不同初始應(yīng)力水平下加固軸心受壓柱承載力性能研究.pdf

1、隨著城市建設(shè)的大力發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的加固與改造已經(jīng)成為土木工程領(lǐng)域中一門重要的分支學(xué)科。實際工程中，鋼筋混凝土柱因承載力不足而需要加固的情況比較常見，傳統(tǒng)的增大截面法因施工工藝簡單、受力可靠等優(yōu)點而被廣泛用于加固工程中。加固結(jié)構(gòu)在受力性能上不同于常見的一次整澆的結(jié)構(gòu)，存在二次受力的問題。以往的研究多以理論研究為主，而實驗研究由于對二次受力的真實模擬相對困難，實驗多是以一次受力為主。隨著有限元軟件的大力發(fā)展，使其可以用于模擬各種復(fù)雜的非線性

2、過程。本文期望通過有限元分析，探討不同初始應(yīng)力水平下對加固軸心受壓混凝土柱承載力的影響，并對各加固設(shè)計參數(shù)的不同對加固后構(gòu)件承載力的影響。以期望在實際工程中，由于無法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效卸載時，對加固軸心受壓混凝土柱提出相應(yīng)的加固及設(shè)計建議。基于此，本文主要開展了以下工作：
　?、俳榻B了加固結(jié)構(gòu)區(qū)別于一次整澆結(jié)構(gòu)的受力特征。加固前原結(jié)構(gòu)已經(jīng)承受一定的荷載水平，存在一定的應(yīng)力應(yīng)變，從而導(dǎo)致新增的混凝土及鋼筋存在應(yīng)力應(yīng)變滯后的現(xiàn)象；同時加固

3、結(jié)構(gòu)還存在新舊部分的共同工作問題，保證新舊部分的共同工作是確保加固效果能否實現(xiàn)的關(guān)鍵。
　?、谠诂F(xiàn)行規(guī)范計算公式的基礎(chǔ)上，考慮了新增外包截面約束效應(yīng)而使原核心混凝土強度提高的增大系數(shù)k，以及受原柱的初始應(yīng)力水平β影響的新增混凝土和鋼筋的強度折減系數(shù)?c、?s；從而提出了更為合理的加固軸心受壓柱的承載力計算公式。
　?、蹖庸糖皹?gòu)件、一次受力構(gòu)件及二次加載的初始應(yīng)力水平為0.3到0.6的六根構(gòu)件進(jìn)行了有限元分析。對其相應(yīng)的承載

4、力進(jìn)行對比分析，對二次加載構(gòu)件而言發(fā)現(xiàn)應(yīng)力水平越高極限承載力越低，承載力越低的主要原因是新增截面混凝土和鋼筋的材料強度利用系數(shù)隨初始應(yīng)力水平的增加而降低。同時發(fā)現(xiàn)初始應(yīng)力水平越高新增混凝土及鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變滯后效應(yīng)越明顯，其應(yīng)力應(yīng)變滯后的現(xiàn)象貫穿于從加載初期到構(gòu)件破壞的整個過程。將有限元分析結(jié)果與本文理論計算結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)有限元數(shù)值分析結(jié)果與理論計算結(jié)果擬合程度較高。說明了本文公式的合理性。
　?、茉隍炞C本文建議公式合理性的基礎(chǔ)

5、上，對不同初始應(yīng)力水平下新增截面材料強度利用系數(shù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)規(guī)范建議統(tǒng)一值為0.8的折減系數(shù)是不合理的；當(dāng)β高于0.7時新增混凝土材料強度利用系數(shù)低于規(guī)范值；當(dāng)新增鋼筋材料強度利用系數(shù)高于一定初始應(yīng)力水平后其材料強度利用系數(shù)更是呈直線式下降，此時規(guī)范建議取值是偏于不安全的。
　?、堇霉拷罴s束混凝土理論，僅改變新增截面的配箍率，發(fā)現(xiàn)加固后構(gòu)件的承載力及新增截面的材料強度利用系數(shù)均有一定程度的提高；并且初始應(yīng)力水平越大提高值越明