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      橋梁加固薄弱構件設計與計算
      發布時間:2014-08-09

       橋梁加固薄弱構件分階段受力特點

      橋梁結構自重較大,一般均采用帶載加固。構件自重及恒載由原梁承擔,活載由加固后的截面承擔。橋梁加固薄弱構件承載力計算,應考慮分階段受力特點,按兩階段受力構件計算。

      梁加固薄弱受彎構件正截面加固補強方法很多,從加固部位上可劃分為拉區加筋類和壓區加混凝土類兩種:

      ①拉區加筋類:在受拉區直接加焊鋼筋、粘貼鋼板或粘貼高強復合纖維布(碳纖維、芳綸纖維),或在受拉區增設預應力鋼筋(體外預應力筋或首先錨固于體外,然后通過噴注高強抗拉復合砂漿形成的有粘預應力筋),對梁體施加預應力,對薄弱構件正截面進行加固補強。從作用原理上分,前者屬于被動加固,后者屬于主動加固。

      拉區加筋類加固構件的受力特點是,后加補強材料只承受活載引起的內力,構件的破壞由原梁的受拉鋼筋控制。特別是在拉區直接粘貼的高強復合纖維,由于受原梁變形的限制,在極限狀態下,其應力達不到其抗拉強度設計值。設計時,必須考慮分階段受力特點,合理地確定極限狀態下后加補強材料的極限應力。若不考慮加固構件的分階段受力特點,過高地估計了后加補強材料的作用,設計是不安全的。

      ②壓區加混凝土類:采用加厚橋面板的方法,對混凝土受壓區進行補強,增加梁的有效高度,亦可達到提高構件承載力的目的。對壓區加混凝土類構件來說,由于考慮混凝土的塑性發展,分階段受力影響不大,其承載力可按一般鋼筋混凝土構件計算。

      梁加固薄弱構件斜截面—般采用粘貼鋼板(或其他復合纖維材料)增加斜筋或箍筋截面面積進行補強。后加鋼板(或其他復合纖維材料)只承受活載引起的剪力,設計時亦應考慮分階段受力特點。采用豎向(或斜向)有粘結預應力加固斜截面,可以提高后加補強材料的利用效率。

      第116頁

      4-2 直接加筋類加固鋼筋混凝土受彎構件正截面抗彎承載力計算

       直接加筋類加固鋼筋混凝土受彎構件系指在梁(或板)的受拉區直接加焊鋼筋、粘貼鋼板或粘貼高強復合纖維材料的加固方法的統稱。盡管后加補強材料的力學特性不同,但其工作原理是一樣的。

       橋梁加固鋼筋混凝土受彎構件承載能力極限狀態計算是加固設計最核心的問題。加固構件正截面抗彎承載力原則上應按《橋規JTG D62》第5.2.1~5.2.5條的有關公式計算,但應考慮分階段受力的特點和結構損傷(鋼筋腐蝕)的影響。

      一、計算基本假設

      筆者在試驗研究的基礎上,引入下列基本假設作為直接加筋類橋梁加固鋼筋混凝土受彎構件正截面抗彎承載力計算的依據:

       ①橋梁帶載加固應考慮分階段受力特點,一期荷載效應(構件自重及恒載效應)由原梁承擔,截面應力(或應變)按開裂的鋼筋混凝土彈性體由材料力學公式計算;二期荷載效應(活載效應)由加固后的截面承擔。

      ②不同受力階段的截面變形均符合平截面假設。

      ③在極限狀態下,截面受壓邊緣混凝土的應變達到極限值εcu=0.0033。截面受壓區混凝土的應力按簡化的矩形應力圖計算,矩形應力圖的寬度取實測混凝土抗壓強度設計值fcd,矩形應力圖高度取x2=βx02(式中x02為二期荷載效應作用后截面變形零點至截面受壓邊緣的距離,β為受壓區高度折減系數,對C50及以下混凝土,取β=0.8)。

      ④在極限狀態下原梁受拉鋼筋應力取抗拉強度設計值fsd,受壓鋼筋的應力取抗壓強度設計值f'sd,原梁受拉鋼筋的極限拉應變取0.01。

       ⑤在極限狀態下,后加鋼筋(或其他高強復合纖維材料)的應力由其應變確定,即取σR=εRER,但應小于其抗拉強度設計值fRd。后加鋼筋(或其他高強復合纖維材料)的應變εR,根據分階段受力特點,由截面變形條件確定。

      二、基本方程式

      根據上述基本假設建立的直接加筋類橋梁加固鋼筋混凝土受彎構件



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