二次受力粘鋼加固混凝土梁剛度和撓度研究

葛春雷 王 平 郭容寬

二次受力粘鋼加固混凝土梁剛度和撓度研究

葛春雷 王 平 郭容寬

在考慮二次受力的基礎(chǔ)上,對(duì)粘鋼加固混凝土梁的截面剛度和撓度進(jìn)行了理論分析,并將其理論計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比,研究結(jié)果表明：二者吻合度較好。

二次受力,粘鋼加固,剛度,撓度

0 引言

目前,對(duì)粘鋼加固混凝土構(gòu)件的研究主要集中在承載能力方面,而很少涉及撓度、裂縫等正常使用條件,包括現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[1]也沒(méi)有明確規(guī)定。鑒于此種情況,本文在總結(jié)原有研究的基礎(chǔ)上,考慮二次受力,對(duì)粘鋼加固混凝土梁截面剛度和撓度進(jìn)行研究,并得出實(shí)用的計(jì)算公式,對(duì)后續(xù)研究及實(shí)際工程具有一定的參考價(jià)值。

1 截面剛度及撓度分析

1.1 普通鋼筋混凝土梁

文獻(xiàn)[2]對(duì)普通鋼筋混凝土矩形截面梁的短期剛度進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo),得出：

1.2 二次受力粘鋼加固混凝土梁

對(duì)于二次受力粘鋼加固梁,粘鋼前可按照普通鋼筋混凝土梁計(jì)算,粘鋼后受拉鋼筋的應(yīng)力是在粘鋼前承受應(yīng)力的基礎(chǔ)上再次受力,所以在計(jì)算裂縫間鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)φ時(shí),鋼筋應(yīng)力應(yīng)取粘鋼前后應(yīng)力值之和[3]。因此可以按照文獻(xiàn)[2]的推導(dǎo)方法得出粘鋼加固后混凝土梁截面的剛度Bs,結(jié)果見表 1。

表1 不同類別梁短期剛度計(jì)算

1.3 撓度計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)[4]的計(jì)算結(jié)果可得：

其中,Mk為按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的截面彎矩值。

2 與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)共制作了鋼筋混凝土梁3根,梁斷面尺寸150mm×300mm,長(zhǎng) 2.4m,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30,主筋均為 2Φ16,L-1為對(duì)比梁,L-2底部粘貼鋼板為 3mm×100 mm,L-3底部粘貼鋼板6mm×100mm。采用三分點(diǎn)對(duì)稱加載。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

在試驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)于 3根不同的試驗(yàn)梁,分別測(cè)出其在各級(jí)荷載作用下的實(shí)際撓度,并利用前面推導(dǎo)到剛度和撓度公式,計(jì)算出其在相應(yīng)荷載下的理論值進(jìn)行對(duì)比,具體結(jié)果見表 2～表 4,圖 1,圖 2。

表2 L-1撓度值

表3 L-2撓度值

表4 L-3撓度值

從以上結(jié)果可以看出,在鋼筋屈服以前,對(duì)比梁的最小剛度為 3.95×1012N/mm2,3 mm鋼板加固后的最小剛度為 6.15×1012N/mm2,6mm鋼板加固后的最小剛度為 7.67×1012N/mm2,與對(duì)比梁相比分別提高了 55.7%和 94.2%,說(shuō)明粘鋼加固后試件的剛度有較明顯的提高,同時(shí),隨著所粘鋼板面積的增加,剛度值也會(huì)增大。從圖 2上可以看出,粘鋼后,試件的剛度曲線發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)折,且隨著彎矩增加,剛度降低的速率要比加固前緩慢。

從表 2～表 4中數(shù)據(jù)還可以發(fā)現(xiàn),試件梁的實(shí)測(cè)撓度都小于理論計(jì)算撓度,這主要因?yàn)樵趽隙扔?jì)算時(shí),是按照最小剛度原則進(jìn)行的,所以計(jì)算出的撓度值相對(duì)偏大。

3 結(jié)語(yǔ)

1)考慮二次受力的影響,按照文獻(xiàn)[2]的方法得出的粘鋼加固混凝土梁截面剛度及撓度理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值基本吻合。因此二次受力粘鋼加固梁的剛度應(yīng)按粘鋼前后分別進(jìn)行計(jì)算;2)在考慮二次受力的情況下,對(duì)于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件采用粘結(jié)鋼板的方法進(jìn)行加固,可以有效提高其截面剛度;3)與普通鋼筋混凝土梁類似,在撓度計(jì)算中,按最小剛度原則得出的理論值偏大。

[1]GB 50367-2006,混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]梁興文,王社良,李曉文.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京：科學(xué)出版社,2003：8.

[3]李文盛.粘鋼加固鋼筋混凝土梁的試驗(yàn)研究與理論分析[D].武漢：武漢理工大學(xué),2002.

[4]陳志龍.粘鋼加固鋼筋混凝土梁的非線性有限元分析[D].武漢：華中科技大學(xué),2006.

Research on stiffness and deflection of RC beam w ith glued steel p late of second bearing force

GE Chun-lei WANG Ping GUO Rong-kuan

Based on the secondary stress,the paper analyzes the theories for the stiffness and the deflection of the sections ofglued steel plate of concrete beam,compares the theory calculation value and theexperimental value,and proves according to the research results that the two values has better consistence.

secondary stress,glued intensification,stiffness,deflection

TU375.1

A

1009-6825(2011)09-0046-03

2010-12-08

葛春雷(1982-),男,碩士,助教,廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院路橋工程系,廣西 南寧 530023

王 平(1984-),女,碩士,助教,廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院路橋工程系,廣西 南寧 530023

郭容寬(1983-),女,碩士,助教,廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系,廣西 南寧 530007