混凝土结构梁板加固设计-课件.ppt

1、混凝土结构梁板加固设计加大截面加固法加大截面加固法 增补受拉筋加固法增补受拉筋加固法 预应力加固法预应力加固法 粘贴钢加固法粘贴钢加固法 碳纤维加固法碳纤维加固法n适用情况：适用情况：梁板承载力相差较大且刚度也不满足要求时。加大截面加固法n加固方式：加固方式：三面加厚、两面加厚、单面加厚等n加固效果：加固效果：拉区补浇混凝土，能对补加钢筋起到粘结和保护作用；压区补浇混凝土，增加构件的有效高度，提高构件的抗弯、抗剪承载力，增强构件的刚度。加大截面加固法n叠合构件受力特征叠合构件受力特征加大截面加固法n混凝土应变滞后，钢筋应力超前混凝土应变滞后，钢筋应力超前n加固计算方法加固计算方法加大截面加固法

2、3、承载力计算1、受力特征分析2、使用阶段钢筋应力的计算与控制n承载力计算承载力计算:按现行国家标准混凝土结构设计按现行国家标准混凝土结构设计规范的基本规定，考虑新旧协同工作进行。规范的基本规定，考虑新旧协同工作进行。加大截面加固法混凝土加固结构计算的基本假定：a、截面变形保持平面；b、不考虑混凝土的抗拉强度；c、混凝土轴心受压的应力c与应变c关系为抛物线；d、混凝土轴心非均匀受压时的压力c与应变c关系为抛物线和水平之间组合曲线，e、钢筋应力s与应变s关系为直线和水平线之组合折线；f、加固结构承载能力极限状态，是以截面变形达下列情况之一时：当原混凝土或新加混凝土压应变达混凝土极限变形值c0或c

3、u时；当原钢筋或新加钢筋拉应变达钢筋的极限变形值su时；当混凝土达cu及钢筋达su时。g、受压区混凝土的应力图形可简化为等效的矩形应力图；f、相对界限受压区高度b n构造规定构造规定加大截面加固法n施工要求施工要求适用范围：适用范围：适用于当梁的截面尺寸能满足刚度要求且其抗剪承载力也满足要求，而仅是弯曲抗拉强度不能满足要求，且抗拉钢筋的增补数量不是很大时。加固方法：加固方法：全焊接法全焊接法增补受拉筋加固法：概述半焊接法半焊接法粘结法粘结法试验证明，增补筋相对于梁内原筋存在着应力滞后现象，它会使增补筋的屈服迟于梁内原筋，并且当增补筋屈服时梁内出现较大的变形和裂缝。引起增补筋应力滞后的原因较多，

4、其中主要的是在增补筋受力之前，恒载和未卸除的荷载已在原筋中产生了一定的应力。此外，焊接点处的局部弯曲变形、增补筋的初始平直度、后补混凝土与原梁表面之间的剪切滑移变形，以及扁钢套箍与梁面间的缝隙、锚固处的变形等对增补筋的应力滞后现象都有一定的影响。增补受拉筋加固法：受力特征n焊接点处产生局部弯曲变形：焊接点处产生局部弯曲变形：增大增补筋应力滞后，降低原筋的利用率增补受拉筋加固法：受力特征n承载力计算承载力计算增补受拉筋加固法：截面设计利用已有表格计算时：n使用阶段钢筋应力的计算与控制使用阶段钢筋应力的计算与控制增补受拉筋加固法：截面设计n构造要求构造要求预应力加固法：概述特点：施工简便，而且在基

5、本不增加梁、板截面高度和不影响结构使用空间的条件下，可提高梁、板的抗弯、抗剪承载力和改善其在使用阶段的性能。优点：由于预应力所产生的负弯矩抵消了一部分荷载弯矩，致使梁板的弯矩减小，裂缝宽度缩小甚至完全闭合。基本工艺：在需加固的受拉区段外面补加预应力筋；张拉预应力筋，并将其锚固在梁（板）的端部。预应力加固法：预应力筋张拉n千斤顶张拉法千斤顶张拉法n横向收紧法横向收紧法n竖向张拉法：竖向张拉法：人工竖向、千斤顶竖向n电热张拉法电热张拉法预应力加固法：预应力筋锚固na a、U U型钢板型钢板锚固锚固nb b、高强螺、高强螺栓摩擦栓摩擦-粘结粘结锚固锚固nc c、焊接粘、焊接粘结锚固结锚固nd d、扁

6、担式、扁担式锚固锚固ne e、套箍锚固、套箍锚固预应力加固法：内力分析sincos11XhAMapppxsin11pppAVcos11pppAN在在L1梁段上产生的有效预应力内力梁段上产生的有效预应力内力 在两个支撑点间的在两个支撑点间的L2梁段上，预应梁段上，预应力筋所产生的有效预应力内力为：力筋所产生的有效预应力内力为：pbpppahAM220pVpppAN22预应力加固法：内力分析截面上所受的内力为外荷载引起的内力与预应力引起的内力之差：pMMM0pVVV0pNN 预应力加固法：反拱与挠度计算由于预应力使加固梁产反拱，所以预应力加固可以减小由于预应力使加固梁产反拱，所以预应力加固可以减小

7、梁的挠度梁的挠度。21ffffpa、的计算在张拉前梁上作用着未卸除的荷载，它引起的挠度为 1f1f121485BMLaf b、的计算 pfccpIEB75.0c、的计算 2f B2=(0.7 0.8)EcIc B1=(0.35 0.5)EcIc 1、正截面承载力计算、正截面承载力计算：加固梁截面承载力计算采用等效外荷载法。纵向预应力的存在，使原来的受弯受弯构件构件变为偏心受压构件偏心受压构件(多为大偏心受压构件大偏心受压构件)。可按现行混凝土结构设计规范中的大偏心受压公式验算加固梁的承载力。等效外荷载等效外荷载：指预应力对原梁的作用可用相应的外荷载代替，它们两者对原梁产生的内力（弯矩、剪力及轴

8、力）是等效的。预应力筋内力：预应力筋内力：直接按 计算。con预应力加固法：加固梁承载力计算预应力加固法：加固梁承载力计算 1fc 图 2-4 6 预 应 力 筋 外 露 梁 的 截 面 内 力 sysycAfAfbxfN10012ssycahAfxhbxfNe预应力加固法：加固梁承载力计算2、斜截面承载力计算：、斜截面承载力计算：预应力筋外露的加固梁受力特征如同偏心受压构件，因此加固梁的抗剪承载力较原梁有所提高。元宝式预应力筋元宝式预应力筋puNVV05.0ppconuNAVV05.0sin1直线预应力筋直线预应力筋预应力加固法：张拉量的计算（1）裂缝闭合引起缩短变形影响因素：（2）张拉方法

9、：千斤顶张拉、横向收紧张拉、竖向张拉、电热法张拉 预应力加固法：张拉控制应力张拉控制应力取值依据张拉控制应力取值依据：宜高不宜太高（1）加固梁的受拉钢筋应力都较高，所以在加固结束后预应力筋与梁中原受拉钢筋的应力差要较一般预应力混凝土梁中两种钢筋的应力差小得多。（2）需加固的梁挠度较大、裂缝较宽，因此对加固筋施加的预应力值越高，就可以更多地改善被加固梁的受力状态。取值取值：建议张拉控制力按表3.4取用预应力加固法：预应力损失(1)锚固损失(2)折点摩擦损失:当采用下撑式预应力筋时，在下撑点会产生摩擦阻力使下撑点另一端加固筋的内力小于张拉端的内力，即经折点后，预应力将因折点处的摩擦而降低。(3)钢

10、筋松弛损失(4)混凝土徐变损失：由于加固构件中预应力筋只是受拉钢筋中的一部分，其作用不致抵消与预应力同时作用的外载产生的拉应力。因此可以忽略不计。a、分别绘制在剩余荷载和全部荷载作用下的内力图。预应力加固法：设计步骤b、根据总弯矩M，先按受弯构件核算受压区高度x值，再由x值求出梁跨中截面处须加固筋承担的弯矩M，并用M估计加固筋的截面面积Ap。c、确定张拉控制应力，并计算预应力损失值。d、以张拉控制应力为依据，计算预应力内力。e、将预应力作为外力作用在原梁上，按偏心受压构件验算原梁的正截面承载力。若验算结果不能满足要求，可加大预应力筋的面积重新计算。f、验算梁的斜截面承载力。g、进行预应力效应计

11、算和张拉量计算。预应力加固法：设计步骤粘贴钢板加固法：概述粘贴钢板加固法粘贴钢板加固法：用胶粘剂将钢板贴在构件外部的一种加固方法。胶粘剂：胶粘剂：通常是以环氧树脂为基料，再加入适量的固化剂、增韧剂、增塑剂配制而成的所谓“结构胶”。粘贴钢板加固法：优势1、胶粘剂硬化的时间快，施工周期短，施工时不必停产或少停产。2、工艺简单，可以不动明火，对防火要求高的车间特别适用。3、粘结剂的强度高于混凝土本体强度，可以使加固与原构件形成一个整体，受力较均匀，不会在混凝土中产生应力集中现象4、粘贴钢板所占的空间小，几乎不增加被加固构件的断面尺寸和重量，不影响房屋的使用净空，不改变构件的外形。5、经粘贴钢板加固梁

12、的开裂荷载可得到较大幅度的提高，对提高梁的抗裂性远比原梁内的钢筋有效。6、粘贴钢板加固的梁的抗弯刚度得到提高，挠度减小。7、加固梁的截面承载力得到提高。粘贴钢板加固法：破坏特征破坏特征破坏特征：试验表明，粘贴钢板加固梁破坏时，粘贴在梁底的钢板可以达到屈服强度。在适筋范围内，随着荷载的增加，加固梁在钢板和梁中原筋屈服后因混凝土被压碎而破坏。注意注意：若钢板端部与混凝土撕脱，则此类加固梁破坏时，粘贴于梁底的钢板未达到屈服强度，没有明显的预兆，端头钢板突然被撕脱，致使梁中原筋应力突增，很快进入强化阶段而脆性破坏。粘贴钢板加固法：钢板撕脱原因粘结钢板与埋在混凝土中的钢筋相比，受力较为不利。钢板的拉力仅

13、靠单面的粘结应力来平衡。钢板的合力与粘结应力不在一条线上，它们形成一个力偶，有使钢板产生与梁的弯曲方向相反的变形，起着剥离钢板的作用。粘结层处于不利的剪拉复合应力状态下工作。钢板端头缺少与混凝土的锚固措施。胶粘剂质量和施工工艺影响粘结效果。粘贴钢板加固法：粘贴钢板应力滞后粘贴钢板在以后的受力过程中存在着应力滞后现象，因为一般是在不卸载的情况下进行加固的，原梁中的钢筋中已有一定的应力存在，而所粘贴的钢板仅在后加荷载作用下产生应力。因此，当原筋屈服时钢板往往尚未屈服，而当钢板屈服时加固梁的挠度及裂缝会发展得很快。粘贴钢板加固法：受弯构件正截面加固计算当考虑二次受力影响时，应按构件加固前的初始受力情

14、况，确定粘贴钢板的滞后应变在达到受弯承载能力极限状态前，外贴钢板与混凝土之间不致出现粘结剥离破坏一、计算假定：钢板应力 取等于拉应变 与弹性模量 的乘积sppspE构件达到受弯承载能力极限状态时，外贴钢板的拉应变应 按截面应变保持平面的假设确定；sp粘贴钢板加固法：受弯构件正截面加固计算二、加固后相对界限受压区高度确定：粘贴钢板加固法：受弯构件正截面加固计算二、承载力计算受力图：粘贴钢板加固法：受弯构件正截面加固计算三、计算公式：)()()2(0000001hhAfhAfahAfxhbxfMsyspspsycusp000001spspsysyspspcAfAfAfAfbxfspspspcucu

15、spEfxh/8.00,2ax 锚固粘结长度计算锚固粘结长度计算：锚固粘结长度，是指原梁在不需要加固的截面以外粘贴钢板延伸长度。若钢板粘结长度无法满足上式要求，可在钢板的端部锚固区粘结U形箍板，也可在钢板端锚固区增设膨胀螺栓的办法加强锚固。spbdspspsptftfl170/粘贴钢板加固法：受弯构件正截面加固计算粘贴钢板加固法：受弯构件斜截面加固计算一、加固相关规定：粘贴钢板加固法：受弯构件斜截面加固计算二 斜截面计算公式粘贴钢板加固法：施工工艺流程图碳纤维加固法：适用范围1、本方法适用于钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固。本方法不适用于素混凝土构件，包括纵向受力钢筋配筋率

16、低于现行国家标准混凝土结构设计规范 GB 50010规定的最小配筋率的构件加固。2、被加固的混凝土结构构件，其现场实测混凝土强度等级不得低于C15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5MPa。3、外贴纤维复合材加固钢筋混凝土结构构件时，应将纤维受力方式设计成仅承受拉应力拉应力作用。碳纤维加固法：设计计算指标碳纤维加固法：设计计算指标碳纤维加固法：计算假定碳纤维加固法：相对界限受压区高度的限定限定纤维的限定纤维的“最大加固量最大加固量”碳纤维加固法：计算公式碳纤维加固法：斜截面加固示意图碳纤维加固法1 表面处理：去除多余附属物以及油渍，处理凹凸表面，将直角部分打磨成圆弧（R20mm）2 底涂、找平作业：保持施工面干燥以及施工环境符合要求，均匀涂抹底层树脂，当底层树脂干燥在准备粘贴碳纤维部位不平整的地方填补找平树脂。3 涂下层浸渍树脂：当找平树脂干燥，在粘贴碳纤维部位均匀涂抹浸渍树脂。4 粘贴碳纤维：按照加固图纸粘贴碳纤维片材，以滚筒挤压碳纤维片，使其与下层浸渍树脂充分结合并挤出气泡。若有间隙或气泡应顺丝方向切开碳纤维片，注入浸渍树脂并压平。5 涂上层浸渍树脂：在碳纤维片粘贴完毕后，立即均匀涂抹浸渍树脂。6 多层粘贴时重复 3-5 的步骤。7 表面处理：包括防火处理、饰面处理等 图图 2-78 碳碳纤纤维维加加固固施施工工工工序序