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,對粘鋼加固混凝土梁的截面剛度和撓度進行了理論分析,并將其理論計算值與試驗值進行了對比,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)計規(guī)范[1]也沒有明確規(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,對粘鋼加固混凝土梁截面剛度和撓度進行研究,并得出實用的計算公式,對后續(xù)研究及實際工程具有一定的參考價值。

1 截面剛度及撓度分析

1.1 普通鋼筋混凝土梁

文獻[2]對普通鋼筋混凝土矩形截面梁的短期剛度進行了詳細推導,得出：

1.2 二次受力粘鋼加固混凝土梁

對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算,粘鋼后受拉鋼筋的應力是在粘鋼前承受應力的基礎(chǔ)上再次受力,所以在計算裂縫間鋼筋應力不均勻系數(shù)φ時,鋼筋應力應取粘鋼前后應力值之和[3]。因此可以按照文獻[2]的推導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算

1.3 撓度計算

根據(jù)文獻[4]的計算結(jié)果可得：

其中,Mk為按荷載標準組合計算的截面彎矩值。

2 與試驗結(jié)果的對比

2.1 試驗設(shè)計

本次試驗共制作了鋼筋混凝土梁3根,梁斷面尺寸150mm×300mm,長 2.4m,混凝土強度等級為 C30,主筋均為 2Φ16,L-1為對比梁,L-2底部粘貼鋼板為 3mm×100 mm,L-3底部粘貼鋼板6mm×100mm。采用三分點對稱加載。

2.2 試驗結(jié)果及分析

在試驗過程中,對于 3根不同的試驗梁,分別測出其在各級荷載作用下的實際撓度,并利用前面推導到剛度和撓度公式,計算出其在相應荷載下的理論值進行對比,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,與對比梁相比分別提高了 55.7%和 94.2%,說明粘鋼加固后試件的剛度有較明顯的提高,同時,隨著所粘鋼板面積的增加,剛度值也會增大。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),試件梁的實測撓度都小于理論計算撓度,這主要因為在撓度計算時,是按照最小剛度原則進行的,所以計算出的撓度值相對偏大。

3 結(jié)語

1)考慮二次受力的影響,按照文獻[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算值與實測值基本吻合。因此二次受力粘鋼加固梁的剛度應按粘鋼前后分別進行計算;2)在考慮二次受力的情況下,對于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件采用粘結(jié)鋼板的方法進行加固,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)計規(guī)范[S].

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

[3]李文盛.粘鋼加固鋼筋混凝土梁的試驗研究與理論分析[D].武漢：武漢理工大學,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,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)學院路橋工程系,廣西 南寧 530023

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