預(yù)應(yīng)力加固法在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用.doc

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1、預(yù)應(yīng)力加固法在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用摘要：采用預(yù)應(yīng)力加固法，不僅施工方便、經(jīng)濟(jì)，而且加固效果好尤其是當(dāng)預(yù)應(yīng)力加固筋的布置與外彎矩圖形相似，此法既可大幅度提高原梁的受彎承載力，又可顯著提高原梁的受剪承載力，本文主要介紹了預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土方法的設(shè)計(jì)過程與計(jì)算方法，以及簡(jiǎn)要施工過程，通過工程實(shí)踐證明了其可行性?！　￡P(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力加固；下?lián)问嚼瓧U；承載力　　　　1　前言　　　　預(yù)應(yīng)力加固法是采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或整體進(jìn)行加固的方法，特點(diǎn)是通過預(yù)應(yīng)力手段強(qiáng)迫后加部分一拉桿或撐桿受力，改變?cè)Y(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原

2、結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，致使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以完全消除，因此，后加部分與原結(jié)構(gòu)能較好地共同工作，結(jié)構(gòu)的總體承載能力可顯著提高。預(yù)應(yīng)力加固法具有加固、卸荷、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的三重效果，適用于大跨結(jié)構(gòu)加固，以及采用一般方法無法加固或加固效果很不理想的較高應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固。　　采用預(yù)應(yīng)力加固的鋼筋混凝土梁，在加固前已經(jīng)受荷且大部分已出現(xiàn)裂縫。預(yù)應(yīng)力拉桿橫向收緊法加固后，使原梁的裂縫減少甚至閉合，并使原梁產(chǎn)生反拱抵消部分原梁的荷載撓度，從而改善了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能，提高了原梁的承載力。但是梁加固后，一般比原

3、梁有一個(gè)荷載增量，使加固梁變形，或者本來就是因不滿足正常使用狀態(tài)而進(jìn)行加固的，因此同普通混凝土結(jié)構(gòu)一樣，加固梁除了進(jìn)行承載力計(jì)算之外，還須進(jìn)行撓度和裂縫寬度的驗(yàn)算?！　　　?　體外預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)　　　　2.1　加固原理簡(jiǎn)述　　我們知道，采用預(yù)應(yīng)力加固法，不僅施工方便、經(jīng)濟(jì)，而且加固效果好尤其是當(dāng)預(yù)應(yīng)力加固筋的布置與外彎矩圖形相似，采用折線形預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，既可大幅度提高原梁的受彎承載力，又可顯著提高原梁的受剪承載力。同時(shí)，能減小裂縫寬度和撓度。這是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力的作用可等效于對(duì)原梁施加了反向荷載，所以使原梁的使用性能大為改善。在最終承載

4、階段，則由于預(yù)應(yīng)力的施加，一方面使原梁截面內(nèi)的鋼筋面積A。增加，另一方面因A。一般地加于梁底，又加大了梁破壞時(shí)截面的有效高度ho，從而，大大提高了原梁的受彎承載力。另外，采用折線預(yù)應(yīng)力筋加固，對(duì)原梁的抗剪能力提高作用也是十分顯著的?！　　　　　?.2　預(yù)應(yīng)力加固力筋截面積的估算　　首先確定原梁加固后抗彎承載力增量　　　　　式中：Mo——原梁仍可以承擔(dān)的彎矩；4　　M——加固梁上承受的總彎矩；于是　　　　　式中：fpy——預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；　　hop——預(yù)應(yīng)力筋合力至梁頂面距離；　　rp——內(nèi)力臂系數(shù)，取0.85；　　α—

5、—預(yù)應(yīng)力筋屈服應(yīng)力系數(shù)，有粘結(jié)加固梁取α=1，無粘結(jié)加固梁取α=0.9?！　　　?.3　力筋控制應(yīng)力計(jì)算　　　　2.3.1　按照承載力要求拉桿承擔(dān)的拉力的計(jì)算　　鋼筋混凝土構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U加固后，由原來的受彎構(gòu)件變?yōu)槠珘簶?gòu)件。由平衡條件可以得到下?lián)问嚼瓧U軸向拉力作用于被加固構(gòu)件各截面中產(chǎn)生的附加內(nèi)力　　在錨固點(diǎn)和下?lián)吸c(diǎn)之間的區(qū)間　　　　　　　　其中α為拉桿的傾角，C’為錨固點(diǎn)到截面形心之間的距離，為下?lián)吸c(diǎn)到截面形心之間的距離。忽略下?lián)吸c(diǎn)和拉桿的摩擦作用，則N=N’于是加固后截面的內(nèi)力為　　　　其中分別為拉桿引起的附加內(nèi)

6、力，為原構(gòu)件在外荷載作用下的內(nèi)力?！　　　　　」释ㄟ^加固后梁的承載力要求，得到拉桿的軸向力N?！　　　?.3.2　下?lián)问嚼瓧U作用效應(yīng)增量的計(jì)算　　　　方法一、下?lián)问嚼瓧U加固后的梁為一次超靜定結(jié)構(gòu)，可以采用力法計(jì)算：　　　　M1為△N=1時(shí)，被加固粱截面的彎矩，N1i為△N=1時(shí)，被加固梁各段的截面的壓力，Li為被加固梁各段的長(zhǎng)度，Lp為被拉桿的長(zhǎng)度，Mp為新增荷載作用下被加固梁截面的彎矩?！　　　》椒ǘ?、能量變分法計(jì)算力筋應(yīng)力增量：　　體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土簡(jiǎn)直梁時(shí)，除在錨固區(qū)和轉(zhuǎn)向區(qū)內(nèi)，預(yù)應(yīng)力筋與梁均無接觸，因此在受到外荷

7、載作用時(shí)，體外力筋的應(yīng)變與鋼筋混凝土簡(jiǎn)直梁的應(yīng)變?cè)谙嗤砻嫔喜粎f(xié)調(diào)，體外力筋應(yīng)力增量計(jì)算將不同于體內(nèi)束，國(guó)內(nèi)外學(xué)者作了大量的試驗(yàn)研究和分析，總結(jié)出了多種計(jì)算方法。其中，能量變分法計(jì)算體外力筋應(yīng)力增量的公式最為實(shí)用，表達(dá)式如下：　　　　K1——荷載系數(shù)，按下式計(jì)算：K1=△r/2I2h+16/3M；　　K2——體外力筋布筋系數(shù)，按下式計(jì)算：4　　　　Ih——被加固梁的截面慣性矩；　　Ey；Eh——分別為體外力筋和被加固梁的彈性模量；　　α——體外力筋水平段長(zhǎng)度與梁全長(zhǎng)的比值；　　△r——除自重外恒載和設(shè)計(jì)活載的有效集度；　　es

8、；em——分別為梁端錨固點(diǎn)和體外力筋水平段中心至截面形心的距離?！　〉玫健　　　　　?.3.3　力筋預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算　　　　(1)錨固損失　　　　　　(2)彎折點(diǎn)摩擦損失σ12=σcon(1-e-μθ)；　　　　(3)力筋應(yīng)力松弛損失σ13的計(jì)算：由《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJl