1、1增大截面法加固 T 梁横隔梁计算研究摘要：本章主要探讨了增大截面法加固混凝土梁的基本概念，受力特点，计算理论等，并利用 ANSYS 程序对增大截面法加固横隔梁进行了受力分析，分析结果表明：新增钢筋和新浇混凝土能有效改善横隔梁的受力与变形，是一种简单而又高效的加固方法。 关键词：增大截面法；横隔梁；加固 中图分类号： U443.32+3 文献标识码： A 文章编号： 0 增大截面加固法简介 增大截面加固是增大桥梁结构构件的截面和配筋，用以提高其强度、刚度、稳定性和抗裂性，也可以用来修补裂缝等。梁式桥和拱式桥等病害桥梁均可采用这种方法加固。在构件的受压区补浇混凝土时,可以有效地增加构件的有效高度
2、, 从而提高构件的抗弯、抗剪承载力,增大构件的刚度；在受拉区补浇混凝土,可对补浇的钢筋起到粘结和保护作用。 根据被加固构件的受力特点和加固目的的要求、构件部位与尺寸、施工方便等可设计为单侧、双侧或三侧加固，以及四周外包加固。根据不同的加固目的和要求，又可分为加大断面为主加固和加配筋为主加固，或者两者同时采用的加固。加大截面为主的加固，为了保证补加混凝土正常工作，同样需要适当配置构造钢筋。以增加配筋为主的加固，为了保证配筋的正常工作，需按钢筋的间距以及保护层等构造要求决定适当2增大截面尺寸。 1 加固前后梁的受力特点 加固后的梁属于组合截面，其受力性能与旧梁结构相比存在较大差异，主要表现在以下两
3、个方面 （1）加固结构属于组合结构 由于新旧混凝土的弹性模量、泊松比等材料特性不尽相同，因此，加固后的结构多半属于组合结构或组合截面，新旧两部分存在整体工作共同受力问题。整体工作的关键是结合面的构造处理和施工做法。试验研究表明加固结构在受力过程中,结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力,其中关键是剪力和拉力,在弹性阶段,结合面的剪应力和法向拉应力主要是靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度来承担;开裂后极限状态下,则主要是通过贯穿结合面的锚筋或锚栓所产生的被动剪切摩擦力传递。由于结合面混凝土的粘结抗剪强度及法向粘结抗拉强度远远低于混凝土本身强度,因此结合面是加固结构受力时的薄弱环节。对结合面,从设
4、计构造上配置足够的贯穿于结合面的剪切摩擦筋或锚固件将两部分连接起来,是确保结合面能有效传力,是使新旧两部分整体工作的关键。 （2）结构分阶段受力 加固梁的后浇层是在原梁恒载弯矩之后才开始参加工作的, 因此后浇层的压应变比相对应的整浇梁的压应变小, 结果是在受压边缘的混凝土被压碎时, 构件的挠度、裂缝都较整浇梁大得多。增大截面法加固梁桥后，新增的混凝土梁自重由旧梁承担，新梁只参与加固后汽车荷载和其他活载的作用，加固后的梁受力性能不同于未加固桥，主要表现在加3固结构的二次受力特性上，这使得加固后的截面承载力验算变得复杂。从加固后的梁截面受力看，旧梁承担了其自重和新加截面的自重，即旧梁已经用去了该截
5、面的部分设计抗力，剩余部分的抗力与新截面一起承担活载。这样，整个加固结构在其后的第二次载荷受力过程中，新加部分的应力、应变始终滞后于原结构的累计应力、应变加固结构受力特征的上述差异，决定了各类结构加固分析计算不能完全沿用普通混凝土结构概念进行设计。 2 复合截面的建模基本假定 对于加固后的复合截面，本文作如下基本假定: （1）平截面假定，即梁在受力变形时，梁的横截面在变形后仍保持平面，并与浇注后的梁轴线相垂直。 在旧桥加固时，新旧混凝土如果单独工作，无疑承载力不如新旧混凝土共同工作高，因此，在旧桥加固设计及施工时，有必要使新、旧混凝土共同受力，以提高加固构件的承载力，方法是将原混凝土表面凿毛，
6、而且一般会在两种混凝土结合面插入剪力筋，形成剪力键，以抵抗不同材料问的错动，传递剪力，使两种混凝士紧密结合在一起不致发生相对移位。因此，可以认为两种混凝土有效地结合成一个“整体” ，各层材料间无相对错动而紧密结合，共同变形。而且变形符合平截面假定。 （2）新旧混凝土截面的各材料之间紧密结合、无相对位移。 这一点是通过设计上的构造措施来保证。对结合面, 在加固前将旧混凝土凿毛，从设计构造上配置足够的贯穿于结合面的剪切摩擦筋或锚固件将两部分连接起来，确保结合面能有效传力,组合截面看做整体受力4各材料之间紧密结合、共同变形、无相对错动。 3 设计分析步骤 针对本文依托工程，针对实际采用的增大截面法加
7、固横隔梁技术，本文采用设计分析步骤如下： 采用增大截面法加固横隔梁，对钢筋和新旧混凝土采用实体建模，原有混凝土等级为 C30，新浇混凝土等级为 C50，新加钢筋采用 HRB335级钢筋，纵筋直径为 16mm，箍筋为 12mm，采用 SOLID45 和 PIPE20 单元分别模拟混凝土和钢筋，将横隔梁两端固结。施加荷载后分析模型及结果见图 图 5 加固后横隔梁变形图 图 6 加固后横隔梁主应力分布图 由图 1 可得加固后横隔梁最大位移为 0.00095mm，由图 2 可得加固后荷载作用下横隔梁的最大拉压应力为 0.007MPa，由此可见，采用增大截面法加固使横隔梁的承载能力得以明显提高。 作者简介：李正凯（1985-）男，汉，广东广州人，广州市高速公路有限公司，工程管理，研究生学历，桥梁与隧道工程方向。 参考文献 1 洪刚. 增大截面法加固混凝土结构的应用J. 国外建材科技, 2004(6):73-74. 52 倪玲. 增大截面法加固拱桥承载力验算方法研究D. 重庆交通大学, 2009.
