文档介绍：预应力加固法在钢筋混凝土结构加固中的应用
摘要:采用预应力加固法,不仅施工方便、经济,而且加固效果好尤其是当预应力加固筋的布置与外弯矩图形相似,此法既可大幅度提高原梁的受弯承载力,又可显著提高原梁的受剪承载力,本文主要介绍了预应力加固钢筋混凝土方法的设计过程与计算方法,以及简要施工过程,通过工程实践证明了其可行性。
关键词:预应力加固;下撑式拉杆;承载力
1 前言
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构构件或整体进行加固的方法,特点是通过预应力手段强迫后加部分一拉杆或撑杆受力,改变原结构内力分布并降低原结构应力水平,致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除,因此,后加部分与原结构能较好地共同工作,结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸荷、改变结构内力的三重效果,适用于大跨结构加固,以及采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。
采用预应力加固的钢筋混凝土梁,在加固前已经受荷且大部分已出现裂缝。预应力拉杆横向收紧法加固后,使原梁的裂缝减少甚至闭合,并使原梁产生反拱抵消部分原梁的荷载挠度,从而改善了钢筋混凝土结构的受力性能,提高了原梁的承载力。但是梁加固后,一般比原梁有一个荷载增量,使加固梁变形,或者本来就是因不满足正常使用状态而进行加固的,因此同普通混凝土结构一样,加固梁除了进行承载力计算之外,还须进行挠度和裂缝宽度的验算。
2 体外预应力筋设计
加固原理简述
我们知道,采用预应力加固法,不仅施工方便、经济,而且加固效果好尤其是当预应力加固筋的布置与外弯矩图形相似,采用折线形预应力筋时,既可大幅度提高原梁的受弯承载力,又可显著提高原梁的受剪承载力。同时,能减小裂缝宽度和挠度。这是因为预应力的作用可等效于对原梁施加了反向荷载,所以使原梁的使用性能大为改善。在最终承载阶段,则由于预应力的施加,一方面使原梁截面内的钢筋面积A。增加,另一方面因A。一般地加于梁底,又加大了梁破坏时截面的有效高度ho,从而,大大提高了原梁的受弯承载力。另外,采用折线预应力筋加固,对原梁的抗剪能力提高作用也是十分显著的。
预应力加固力筋截面积的估算
首先确定原梁加固后抗弯承载力增量
式中:Mo——原梁仍可以承担的弯矩;
M——加固梁上承受的总弯矩;于是
式中:fpy——预应力筋抗拉强度设计值;
hop——预应力筋合力至梁顶面距离;
rp——内力臂系数,;
α——预应力筋屈服应力系数,有粘结加固梁取α=1,无粘结加固梁取α=。
力筋控制应力计算
按照承载力要求拉杆承担的拉力的计算
钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固后,由原来的受弯构件变为偏压构件。由平衡条件可以得到下撑式拉杆轴向拉力作用于被加固构件各截面中产生的附加内力
在锚固点和下撑点之间的区间
其中α为拉杆的倾角,C’为锚固点到截面形心之间的距离,为下撑点到截面形心之间的距离。忽略下撑点和拉杆的摩擦作用,则N=N’于是加固后截面的内力为
其中分别为拉杆引起的附加内力,为原构件在外荷载作用下的内力。
故通过加固后