【摘 要】
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钢材具有轻质、高强、抗震性能好、可多次利用等优势,在各种基建工程中被大规模运用。但随着使用年限的增加,在自然作用和人为因素的双重干预下,结构的损伤不断积累,原本的使用功能受到影响。在可持续发展的战略指导下,对既有钢结构进行加固是最行之有效的办法。我国《钢结构加固设计标准》中提到一种外包钢筋混凝土法,该方法独特的加固方式在提高原结构承载力的基础上,大大增强了钢结构的耐火性和耐腐蚀性,因此在加固领域得
【基金项目】
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中国工程建设标准化协会资助项目:活性粉末钢筋混凝土加固钢结构技术规程（建标协字[2018]030号）
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钢材具有轻质、高强、抗震性能好、可多次利用等优势,在各种基建工程中被大规模运用。但随着使用年限的增加,在自然作用和人为因素的双重干预下,结构的损伤不断积累,原本的使用功能受到影响。在可持续发展的战略指导下,对既有钢结构进行加固是最行之有效的办法。我国《钢结构加固设计标准》中提到一种外包钢筋混凝土法,该方法独特的加固方式在提高原结构承载力的基础上,大大增强了钢结构的耐火性和耐腐蚀性,因此在加固领域得到广泛应用。本文基于外包钢筋混凝土法的设计理念,对其进行改良,提出一种外包钢筋RPC法,即用一种新材料—活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete,简称RPC）代替普通混凝土,以达到更好的补强效果。RPC具有超高强度和良好的耐久性能,随着研究的不断深入,RPC材料的优越性已普遍被工程界所认同。本文考虑实际工程中加固构件的真实受力情况,对二次受力下外包钢筋RPC型钢梁的受力性能进行了试验分析和模拟计算,成果如下:（1）试验设计了7根外包钢筋RPC足尺梁和1根同等规格的纯型钢梁,探究了初始荷载比例,RPC强度和型钢强度三种变量对梁受弯性能的影响。记录了试件的挠度变形、裂缝形态和极限承载力,测量了型钢、钢筋和RPC三者的应变变化。结果表明:外包钢筋RPC的方式能显著增强型钢梁的承载力和刚度,承载力变化与初始荷载比例呈负相关,与RPC强度和型钢强度呈正相关。（2）在试验结果的基础上,对梁进行模拟仿真,模型计算精度较高,模拟结果与试验现象吻合。采用相同的建模方式计算了26根试件,进行参数扩展分析,进一步探究三个变量对梁受力性能的影响。（3）参照现行规范和相关文献中对二次受力构件的设计方法,建立了二次受力下外包钢筋RPC受弯承载力的计算公式,公式中引入了RPC强度折减系数φ,基于理论推导和数据拟合两种方法给出折减系数φ的计算表达式。公式计算与试验实测结果接近,且计算结果偏小较为保守。
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