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为简化计算,加固计算一般假定加固后梁截面应变仍满足平截面假定,受拉区混凝土不参与受拉工作;忽略钢与混凝土梁之间的相对滑移,钢筋采用理想弹塑性应力应变关系;不考虑混凝土梁和胶粘剂的收缩、徐变及温度应力的影响。
(1)粘钢加固梁的受力特点
实际工程中粘钢加固法分为两种情况。
一是完全卸荷后粘钢加固,属于一次受力加固结构,钢板粘结后可和原框架梁形成整体,共同承担其各种荷载作用,其受力机理与钢筋混凝土梁相同,其承载力可按钢筋混凝土梁的计算理论进行计算。
二是部分卸荷粘钢加固,属于二次受力加固结构,现实中这种情况是普遍存在的。对于这种受力构件,新加钢板只有在框架梁有新的变形才能发挥作用,这样原梁内配筋和新加钢板共同工作能力差,存在应力滞后的现象。
采用粘钢进行梁的受弯及受剪加固,并不能无限制地提高梁的承载力,当加固钢板数量过多时,可能发生钢板屈服前梁混凝土先被压碎的脆性破坏。
(2)型钢-混凝土组合梁的受力机理
这里型钢加固梁是指采用一根型钢置于原有钢筋混凝土梁下,有两种方案:
①为充分利用原有混凝土的承载力,可将型钢与混凝土用抗剪连接件或结构胶将两者结合,使之协同工作;
②将原有混凝土梁及所有荷载全部作为外加荷载传递给型钢梁。这样不必设置抗剪连接件,但同时梁高度将加大,影响使用功能。
第二种方案的设计方法与普通钢梁无异,因此本文只讨论第一种方案。
根据传统经验所做的实验研究,在加载至破坏荷载的近50%前,型钢组合梁位移和应变均保持弹性, 随着荷载增加,混凝土梁与型钢梁结合面处水泥砂浆层开始有水平裂缝出现,且钢板与混凝土采用结构胶粘结处,沿梁长方向出现滑移现象,并不断增大。当受力较小的时候,型钢组合梁的中和轴在混凝土中通过,型钢为全截面受拉,一般均能满足承载力要求。从理论上说,只要混凝土没有达到极限压应变,型钢组合梁加固的极限承载力决定因素是型钢尺寸和强度。
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