CN106930551B - 一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法 - Google Patents

一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106930551B
CN106930551B CN201710277850.XA CN201710277850A CN106930551B CN 106930551 B CN106930551 B CN 106930551B CN 201710277850 A CN201710277850 A CN 201710277850A CN 106930551 B CN106930551 B CN 106930551B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bar planting
steel plate
former component
end section
carrying capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710277850.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106930551A (zh
Inventor
阎西康
梁琳霄
庞玉松
温国强
梁琛
邸超群
蔡玉康
张陆伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Technology
Original Assignee
Hebei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Technology filed Critical Hebei University of Technology
Priority to CN201710277850.XA priority Critical patent/CN106930551B/zh
Publication of CN106930551A publication Critical patent/CN106930551A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106930551B publication Critical patent/CN106930551B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/16—Auxiliary parts for reinforcements, e.g. connectors, spacers, stirrups
    • E04C5/18—Spacers of metal or substantially of metal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0073—Fatigue

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)

Abstract

本发明公开了一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一，根据公式计算出植筋锚固深度设计值a；步骤二，检测植筋的植筋端头在b范围内是否存在原构件箍筋；当b范围内存在原构件箍筋时，将植筋的植筋锚固深度减小，使植筋端头位于原构件箍筋位置处；当b范围内不存在原构件箍筋时，植筋端头位置不动，植筋的植筋锚固深度为a，在植筋端头位置处原构件的外围粘贴钢板；原构件箍筋与植筋的轴向垂直；所述b＝3×植筋直径。经过本方法改进后植筋端头截面抗剪能力大幅提高，消除了疲劳荷载作用下植筋端头截面抗剪承载力不足导致构件突然破坏的安全隐患。

Description

一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法
技术领域
本发明建筑工程中的结构加固与维修领域，具体是一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法。
背景技术
植筋技术在建筑、路桥等工程领域中的各类建筑加固、改造与工程维修中得到广泛应用。对于承受动荷载的工程结构例如吊车梁、桥梁等，极容易在结构薄弱部位产生疲劳损伤而发生失效破坏。研究发现承受疲劳荷载的植筋构件的植筋锚固深度在满足《混凝土结构加固设计规范GB50367-2013》规定时仍有可能因为植筋端头混凝土出现剪切斜裂缝导致脆性破坏，植筋技术应用到此类结构时存在脆性破坏安全隐患。植筋构件破坏形式与植筋锚固深度关系密切，植筋锚固深度小于一定值a，构件发生受剪脆性破坏；达到a后构件在静力破坏时发生延性破坏，但疲劳荷载下植筋端头处混凝土会出现较大的受剪裂缝，导致脆性破坏。但一味增加植筋锚固深度对植筋端头截面抗剪承载力提高作用很小，且施工难度会大幅提高。因此需要一种新的方法来解决植筋锚固深度一定的情况下，疲劳荷载作用导致植筋端头截面出现剪切脆性破坏的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一，根据公式计算出植筋锚固深度设计值a；
步骤二，检测植筋的植筋端头在b范围内是否存在原构件箍筋；当b范围内存在原构件箍筋时，将植筋的植筋锚固深度减小，使植筋端头位于原构件箍筋位置处；当b范围内不存在原构件箍筋时，植筋端头位置不动，植筋的植筋锚固深度为a，在植筋端头位置处原构件的外围粘贴钢板；原构件箍筋与植筋的轴向垂直；所述b＝3×植筋直径。
步骤一所述公式为：
式中：αspt为防止混凝土劈裂引用的计算系数，查表可知；为考虑各种因素对植筋受拉承载力影响而需加大锚固深度的修正系数，查表可知；为考虑植筋位移延性要求的修正系数，查表可知；d为植筋直径；fy为植筋用钢筋的抗拉强度设计值；fbd为植筋用胶粘剂的粘结强度设计值。
该方法还包括步骤三；所述步骤三是：浇筑混凝土，形成植筋梁或者植筋板。
所述钢板为平面钢板或U形钢板。U形钢板的粘贴方法是：在原构件底部植筋端头处粘贴加固钢板，然后在加固钢板外围沿原构件底部及侧面方向粘贴U形钢板，最后在U形钢板外粘贴钢板压条并通过锚栓锚固；粘贴后的U形钢板垂直于原构件的轴向。粘贴后的平面钢板平行于原构件的轴向。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)经过本方法改进后植筋端头截面抗剪能力大幅提高，消除了疲劳荷载作用下植筋端头截面抗剪承载力不足导致构件突然破坏的安全隐患。
(2)植筋端头设置在原构件箍筋处的原理是抵抗疲劳荷载在植筋端头产生的附加剪应力，减小植筋端头处梁底受剪裂缝的开展，改变构件最终破坏形式，由脆性破坏变为延性破坏。将植筋端头设置在原构件箍筋处改善了结构的受力性能，削弱了裂缝的产生因素，减小了安全隐患。
(3)植筋锚固深度不变，在植筋端头附近外包钢板，利用外加钢板抗剪。外包钢板施工简便，不仅可以防治植筋端头截面受剪破坏，且成本低廉，施工简便。破坏形式由脆性破坏变为延性破坏，延性系数、极限承载力均得到提高，主裂缝不再出现在植筋端头处，且破坏时裂缝分布较均匀。
附图说明
图1是本发明疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法实施例1的植筋锚固深度达到a后的示意图；
图2是本发明疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法实施例1的植筋锚固深度达到a-b后的示意图；
图3是本发明疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法实施例1在植筋端头位置处粘贴钢板的示意图；
图4是本发明疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法图3的局部示意图；
图5是本发明疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法图3粘贴钢板位置处的断面示意图；
图6是本发明疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法实施例2的修复后示意图；(图中：1、原构件；2、原构件箍筋；3、植筋；4、植筋梁；5、植筋端头；6、钢板；7、钢板压条；8、锚栓；9、植筋板；10、加固钢板)
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一，根据原构件1的承载力、植筋抗拉强度设计值、植筋截面面积和计算修正系数等参数，计算出植筋锚固深度设计值a；
具体计算公式为：
式中：αspt为防止混凝土劈裂引用的计算系数，查表可知；为考虑各种因素对植筋受拉承载力影响而需加大锚固深度的修正系数，查表可知；为考虑植筋位移延性要求的修正系数，查表可知；d为植筋直径；fy为植筋用钢筋的抗拉强度设计值；fbd为植筋用胶粘剂的粘结强度设计值；
步骤二，利用超声波探测或参照原构件图纸检测植筋3的植筋端头5在b范围内是否存在原构件箍筋2；当b范围内存在原构件箍筋2时，将植筋3的植筋锚固深度减小，使植筋端头5位于原构件箍筋2位置处，利用原构件箍筋2抵抗疲劳荷载引起的剪应力；当b范围内不存在原构件箍筋2时，植筋端头5位置不动，植筋3的植筋锚固深度为a，在植筋端头5位置处原构件1的外围粘贴钢板6，利用外加钢板抗剪切；原构件箍筋2与植筋3的轴向垂直；
步骤三，浇筑混凝土，形成植筋梁4或者植筋板9。
所述钢板6为平面钢板或U形钢板；所述b＝3×植筋直径d。
(一)进行了植筋端头设置在原构件箍筋处的梁试验：
经试验验证，改良的植筋梁试件的延性得到明显提高，与未经改良的试件相比静载加荷时延性提高了16.54％，疲劳加荷时延性提高了10.18％。另外，没有改良的试件经200万次疲劳后极限承载力下降了3.49％，改良后的试件承载力仅下降了1.96％。试验表明，经过植筋端头设置在原构件箍筋处这一构造改良措施，试件极限承载力、挠度、延性系数、主裂缝位置等均得到明显改善。
改良前经过200万次疲劳加载后进行静载破坏，主裂缝出现在植筋端头附近，为剪切斜裂缝，具有脆性破坏的特征，破坏时极限荷载为324kN。
改良后试件在200万次疲劳加载后进行静载破坏，主裂缝出现在跨中附近，为受弯竖向裂缝，极限荷载为358kN，呈明显的延性破坏状态，梁的挠度变形较改良前好，裂缝分布更均匀。
(二)通过试验及数值模拟的方式对7组不同植筋锚固深度下植筋梁构造改良前后的力学性能进行研究，得出结论：
对植筋混凝土梁进行改良可以有效提高植筋混凝土梁的极限承载力和极限变形能力，在植筋搭接长度为22d时(改良前需达到25d)，改良后的植筋混凝土梁的整体受力性能已经趋于稳定。
改良后可以使构件的极限承载力提高10％左右，植筋最大应变提高20％，从而可以减小植筋锚固深度2～3d。实际施工中可以适当减小植筋锚固深度使植筋端头位于原有构件箍筋处，即能保证原设计的承载力，又可减少植筋端头附加剪应力的产生。
实施例1
将该方法应用于原构件为梁时(参见图1)，具体施工步骤如下：
步骤一，根据公式计算出植筋锚固深度设计值a；
步骤二，利用超声波探测或参照原构件图纸检测植筋3的植筋端头5在b范围内是否存在原构件箍筋2；当b范围内存在原构件箍筋2时，将植筋3的植筋锚固深度减小，使植筋端头5位于原构件箍筋2位置处(参见图2)；当b范围内不存在原构件箍筋2时，植筋端头5位置不动，植筋3的植筋锚固深度为a，在植筋端头5位置处原构件1的外围粘贴U形钢板(参见图3)；原构件箍筋2与植筋3的轴向垂直；
步骤三，完成后浇筑混凝土，形成植筋梁4；
所述U形钢板的粘贴方法是(参见图4-5)：在原构件1底部植筋端头5处粘贴加固钢板10，然后在加固钢板10外围沿原构件1底部及侧面方向粘贴U形钢板，最后在U形钢板外粘贴钢板压条7并通过锚栓8锚固，以确保U形钢板与原构件1的整体性；所述U形钢板垂直于原构件1的轴向；U形钢板在植筋端头5位置处粘贴后，可以在原构件1的外围再等距离粘贴数个U形钢板；
所述a＝625mm，b＝75mm，d＝25mm；
实施例2
将该方法应用于原构件为板结构时(参见图6)，具体施工步骤如下：
步骤一，根据公式计算出植筋锚固深度设计值a；
步骤二，植入植筋3，原构件箍筋2与植筋3的轴向垂直，并使得植筋锚固深度达到植筋锚固深度设计值a，在原构件1表面植筋端头5处粘贴平面钢板；平面钢板平行于原构件1的轴向；
步骤三，将植筋3浇筑成植筋板9；
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (6)

1.一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一，根据公式计算出植筋锚固深度设计值a；
步骤二，检测植筋的植筋端头在b范围内是否存在原构件箍筋；当b范围内存在原构件箍筋时，将植筋的植筋锚固深度减小，使植筋端头位于原构件箍筋位置处；当b范围内不存在原构件箍筋时，植筋端头位置不动，植筋的植筋锚固深度为a，在植筋端头位置处原构件的外围粘贴钢板；原构件箍筋与植筋的轴向垂直；所述b＝3×植筋直径。
2.根据权利要求1所述的疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法，其特征在于步骤一所述公式为：
式中：αspt为防止混凝土劈裂引用的计算系数，查表可知；为考虑各种因素对植筋受拉承载力影响而需加大锚固深度的修正系数，查表可知；为考虑植筋位移延性要求的修正系数，查表可知；d为植筋直径；fy为植筋用钢筋的抗拉强度设计值；fbd为植筋用胶粘剂的粘结强度设计值。
3.根据权利要求1所述的疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法，其特征在于该方法还包括步骤三；所述步骤三是：浇筑混凝土，形成植筋梁或者植筋板。
4.根据权利要求1所述的疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法，其特征在于所述钢板为平面钢板或U形钢板。
5.根据权利要求4所述的疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法，其特征在于U形钢板的粘贴方法是：在原构件底部植筋端头处粘贴加固钢板，然后在加固钢板外围沿原构件底部及侧面方向粘贴U形钢板，最后在U形钢板外粘贴钢板压条并通过锚栓锚固；粘贴后的U形钢板垂直于原构件的轴向。
6.根据权利要求4所述的疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法，其特征在于粘贴后的平面钢板平行于原构件的轴向。
CN201710277850.XA 2017-04-25 2017-04-25 一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法 Expired - Fee Related CN106930551B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710277850.XA CN106930551B (zh) 2017-04-25 2017-04-25 一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710277850.XA CN106930551B (zh) 2017-04-25 2017-04-25 一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106930551A CN106930551A (zh) 2017-07-07
CN106930551B true CN106930551B (zh) 2019-06-04

Family

ID=59438105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710277850.XA Expired - Fee Related CN106930551B (zh) 2017-04-25 2017-04-25 一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106930551B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107965156A (zh) * 2017-12-05 2018-04-27 华南理工大学 一种快速加固钢筋混凝土梁抗剪承载力的构件与方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1018608A (ja) * 1996-07-05 1998-01-20 Fujita Corp 既存鉄筋コンクリート造建築物の耐震補強方法
CN102704698A (zh) * 2012-05-04 2012-10-03 南京盛圆土木工程高科技有限公司 一种全预应力复合一体化加固钢筋混凝土结构
CN103343548A (zh) * 2013-07-31 2013-10-09 山东电力工程咨询院有限公司 一种输电塔基础型式及其承载力计算方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1018608A (ja) * 1996-07-05 1998-01-20 Fujita Corp 既存鉄筋コンクリート造建築物の耐震補強方法
CN102704698A (zh) * 2012-05-04 2012-10-03 南京盛圆土木工程高科技有限公司 一种全预应力复合一体化加固钢筋混凝土结构
CN103343548A (zh) * 2013-07-31 2013-10-09 山东电力工程咨询院有限公司 一种输电塔基础型式及其承载力计算方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
不同疲劳加载频率下植筋混凝土梁疲劳性能的试验研究;张玉淙;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20160715(第7期);第14、15、37页
独柱墩曲线箱梁桥的抗倾覆与加固方法研究;杨颖军;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20140115(第1期);第19-20页

Also Published As

Publication number Publication date
CN106930551A (zh) 2017-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Experimental study on mixed-mode fatigue behavior of center cracked steel plates repaired with CFRP materials
CN103399049B (zh) 基于导电聚合物拉敏效应的混凝土开裂监测方法
CN103306214B (zh) 一种钢筋混凝土梁与楼板的加固装置
KR101435624B1 (ko) 다방향으로 제조된 탄소섬유판 및 메카니컬 앵커를 이용한 콘크리트 구조물의 휨， 전단， 및 내진성능 향상 보강공법
Zhang et al. Examining bonding stress and slippage at steel-bamboo interface
Brunner et al. Timber beams strengthened by attaching prestressed carbon FRP laminates with a gradiented anchoring device
Hosseini et al. Effect of spiral transverse bars on structural behavior of concrete shear walls reinforced with GFRP bars
Negrão Preliminary study on wire prestressing methods for timber pieces reinforcement
CN106930551B (zh) 一种疲劳荷载作用下提高植筋端头截面抗剪承载力的方法
Jin et al. Effect of cross-section size on flexural compressive failure of RC columns: Monotonic and cyclic tests
Wang et al. Experimental research on wood beams strengthened with engineered bamboo laminates attached with self-tapping screws
Abdalla et al. Shear strengthening of reinforced concrete T-beams using carbon fiber reinforced polymer (CFRP) anchored with CFRP spikes
Duan et al. Experimental Study on the Bending Behavior of Steel‐Wood Composite Beams
Nordin Strengthening structures with externally prestressed tendons
Keller et al. Carbon Fiber-Reinforced Polymer Punching Reinforcement and Strengthening of Concrete Flat Slabs.
CN202100021U (zh) 一种用于环形截面钢筋混凝土电杆横向裂纹加固装置
Jassim et al. Performance enhancement of RC beams with large web openings by using reactive powder composite: an experimental study
CN212773146U (zh) 采用栓钉、环氧砂浆以及螺栓连接的组合梁
Chen et al. Flexural strength of carbon fiber reinforced polymer repaired cracked rectangular hollow section steel beams
Wu et al. Experimental study of RC beams strengthened with distributed prestressed high-strength steel wire rope
Zheng et al. Arching action contribution to punching failure of GFRP-reinforced concrete bridge deck slabs
Vatandoost Fatigue behaviour of steel girders strengthened with prestressed CFRP strips
CN110595884A (zh) 一种基于双面纯剪的ecc裂缝面剪切应力试验方法及系统
Nordin Strengthening structures with externally prestressed tendons: literature review
Hmidan et al. Effect of sustained load combined with cold temperature on flexure of damaged steel beams repaired with CFRP sheets

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190604

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee