钢筋混凝土受弯构件承载力加固资料.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,6.1,钢筋混凝土梁、板承载力不足的原因及表现,梁、板承载力不足，是指梁、板的承载力不能满足预定的或希望的承载能力的要求，必须进行补强加固，才能保证构件的安全使用。,承载力不足的外观表现是构件的,挠度偏大，裂缝过宽、过长，钢筋严重锈蚀或受压区混凝土有压坏迹象,等。,6.1.1,梁、板承载力不足的原因,施工方面原因,设计方面原因,其他因素：,(1),地基的不均匀下沉，给梁带来附加应力。,(2),采用不成熟的构件。,(3),构件形式带来的影响。,(4),构件耐久性不足，导致钢筋严重锈蚀，甚至锈断，严重影响承载力。,（,5,）钢筋锚固不足、搭接长度不够、焊接不牢，以及荷载的突然作用等等。,6.1.2,正截面破坏特征,试验观测发现，钢筋混凝土梁、板等受弯构件的裂缝出现，荷载常为极限荷载的,15%,25%,。,对于适筋梁，在开裂以后，随着荷载的增加出现良好的塑性特征，并在梁破坏前，钢筋经历了较大的塑性伸长，给人以明显的预兆。,但是，当实际配筋量大于计算值时，造成实际上的超筋梁。超筋梁的破坏始自受压区，破坏时钢筋尚未达到屈服强度，挠度不大。超筋梁的破坏是突然的，没有明显的预兆。,尽管规范规定不允许设计少筋梁，但由于施工中发生钢筋数量搞错、钢筋错位（如雨篷中上部钢筋错位至下部）等情况，造成实际上的少筋梁。少筋梁的破坏也是突然发生的。,在加固之前，首先应区分原梁是适筋梁还是超筋梁或少筋梁。,如果是,少筋梁,，必须进行加固。加固方法选用本章所述的在,拉区加筋,的方法。,如果是,适筋梁,，则可根据,裂缝宽度、构件挠度和钢筋应力,来判定是否进行加固。裂缝宽度与钢筋应力之间基本呈线性关系，裂缝愈宽，裂缝处钢筋应力越高。,规范给出了在使用阶段钢筋应力的计算公式,s,=M/0.87h,0,A,S,式中,M,作用在构件上的实际弯矩；,A,S,实际纵向钢筋的截面面积；,h,0,梁截面的有效高度。,一般认为当,s,0.8f,y,时，应当进行承载力加固。适筋梁的承载力加固方法，可选用本章所述的各种方法，但当采用在,拉区增加钢筋,的方法加固时应注意加筋后,不致成为超筋梁,。,如果是,超筋梁,，由于在受拉区进行加筋补强不起作用，因此必须采用,加大受压区截面,的办法或采用,增设支点,的办法进行加固。,6.1.3,斜截面破坏特征,梁的斜截面抗剪试验表明，斜裂缝始自两种情况：,一种是在构件的受拉边缘首先出现,垂直裂缝,，然后在弯矩和剪力的共同作用下斜向发展；,另一种是,腹剪斜裂缝,。对于,T,形、,I,形等腹板较薄的梁，常在梁腹部中和轴附近首先出现这类斜裂缝，然后随着荷载的增加，分别向梁顶和梁底斜向伸展。,箍筋配置的数量,，对梁的剪切破坏形态和抗剪承载力有着很大的影响。,箍筋的数量,当,箍筋的数量适当时,，斜裂缝出现后由于箍筋的受力，限制了斜裂缝的开展，使荷载仍能有较大的增长。当荷载增加到某一数值时，会在几根斜裂缝中形成,1,根主要的斜裂缝,(,称为“临界斜裂缝”,),。临界斜裂缝形成后，梁还能继续增加荷载。当与临界斜裂缝相交的箍筋屈服后，箍筋不再能控制斜裂缝的开展，致使截面压区混凝土在剪压作用下达到极限强度而发生剪切破坏。因此，,斜截面的抗剪承载力，主要取决于混凝土强度、截面尺寸和配箍数量。另外，剪跨比和纵筋配筋率对斜截面抗剪承载力也有一定的影响。,当箍筋配置,数量过多时,(,尤其对于薄腹梁,),，箍筋有效地制约了斜裂缝的扩展，因而出现了多条大致相互平行的斜裂缝，把腹板分割成若干个倾斜受压的棱柱体。最后，在箍筋未达到屈服的情况下，梁腹斜裂缝间的混凝土由于主压应力过大而发生斜压破坏，因此，这种梁的抗剪承载力是由构,件截面尺寸及混凝土强度,所决定。,当箍筋的,配置数量过少,时，斜裂缝一旦出现，箍筋承担不了原来由混凝土所负担的拉力，箍筋应力立即达到并超过屈服点，并产生脆性的斜拉破坏。,混凝土加固的依据,6.2,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，称为预应力加固法。,这种方法不仅具有施工简便的特点，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。,6.2.1,预应力加固工艺,(1),在需加固的受拉区段外面补加预应力筋；,(2),张拉预应力筋，并将其锚固在梁,(,板,),的端部。,6.2.1.1,预应力筋张拉,通常，加固梁的预应力筋裸置于梁体之外，所以预应力张拉亦是在梁体之外进行的。张拉的方法有多种，常用的有：,（,1,）千斤顶张拉法,千斤顶张拉法是使用千斤顶在预应力筋的端部进行张拉并锚固的方法。,（,2,）横向收紧法,横向收紧法的工艺如下,:,将加固筋的两端锚固在原梁上，加固筋可为弯折的下撑式，也可为直线式；,每隔一定距离用撑杆,(,角钢或粗钢筋,),撑在两根加固筋之间；,在撑杆间设置,U,形螺丝，把两根加固筋横向收紧拉拢，即在其中建立了预应力。,（,3,）竖向张拉法,它包括,人工竖向张拉法和千斤顶竖向张拉法,两种。,其中图,6.3(a),所示为人工竖向收紧张拉,，带钩的收紧螺栓,3,在穿过带加强肋的钢板,4,后，被勾在加固筋,2,上,(,拉杆的初始形状可以是直线的，亦可以是曲线形的,),，当拧动收紧螺栓的螺帽时，加固筋即向下移动，由直变曲或增加曲度，从而建立了预应力；,图,6.3(b),为人工竖向顶撑张拉,，图中,7,为固定在梁底面的上钢板，,8,为焊接在加固筋上的下钢板（其上焊有螺母），当拧动顶撑螺丝,6,时，上下钢板的距离变大，迫使加固筋下移，从而建立了预应力。,千斤顶竖向张拉法,加固工艺为：,加固筋被定位后，将其两端锚固在锚板上；,用带钩的张拉架将千斤顶,4,挂在加固筋上,(,千斤顶的端部带有斜形楔块,),；,启动千斤顶，将加固筋拉离支座。待张拉达到要求后，即在加固筋与支座间的缝隙内嵌入钢垫板即可。,（,4,）电热张拉法,电热张拉法的工艺为：对加固筋通以低电压的大电流，使加固筋发热伸长，伸长值达到要求后切断电流，并立即将两端锚固。随后，加固筋恢复到常温而产生收缩变形，在加固筋中建立了预应力。,6.2.1.2,预应力筋锚固,（,1,）,U,形钢板锚固,首先将原梁端部的混凝土保护层凿去，并涂以环氧砂浆，然后把与梁同宽,U,形钢板卡在环氧砂浆上，再将加固筋焊接或锚接,U,形钢板的两侧。,（,2,）高强螺栓摩擦,粘结锚固,在梁及钢板上钻出与高强螺栓相同直径的孔，然后在钢板和梁上涂一层环氧砂浆，用高强螺栓将钢板压在原梁上，以产生摩擦力和黏结力，最后将预应力筋锚固在钢板上，或直接焊接在钢板上。,（,3,）焊接粘结锚固,（,4,）扁担式锚固,在原梁的受压区增设钢板托套，把加固筋锚固或焊接在钢板托套上。施工时，钢板托套用环氧砂浆年节在原梁上，以防止其滑动。,（,5,）利用原预埋件锚固,（,6,）套箍锚固,套箍锚固是把型钢作成的刚框嵌套在原梁上，并将预应力筋锚固在钢框上的一种锚固方法。施工时，先除去钢框处的混凝土保护层，并用环氧砂浆黏结钢框。,6.2.2,预应力加固梁承载力计算,正截面抗弯承载力计算,预应力加固梁的截面承载力计算方法因加固工艺不同可分为两种：一种为等效外荷载法；另一种为同一般预应力混凝土梁一样的承载力计算方法。,（,1,）预应力筋外露的加固梁,对于加固结束后预应力筋裸露在体外工作的加固梁，预应力筋仅仅在锚固点及支撑点与原梁相接触。当梁随外荷载增加而发生挠曲时，梁中原筋亦随原梁曲率的增加而伸长，但预应力筋与梁中原筋的变形不同，它只与支撑点和锚固点处梁的变位有关。预应力筋的应力增量随荷载的增长率远没有梁中的原筋大,(,仅为,18%,35%),。由于这种变形不协调的存在，对这类加固梁截面承载力计算采用等效外荷载法。,所谓等效外荷载,是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。加固梁在承载力计算时，,把预应力作为外荷载等效地作用于原梁上,，然后按原梁尺寸及原梁的配筋情况来验算原梁的承载力。,内力的影响将变得更小。为方便计算，在设计中可不必具体预应力筋的应力应等于张拉结束后的应力与后加荷载引起的应力增量之和。但这种应力增量实际上是较小的，且每增加单位荷载的应力增长值近乎一致，它对预应力筋应力影响不大。当采用高强度预应力筋时，由于预应力筋的面积较小，则对总的预应力计算预应力筋应力增量，,预应力筋内力直接按,con,计算。,(,估算,),它虽略高于张拉结束后预应力筋的应力值，但却是偏于安全的。,由于纵向预应力,N,p,的存在，使原来的受弯构件变为偏心受压构件，并且它们多为大偏心受压构件，可按规范中的,大偏心受压公式验算加固梁的承载力,。,fc,受压区混凝土轴心抗压强度设计值；,1,当混凝土强度不大于,C50,时，,1,=1.0,；当混凝土强度大于,C50,时，,1,1.0,；,As,、,As,原梁中受拉钢筋和受压钢筋的截面面积,(,不考虑梁中构造负筋的作用,),；,x,混凝土受压区高度；,b,、,h,分别为梁的宽度和截面高度；,as(as),受拉钢筋（受压钢筋）的形心至梁的底端（顶端）的距离；,h,0,梁的截面的有效高度；,f,y,、,f,y,原梁中受拉钢筋及受压钢筋的强度设计值；,e,纵向力,N,作用点至受拉钢筋,As,重心的距离，即：,e=ei+h/2-a,s,M,、,N作用于截面上的弯矩及纵向力，按式,(6.9),计算。,承载力计算公式,N,(2),预应力筋与原梁结成一体的加固梁,在预应力筋张拉结束后，若在其上补浇混凝土保护层，形成整体梁，则预应力筋与原梁共同变形，随着作用在加固梁上的外荷载的增加，预应力筋和梁中原筋以及压区混凝土的应力都在原有基础上增大。当梁破坏时，受拉钢筋可能会出现两种情况：,一种为预应力筋及梁中原受拉钢筋都达到屈服强度，即适筋梁；另一种为超筋梁,。,适筋梁当梁的全部配筋处在适筋范围时，尽管预应力筋和梁中原筋达到屈服极限的时间可能不同，但破坏时两者都可达到屈服极限,其截面承载力计算方法与一般预应力混凝土梁相同。对于矩形及翼缘位于受拉区的倒,T,形梁,，,得,:,式中,fpy,预应力钢筋的设计强度；,Ap,预应力钢筋的截面面积；,ap,预应力钢筋合力点至原梁下边缘的距离。,超筋梁对于混凝土构件，超筋梁是不允许的，但在加固工程中，有时却难以避免。,例如，当工程要求较多地提高梁的刚度时，则需施加较大的预应力，以致变成了超筋梁。由试验知，这种因需施加较多的加固筋而导致的超筋梁与通常所说的超筋梁尽管有所差别，但体外预应力筋对提高这种超筋梁的正截面承载力作用很小，因为加固后形成的超筋梁的正截面承载力被压区混凝土所限制。为此，对于加固后形成的超筋梁可以,采用界限配筋梁,的承载能力。,6.2.3.2,斜截面承载力计算,(1),预应力筋外露的加固梁,如上所述，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。对于用直线预应力筋加固的梁，其提高作用决定于预应力产生的纵向力,Np,。因此，这种梁斜截面抗剪承载力应为原梁的抗剪承载力与纵向力,Np,对梁的抗剪承载力的提高幅度之和。,即,:VVu+0.05N,p,对于用鱼腹式预应力筋，加固梁的抗剪承载力为,:,VVu+(,con,-,l,)A,p,sin+0.05N,p,式中,Vu,原梁的斜截面抗剪承载力；,l,预应力损失的总和。,(2),预应力筋与原梁结成一体的加固梁,对于补浇混凝土保护层的加固梁，其斜截面承载力与原梁相比，增加了斜筋及纵向力的影响。由于预应力筋与原梁已结成整体，故可用一般预应力混凝土梁的方法计算加固梁的斜截面承载力。即,:VV,u,+0.8f,py,A,p,sin+0.05N,p,6.2.6,构造要求,用预应力法加固的混凝土梁、板结构，应遵循以下构造要求。,(1),预应力筋的直径一般宜采用,2#,30,的钢筋或钢绞线束，当采用预应力钢丝时，宜取,4#,8#,。,(2),用预应力法加固板时，应采用柔性钢丝或钢绞线，不宜用粗钢筋。,(3),直线预应力筋或下撑式预应力筋的水平段与被加固梁底面间的净距离应小于,100mm,，以,3080mm,为宜。,(4),张拉结束后，应对外露的加固筋进行防锈处理。处理的方法有喷涂水泥砂浆法和涂刷防锈漆法。,(5),采用横向张拉法时，收紧螺栓的直径应,16mm,，螺帽高度应不小于螺栓直径的,1.5,倍。,(6),预应力筋的锚固应牢固可靠，不产生位移。,(7),在下撑式预应力筋弯折处的原梁底面上，应设置支承钢垫板，其厚度,10mm,，其宽度不小于厚度的,4,倍，其长度应与被加固的梁宽相等。,(8),用预应力法加固连续板时，预应力筋弯折点的位置宜设置在反弯点附近。这样预应力产生的向上托力较为显著，能够起到减小板跨的作用。,(9),连续板预应力筋弯折点的穿筋斜孔可取,45,，孔的位置应避开板内钢筋。从斜孔开始，应沿预应力筋方向分别在板面及板底凿出狭缝，其深度主要根据对弯折点向上托力的大小要求而定。狭缝愈浅，托力愈大，但弯折点处的预应力损失亦随之增大。,(10),连续板预应力筋的张拉宜采用两端张拉，以减小预应力摩擦损失。,6.2.7,计算步骤,(1),结成一体的加固梁,分别绘制在剩余,(,即未卸除,),荷载和全部荷载作用下的内力图。,根据总弯矩值,M,，用查表法或用下式求出受压区高度,x,值。,式中,h,01,加固梁全部受拉钢筋合力点至截面上边缘的距离，当补加的钢筋面积不很大时，可用原梁的有效截面高度,h,0,替代；,b,梁的宽度；,fc,混凝土的抗压强度设计值。,求出需要加固筋抵抗的弯矩值,M,和加固筋的截面面积,Ap,。,式中,h,、,h0,分别为原梁的截面高度和有效截面高度,;ap,预应力钢筋合力点至原梁下边缘的距离。,验算斜面承载力。,确定张拉控制应力，并计算预应力损失值。,计算预应力内力及其效应。,计算并确定张拉量。,（,2,）预应力筋外露的加固梁,分别绘制在剩余荷载和全部荷载作用下的内力图。,根据总弯矩,M,，先按受弯构件估算受压区高度,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,估算加固筋的截面面积,Ap,。,确定张拉控制应力，并计算预应力损失值。,以张拉控制应力为依据，计算预应力内力。,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。,验算梁的斜截面承载力。,进行预应力效应计算和张拉量计算。,6.3,改变受力体系加固法,6.3.1,概述,改变结构受力体系加固法，包括在梁的中间部位增设支点，增设托梁,(,架,),，拔去柱子,(,简称托梁拔柱,),，将多跨简支梁变为连续梁等方法。,通常，支柱采用砖柱、钢筋混凝土柱、钢管柱或型钢柱，托架、托梁常为钢筋混凝土结构或钢结构。,按增设支点的支撑刚性的不同，分,刚性支点和弹性支点,两种；按支撑时的受力情况，分,预应力支撑和非预应力支撑,两类。,6.3.1.1,刚性支点,所谓刚性支点，是指新增设的支撑件刚度极大，以致被加固结构构件的新支点在外荷载作用下没有,(,或小至可忽略,),竖向变位。,6.3.1.2,弹性支点,所谓弹性支点，是指所增设的支杆或托架的相对刚度不大。当采用受弯构件作为支撑杆，或支撑件的刚度较小，轴向变形较大时，支撑点的位移不能忽略，应按弹性支点计算。,6.3.1.3,预应力撑杆,(,支柱,),所谓预应力撑杆,(,支柱,),，是指在施工时，对支撑杆件施加预压应力，使之对被加固结构构件施加预顶力，它不仅可保证支撑杆件良好地参加工作，而且可调节被加固结构构件的内力。,在撑杆,(,支柱,),中施加预应力的方法有以下两种：,（,1,）纵向压缩法,采用预制型钢支撑或钢筋混凝土支柱时，使其预制长度略小于实际长度，并在支柱下部预留一孔洞，在加固施工时，先将小托梁穿入支柱预留孔内，另一端用垫块支撑，然后用两只千斤顶顶升小托梁，当顶升力达到要求后，在支柱底部嵌入钢板，拆去千斤顶及小托梁，并浇捣混凝土保护，这种方法可以产生较大的预顶力。纵向压缩的另一种方法，也可采用直接在支柱的底座板和基础顶面之间嵌入钢楔，以产生预顶力，但这种方法,产生的预顶力较小。,（,2,）横向校直法,当用型钢作支柱时，可采用横向校直法产生预顶力。做法是：令钢支柱的支座长度稍大于安装尺寸，并使其成对地向外侧弯曲,(,折,),。安装时，先固定支柱的两端，然后用螺栓装置将支柱校直,(,如图,6.27(b),。支柱由曲,(,折,),变直，受到压缩而产生预应力。预应力值由初始弯曲,(,制作长度,),值控制。,在对被加固梁进行内力分析时，可以把预顶力作为作用在加固梁上的外力来考虑。,6.3.1.4,多跨简支梁的连续化,多跨简支梁连续化，就是设法在原来简支梁的支座处加配负弯矩钢筋，使其可以承受弯矩，这样，简支梁体系变为连续梁体系，减小了原梁的跨中弯矩，提高了受荷等级。在公路桥梁的加固改造中，这种方法得到了较多的应用。,多跨简支梁连续化的方法，有单支座连续化和双支座连续化两种。单支座连续化是将相连续的两简支梁的支座拆除并更换成单一的支座，双支座连续化则不扰动简支梁的支座，直接加配负弯矩钢筋。,简支梁连续化的加固方法如下：,（,1,）在铺设钢筋的位置，凿出钢筋槽,(,深,2cm,，宽,5cm),；,（,2,）清洗钢筋槽，并用丙酮将混凝土表面擦拭干净；,（,3,）在槽内铺,1cm,厚的环氧砂浆，放入加配的钢筋；,（,4,）对钢筋施加,1.5,2.0kN,m,的压力，,3d,后即可受力使用。,6.3.2,刚性支点加固结构计算,6.3.2.1,加固结构计算步骤,（,1,）计算并绘制加固时原构件在剩余的那部分荷载作用下的内力图。,（,2,）如果需施加预顶力，则根据所希望的加固后的内力图确定预顶力的大小。按原结构的计算简图绘制在支点预顶力作用下梁的内力图。,（,3,）按加固后的计算简图，计算并绘制在新增荷载及加固时卸除荷载作用下的内力图。,（,4,）将上述,(1),、,(2),、,(3),步内力叠加，绘出梁各截面内力包络图。,（,5,）计算梁各截面实际承载力，并绘制梁的材料图。,（,6,）调节预顶力值,Np,，使梁的内力图小于梁的材料图。,（,7,）根据支点的最大支承反力，设计支撑构件。支撑构件多为轴心受力构件，可按钢筋混凝土规范或钢结构规范进行设计。,（,8,）计算预应力撑杆的顶撑控制量。当用纵向压缩法对预应力撑杆系施加顶升力时，其顶升量,L,可按下式计算：,L=L+a,式中,L,撑杆长度；,撑杆在预顶力作用下引起的应变,;,a,撑杆端部与被加固构件混凝土间的压缩量,取,2,4mm,。,6.3.3.2,加固结构计算步骤,弹性支点内力计算步骤如下：,（,1,）计算、绘制原梁在原荷载及增加荷载后的内力图；,（2,）确定原梁所需要的卸载值,M(,或,N),，并由此求出相应的弹性支点反力值,X;,（,3,）根据,X,的大小及施工时原梁所承受的荷载量，确定是否需要对撑杆施加预顶力，如需要，则确定预顶力值；,（,4,）用多余未知力代替支撑结构与原梁之间的多余联系，形成基本体系；,（,5,）根据加固后施加的荷载及预应力撑杆的预顶力,(,将预顶力视作外力作用在原梁的顶撑点,),，利用表,6.4,，求出,p,、,1,；,（,6,）将,p,、,1,及,X,代入式,求解方程即可得到加固杆件的截面特征值,;,（,7,）根据截面特征值及内力，对加固结构按相应规范进行设计,;,（,8,）计算预应力撑杆的顶撑控制量,(,方法同刚性支点,),。,6.3.3.4,增设托梁拔柱法,在工业厂房或沿街商业建筑的改造中，有时需要拔去某根柱子，以改善或改变使用条件，这时可采用,增设托梁拔柱法,，即通过增设托梁把原柱承受的力传给相邻的柱,(,或增设的柱,).,计算程序：,（,1,）计算拔柱前原结构的内力；,（,2,）将被拔柱所受轴向力全部转由托梁,(,架,),承受，并据此进行托梁设计；将被拔柱须承受的水平力全部转由侧向支撑承受，并设计侧向支撑；,（,3,）按托梁拔柱后新的荷载传递途径计算结构内力；,（,4,）按计算所得内力，对有关柱子及地基基础进行加固设计；,（,5,）根据具体施工方案和实际受力情况，对结构施工阶段的强度和稳定性进行验算。,托梁拔柱法是一项施工工艺和技术要求很高的工作，因此，在施工前应编制施工组织设计，严格施工要求。,托梁拔柱法施工顺序：,（,1,）屋盖系统检查和加固处理。对原有屋盖系统的屋面板和搁置点，屋架和其端部，屋盖支撑系统等全面检查，凡不符合规定者予以加固处理。,（,2,）设置临时支柱。根据现场情况，在待拔柱旁设置安装井架或利用原柱牛脚设置临时支承短柱，或利用原有吊车设置顶升支架。,（,3,）根据设计，加工制作新增托梁或托架。,（,4,）加固旁柱及其地基基础，增设支承柱架的牛腿。,（,5,）顶升屋架，并支承固定于临时支柱。,（,6,）根据托架截面，切断上部一段短柱。,（,7,）将屋架安放，固定于托架上。,（,8,）拆除待拔柱和临时支柱，并安装托架。,6.3.3.5,增设支柱与原梁,(,柱,),的连接方法,增设的支柱上端与原梁相连接，下端与基础或梁,(,或柱,),相连接。,连接方法有,湿式连接和干式连接,两种。,湿式连接,，是指支柱用后浇混凝土固定的连接方法，它多用于钢筋混凝土支柱；,干式连接,，是用型钢直接与原梁柱相连接的方法，它一般用于钢支撑。,增设的支柱，支撑下端的连接，当直接支撑于基础时，按地基基础一般构造处理，当斜支撑底脚以梁或柱为支承时，可采用以下构造：,（,1,）对于钢筋混凝土支撑，采用湿式钢筋混凝土包套连接；对于受拉支撑，应将受拉主筋绕过上、下梁,(,柱,),，并采用焊接。,（,2,）对于钢支撑，采用型钢套箍干式连接。,6.4,增大截面加固法,6.4.1,概述,增大截面加固法，是指在原受弯构件的上面或下面再浇一层新的混凝土和补加相应的钢筋，以提高原构件承载能力的方法。它是工程中常用的一种加固方法。,本节主要内容,:,（,1,）构件在受压区补浇混凝土,(,即做叠合层,),的受力特征及截面承载力计算方法。,（,2,）构件在受压区补浇混凝土后的受力及变形特征。,本节内容按新旧混凝土结合面的不同，分为新旧混凝土截面独立工作和整体工作两种情况。,6.4.2,新旧混凝土截面独立工作情况,6.4.2.1,受力特征,由于加固构件在浇筑后浇层之前，没有对被污染或有沥青防水层的原构件表面作很好的处理，导致,粘合面粘结强度不足,，因此，当构件受力后不能保证其变形符合平截面假定，不能将新旧混凝土截面作为整体进行截面设计和承载力计算。,6.4.2.2,承载力计算,将新旧混凝土截面视为各自独立工作考虑，其承担的弯矩按新旧混凝土截面的刚度进行分配。,(1),原构件,(,旧混凝土,),截面承受的弯矩为,:,M,y,=K,y,M,z,(2),新混凝土截面承受的弯矩为,:,M,x,=K,x,M,z,式中,M,z,作用于加固构件上的总弯矩；,K,y,原构件的弯矩分配系数，即：,K,x,新浇部分的弯矩分配系数，即,:,h,原构件的截面高度；,h,x,新浇混凝土的截面高度；,原构件的刚度折减系数，由于原构件已产生一定的塑性变形，它的刚度较新浇部分相对要低，因此应予折减，一般可取,0.8,0.9,。,求得新旧截面承受的弯矩，再按规范公式可计算出新浇截面中所需的配筋，最后即可验算原构件的截面承载力。,6.4.3,新旧混凝土截面整体工作情况,6.4.3.1,整体工作的条件,(1),将原构件在新旧混凝土粘合部位的表面凿毛。具体要求是：板表面不平度不小于,4mm,，梁表面不平度不小于,6mm,并在原构件的浇筑面上每隔一定距离凿槽，以形成剪力键。,（,2,）将原构件浇筑面凿毛、洗净，并涂覆丙乳水泥浆,(,或,107,胶聚合水泥浆,),，同时浇混凝土。,（,3,）当在梁上作后浇层时，除按上述两条之一处理原构件表面外，还应在后浇层中加配箍筋及负弯矩钢筋,(,或架立筋,),，并注意其连接。加固的受力纵筋与原构件的受力纵筋采用短筋焊接，尤其在加固筋的两端及其附近处必不可少。,6.4.3.2,受力特征,在浇捣叠合层前，构件上作用有弯矩,M1,，截面上的应力如图,6.37(b),所示，称为第一阶段受力。待叠合层中的混凝土达到设计强度后，构件进入整体工作阶段，新增加的荷载在构件上产生的弯矩为,M2,，由叠合构件的全高,h,承担,截面应力如图,6.37(c),所示，称为第二阶段受力。在总弯矩,Mz,M1,M2,的作用下，截面的应力如图,6.37(d),所示。,h,叠合构件的应力图与一次受力构件的应力图有很大的差异，主要表现以下两点：,（,1,）混凝土应变滞后,叠合构件与截面尺寸、材料、加荷方式等均相同的整浇梁相比，叠合构件的叠合层是在弯矩,M1,之后才开始参加工作的。因此，叠合层的压应变小于对应整浇梁的压应变。这种现象称为“混凝土压应变滞后”。,混凝土压应变滞后带来的结果是在受压边缘的混凝土被压碎时，构件的挠度、裂缝都较整浇梁的大得多。,（,2,）钢筋应力超前,尽管在,M,2,的作用下，钢筋应力和挠度增量都小于相应的整浇梁，但终因在,M,1,作用下，原构件中的钢筋应力较整浇梁大得多，使得叠合构件的钢筋应力、挠度和裂缝宽度在整个受力过程中，始终较相应的整浇构件大，以致受拉钢筋应力比整浇梁在低得多的弯矩作用下就达到流限。这种现象称为“钢筋应力超前”。,6.4.3.3,承载力计算,如上所述，在受压区补浇混凝土的构件，其承载力不低于一次整浇的对应梁。因此，规范规定，两者取用相同的正截面承载力计算方法，即在受压区补浇混凝土的正截面承载力计算方法与一般整浇梁相同。计算时，混凝土的强度按后浇层取用。详细计算方法见规范，这里不再赘述。,6.4.3.4,使用阶段钢筋应力的计算及控制,在使用阶段，叠合构件受拉钢筋应力,s,可按如下方法计算：,s,=,s1,+,s2,0.9f,y,s1,第一阶段，即后浇混凝土参与工作之前在弯矩,M1,作用下的钢筋应力。,s2,第二阶段，即后浇混凝土达到强度后，由于新增加的弯矩,M2,作用而增加的钢筋应力。,1,、,2,裂缝截面的内力臂系数，均可近似地取,0.87;,反映荷载预应力影响的叠合特征系数。,h,、,h,0,原构件的截面高度及其截面有效高度；,h,1,、,h,01,加固后截面的高度和截面有效高度。,6.4.3.5,构造要求,（,1,）新浇混凝土的强度等级不低于,C20,，且宜比原构件设计的混凝土强度等级提高一级。,（,2,）新浇混凝土的最小厚度，当加固板为新旧板独立工作时，其厚度不应小于,50mm,；当加固板为整体工作时，其厚度不应小于,40mm,；为加固梁时不应小于,60mm,。,（,3,）除必要时可采用角钢或钢板外，加固配筋宜优先采用钢筋。现浇板的受力钢筋宜采用,6,、,8,，分布筋宜用,b4,、,b5,，梁的纵向钢筋应采用螺纹钢筋，最小直径不应小于,12mm,最大直径不宜大于,25mm,封闭式箍筋直径不宜小于,8,。,（,4,）对于加固后为整体工作的板，在支座处应配形负钢筋，并与跨中分布筋相搭接。分布筋应采用直径为,4,、间距不大于,300mm,的钢筋网，以防止产生收缩裂缝。,（,5,）石子宜用坚硬的卵石或碎石，其最大粒径不宜超过新浇混凝土最小厚度的,1,2,及钢筋最小间距的,3,4,。,（,6,）对于加固后按整体计算的板，如果其面层与基层结合不好,(,有起壳现象,),，或混凝土实际强度等级低于,C15,，则应铲除。对表面的缺陷应清理至密实部位。,（,7,）在浇捣后浇层之前，原构件表面应保持湿润，但不得有积水。后浇层用平板振动器振动出浆，或用辊筒滚压出浆。加固的板应随即加以粉光，不再另做面层，以减小恒载。,6.5,增补受拉钢筋加固法,增补受拉钢筋加固法，是指在梁的受力较大区段补加受拉钢筋（或型钢），以提高梁承载能力的加固方法。本节主要介绍增补受拉钢筋的方法、特点和加固构件承载能力的计算方法以及构造要求。,6.5.1,增补钢筋方法简介,图,6.41,为增补钢筋和增补型钢加固梁的示意图，增补钢筋与原梁之间的连接方法有全焊接法、半焊接法和粘结法三种，此外，在增补筋的端部，还可采用预应力筋与原梁的锚固方法。增补型钢与原梁的连接方法有湿式外包法和干式外包法两种。,6.5.1.1,全焊接法,全焊接法指把增补筋直接焊接在梁的原筋上，以后不再补浇混凝土作粘结保护。即增补筋是在裸露条件下，依靠焊接参与原梁的工作,(,如图,6.42,所示,),。,6.5.1.2,半焊接法,半焊接法是指增补筋焊接在梁中原筋上后，再补浇或喷射一层细石混凝土进行粘结和保护。这样，增补筋既受焊点锚固，又受混凝土粘结力的固结，使增补筋的受力特征与原筋相近，受力较为可靠。,6.5.1.3,粘结法,粘结法指增补筋是完全依靠后浇混凝土的粘结力转递来参与原梁的工作。,粘结法施工工艺如下：,（,1,）将需增补钢筋区段的构件表面凿毛，使凹凸不平度大于,6mm,。,（,2,）每隔,500mm,凿一剪力键，并加配,U,形箍筋。,U,形箍筋焊接在原筋上或焊接在锚钉上,(,详见本章,6.4,节,),。,（,3,）将增补纵筋穿入,U,形箍筋并予绑扎，最后涂刷环氧胶粘剂和喷射混凝土。,6.5.1.4,湿式外包钢,湿式外包钢加固法，是一种用乳胶水泥浆或环氧树脂水泥浆把角钢粘贴在原梁下边角部，并用,U,形螺栓套箍加强，再喷射水泥砂浆保护的加固方法,(,如图,6.43(a),所示,),。当被加固梁为楼面梁时，应在楼板的,U,形螺栓相应位置处凿一方形,(,或长方形,),凹坑，以使垫板和螺帽不致露出板面。凹坑深度约为,2030mm,，基本为楼板面层的厚度。当被加固梁为屋面梁时，可直接将垫板和螺帽置于防水层上,(,如图,6.43(b),所示,),，这样不仅不影响防水层，而且施工亦较方便。,6.5.1.5,干式外包钢,用型钢对梁作加固时，当型钢与原梁间无任何胶粘剂，或虽填塞水泥砂浆，但仍不能确保剪力在结合面上的有效传递，这种加固方法属干式外包钢连接。,图,6.43(c),所示是受力角钢,(,或扁钢,),绕过柱子时的连接方法。它通过两块与角钢焊接的弯折扁钢来实现角钢受力的连续性，板下扁钢的连续性则是由两根穿过次梁且与扁钢焊接的弯折钢筋实现的。为了消除因角钢,(,或扁钢,),力线的改变而使弯折扁钢,(,或连接钢筋,),变直的可能性，在扁钢与连接钢筋的焊接处增设一根穿过主梁的螺栓，并在角钢下部加焊一块扁钢。,6.5.2,受力特征,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。,用焊接法锚固增补筋加固梁的另一个受力特点，是在焊接点处原筋产生局部弯曲变形,(,如图,6.44(b),所示,),，这是由于增补筋相对于原筋存在着偏心距,e0(,如图,6.44(a),所示,),，同时增补筋的拉力差是作用在焊点处原筋上的偏心力所致。,这一弯曲变形，不仅加大增补筋的应力滞后，而且原筋应力在焊点两侧呈现不均匀性，因而降低了原筋的利用率。以上情况，在加固设计时应注意。,6.5.3,加固梁截面设计,6.5.3.1承载力计算,根据以上分析，增补钢筋的应力滞后于梁内原筋的应力，因此对增补筋的抗拉强度设计值，应乘以,0.9,的折减系数。,1,f,c,bx=f,y,A,s,+0.9f,y,1A,s1,M,u,=f,c,bx(h,01,-x/2),式中,fc,受压区混凝土轴心抗压强度设计值；,1,当混凝土强度不大于,C50,时，,1,1.0,；当混凝土强度大于,C50,时，,11.0,；,x,混凝土受压区高度；,f,y,、,f,y1,分别为梁中原筋及增补筋的抗拉强度设计值；,A,s,、,A,s1,分别为梁中原筋及增补筋或型钢的截面面积；,h,01,加固后截面的有效高度，即原筋和增补筋的合力点至受压边缘间的距离，当增补筋面积不很大时，可近似地用原梁的有效截面高度,h,0,替代；,M,、,M,u,分别为外弯矩设计值和加固梁上截面受弯承载力设计值。,式,(6.44),至式,(6.46),的适用条件，与规范中适筋梁的要求相同。,6.5.3.2,使用阶段钢筋应力的计算与控制,应对原筋在使用阶段的应力,s,进行验算。,验算方法如下：,s,=,s1,+,s2,0.8f,y,s1,在加固时，由未卸除的外载标准值产生的标准弯矩,M,1k,引起的钢筋应力,;,s2,加固结束后，所施加的外载标准值产生的标准弯矩,M,2k,引起的钢筋应力,;,此外，当采用全焊接法连接增补筋时，还应对端焊点处的截面承载力进行复核。复核的方法为限制端焊点外侧原筋的计算应力，且端焊点外侧原筋的应力计算值宜符合：,s,0.7f,y,式中,s,梁中原筋在端焊点外侧的钢筋应力计算值,可按式（,6.47b,）计算，但其弯矩值应采用全部荷载下,(,在端焊点外侧截面上,),引起的总外弯矩。,6.5.4,构造要求,（,1,）增补受力钢筋的直径不宜小于,12mm,，最大直径不宜大于,25mm,。用补浇混凝土对增补筋进行粘结保护时，增补筋宜采用带肋变形钢筋。,（,2,）增补受力钢筋与梁中原筋的净距不应小于,20mm,，当用短筋焊接时，短筋的直径不应小于,20mm,，长度不应小于,5d(d,为新增纵筋和梁中原筋直径的小值,),，且不大于,120mm,。在弯矩变化较大区段，焊接短筋的中距宜不大于,500mm;,弯矩变化较小区段，可适当放宽。每一根增补筋的焊点不应小于,4,点。,（,3,）当采用全焊接法锚固增补筋时，增补筋直径,d1,应较原筋中被焊接的钢筋直径小,4mm,。,（,4,）当增补筋的应力靠后浇混凝土的粘结来传递时，应将原构件表面凿毛。采用粘结法连接时，凸凹不平度应不小于,6mm,且每隔,500mm,宜凿一条,70mm30mm,的剪力键，所设的,U,形箍筋直径不宜小于,8mm,U,形箍筋与原梁的连接方法及构造要求详见,6.4,节。后浇混凝土用的石子，宜用坚硬、耐久的碎石或卵石，最大粒径不宜大于,20mm,，水泥一般用,525#,硅酸盐水泥，混凝土等级应比原梁的高一级。宜用喷射法施工。,（,5,）用外包角钢加固时，角钢厚度不宜小于,3mm,边长不宜小于,50mm,，,U,形套箍直径不宜小于,10mm,间距不宜大于,300mm,。扁钢不应小于,25mm3mm,。外包角钢的两端应有可靠的连接，并应留有一定的锚固,(,传力,),长度6,）用外包钢加固构件时，构件表面应打磨平整，四角磨出小圆角。干式外包钢应在角钢和构件之间用,102,水泥砂浆坐底。,（,7,）用干式外包钢或全焊接增补钢筋加固构件时，最后需采用水泥砂浆或防锈漆加以保护。,6.6,粘贴钢板加固法,6.6.1,概述,粘贴钢板加固法，是指用胶粘剂把钢板粘贴在构件外部的一种加固方法。常用的胶粘剂是在环氧树脂中加入适量的固化剂、增韧剂、增塑剂配成所谓的“结构胶”。,粘贴钢板加固法能够受到工程技术人员的兴趣和重视，是因为它有传统的加固方法不可取代的如下优点：,(1),胶粘剂硬化时间快，工期短。因此，构件加固时不必停产或少停产。,（,2,）工艺简单，施工方便，可以不动火，能解决防火要求高的车间构件的加固问题。,（,3,）胶粘剂的粘结强度高于混凝土、石材等，可以使加固体与原构件形成一个良好的整体,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。,6.6.2,结构胶性能,6.6.2.1,结构胶的组成,结构胶是以环氧树脂为主剂。选用,环氧树脂具有如下优点,:,（,1,）环氧树脂具有很高的胶粘性，对诸如金属、混凝土、陶瓷、石材、玻璃等大部分材料都有很好的粘结力。,（,2,）环氧树脂有良好的工艺性，可配制成很稠的膏状物或很稀的灌注材料，使用期及固化时间可根