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第31卷第3期
建筑结构
2001年3月
用钢板膨胀螺栓加固钢筋混凝土梁的研讨
杨根喜濮志锋
张学宏
苏州市民用建筑设计院215007)(苏州市建筑职工大学215021)
提要]通过对采用-50x4以及-80x6钢板膨胀蝶栓加固的钢筋混凝土梁与未加固的钢筋混凝土梁的静
荷载对比试验,对用该方法加固后梁的刚度、承载能力的提高效能和裂缝开展情况以及加固用的钢板截面、螺
栓间距等问题进行了分析探讨。
关键词]钢板膨胀螺栓加固钢筋混凝土梁
This essay analyzes the rigidity, improved efficiency of bearing capacity and the development of crack on the reinforeed con
crete beam which is strengthened by steel plate(-50x4 and 6)and expanding screw through contrasting experiment
of static load belween Lhe strengthened eam and the non-slrengthened beam. The article also explores the problems about the
surface area of steel plate and the interval of screw
Keywords: reinforced concrete beam; strengthening; steel plate; expanding screw
挠度和最大裂缝宽度
粘钢加固对构件的荷载特性、混凝土强度等级、环境
2.构件破环的检
温度和结构胶质量等均有特定要求。笔者在试验研究和
C1加」
验标志
工程实践的基础上,总结出一种外部附加钢板的加固方法
试验时出现下述
钢板和膨胀螺栓加固法。钢板和膨胀螺栓加固法是
情况之一时即定义为
用膨胀螺栓将?板固定于构件表面,具有适用范围广、施
构件破坏,其前一级荷
工方便、工期较短、质量可靠和比较经济的特点,尤其适用
载定义为限荷载:1)
于中小梨受弯构件的加固。1991年苏州市人民影制院改
受拉主筋处最大裂缝
造工程中使用了该加固方法,改造后工程使用至今,结构
宽度达到1.5m;2)当
完好,情况正常。在工程加固前,曾对若干根钢筋混凝土
某级试验荷载保持个不
试验梁进行了加固效果的比较试验,并对试验结果进行了
变时,挠度缑续明显增
分析。现将试验和结果分析情况介绍如下
大:3)在某级荷载下挠
度(nm
、试验概况
度值的增量达到前5
试验梁采用C20混凝士,Ⅰ级钢筋,梁截面及配筋情
图3试验梁的荷载-挠度曲线级荷载下产生的总挠
况见图1。试验梁跨度和加荷试验简图见图2。
度值。
采取分数加载,每级为预估破坏荷载的110,每数持
3.试验结果
荷时间为20~25min,每5min观測一次挠度值与裂発开展
各试验梁的极限荷载见表1。其中未加固梁的限
情况。
荷载为12kN,该荷载情况下各试验梁的跨中挠度和最大
1.分组试验情况
裂鏠宽度的实测值见表1。各试验梁的荷载-挠度曲线
试验梁分A,B,C三组共六根,各试验梁的材料及其见图3
强度要求一致。A组梁未加固,B组梁采用-50×4钢板
试验梁的跨中挠度、最大裂缝
8膨胀螺栓加固,其间距分别为100mm(BL)和200mm
宽度和极限荷载实测值
表
(B2)。C组梁采用-80x6钢板,8膨胀螺栓加固,其间
距分別为75mm(C1)和150mm(C2)。分数加荷至破环荷
试件
试验
跨中挠度
最大裂缝宽度极限荷我
加固情况
载,检验测试其极限承载能力以及相应试验荷载下的跨中
编号
荷载数值相对值数值相对倒数值「相对
K\)
(%)(kN)「(%)
未加固
百分表
127.73平均「1001.0「平均「100121100
未加固
1275u7.610010.910.97
100
试件
B1「-50×4@10012
0.22
L/3
80x6@75「12
2.2329
0.13
13126.25219
图1试验梁配筋
2加荷试验简图
C2-89×6150124.32
2618150
36
、试验结果分析
减小系数a2和承载力提高系数a3
试验结果表明:钢筋混凝土梁用钢板膨胀螺栓加固
解:先确定,和A
后,挠度和裂缝宽度岄显减小,极限承载力明显提高,且呈
Pe=4、/0.5bh
现有明显预兆的塑性破坏。
226/(0.5×150×200)=0.0151
1.加固对裂缝宽度的影响
(2.7c+0.1don)
裂缝笕度是在裂缝间距范围内的受拉钢筋伸长量与
=(2.7x25+0.1x12/0.0151)x1.0
混凝土伸长量之差。因混凝土伸长量极小,可忽略不计,
故而裂缝宽度可近似看作?是裂缝间距范围内的受拉钢筋
伸长量。而受拉钢筋伸长量则与受拉钢筋的应力成正比,
=226+480=706mn2>2A1=452mm
也可近似地认为与受拉钢筋的面积成反比。
用钢板和膨胀螺栓的加固方法,改变了梁的受拉钢材应取A、=2A1=452m2,故
面积和裂缝间距,从而改变了裂缝觉度。另外,钢板紧贴
0.6a11/LaA
梁底混凝土,对梁底混凝土保护层的开裂起到明显的抑制
0.6x150×226/(147×452)
作用。分析表1结果,可得加固梁的裂缝减小系数的近似
=0.306
计算公式为
=2.1a1=2.1×0.306=0.643
147×45
50×226
式中:L为未加固梁的裂缝平均间距(mm),L。=(2.7c+
5.膨胀螺栓的直径和间距
0.1dlPn)ル,共中,c为混凝土保护层厚度,d为纵向受拉
膨胀蠓栓起到连接钢板和混凝土,使两者能共同工.作
钢筋直径,,为纵向受拉钢筋表面特征系数,对光圆钢筋的作用,其数里可根据跨中后加钢板可能承受的拉力对螺
=1.0,変形钢筋=0.3.是按有效受拉混凝土截面面栓进行抗计算米确定,计算会式详《钢结构设计规》
积计算的受拉钢筋配筋率,对矩形截面,Pn=A、/0.5bh;a
(CB17-88)。为使加固效果明显,螺栓直径宜采用8m,
为膨胀螺栓的距,以mm计;A为未加固梁的受拉钢筋
?距不宜大于150mm。
截面面积:A.为加固梁的受拉钢材总截面面积,考虑到后
6.加固方法与加固效果间的关系
试验梁是在未受荷前即进行加固,然后再进行加荷
加钢板过量时并不能充分发挥钢板的作用,故最多取
这种加固情况可称为“二次施工,一次加荷”。采用这种方
法时,后加钢板可较好地发挥作用。而在实际加固工程中
2.加固对挠度的影响
往往是“二次施工,二次加荷”,即在结构加固时,结构上已