卸荷對加固受壓混凝土結構承載力效果的探討

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近些年來，隨著經濟建設的迅猛發(fā)展，建筑工程科學技術已有了飛速發(fā)展。同時，隨著鋼筋混凝土結構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，建筑物改造與病害處理應用越來越廣泛?，F就建筑工程加固補強中卸荷對加固受壓混凝土結構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。當原柱混凝土應變值由εc1增至峰值應變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，新增部分混凝土應力水平突然增大致使結構破壞。其抗壓極限承載力公式：
    Nu=Φ(Ac1fc1+As1fy1+Ac2σc2+As2σs2)------------------ ①
　　Φ---------軸心受壓構件的穩(wěn)定系數；
　　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、鋼筋抗壓強度設計值；
　　σc2、σs2---新加混凝土、鋼筋壓應力值；
　　σc2和σs2量值取決于原結構混凝土應變值εc1與混凝土峰值應變εc0的差值Δεc1=εc0-εc1。
　　根據美國E.Hognestad建議的混凝土應力、應變模型
      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
    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
　　新加鋼筋的應力，當原混凝土應變達到εc0時
    σs2=Δεc1ES=(1-εc1/εc0)εc0ES
      =（1-β）1/2εc0ES
　　令新加鋼筋強度利用系數
    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
　　此式即為加固結構軸心受壓承載力的公式。

    例：某中心受壓柱，高H=5m,截面500mm×500mm,原結構混凝土強度設計等級C40,共配8Ф18，承受軸向荷載標準值恒載Gk=600KN,活載Qk=2400KN,由于施工質量問題，經檢測結構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
 　承載力設計值Nu=Φ(Ac1fc1+As1fy1)
    =0.98×（9.6×250000+300×2036）/1000
    =2950.6KN
    軸向力設計值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。