二次受力粘钢加固混凝土梁刚度和挠度研究

葛春雷 王 平 郭容宽

二次受力粘钢加固混凝土梁刚度和挠度研究

葛春雷 王 平 郭容宽

在考虑二次受力的基础上,对粘钢加固混凝土梁的截面刚度和挠度进行了理论分析,并将其理论计算值与试验值进行了对比,研究结果表明：二者吻合度较好。

二次受力,粘钢加固,刚度,挠度

0 引言

目前,对粘钢加固混凝土构件的研究主要集中在承载能力方面,而很少涉及挠度、裂缝等正常使用条件,包括现行的混凝土结构加固设计规范[1]也没有明确规定。鉴于此种情况,本文在总结原有研究的基础上,考虑二次受力,对粘钢加固混凝土梁截面刚度和挠度进行研究,并得出实用的计算公式,对后续研究及实际工程具有一定的参考价值。

1 截面刚度及挠度分析

1.1 普通钢筋混凝土梁

文献[2]对普通钢筋混凝土矩形截面梁的短期刚度进行了详细推导,得出：

1.2 二次受力粘钢加固混凝土梁

对于二次受力粘钢加固梁,粘钢前可按照普通钢筋混凝土梁计算,粘钢后受拉钢筋的应力是在粘钢前承受应力的基础上再次受力,所以在计算裂缝间钢筋应力不均匀系数φ时,钢筋应力应取粘钢前后应力值之和[3]。因此可以按照文献[2]的推导方法得出粘钢加固后混凝土梁截面的刚度Bs,结果见表 1。

表1 不同类别梁短期刚度计算

1.3 挠度计算

根据文献[4]的计算结果可得：

其中,Mk为按荷载标准组合计算的截面弯矩值。

2 与试验结果的对比

2.1 试验设计

本次试验共制作了钢筋混凝土梁3根,梁断面尺寸150mm×300mm,长 2.4m,混凝土强度等级为 C30,主筋均为 2Φ16,L-1为对比梁,L-2底部粘贴钢板为 3mm×100 mm,L-3底部粘贴钢板6mm×100mm。采用三分点对称加载。

2.2 试验结果及分析

在试验过程中,对于 3根不同的试验梁,分别测出其在各级荷载作用下的实际挠度,并利用前面推导到刚度和挠度公式,计算出其在相应荷载下的理论值进行对比,具体结果见表 2～表 4,图 1,图 2。

表2 L-1挠度值

表3 L-2挠度值

表4 L-3挠度值

从以上结果可以看出,在钢筋屈服以前,对比梁的最小刚度为 3.95×1012N/mm2,3 mm钢板加固后的最小刚度为 6.15×1012N/mm2,6mm钢板加固后的最小刚度为 7.67×1012N/mm2,与对比梁相比分别提高了 55.7%和 94.2%,说明粘钢加固后试件的刚度有较明显的提高,同时,随着所粘钢板面积的增加,刚度值也会增大。从图 2上可以看出,粘钢后,试件的刚度曲线发生了明显的转折,且随着弯矩增加,刚度降低的速率要比加固前缓慢。

从表 2～表 4中数据还可以发现,试件梁的实测挠度都小于理论计算挠度,这主要因为在挠度计算时,是按照最小刚度原则进行的,所以计算出的挠度值相对偏大。

3 结语

1)考虑二次受力的影响,按照文献[2]的方法得出的粘钢加固混凝土梁截面刚度及挠度理论计算值与实测值基本吻合。因此二次受力粘钢加固梁的刚度应按粘钢前后分别进行计算;2)在考虑二次受力的情况下,对于钢筋混凝土受弯构件采用粘结钢板的方法进行加固,可以有效提高其截面刚度;3)与普通钢筋混凝土梁类似,在挠度计算中,按最小刚度原则得出的理论值偏大。

[1]GB 50367-2006,混凝土结构加固设计规范[S].

[2]梁兴文,王社良,李晓文.混凝土结构设计原理[M].北京：科学出版社,2003：8.

[3]李文盛.粘钢加固钢筋混凝土梁的试验研究与理论分析[D].武汉：武汉理工大学,2002.

[4]陈志龙.粘钢加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析[D].武汉：华中科技大学,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,硕士,助教,广西交通职业技术学院路桥工程系,广西 南宁 530023

王 平(1984-),女,硕士,助教,广西交通职业技术学院路桥工程系,广西 南宁 530023

郭容宽(1983-),女,硕士,助教,广西机电职业技术学院建筑工程系,广西 南宁 530007