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 橋梁加固薄弱構(gòu)件分階段受力特點

橋梁結(jié)構(gòu)自重較大，一般均采用帶載加固。構(gòu)件自重及恒載由原梁承擔(dān)，活載由加固后的截面承擔(dān)。橋梁加固薄弱構(gòu)件承載力計算，應(yīng)考慮分階段受力特點，按兩階段受力構(gòu)件計算。

橋梁加固薄弱受彎構(gòu)件正截面加固補強方法很多，從加固部位上可劃分為拉區(qū)加筋類和壓區(qū)加混凝土類兩種：

①拉區(qū)加筋類：在受拉區(qū)直接加焊鋼筋、粘貼鋼板或粘貼高強復(fù)合纖維布(碳纖維、芳綸纖維)，或在受拉區(qū)增設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋(體外預(yù)應(yīng)力筋或首先錨固于體外，然后通過噴注高強抗拉復(fù)合砂漿形成的有粘預(yù)應(yīng)力筋)，對梁體施加預(yù)應(yīng)力，對薄弱構(gòu)件正截面進行加固補強。從作用原理上分，前者屬于被動加固，后者屬于主動加固。

拉區(qū)加筋類加固構(gòu)件的受力特點是，后加補強材料只承受活載引起的內(nèi)力，構(gòu)件的破壞由原梁的受拉鋼筋控制。特別是在拉區(qū)直接粘貼的高強復(fù)合纖維，由于受原梁變形的限制，在極限狀態(tài)下，其應(yīng)力達不到其抗拉強度設(shè)計值。設(shè)計時，必須考慮分階段受力特點，合理地確定極限狀態(tài)下后加補強材料的極限應(yīng)力。若不考慮加固構(gòu)件的分階段受力特點，過高地估計了后加補強材料的作用，設(shè)計是不安全的。

②壓區(qū)加混凝土類：采用加厚橋面板的方法，對混凝土受壓區(qū)進行補強，增加梁的有效高度，亦可達到提高構(gòu)件承載力的目的。對壓區(qū)加混凝土類構(gòu)件來說，由于考慮混凝土的塑性發(fā)展，分階段受力影響不大，其承載力可按一般鋼筋混凝土構(gòu)件計算。

橋梁加固薄弱構(gòu)件斜截面—般采用粘貼鋼板(或其他復(fù)合纖維材料)增加斜筋或箍筋截面面積進行補強。后加鋼板(或其他復(fù)合纖維材料)只承受活載引起的剪力，設(shè)計時亦應(yīng)考慮分階段受力特點。采用豎向(或斜向)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固斜截面，可以提高后加補強材料的利用效率。

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4-2 直接加筋類加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算

　直接加筋類加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件系指在梁(或板)的受拉區(qū)直接加焊鋼筋、粘貼鋼板或粘貼高強復(fù)合纖維材料的加固方法的統(tǒng)稱。盡管后加補強材料的力學(xué)特性不同，但其工作原理是一樣的。

　橋梁加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)計算是加固設(shè)計最核心的問題。加固構(gòu)件正截面抗彎承載力原則上應(yīng)按《橋規(guī)JTG D62》第5．2．1～5．2．5條的有關(guān)公式計算，但應(yīng)考慮分階段受力的特點和結(jié)構(gòu)損傷(鋼筋腐蝕)的影響。

一、計算基本假設(shè)

筆者在試驗研究的基礎(chǔ)上，引入下列基本假設(shè)作為直接加筋類橋梁加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算的依據(jù)：

 ①橋梁帶載加固應(yīng)考慮分階段受力特點，一期荷載效應(yīng)(構(gòu)件自重及恒載效應(yīng))由原梁承擔(dān)，截面應(yīng)力(或應(yīng)變)按開裂的鋼筋混凝土彈性體由材料力學(xué)公式計算；二期荷載效應(yīng)(活載效應(yīng))由加固后的截面承擔(dān)。

②不同受力階段的截面變形均符合平截面假設(shè)。

③在極限狀態(tài)下，截面受壓邊緣混凝土的應(yīng)變達到極限值εcu＝0．0033。截面受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力按簡化的矩形應(yīng)力圖計算，矩形應(yīng)力圖的寬度取實測混凝土抗壓強度設(shè)計值fcd，矩形應(yīng)力圖高度取x2=βx02(式中x02為二期荷載效應(yīng)作用后截面變形零點至截面受壓邊緣的距離，β為受壓區(qū)高度折減系數(shù)，對C50及以下混凝土，取β=0．8)。

④在極限狀態(tài)下原梁受拉鋼筋應(yīng)力取抗拉強度設(shè)計值fsd，受壓鋼筋的應(yīng)力取抗壓強度設(shè)計值f'sd，原梁受拉鋼筋的極限拉應(yīng)變?nèi)?．01。

 ⑤在極限狀態(tài)下，后加鋼筋(或其他高強復(fù)合纖維材料)的應(yīng)力由其應(yīng)變確定，即取σR=εRER，但應(yīng)小于其抗拉強度設(shè)計值fRd。后加鋼筋(或其他高強復(fù)合纖維材料)的應(yīng)變εR，根據(jù)分階段受力特點，由截面變形條件確定。

二、基本方程式

根據(jù)上述基本假設(shè)建立的直接加筋類橋梁加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件