混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造

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1、第六章第六章 混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造6-16-1加固的一般原則加固的一般原則1)加固方案的總體效應(yīng)原則加固方案的總體效應(yīng)原則;2)材料選用和強(qiáng)度取值原則材料選用和強(qiáng)度取值原則3)荷載計(jì)算原則荷載計(jì)算原則 4)承載力驗(yàn)算原則承載力驗(yàn)算原則 5)承載力驗(yàn)算原則承載力驗(yàn)算原則 混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造6-2加固方法及其選擇加固方法及其選擇 l 增大截面法增大截面法 優(yōu)點(diǎn)：提高構(gòu)件的承載力，提高截面剛度，改善正優(yōu)點(diǎn)：提高構(gòu)件的承載力，提高截面剛度，改善正 常使用階段的性能。常使用階段的性能。缺點(diǎn)：減小使用空間，增加結(jié)構(gòu)自重。缺點(diǎn)：減小使用空間，增加結(jié)構(gòu)自重。適用：適用

2、于有空間余量的多種結(jié)構(gòu)。適用：適用于有空間余量的多種結(jié)構(gòu)。l外包鋼加固法外包鋼加固法 優(yōu)點(diǎn)：同增大截面法且基本不減小空間，增加結(jié)優(yōu)點(diǎn)：同增大截面法且基本不減小空間，增加結(jié) 構(gòu)的延性。構(gòu)的延性。缺點(diǎn)：用鋼量大，維護(hù)費(fèi)用高；需作防腐處理。缺點(diǎn)：用鋼量大，維護(hù)費(fèi)用高；需作防腐處理?；炷两Y(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造6-2加固方法及其選擇加固方法及其選擇 預(yù)應(yīng)力加固法預(yù)應(yīng)力加固法 優(yōu)點(diǎn)：消除或減緩后加結(jié)構(gòu)的應(yīng)力滯后現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)：消除或減緩后加結(jié)構(gòu)的應(yīng)力滯后現(xiàn) 象，減小原構(gòu)件的撓度和裂縫寬象，減小原構(gòu)件的撓度和裂縫寬 度，甚至可使裂縫完全閉合。度，甚至可使裂縫完全閉合。缺點(diǎn)：施工較復(fù)雜缺點(diǎn)：施工較復(fù)雜。

3、改變受力體系加固法改變受力體系加固法 優(yōu)點(diǎn)：可明顯地改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提優(yōu)點(diǎn)：可明顯地改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提 高結(jié)構(gòu)的承載力和剛度。高結(jié)構(gòu)的承載力和剛度。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)要求高，施工風(fēng)險(xiǎn)較大缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)要求高，施工風(fēng)險(xiǎn)較大?；炷两Y(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造6-2加固方法及其選擇加固方法及其選擇 外粘纖維加固法外粘纖維加固法 優(yōu)點(diǎn)：在局部實(shí)施加固，工程量小且施工優(yōu)點(diǎn)：在局部實(shí)施加固，工程量小且施工 方便，提高承載力的效果也較明顯。方便，提高承載力的效果也較明顯。缺點(diǎn)：施工工藝要求高，膠水的耐久性尚缺點(diǎn)：施工工藝要求高，膠水的耐久性尚 有待考驗(yàn)。有待考驗(yàn)。混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造

4、6-3混凝土水平結(jié)構(gòu)混凝土水平結(jié)構(gòu)(梁板結(jié)構(gòu)梁板結(jié)構(gòu))的加固(1)梁板結(jié)構(gòu)的破壞特征梁板結(jié)構(gòu)的破壞特征 正截面破壞正截面破壞 斜截面破壞斜截面破壞少筋破壞少筋破壞()適筋破壞適筋破壞()超筋破壞超筋破壞()彎剪裂縫為主彎剪裂縫為主(適筋適筋)斜剪裂縫為主斜剪裂縫為主(超筋超筋)斜拉裂縫為主斜拉裂縫為主(少筋少筋)混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造6-3混凝土水平結(jié)構(gòu)混凝土水平結(jié)構(gòu)(梁板結(jié)構(gòu)梁板結(jié)構(gòu))的加固(2)預(yù)應(yīng)力加固方法預(yù)應(yīng)力加固方法 1)體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的概念體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的概念 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以有三種不同的理解：對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以有三種不同的理解：預(yù)加應(yīng)力使混凝土由脆

5、性材料成為彈性材料；預(yù)加應(yīng)力使混凝土由脆性材料成為彈性材料；（便于彈性分析）（便于彈性分析）預(yù)加應(yīng)力充分發(fā)揮了高強(qiáng)鋼材的作用，使其與混預(yù)加應(yīng)力充分發(fā)揮了高強(qiáng)鋼材的作用，使其與混凝土共同工作；（強(qiáng)度理論）凝土共同工作；（強(qiáng)度理論）預(yù)加應(yīng)力平衡或轉(zhuǎn)移了結(jié)構(gòu)外荷載。預(yù)加應(yīng)力平衡或轉(zhuǎn)移了結(jié)構(gòu)外荷載。n平衡荷載的設(shè)計(jì)概念平衡荷載的設(shè)計(jì)概念 混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造梁內(nèi)配有預(yù)應(yīng)力筋，其線(xiàn)型符合拋物線(xiàn)方程梁內(nèi)配有預(yù)應(yīng)力筋，其線(xiàn)型符合拋物線(xiàn)方程:其中其中f為拋物線(xiàn)的矢高，為拋物線(xiàn)的矢高，x為計(jì)算截面離梁左端的距離。為計(jì)算截面離梁左端的距離。n平衡荷載的設(shè)計(jì)概念平衡荷載的設(shè)計(jì)概念 混凝土結(jié)構(gòu)加固

6、與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造預(yù)加力預(yù)加力Np對(duì)梁截面產(chǎn)生的彎矩也是拋物線(xiàn)形的，即對(duì)梁截面產(chǎn)生的彎矩也是拋物線(xiàn)形的，即:對(duì)對(duì)x求導(dǎo)可得由求導(dǎo)可得由M引起的等效荷載引起的等效荷載w，即，即:式中負(fù)號(hào)表示式中負(fù)號(hào)表示w作用方向朝上。作用方向朝上。設(shè)各截面預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)加力設(shè)各截面預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)加力Np相等，并設(shè)相等，并設(shè)e（=y)為預(yù)應(yīng)為預(yù)應(yīng)力鋼筋至梁截面形心的偏心矩力鋼筋至梁截面形心的偏心矩 n平衡荷載的設(shè)計(jì)概念平衡荷載的設(shè)計(jì)概念 混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造 如果梁上作用的均布荷載值如果梁上作用的均布荷載值q與與w相等，則該荷載將全部被相等，則該荷載將全部被預(yù)加力所平衡，由此，稱(chēng)為預(yù)加力所

7、平衡，由此，稱(chēng)為平衡荷載法平衡荷載法。若若q=w,梁演變?yōu)槭艿剿捷S力梁演變?yōu)槭艿剿捷S力Np作用的軸心受壓構(gòu)件。作用的軸心受壓構(gòu)件。若若qw,梁演變?yōu)槭芩捷S力梁演變?yōu)槭芩捷S力Np作用的偏心受壓構(gòu)件作用的偏心受壓構(gòu)件.n轉(zhuǎn)移荷載的設(shè)計(jì)概念轉(zhuǎn)移荷載的設(shè)計(jì)概念 轉(zhuǎn)移荷載的概念認(rèn)為預(yù)加力除了一部分用于平衡外荷載，轉(zhuǎn)移荷載的概念認(rèn)為預(yù)加力除了一部分用于平衡外荷載，其余部分力作為新引入的荷載作用于結(jié)構(gòu)端部。其余部分力作為新引入的荷載作用于結(jié)構(gòu)端部。n轉(zhuǎn)移荷載的設(shè)計(jì)概念轉(zhuǎn)移荷載的設(shè)計(jì)概念 混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造n轉(zhuǎn)移荷載的設(shè)計(jì)概念轉(zhuǎn)移荷載的設(shè)計(jì)

8、概念 當(dāng)當(dāng)Ppres=P時(shí)，混凝土受彎構(gòu)件就成為兩端鉸支的時(shí)，混凝土受彎構(gòu)件就成為兩端鉸支的軸壓構(gòu)件，荷載的形式和傳遞路徑被完全改變了。軸壓構(gòu)件，荷載的形式和傳遞路徑被完全改變了。轉(zhuǎn)移荷載的概念不僅保留了平衡荷載概念中通過(guò)預(yù)轉(zhuǎn)移荷載的概念不僅保留了平衡荷載概念中通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋的作用，將外荷載的作用相抵消一部分，改變結(jié)應(yīng)力筋的作用，將外荷載的作用相抵消一部分，改變結(jié)構(gòu)受力形式的基本點(diǎn)，同時(shí)指出了預(yù)應(yīng)力筋改變了外荷構(gòu)受力形式的基本點(diǎn)，同時(shí)指出了預(yù)應(yīng)力筋改變了外荷載的傳遞路徑，將跨中的部分荷載轉(zhuǎn)移至兩端的本質(zhì)。載的傳遞路徑，將跨中的部分荷載轉(zhuǎn)移至兩端的本質(zhì)。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在加固工程中具有鮮明的特色，體

9、外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在加固工程中具有鮮明的特色，有著其它加固方式所沒(méi)有的減小或消除裂縫及撓度的有著其它加固方式所沒(méi)有的減小或消除裂縫及撓度的作用。作用。2）預(yù)應(yīng)力加固法的工藝）預(yù)應(yīng)力加固法的工藝 混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造千斤頂張拉法千斤頂張拉法 與普通預(yù)應(yīng)力筋張拉方式一致；與普通預(yù)應(yīng)力筋張拉方式一致；橫向收緊法橫向收緊法豎向收緊法豎向收緊法 張拉方式張拉方式人工橫向收緊法張拉預(yù)應(yīng)力人工橫向收緊法張拉預(yù)應(yīng)力1-原梁；原梁；2-加固筋；加固筋；3-U形螺絲；形螺絲；4-撐桿；撐桿；5-高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造a-豎向收緊張拉；豎向收緊張拉；b-豎向頂撐張拉豎

10、向頂撐張拉1-原梁；原梁；2加固筋；加固筋；3-收緊螺栓；收緊螺栓；4-鋼板；鋼板；5-高強(qiáng)螺栓；高強(qiáng)螺栓；6-頂撐螺絲；頂撐螺絲；7-上鋼板；上鋼板；8-下鋼板下鋼板預(yù)應(yīng)力筋的錨固預(yù)應(yīng)力筋的錨固混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造1）U形形鋼鋼板板錨錨固；固；2）高）高強(qiáng)強(qiáng)度螺栓摩擦度螺栓摩擦粘粘結(jié)錨結(jié)錨固；固；3）焊焊接接錨錨固；固；4）扁擔(dān)式）扁擔(dān)式錨錨固；固；5）套箍）套箍錨錨固；固；6）利用原結(jié)構(gòu)錨固）利用原結(jié)構(gòu)錨固混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造預(yù)應(yīng)力筋錨固方法示意圖預(yù)應(yīng)力筋錨固方法示意圖aU形鋼板錨固；形鋼板錨固；b高強(qiáng)度螺栓摩擦高強(qiáng)度螺栓摩擦粘結(jié)錨固；粘結(jié)錨固；c焊

11、接錨固；焊接錨固；d扁擔(dān)式錨扁擔(dān)式錨固；固；e套箍錨固。套箍錨固。1原梁；原梁；2加固筋；加固筋；3上鋼板；上鋼板；4下鋼板（棒）；下鋼板（棒）；5焊焊接；接；6螺栓；螺栓；7外拉式千斤頂；外拉式千斤頂；8錨接接頭；錨接接頭；9高強(qiáng)螺栓高強(qiáng)螺栓3)體外預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件截面的受力特性體外預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件截面的受力特性l構(gòu)件受力特性構(gòu)件受力特性 二次效應(yīng)二次效應(yīng):當(dāng)構(gòu)件受荷載作用產(chǎn)生變形后，體外預(yù)應(yīng)力筋在當(dāng)構(gòu)件受荷載作用產(chǎn)生變形后，體外預(yù)應(yīng)力筋在錨固端與轉(zhuǎn)向塊之間仍保持直線(xiàn)，因此構(gòu)件的形心線(xiàn)與力錨固端與轉(zhuǎn)向塊之間仍保持直線(xiàn)，因此構(gòu)件的形心線(xiàn)與力筋之間的距離會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為二次效應(yīng)。筋之間的距離

12、會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為二次效應(yīng)?；炷两Y(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造體外體外預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力筋偏心距力筋偏心距 二次效應(yīng)是一個(gè)十分復(fù)雜的受力過(guò)程，要想準(zhǔn)確地計(jì)算很二次效應(yīng)是一個(gè)十分復(fù)雜的受力過(guò)程，要想準(zhǔn)確地計(jì)算很困難，因此，在實(shí)際工程中一般不從設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)考慮二次效困難，因此，在實(shí)際工程中一般不從設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)考慮二次效應(yīng)的影響。應(yīng)的影響?；炷两Y(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造正截面承載力計(jì)算正截面承載力計(jì)算 為受壓區(qū)混凝土截面對(duì)受拉區(qū)鋼筋合力點(diǎn)的靜矩為受壓區(qū)混凝土截面對(duì)受拉區(qū)鋼筋合力點(diǎn)的靜矩 參照無(wú)粘參照無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)結(jié)預(yù)應(yīng)力我國(guó)力我國(guó)無(wú)粘無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)結(jié)預(yù)應(yīng)力混

13、凝土力混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)技構(gòu)技術(shù)規(guī)術(shù)規(guī)程程（JGJ/T92-93）規(guī)規(guī)定了其定了其應(yīng)應(yīng)力力設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值按受彎構(gòu)件跨高比按受彎構(gòu)件跨高比 實(shí)際實(shí)際上，加固工程中的體外上，加固工程中的體外預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力筋往往達(dá)不到其屈服力筋往往達(dá)不到其屈服強(qiáng)強(qiáng)度，所以其度，所以其設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值 應(yīng)取其實(shí)際應(yīng)力值參與截面平衡條應(yīng)取其實(shí)際應(yīng)力值參與截面平衡條件，即：件，即：混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造正截面承載力計(jì)算正截面承載力計(jì)算。及及綜綜合配筋指合配筋指標(biāo)標(biāo)來(lái)確定。來(lái)確定。對(duì)對(duì)35，且，且0.45的構(gòu)件，的構(gòu)件，對(duì)對(duì) 35，且，且 0.45的構(gòu)件，的構(gòu)件，而而為配筋綜合指標(biāo)為配筋綜合指標(biāo)混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造混凝土結(jié)構(gòu)加固與改造斜截面承載力計(jì)算斜截面承載力計(jì)算對(duì)于直線(xiàn)型外露的預(yù)應(yīng)力加固筋，則有：對(duì)于直線(xiàn)型外露的預(yù)應(yīng)力加固筋，則有：式中：式中：原梁的斜截面抗剪承原梁的斜截面抗剪承載載力；力；預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力力產(chǎn)產(chǎn)生的生的縱縱向作用力。向作用力。預(yù)應(yīng)力加固筋為元寶式布設(shè)，斜直線(xiàn)段預(yù)應(yīng)力筋相預(yù)應(yīng)力加固筋為元寶式布設(shè)，斜直線(xiàn)段預(yù)應(yīng)力筋相當(dāng)于普通混凝土梁中的彎起筋，則有：當(dāng)于普通混凝土梁中的彎起筋，則有：預(yù)應(yīng)力筋與原梁澆筑為一體的加固梁預(yù)應(yīng)力筋與原梁澆筑為一體的加固梁