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混凝土结构加固设计3.2.3.ppt

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混凝土结构加固设计3.2.3.ppt

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混凝土结构加固设计3.2.3.ppt

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由于预应力筋位于加固梁的体外,它在原梁中所产生的内力一般与荷载引起的内力方向相反(图3-16所示),起到了“卸荷”的作用,所以它会产生使加固梁挠度减小,裂缝闭合的效应。

。在梁段上产生的有效预应力内力为:
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在两个支撑点间的梁段上,预应力筋所产生的有效预应力内力为
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式中 - 梁段上,预应力筋的有效预应力值。它等于控制应力 减去各自梁段上的预应力损失 ( 及 详见后述);
由于摩擦力的存在,使 略小于 。施工结束后,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。即
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由于预应力使加固梁产生反拱,所以预应力加固不仅可以较有效地提高加固梁的强度,还可以减小挠度。在计算加固梁的挠度时,应分别计算张拉前的挠度 ,预应力引起的反拱 ,以及加固后在后加荷载作用下的挠度 ,然后进行叠加。即
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(1) 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 。此时,梁的刚度虽然随卸除荷载的增多而略有提高。但是由于原梁已完成了长期变形,故在计算未卸除荷载引起的挠度时,应取荷载长期作用下的刚度。
加固前,梁的刚度与配筋率和未卸荷载的多少等因素有关,它是在某区间变化的。为方便计算,建议取:
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对于简支梁, 可近似按下式计算:
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式中 — 卸除荷载的效应系数。即考虑到原梁虽卸除荷载,但由于混凝土的塑性和蠕变等影响,其挠度不可能全部恢复,。
(2) 的计算
在张拉预应力的初始阶段,由于梁下部裂缝的存在,反向刚度较小,反向挠度发展很快。随着预拉力的增加,裂缝逐渐闭合,刚度增大,反向挠度增长速度变慢。为了简化计算,刚度宜取定值。考虑到反拱计算过大会影响构件的安全度,为此按结构力学方法计算反拱时,梁的刚度建议按下式计算:
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(3) 的计算
加固结束后,在后加荷载作用下,梁产生挠度 。在计算 时,刚度可按下述方法计算。
对于预应力筋外露的梁,加固结构实际已变为组合结构,其拉杆为预应力筋,而原梁则如同拱结构一样参加工作。挠度可用结构力学方法计算。为了简化计算,也可以采用上述同样方法计算挠度,建议加固梁的刚度按下式计算:
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体外预应力加固梁的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。等效外荷载法是指: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。
为方便计算,在设计中可不必具体计算预应力筋的应力增量,预应力筋内力直接按 计算。它虽略高于张拉结束后预应力筋的应力值,但是偏于安全的。
由于纵向预应力 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。于是,可按规范中的大偏心受压公式验算加固梁的承载力。
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式中 -纵向力作用点至受拉钢筋重心的距离;
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-纵向力的计算偏心距;
-纵向力的附加偏心距;
-纵向力作用点至截面重心距离;
-偏心距增大系数;
还需指出,据最近的研究,外露筋加固梁的承载力可按无粘结筋梁计算, 。

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 。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 对梁的抗剪承载力的提高幅度之