卸荷對加固受壓混凝土結(jié)構(gòu)承載力效果的探討

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近些年來，隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展，建筑工程科學(xué)技術(shù)已有了飛速發(fā)展。同時，隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固理論研究方面的不斷深入，各種新型建筑材料不斷涌現(xiàn)，建筑物改造與病害處理應(yīng)用越來越廣泛。現(xiàn)就建筑工程加固補強中卸荷對加固受壓混凝土結(jié)構(gòu)承載力影響效果做以分析。
    在軸向荷載作用下中心受壓柱，原有鋼筋混凝土已有應(yīng)變值εc1，新增部分鋼筋及混凝土隨后才參與受力。當原柱混凝土應(yīng)變值由εc1增至峰值應(yīng)變εc0=0.002時，原混凝土被壓碎，其所承擔的力由新增部分混凝土來承擔，新增部分混凝土應(yīng)力水平突然增大致使結(jié)構(gòu)破壞。其抗壓極限承載力公式：
    Nu=Φ(Ac1fc1+As1fy1+Ac2σc2+As2σs2)------------------ ①
　　Φ---------軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；
　　Ac1、Ac2-----原柱及新加混凝土截面面積；
　　As1、As2-----原柱及新加鋼筋截面面積；
　　fc1、fy1-----原柱混凝土、鋼筋抗壓強度設(shè)計值；
　　σc2、σs2---新加混凝土、鋼筋壓應(yīng)力值；
　　σc2和σs2量值取決于原結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)變值εc1與混凝土峰值應(yīng)變εc0的差值Δεc1=εc0-εc1。
　　根據(jù)美國E.Hognestad建議的混凝土應(yīng)力、應(yīng)變模型
      σc= fc[2×εc/εc0-（εc/εc0）2]     （當εc≤εc0時）
      = fc[1-（εc/εc0  -1）2]
　　令新加混凝土強度利用系數(shù)
    αc=σc2/fc2 =1-（Δεc1/εc0  -1）2=1-[（εc0-εc1 ）/εc0 -1]2
     =1-（εc1/εc0）2--------------------------------②
　　令原柱混凝土應(yīng)力水平指標
    β=σc1/ fc1=N1K/ (Ac1×fck1)= 1-（εc1/εc0  -1）2
　　解之得εc1/εc0  =1-（1-β）1/2----------------------③
　　將③回代入②中
    αc=1-[1-（1-β）1/2]2
    = 2×（1-β）1/2+β-1-------------------------④
　　新加鋼筋的應(yīng)力，當原混凝土應(yīng)變達到εc0時
    σs2=Δεc1ES=(1-εc1/εc0)εc0ES
      =（1-β）1/2εc0ES
　　令新加鋼筋強度利用系數(shù)
    αs=σs2/ fy2= ESεc0（1-β）1/2/fy2
    = ES（1-β）1/2/ （500×fy2）-------------------⑤
　　當αs＞1時，鋼筋進入塑性區(qū)，取αs=1。
　　將σc2、σs2回代入式①中得
    Nu=Φ(Ac1fc1+As1fy1+αc Ac2 fc2+αs As2fy2)------------⑥
　　此式即為加固結(jié)構(gòu)軸心受壓承載力的公式。

    例：某中心受壓柱，高H=5m,截面500mm×500mm,原結(jié)構(gòu)混凝土強度設(shè)計等級C40,共配8Ф18，承受軸向荷載標準值恒載Gk=600KN,活載Qk=2400KN,由于施工質(zhì)量問題，經(jīng)檢測結(jié)構(gòu)檢測柱混凝土強度等級為C20,要求對該柱進行加固。
    （1）原柱承載力驗算
    C20 fc1=9.6N/mm2, fck1=13.4N/ mm2
    HRB335鋼筋   fy1=300N/ mm2 ， ES=2.0×105 N/ mm2
    L0=5m,L0/b=5000/500=10 , Φ=0.98
    Ac1=500×500=250000mm2
    As1=2036mm2
 　承載力設(shè)計值Nu=Φ(Ac1fc1+As1fy1)
    =0.98×（9.6×250000+300×2036）/1000
    =2950.6KN
    軸向力設(shè)計值N1=1.2×Gk+1.4×Qk
    =1.2×600+1.4×2400
    =4080KN
    因為Nu＜N1，所以承載力不滿足，必須加固處理。