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粘钢加固柱的工作原理是什么?

日期:2018/09/26 14:04:33

  粘钢加固法通过混凝土梁柱构件的四边包裹角钢,同时采用横向缀板将其连为整体。该方法主要是通过外包钢骨架约束原构件从而提高其承载力和延性。粘钢加固法通常用于被加固截面尺寸增大受限的情况以及大型结构,该方法的施工现场工作量小,加固后受力可靠。加固时在型钢与原构件间存在一定的空隙,通过压力灌注工艺形成饱满而高强的胶层,使得外包钢骨架与混凝士构件粘结成整体,共同受力。粘钢加固法有以下优点:

  (1)加固对原混凝士构件截面尺寸不会有较大影响,而且加固后能较大幅度地提高混凝士构件的承载力和抗震性能。

  (2)施工现场工作量较小,施工方便,对生产影响小,构件截面加固后不显著加大,不会减少使用空间。

  (3)由于不需要对混凝土进行养护,可大大缩短工期。

  (4)采用的机械工具较为简单,施工机具所需的占用空间小。

  2.粘钢加固柱的受力机理

  粘钢加固结构受力机理与未经加固的结构有一定的差异。加固结构属于二次受力结构,加固之前原结构本身已经承受荷载。例如因为结构承载能力不足而进行加固的情况,加固前构件截面的应变和应力一般都已存在。如果卸载不充分,型钢加固后并未能立即分担荷载,而是在第二次加载情况下继续承载才开始受力。在这种情况下,加固后型钢的应力和应变的改变将滞后于原结构的应力应变,导致二次受力下,构件达到破坏时型钢可能未达到屈服,加固材料达不到充分的利用。粘钢加固法属于二次组合结构,原结构与外包钢骨架之间存在共同受力,整体工作的问题。新旧材料能否整体工作的关键取决于填充的结构胶性能和施工工艺,也与新旧材料之间存在的应力差有关系。外包钢骨架只有单面与原结构通过结构胶相连,并通过结构胶的剪应力传递到原结构上,所以当承受侧向力时,外包钢骨架与混凝士之间可能产生粘结滑移和应力集中现象0181。

  3.粘钢加固柱的破坏形态

  根据加固情况的不同,粘钢加固构件在抵抗竖向和则向力产生的轴力和弯矩时会产生两种不同的破坏形态:

  (1)早期荷载下脆性破坏

  早期荷载下脆性破坏一般表现为端部钢板的突然剥落,致使构件中钢筋应力突增,很快进入强化阶段。在发生这种破坏时,构件一般还未达到结构的设计强度。一般来说,混凝土强度比结构胶的强度低,所以在界面粘结强度和材料强度之间,混凝土是强度较弱的部分,故脆性破坏一般是在粘结面上的混凝土产生撕裂而形成。

  (2)延性破坏

  当加固条件良好时,粘钢加固柱中的破坏是一种延性破坏,破坏的形式与普通钢筋混凝土构件相似。表现为在荷载作用下,构件弯矩较大处产生裂缝,随着荷载的逐渐增加,裂缝不断产生并逐渐向另一端延伸,随后钢筋和外包型钢相继屈服,最终以混凝士压碎而结束。

  4.选取合适的材料本构关系的意义

  在了解粘钢加固柱的受力机理的基础上,为了可以通过数值模拟的方法对粘钢加固钢筋混凝土柱进行分析,还需要对粘钢加固法使用的各种材料受力机理进行研究。使用数值模拟方法进行数值研究,关键是建立合理的有限元模型,选用合理的材料本构关系。早期对混凝土结构进行有限元模拟的研究表明,误差的主要来源是选用的材料本构模型不能较好地反应材料的真实本构关系。因此,对混凝土及钢材本构关系进行更深入更精确的研究愈显必要。

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