基于增大截面法的大跨度鋼筋混凝土箱型拱加固研究

肖 鋒 孫賢斌

1湖北工業(yè)大學(xué) 湖北 武漢 430068

2武漢市房產(chǎn)測(cè)繪中心 湖北 武漢 430015

1、前言

在許多加強(qiáng)柱的方法中，增加橫截面的增強(qiáng)是工業(yè)早期常用的方法。合并原則是通過(guò)加強(qiáng)橫向面積增加的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，提高了構(gòu)件的承載能力，減小了柱的長(zhǎng)度和長(zhǎng)度比，提高了構(gòu)件的整體剛性。材料要求低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、截面增加的方法已廣泛應(yīng)用于建筑。

2、加固研究

有限元程序研究了低周期循環(huán)負(fù)荷下鋼筋柱的性能．在低循環(huán)重復(fù)負(fù)荷的作用下，鋼化柱主要在柱的根部彎曲。當(dāng)外部混凝土的強(qiáng)度高于核心混凝土?xí)r，抗震強(qiáng)化效果最好，符合規(guī)范?？刂菩落摻钏俣仍黾恿朔乐勾嘈云茐牡慕孛?，強(qiáng)化了新舊混凝土之間的界面，對(duì)鋼筋混凝土柱的力學(xué)性能發(fā)揮著重要的作用。因此，近年來(lái)有關(guān)新舊混凝土界面粘接性能的文獻(xiàn)已有大量文獻(xiàn)，對(duì)新舊混凝土界面的粘接性能進(jìn)行了大量的研究。

3、相關(guān)研究進(jìn)展

采用擴(kuò)展截面法加固鋼筋混凝土柱的研究分為以下幾類。

3.1 彎曲和壓縮承載力及其影響因素

關(guān)于承載應(yīng)力的研究文獻(xiàn)比較豐富，關(guān)于偏心受壓柱二次應(yīng)力試驗(yàn)的研究很少。例如，LANzongjian等。東南大學(xué)于1994年加強(qiáng)了鋼筋混凝土外殼。第一載荷與第二載荷之間的關(guān)系由偏心載荷柱的試驗(yàn)確定。1997，范華等人。通過(guò)增加截面產(chǎn)生了18個(gè)偏心鋼筋混凝土柱，并通過(guò)進(jìn)行二次應(yīng)力試驗(yàn)的試驗(yàn)分析，分析了應(yīng)力水平指標(biāo)對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件性能的影響，結(jié)果是正常的強(qiáng)化條件下，小偏心受壓柱的承載力與應(yīng)力水平的指標(biāo)有關(guān)系，表明大偏心受壓柱的承載力與應(yīng)力水平的指標(biāo)無(wú)關(guān)。鋼材行業(yè)隨著新材料和新技術(shù)的出現(xiàn)而急劇發(fā)展，鋼材可以用鋼來(lái)強(qiáng)化，可以用纖維的強(qiáng)化和預(yù)應(yīng)力鋼筋來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，到目前為止，在一些情況下，有幾種方法得到了強(qiáng)化。以下仍然是不可替代的，例如高耐久性要求、高環(huán)境溫度(＞60秒)或不同自然頻率的實(shí)際增強(qiáng)和增強(qiáng)。截面的增加方法比較快，但基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。沒(méi)有系統(tǒng)理論研究和完整的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，因此研究該方法仍非常重要。理論意義和實(shí)踐價(jià)值。在2000中，白慶霞采用擴(kuò)展截面法分析了兩級(jí)水柱（圓形截面）的偏心受壓應(yīng)力，建立了柱的極限承載力（圓形截面）的計(jì)算公式。有學(xué)者采用截面法分析了加固橋梁受彎構(gòu)件受壓區(qū)的原理。根據(jù)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的特性，推導(dǎo)出拉伸構(gòu)件，拉伸區(qū)域和偏心構(gòu)件的相對(duì)極限高度系數(shù)。用于計(jì)算彎曲構(gòu)件的拉伸區(qū)域中的增強(qiáng)量的公式。一些學(xué)者對(duì)基于承載力的強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)提出了自己的看法。

3.2 剪切強(qiáng)度及其影響因素

Fukuyama2000以不同方式強(qiáng)化支柱（液體注入混凝土，鋼筋籠，包鋼，混凝土，注入補(bǔ)償收縮混凝土，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等）剪切位移滯回曲線和骨架試驗(yàn)和分析曲線，結(jié)果顯示柱（混凝土柱損壞，仍然屈服，仍處于硬化狀態(tài)）。修復(fù)后的剪切強(qiáng)度和延續(xù)性在損傷前提高，修復(fù)了收縮補(bǔ)償混凝土后，達(dá)到斷裂前的剪切強(qiáng)度，達(dá)到最大值。如果輸入了一個(gè)值，則強(qiáng)度會(huì)急劇下降。這可能使得收縮補(bǔ)償混凝土難以通過(guò)固定集料來(lái)傳遞剪切力。研究了劉春茂的新老混凝土界面剪切性能，研究了不同強(qiáng)度等級(jí)的橫鋼筋、橫鋼筋和混凝土對(duì)界面剪切性能的影響。其結(jié)果是，在混凝土強(qiáng)度水平低的情況下，對(duì)橫鋼筋的臨界剪切負(fù)荷的作用并不明確。即使橫向增強(qiáng)件的數(shù)量很大，最終剪切能力也低于沒(méi)有橫向增強(qiáng)件的極限剪切能力。

3.3 新老混凝土界面粘結(jié)性能

新老混凝土的良好連接是以保證斷面配筋柱調(diào)整變形和共同應(yīng)力為前提的。因此，很多學(xué)者研究了如何提高新老混凝土的聯(lián)合性能下面對(duì)可變斷面方法的設(shè)計(jì)及構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。列出了新舊混凝土連接的一些措施和施工方法：焊接短筋，焊接U形箍筋，固定U形箍筋，用緊固帶和噴射混凝土施工。2003年，趙薇結(jié)合奧林匹克體育中心競(jìng)技場(chǎng)構(gòu)造的加固工程特點(diǎn)，在施工過(guò)程中引入了基礎(chǔ)處理、強(qiáng)化栽培、強(qiáng)化裝訂、模板支持和混凝土鋪設(shè)。建議增加混凝土的低落，使混凝土加厚。建議減少骨材粒度，促進(jìn)混凝土流動(dòng)；使用小直徑振蕩器和追加振蕩器，確?；炷恋恼駝?dòng)和緊湊。

3.4 減震性能

四川建筑研究院追加了rc鋼設(shè)計(jì)的編碼部分和0.8的強(qiáng)度利用系數(shù)α規(guī)格，提出了rc軸方向負(fù)荷力式的修正.利用系數(shù)影響因素分析強(qiáng)度，提出若干修正公式，考慮軸壓比的影響，2010年，陳勇，陳成林等.在計(jì)算道路橋梁的強(qiáng)化設(shè)計(jì)規(guī)格時(shí)，在計(jì)算新的鋼筋變形值時(shí)，提出了混凝土變形值的觀點(diǎn)。混凝土的強(qiáng)度適當(dāng)時(shí)，對(duì)于橫鋼筋的極限負(fù)荷力的作用顯著，顯示了鋼筋的比和橫向的鋼筋率的傾向。混凝土的強(qiáng)度高的話，隨著橫向的配筋率的增加，界限的剪切抵抗力也會(huì)增大。成長(zhǎng)傾向較弱，一般來(lái)說(shuō)，側(cè)面鋼筋的數(shù)量對(duì)新舊型混凝土界面的抗剪斷力沒(méi)有太大影響，這與斷面的破壞模式和側(cè)面鋼筋的分布方向有關(guān)。

4、結(jié)束語(yǔ)

在相同的芯材初始應(yīng)力下，軸壓比的變化對(duì)強(qiáng)化柱的滯后性能有很大影響，目前關(guān)于抗震增強(qiáng)定量設(shè)計(jì)的研究成果很少。例如新部件的厚度如何滿足承載能力和已建立的抗震性能指標(biāo)等都沒(méi)有足夠的研究。在未來(lái)的研究中，鋼筋混凝土柱的加固可以進(jìn)一步定量研究。