混凝土加固设计.ppt

混凝土加固设计混凝土加固设计基本原则混凝土结构梁、板加固设计混凝土结构柱加固设计混凝土加固设计基本方法1混凝土结构梁板加固设计加大截面加固法 增补受拉筋加固法 预应力加固法 粘贴钢加固法 碳纤维加固法2混凝土结构柱加固设计加大截面法加固混凝土柱外包钢加固混凝土柱 置换法加固混凝土柱 31、荷载取值要求对加固混凝土结构上的作用应进行实地调查，其取值应按现行国家标准建筑结构荷载规范规定取值。国家规范未作规定的永久荷载，应实测抽样（不少于5个）确定，以其平均值1.1倍作为该荷载的标准值。混凝土加固设计基本原则42、加固结构的承载力验算原则（1）结构的计算简图应根据结构上的作用或实际受力状况确定。（2结构的计算截面积，应采用实际有效截面积，并考虑结构在加固时实际受力程度及加固部分的应变滞后特点，以及加固部分与原结构协同工作程度。（3）验算时，应考虑实际荷载偏心、结构变形、温度作用等造成的附加力。（4）加固后使结构重量加大时，尚应对被加固的相关结构及建筑物基础进行验算。混凝土加固设计基本原则53、混凝土结构加固的注意事项（1）对于高温、腐蚀、冻融、振动、地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏，应在加固设计中提出相应的处理对策后再进行加固。（2）结构的加固应综合考虑其经济效果。尽量不损伤原结构，并保留其具有利用价值的结构构件，避免不必要的拆除或更换。（3）加固施工过程中，若发现原结构或相关工程隐蔽部位构造有严重缺陷时，应立即停止施工，会同加固设计者提出有效措施进行处理后方能继续施工。（4）对于可能出现倾斜、开裂或倒塌等不安全因素的房屋，在加固施工前，应采取临时措施以防止不安全事故发生。混凝土加固设计基本原则6混凝土结构加固设计方法加大截面加固法 增补受拉筋加固法 采取增大混凝土结构或构筑物截面面积，以提高其承载力和满足正常使用 7混凝土结构加固设计方法预应力加固法 用预应力筋对建筑物的梁或板进行加固的方法8混凝土结构加固设计方法粘贴钢加固法 外包钢加固法 用胶粘剂将钢板贴在构件外部的一种加固方法 在梁柱的四周包以型钢的一种加固方法 碳纤维加固法用胶粘剂将碳纤维贴在构件外部的一种加固方法9n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：三面加厚、两面加厚、单面加厚等n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。10加大截面加固法11n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12n加固计算方法加大截面加固法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13n承载力计算: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。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cu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 14n构造规定加大截面加固法n施工要求15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：全焊接法增补受拉筋加固法：概述半焊接法粘结法16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，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17n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18n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：19n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20预应力加固法：概述特点：施工简便，而且在基本不增加梁、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。21预应力加固法：预应力筋张拉n千斤顶张拉法n横向收紧法n竖向张拉法：人工竖向、千斤顶竖向n电热张拉法22预应力加固法：预应力筋锚固na、U型钢板锚固nb、高强螺栓摩擦-粘结锚固nc、焊接粘结锚固nd、扁担式锚固ne、套箍锚固23预应力加固法：内力分析在L1梁段上产生的有效预应力内力 在两个支撑点间的L2梁段上，预应力筋所产生的有效预应力内力为：24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：25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梁的挠度。a、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 b、的计算 c、的计算 B2=(0.7 0.8)EcIc B1=(0.35 0.5)EcIc 262024/4/21 周日271、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，使原来的受弯构件变为偏心受压构件(多为大偏心受压构件)。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：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、剪力及轴力）是等效的。预应力筋内力：预应力筋内力：直接按 计算。预应力加固法：加固梁承载力计算28预应力加固法：加固梁承载力计算29预应力加固法：加固梁承载力计算2、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。元宝式预应力筋直线预应力筋30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：千斤顶张拉、横向收紧张拉、竖向张拉、电热法张拉 31预应力加固法：张拉控制应力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。32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。33a、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。34e、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、进行预应力效应计算和张拉量计算。预应力加固法：设计步骤35粘贴钢板加固法：概述粘贴钢板加固法：用胶粘剂将钢板贴在构件外部的一种加固方法。胶粘剂：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”。36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。37粘贴钢板加固法：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：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。38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。39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。40粘贴钢板加固法：加固计算一、受弯构件受拉区粘贴钢板加固的计算 承载力计算 41粘贴钢板加固法：加固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。当取应力分布系数为2时，受拉钢板在其加固点外的锚固粘结长度按下式确定：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。42粘贴钢板加固法：加固计算二、斜截面受剪承载力加固 并满足 43粘贴钢板加固法：加固计算三、受弯构件受压区粘贴钢板加固的计算 受压区高度承载力44粘贴钢板加固法：施工工艺流程图45碳纤维加固法46n作用：提高承载力，降低柱长细比，提高柱子的刚度。加大截面法加固混凝土柱：概述n加固方式：四周外包、两面加厚、单面加厚等n受力特征：加固时原柱存在一定的压缩变形，且其已完成收缩和徐变，导致新加部分的应力、应变滞后于原柱的应力、应变。n构造及施工要求：47加大截面法加固混凝土柱：承载力计算1、轴心受压构件加固 加固部分与原构件协同工作时，混凝土和钢筋强度利用系数，近似取=0.8，当有充分试验根据时，可适当调整。其正截面承载力应按下列公式计算48n偏压构件n以双面加固大偏压柱为例加大截面法加固混凝土柱：承载力计算49n优点：构件截面尺寸增加不多，但构件的承载力却可以较大幅度提高。外包钢加固混凝土柱：概述n类别：湿式和干式外包钢法。n湿式外包钢法：外包型钢与柱混凝土间以乳胶水泥粘贴或以环氧树脂化学灌浆等方法粘结时称为湿式外包钢加固。n干式外包钢法：外包钢与柱混凝土间无粘结，或虽填塞有水泥砂浆仍不能确保结合面剪力有效传递50n计算：可按整截面计算，但对外包型钢的强度设计值应予以折减，忽略后浇层混凝土的作用。（1）截面刚度外包钢加固混凝土柱：湿式外包钢设计（2）承载力计算51外包钢加固混凝土柱：干式外包钢设计干式外包钢构架的变形与原柱的变形并不协调，因此原柱和外包钢构架是可看做各自独立的承担外力的结构。计算时首先应将外力按各自的刚度分配给外包钢构架和原柱，然后验算原柱的承载力，最后设计钢构架。钢构架设计同钢结构格构柱。52适用范围：受火灾或因施工错误等原因引起混凝土柱的强度下降，承载力不足需加固，不宜增大柱子尺寸，或只需要进行局部加固时采用。置换法加固混凝土柱532024/4/21 周日54