段 DE ：頸縮階段,鋼筋,鋼筋應(yīng)力—應(yīng)變曲線,8,鋼筋銹蝕,在正常設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)條件下的混凝土一般是呈高堿性的，此時(shí)鋼筋不會(huì)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?dǎo)致氯離子等因素會(huì)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(qiáng)度的發(fā)揮。,9,銹蝕鋼筋的基本特性,1.銹蝕鋼筋的極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)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(shí)，熱軋鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線仍具有明顯的屈服點(diǎn)，銹蝕率越大，鋼筋的屈服臺(tái)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(qiáng)度越低，屈服強(qiáng)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(jìn)行抗震加固,結(jié)構(gòu)因功能改變或沉降需進(jìn)行承載力加固,增大截面法 增設(shè)鋼支撐或混凝土支撐 粘貼碳纖維 增設(shè)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(shí)際工程中，一般情況下采用線彈性分析方法計(jì)算加固結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)，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(shí)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(gè)階段 第一階段：既有結(jié)構(gòu)在原有設(shè)計(jì)荷載作用下的內(nèi)力分布狀態(tài)下，構(gòu)件上承擔(dān)的內(nèi)力引起的截面應(yīng)力分布。 第二階段：在既有結(jié)構(gòu)按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行加固后的內(nèi)力分布狀態(tài)，構(gòu)件進(jìn)入整體工作狀態(tài)后的截面應(yīng)力分布。,14,構(gòu)件加固方法及計(jì)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(duì)補(bǔ)加的鋼筋起到粘結(jié)保護(hù)作用 （比較常見(jiàn)）,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：?jiǎn)蚊?、雙面或者三面加固。,17,疊合梁試驗(yàn)（二次受力）,跨中彎矩—撓度曲線,鋼筋應(yīng)力—應(yīng)變曲線,試驗(yàn)結(jié)果表明，疊合梁撓度和鋼筋應(yīng)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(shí),疊合梁受力過(guò)程,疊合梁的應(yīng)力和應(yīng)變,19,疊合梁二次受力分析,疊合前的彎矩作用結(jié)果相當(dāng)于在疊合后的梁受拉區(qū)產(chǎn)生“荷載預(yù)壓應(yīng)力”，疊合后的彎矩增量產(chǎn)生的拉力部分抵消“荷載預(yù)壓應(yīng)力”，另一部分使梁底鋼筋拉應(yīng)力增加。,(b)疊合前和疊合后的增量,20,疊合梁受力的兩個(gè)重要特點(diǎn),1.受壓區(qū)混凝土應(yīng)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(yīng)變總是小于同等條件下對(duì)應(yīng)的整澆梁。 2.受拉鋼筋應(yīng)力超前。由于在疊合前彎矩的作用下，原構(gòu)件中的應(yīng)力較整澆梁大而使得疊合構(gòu)件中的鋼筋應(yīng)力、撓度等較大，導(dǎo)致受拉鋼筋的拉應(yīng)力始終大于整澆梁。,21,由于鋼筋應(yīng)力超前，為了避免梁的撓度、裂縫在使用階段超過(guò)允許值和受拉鋼筋在使用階段處于高應(yīng)力狀態(tài)，鋼筋應(yīng)力應(yīng)該滿足：,,,,,,：疊合前彎矩作用下鋼筋的應(yīng)力，,,,：疊合后彎矩增量作用下增加的鋼筋應(yīng)力，,,,；受拉鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(yīng)荷載預(yù)壓應(yīng)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(jì)算,1.第一階段預(yù)制梁承載力驗(yàn)算：,2.第二階段疊合梁梁承載力驗(yàn)算：,正彎矩,負(fù)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(zhǎng)細(xì)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(yīng)力、應(yīng)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(shí)應(yīng)力過(guò)高，變形過(guò)大，有可能使新增部分的應(yīng)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(yīng)變?cè)隽炕鞠嗤瑵M足平截面假定。 （3）新舊混凝土之間存在應(yīng)力重分布現(xiàn)象，應(yīng)力水平較低的新混凝土對(duì)應(yīng)力水平較高的原混凝土?xí)a(chǎn)生一定的約束作用，可部分彌補(bǔ)新增部分應(yīng)變滯后對(duì)加固柱承載力降低情況。,25,粘貼碳纖維法在實(shí)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(shí)一般不卸載，因此加固用的 碳纖維布存在“應(yīng)變滯后”效應(yīng)。,,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(dāng)考慮二次受力影響時(shí)，應(yīng)按構(gòu)件加固前的初始受力情況，確定纖維復(fù)合材料的滯后應(yīng)變”。纖維復(fù)合材料的滯后應(yīng)變可按下式計(jì)算： 其中， 為加固前受彎構(gòu)件驗(yàn)算截面上原作用的彎矩標(biāo)準(zhǔn)， 為綜合考慮受彎構(gòu)件裂縫截面內(nèi)力臂變化、鋼筋拉應(yīng)變不均、以及鋼筋排列影響等的計(jì)算參數(shù)。,27,謝謝大家 !,28,